本記事では、デジタル変調方式の種類の基礎知識について整理して解説します。
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✅主なデジタル変調方式の種類
DMR(Digital Mobile Radio)
DMRはETSI(欧州電気通信標準化機構)が規格化した業務用デジタル無線方式である。
12.5kHzの帯域を2スロットに分割するTDMA(時分割多元接続)方式を採用し、従来のアナログFM無線と比べて周波数利用効率が高い。
音声のデジタル化により秘話性が向上し、データ通信も併用できる点が特徴である。
日本国内でも消防、鉄道、事業者無線など一部で導入が進み、アマチュア無線の世界でも愛好者が増えている。
ただし、音声がアナログのように途中から聞き取れるわけではなく、復調できなければ完全に無音となる「デジタル特有の聞こえ方」が利用者の評価を分けている。
実はアマチュア無線の世界でも導入されつつあり、専用受信機やソフトを使うとデコード可能だが、暗号化されている業務無線は当然ながら傍受できない。
FSK(Frequency Shift Keying)
周波数偏移変調と呼ばれるデジタル変調方式。搬送波を少し上下させてデジタルの0と1を送る方式である。
シンプルで雑音に強いことから、古くは、モールス符号の自動送信機やパケット通信、無線LAN以前のデータ通信規格など、幅広い場面で利用されてきた。
趣味の受信では「気象FAX」や「無線局からのデータ通信」にも見られ、専用ソフトでパソコンにつなげば文字や画像として復元できる。
都市部の強いノイズ環境でも比較的安定してデータを伝送できるため、アナログの声通信では途切れてしまう状況でも、FSKならしぶとく情報を届けられるケースがある。
さらに改良型として2値FSK、4値FSK、GFSK(Gaussian FSK)などが存在し、Bluetoothや無線センサーでも応用されている。
TETRA
TETRA(Terrestrial Trunked Radio)は、ヨーロッパを中心に広く採用されているデジタル無線の方式である。
公共安全機関(警察・消防・救急)、鉄道、空港、電力会社など、安定した大規模通信が必要な現場で活躍している。
技術的には、トランク方式と呼ばれるシステムを採用している。
これは、限られた周波数を多数の利用者で効率よく分け合う仕組みで、必要に応じてチャンネルが自動的に割り当てられる。
利用者から見れば「チャンネル探しをせずに、すぐに話せる」というわけである。
TETRAは音声通話だけでなく、短いデータ通信(位置情報やテキストメッセージなど)も扱える。たとえば消防隊員が現場に到着したとき、管制からのメッセージを文字で受け取れると、現場の騒音の中でも確実に情報が伝わる。ヨーロッパ規格だけあって、緻密さと実用性を重視した設計が特徴だ。
ただし、日本ではTETRAはあまり普及していない。理由は、すでに別の規格やシステムが導入されていたこと、周波数事情が異なることなどである。
NXDN
日本のアイコムと米国ケンウッドが共同開発したデジタル無線規格。名前の由来は「Narrowbanding + Digital Next」の略とされ、従来のアナログ無線をより狭い帯域で効率的に使えるようにしたもの。
特徴のひとつは、6.25kHzという非常に狭い帯域幅でも通信が可能な点である。従来の12.5kHz幅の半分で、周波数資源節約に寄与する。さらに、デジタルならではのノイズに強い音質や、簡易的なデータ通信機能も備えている。
dPMR
dPMR(digital Private Mobile Radio)は、ETSI(欧州電気通信標準化機構) が策定した狭帯域デジタル無線規格である。名前のとおり「業務用移動無線(PMR)」をデジタル化した方式で、6.25kHzという非常に狭いチャンネル幅で通信できるのが大きな特徴。
狭帯域ながら、音声通話に加えて簡単なデータ通信(テキストや位置情報)も扱える。
P25
P25(Project 25)は、米国のAPCO(公共安全通信協会) 主導で策定された公共安全機関向けのデジタル無線規格である。1990年代から本格的に整備が進み、現在では北米を中心に警察、消防、救急、国土安全保障機関などで幅広く使われている。
特徴は「アナログFMとの互換性を重視した設計」にある。つまり、既存のアナログ無線システムから段階的に移行できるよう工夫されている点が大きい。また、暗号化やGPSデータ送信といった高度な機能も実装可能。
さらに、P25は複数の「フェーズ(世代)」が存在する。
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Phase 1:12.5kHz帯域幅でFDMA(周波数分割多元接続)を採用。
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Phase 2:より効率化を狙い、6.25kHz相当のTDMA(二重時分割多元接続)へ移行。
これにより、利用者数の増大や周波数不足に対応している。
TDMA
時分割多元接続方式。複数の通信を時間でスロット分けして同じ周波数を共有する方式。携帯電話や衛星通信で使われ、デジタル無線の基本的な多重化方式のひとつ。例えば「自分の時間枠」でだけ送受信し、他の時間枠は別ユーザーが利用するという形で効率化している。
💡 補足:【外部リンク】東京消防庁の無線だけ互換性ないTDMA方式の理由(ラジオライフ公式)
CDMA
拡散スペクトラムの多元接続方式。日本語では「符号分割多元接続(Code Division Multiple Access、CDMA)」と呼ばれる携帯電話などで使われる通信方式。従来の方式(FDMAやTDMA)が「周波数を分ける」「時間を分ける」といった方法で複数の人の通話を区別していたのに対し、CDMAは「符号(コード)」を使って同じ周波数・同じ時間に複数の通話を重ね合わせるのが特徴。
それぞれの通話には固有の拡散符号が割り当てられ、受信側はその符号を使って自分に必要な信号だけを取り出すことで、周波数の利用効率が高まり、同じ帯域でより多くのユーザーが同時に通話できる。
また、電波が弱くても復調しやすい性質があり、山間部や建物の陰などでも比較的つながりやすい。1990年代後半から2000年代にかけて、au(KDDI)やソフトバンク(旧ボーダフォン)の一部機種で使われていた方式で、日本の携帯電話の発展を支えた技術のひとつ。
FDMA
周波数分割多重接続方式。複数の通信ユーザーが同時に通信回線を共有するための方式の一つである。利用者ごとに異なる周波数帯を割り当てることで同時通信を可能にする。具体的には、送信側は割り当てられた周波数で信号を送信し、受信側は対応する周波数を受信することで通信が成立する。
この方式の特徴は、周波数の干渉を避けやすく、シンプルな構成で安定した通信が可能な点である。一方で、利用可能な周波数帯が固定されるため、同時接続数が周波数帯域に制約されるという限界もある。
SCPC
Single Channel Per Carrierの略。1つの搬送波に1つの通信チャネルを割り当てるシステム。簡潔にいえば「一波一回線方式」であり、音声通話や専用線通信に多用されてきた。複数のユーザーが共有するマルチチャネル方式(TDMAやFDMA)と比較すると、回線品質は高いが周波数利用効率は低い。