競合のないアクセス方式

周波数分割多元接続の概要（Frequency Division Multiple Access、FDMA） 🔗

周波数分割多元接続では、ユーザーごとに異なる周波数帯域を割り当て、同時に送信できるようにします。

周波数間の干渉を減らすには広いガードバンドが必要で、帯域の利用効率が低くなります。

すべての第1世代移動通信システムで使われました。

時分割多元接続の概要（Time Division Multiple Access、TDMA） 🔗

時分割多元接続では、ユーザーごとに固有のタイムスロットを割り当て、複数のユーザーが同じ回線で送信できるようにします。

周波数帯域を共有するため、周波数帯域間の干渉の問題は起こりません。

第2世代移動通信システムの大半で使われました。

FDMAとTDMAの組み合わせ（Combination of FDMA and TDMA） 🔗

チャネルごとに、一定時間だけ特定の周波数帯域を割り当てる方式です。

利点

周波数選択性の干渉に強い
時間圧縮によって伝送効率を高められる
盗聴を防げる

欠点

周波数の切り替えを調整するのが難しい

符号分割多元接続（Code Division Multiple Access、CDMA） 🔗

符号分割多元接続では、ユーザーごとに固有の符号を割り当て、同時に送信できるようにします。

送信機は特定の符号でデータを変調し、受信機は同じ符号で復調して元のデータを取り出します。

互いに直交する符号系列を使い、帯域幅を共有します。

第2世代の一部と、第3世代移動通信システムの大半で使われました。

チャネルの種類（Channel Types） 🔗

制御チャネル

下り（Downlink）では、基地局から移動端末に制御情報を送ります。
上り（Uplink）では、移動端末から基地局に制御情報を送ります。

トラフィックチャネル

下り（Downlink）では、基地局から移動端末にデータを送ります。
上り（Uplink）では、移動端末から基地局にデータを送ります。

無線リンクの複信方式（Duplexing for Radio Link） 🔗

周波数分割複信

（FDD、Frequency Division Duplexing）

下りと上りが別々の周波数帯域を使います。
各リンクで、信号が並行して連続的に送信されます。

時分割複信

（TDD、Time Division Duplexing）

下りと上りが同じ周波数帯域を使います。
卓球のように、下りと上りで交互に送信します。

FDMAの複信（Duplexing in FDMA） 🔗

上り（UL）と下り（DL）は、異なる周波数帯域を使います。

ULはユーザーから基地局への送信です。
DLは基地局からユーザーへの送信です。

チャネル構成（Channel Structure） 🔗

周波数帯域を複数のチャネルに分けて使います。

Guard Band（ $W_g$ ）は、チャネル間の干渉を減らす保護帯域です。
Sub Band（ $W_c$ ）は、チャネルの周波数帯域です。
Total Bandwidth（ $W = NW_c$ ）は、全チャネルの合計帯域幅です。
Protecting Bandは、上りと下りの周波数帯域を保護します。

TDMAの複信（Duplexing in TDMA） 🔗

上り（UL）と下り（DL）は、同じ周波数帯域を使います。

ULはユーザーから基地局への送信です。
DLは基地局からユーザーへの送信です。
スロットは、一度に1人のユーザーだけが送信できる時間単位です。

チャネル構成（Channel Structure） 🔗

時間を複数のスロットに分けて使います。

TDMAでは周波数帯域を共有するため、周波数帯域間の干渉の問題は起こりません。
1つのフレームに複数のスロットがあり、各スロットをユーザーに割り当てます。
上りと下りは交互に送信します。
1スロットの構成
- Guard Timeは、送信と送信の間隔です。
- Headerには、スロットの情報が入ります。
- Dataには、ユーザーデータが入ります。

CDMAの複信（Duplexing in CDMA） 🔗

FHSS方式（Frequency Hopping Spread Spectrum、FHSS） 🔗

データ信号を複数の周波数チャネルに分け、順に周波数を切り替えて送信します。
上のグラフは、周波数が時間とともに変わる様子を表します。
色ごとに、特定の周波数帯域を示しています。

