～5G環境構築にも役立つ、通信の基本をやさしく解説～

【第1回】電波でデータを送る仕組み ―「一次変調」「二次変調」「OFDM」「OFDMA」「TWT」をやさしく理解しよう

💡 はじめに

スマートフォンや5G通信では、データが空気中を飛び交っています。

スマートフォン、5G、Wi-Fi 6…。
どれも「電波でデータをやりとりする」通信技術ですが、実際にはその裏で
変調方式 や 多重化技術 が緻密に組み合わさっています。

でも、どうやって「0」と「1」のデジタル信号を電波に変えて送っているのか、

あるいはどうやって省電力で通信を続けているのか、

イメージできますか？

今回は通信の“入口”である「変調（へんちょう）」と、

この記事では、
通信の仕組みをまったく知らない人でも理解できるように、
「一次変調」「二次変調」「OFDM」「OFDMA」「TWT」を
一つひとつやさしく解説します。

🔷 1. 変調（Modulation）とは？

私たちが送るデータは「0」と「1」のデジタル信号です。

しかし、電波（無線）は“波”の形でしか送れません。

そのため、デジタルの0と1を電波の形に置き換える必要があります。

💬 変調とは

デジタル信号を、電波の「波の形」に変える技術のこと。

3. 一次変調とは？

QAMなどのように、1本の電波（サブキャリア）にデータを乗せる処理を
「一次変調」と呼びます。※１本の電波とは、電波の基準波のことを指します。
複数のサブキャリアをまとめて送る方式（OFDM）は「二次変調」です。

代表的な一次変調方式

方式	説明	特徴
BPSK	波の位相（向き）を180°反転して0/1を表現	シンプルでノイズに強い
QPSK	4つの位相を使い、2ビットを1度に送る	標準的な通信方式
QAM	波の位相と高さ（振幅）の両方を使う	高速通信の主役

４. 二次変調とは？

～たくさんの波をまとめて送る～

一次変調で「1つの波」にデータを乗せたら、
今度はそれを 複数の波（サブキャリア）に分けて同時送信 します。
このステップが 二次変調（Multi-carrier Modulation） です。

OFDMが二次変調の代表例

二次変調の最も代表的な技術が OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）
＝「直交周波数分割多重方式」です。

⚙️ 2. 代表的な変調方式

BPSK：最もシンプルな方式

BPSK（Binary Phase Shift Keying）は、

波の向きを反転させて「0」と「1」を表すシンプルな方式です。

データ	波の位相	説明
0	0°	通常の波
1	180°	通常の波と上下が反転

ノイズに強く、確実な通信ができます。

QAM：高速通信の主役

QAM（Quadrature Amplitude Modulation） は、
波の「高さ（振幅）」と「向き（位相）」の組み合わせでデータを表します。
これにより、一度に多くの情報を送れます。

方式	１シンボルで送れるビット数	特徴	必要な通信品質（SNR）
BPSK	1bit	安定だが低速	約6〜8dB
QPSK	2bit	標準的	約10〜12dB
16QAM	4bit	Wi-Fi等で利用	約18〜20dB
64QAM	6bit	高速通信向け	約24〜26dB
1024QAM	10bit	超高速通信だが、ノイズに弱い	約35〜38dB

高次のQAMほど1回で送れるデータが多く、高速になります。
ただしノイズに弱いため、電波品質（SNR） が良い場所でのみ使用されます。

OFDMの特徴

特徴	内容
周波数を細かく分ける	数百〜数千のサブキャリアに分割
同時送信が可能	各サブキャリアで並列通信
マルチパスに強い	壁反射や遅延にも強い
高効率	電波帯域をフル活用できる

Wi-Fi 6 や 5G、4G LTE でも採用されています。

OFDMAとは？

～複数の人が同時に通信できるようにした進化版～

OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access） は、
OFDMをさらに進化させた技術です。

OFDMが「道路を分ける」だけだったのに対し、
OFDMAは「それぞれの車線を別の人が同時に使う」仕組みです。

OFDMAの効果

項目	内容
同時通信が可能	複数端末が一斉に通信できる
遅延が減る	順番待ちがなくなる
IoTに最適	多数の小データ通信に対応

5GやWi-Fi 6の「多接続」や「低遅延」の仕組みはここにあります。

TWT（Target Wake Time）とは？

～通信を“寝かせて”省エネ化する～

TWTは、通信端末が必要なときだけ起きて通信する仕組みです。
Wi-Fi 6 や 5G IoT端末で省電力化に使われています。

TWTの仕組み

アクセスポイント（基地局）が通信スケジュールを通知
端末は指定された時間にだけ起動して通信
それ以外の時間はスリープ状態で省電力

TWTのメリットは？

項目	内容
電池寿命の延長	IoT端末が数年単位で稼働可能
通信の混雑を防ぐ	同時アクセスを整理
安定した通信品質	スケジュール制御で遅延を予測可能

第１回のまとめ

技術	意味	特徴
１次変調（QAMなど）	１本の波にデータを載せる	通信の原点
２次変調（QFDM）	多数の波に分けて並列送信	高速安定性重視
OFDMA	複数端末が同時通信	多接続　低遅延
TWT	通信スケジュール化	省電力通信が実現