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 無線LANはデジタル・データを電波に乗せて伝達するシステムです。しかし、「0」と「1」のデータがどうやって電波になって飛んでゆくのでしょうか。今回はこの原理をできるだけ簡単にご紹介しようと思います。

ASK(OOK)

 さて、「電波で 0、1 を飛ばす」にはどうすればよいでしょう。誰でも考え付く一番簡単な方式は、ビット「1」の時に電波を出し、ビット「0」の時に電波を出さなければよいということです。実はこの方式には立派に名前が付いていて、振幅変調(ASK:Amplitude Shift Keying)と呼ばれています。ASKの中でも特に「信号を出す・出さない」で制御するものをOOK(On Off Keying)と呼びます。

ASKによる送信波

 ASK/OOKはシンプルな反面、幾つもの問題があります。例えば同じビットが続いたとき、たとえば「0」ばかりの情報が連続した場合、ずっと「電波が出ていない」時間が続きますが、受信側ではこれが「連続したゼロの情報」なのか、それとも「電波が途絶えた」のか「装置が壊れた」のか分かりません。また逆に、連続した「1」を受信しているとき一瞬の妨害で電波が途切れても、それを「妨害」ではなく「0」の情報として認識してしまいます。

 というわけで、単純なOOKにはあまり実用性がありません。そこで「信号の有り・無し」をそのまま情報にするのではなく、「信号の種類」を情報に割り当てることで伝達性を上げることが行われます。最も有名な例はモールス符号で、これは「信号がONである長さ」をトン(短音)とツー(長音)の2種類に分け、この組み合わせによって情報を伝送します。これはパルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)とも呼ばれ、モールス符合が死語になりつつある今でもTVの赤外線リモコンなどに多用されています。

PWMによる送信波

 モールス符号(PWM)の欠点は伝送効率の悪さです。まずビット(シンボル)の区切りとして、必ず一定の無信号区間を挿入する必要がありますし、また長音側のシンボルが続けばそのぶん伝達に時間がかかってしまいます。モールス符号では後者の欠点を、英文に多用されるアルファベットに短音を多く割り当てるという一種のハフマン圧縮によって緩和していました。しかし、これは日常会話で使われる文章をそのまま伝達する平文伝送には効果を発揮しますが、圧縮された情報や暗号文の伝送ではアルファベットの分布が均一化する注1)ため、効果がありません。

注1)情報工学ではこれを「エントロピーが増大する」と呼びます。