DSSS方式（Direct Sequence Spread Spectrum、DSSS） 🔗

双極性の表現に変換したデータを送信します。

$A: (0,0,0,1,1,0,1,1) \rightarrow (-1,-1,-1,+1,+1,-1,+1,+1)$

\bar{A}

は、

A

の極性を反転したものです。

$\bar{A}: (+1,+1,+1,-1,-1,+1,-1,-1)$

2つの異なる局（

\mathbf{S},\mathbf{T}

）の系列は正規直交します。

$\mathbf{S} \cdot \mathbf{T} = \frac{1}{m} \sum_{i=1}^{m} S_i T_i = 0$
$\mathbf{S} \cdot \mathbf{S} = \frac{1}{m} \sum_{i=1}^{m} S_i^2 = \frac{1}{m} \sum_{i=1}^{m} (\pm 1)^2 = 1$

同じ系列の

A

と

\bar{A}

は、次の式を満たします。

$A \cdot \bar{A} = \frac{1}{m} \sum_{i=1}^{m} A_i \bar{A_i} = -1$

各ビットの送信時間内に、局は次の操作ができます。

自分のチップ系列を送信して、1を表す。
自分のチップ系列を反転して送信し、0を表す。
何も送信しない。

2つ以上の局が同時に送信すると、それぞれの双極性信号が線形に加算されます。

受信局（

S_i

）は、次の式を計算してデータを復元します。ここではm = 8です。

$S_i \cdot C = \frac{1}{m} \sum_{i=1}^{m} S_i A_i = \pm 1$

例えば

S = A + \bar{B} + C

の場合は次のとおりです。

$S \cdot C = (A + \bar{B} + C) \cdot C = A \cdot C + \bar{B} \cdot C + C \cdot C = 0 + 0 + 1 = 1$
ビット1が送られたとわかります。結果はA、B、Dの信号に依存しません。

周波数分割多元接続の概要（Frequency Division Multiple Access、FDMA） 🔗

周波数分割多元接続では、ユーザーごとに異なる周波数帯域を割り当て、同時に送信できるようにします。

周波数間の干渉を減らすには広いガードバンドが必要で、帯域の利用効率が低くなります。

すべての第1世代移動通信システムで使われました。

時分割多元接続の概要（Time Division Multiple Access、TDMA） 🔗

時分割多元接続では、ユーザーごとに固有のタイムスロットを割り当て、複数のユーザーが同じ回線で送信できるようにします。

周波数帯域を共有するため、周波数帯域間の干渉の問題は起こりません。

第2世代移動通信システムの大半で使われました。

FDMAとTDMAの組み合わせ（Combination of FDMA and TDMA） 🔗

チャネルごとに、一定時間だけ特定の周波数帯域を割り当てる方式です。

利点

周波数選択性の干渉に強い
時間圧縮によって伝送効率を高められる
盗聴を防げる

欠点

周波数の切り替えを調整するのが難しい

符号分割多元接続（Code Division Multiple Access、CDMA） 🔗

符号分割多元接続では、ユーザーごとに固有の符号を割り当て、同時に送信できるようにします。

送信機は特定の符号でデータを変調し、受信機は同じ符号で復調して元のデータを取り出します。

互いに直交する符号系列を使い、帯域幅を共有します。

第2世代の一部と、第3世代移動通信システムの大半で使われました。

チャネルの種類（Channel Types） 🔗

制御チャネル

下り（Downlink）では、基地局から移動端末に制御情報を送ります。
上り（Uplink）では、移動端末から基地局に制御情報を送ります。

トラフィックチャネル

下り（Downlink）では、基地局から移動端末にデータを送ります。
上り（Uplink）では、移動端末から基地局にデータを送ります。

無線リンクの複信方式（Duplexing for Radio Link） 🔗

周波数分割複信

（FDD、Frequency Division Duplexing）

下りと上りが別々の周波数帯域を使います。
各リンクで、信号が並行して連続的に送信されます。

時分割複信

（TDD、Time Division Duplexing）

下りと上りが同じ周波数帯域を使います。
卓球のように、下りと上りで交互に送信します。

FDMAの複信（Duplexing in FDMA） 🔗

上り（UL）と下り（DL）は、異なる周波数帯域を使います。

ULはユーザーから基地局への送信です。
DLは基地局からユーザーへの送信です。

チャネル構成（Channel Structure） 🔗

周波数帯域を複数のチャネルに分けて使います。

Guard Band（ $W_g$ ）は、チャネル間の干渉を減らす保護帯域です。
Sub Band（ $W_c$ ）は、チャネルの周波数帯域です。
Total Bandwidth（ $W = NW_c$ ）は、全チャネルの合計帯域幅です。
Protecting Bandは、上りと下りの周波数帯域を保護します。

TDMAの複信（Duplexing in TDMA） 🔗

上り（UL）と下り（DL）は、同じ周波数帯域を使います。

ULはユーザーから基地局への送信です。
DLは基地局からユーザーへの送信です。
スロットは、一度に1人のユーザーだけが送信できる時間単位です。

チャネル構成（Channel Structure） 🔗

時間を複数のスロットに分けて使います。

TDMAでは周波数帯域を共有するため、周波数帯域間の干渉の問題は起こりません。
1つのフレームに複数のスロットがあり、各スロットをユーザーに割り当てます。
上りと下りは交互に送信します。
1スロットの構成
- Guard Timeは、送信と送信の間隔です。
- Headerには、スロットの情報が入ります。
- Dataには、ユーザーデータが入ります。

CDMAの複信（Duplexing in CDMA） 🔗

FHSS方式（Frequency Hopping Spread Spectrum、FHSS） 🔗

データ信号を複数の周波数チャネルに分け、順に周波数を切り替えて送信します。
上のグラフは、周波数が時間とともに変わる様子を表します。
色ごとに、特定の周波数帯域を示しています。

DSSS方式（Direct Sequence Spread Spectrum、DSSS） 🔗

双極性の表現に変換したデータを送信します。

$A: (0,0,0,1,1,0,1,1) \rightarrow (-1,-1,-1,+1,+1,-1,+1,+1)$

\bar{A}

は、

A

の極性を反転したものです。

$\bar{A}: (+1,+1,+1,-1,-1,+1,-1,-1)$

2つの異なる局（

\mathbf{S},\mathbf{T}

）の系列は正規直交します。

$\mathbf{S} \cdot \mathbf{T} = \frac{1}{m} \sum_{i=1}^{m} S_i T_i = 0$
$\mathbf{S} \cdot \mathbf{S} = \frac{1}{m} \sum_{i=1}^{m} S_i^2 = \frac{1}{m} \sum_{i=1}^{m} (\pm 1)^2 = 1$

同じ系列の

A

と

\bar{A}

は、次の式を満たします。

$A \cdot \bar{A} = \frac{1}{m} \sum_{i=1}^{m} A_i \bar{A_i} = -1$

各ビットの送信時間内に、局は次の操作ができます。

自分のチップ系列を送信して、1を表す。
自分のチップ系列を反転して送信し、0を表す。
何も送信しない。

2つ以上の局が同時に送信すると、それぞれの双極性信号が線形に加算されます。

受信局（

S_i

）は、次の式を計算してデータを復元します。ここではm = 8です。

$S_i \cdot C = \frac{1}{m} \sum_{i=1}^{m} S_i A_i = \pm 1$

例えば

S = A + \bar{B} + C

の場合は次のとおりです。

$S \cdot C = (A + \bar{B} + C) \cdot C = A \cdot C + \bar{B} \cdot C + C \cdot C = 0 + 0 + 1 = 1$
ビット1が送られたとわかります。結果はA、B、Dの信号に依存しません。