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Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA)

OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)は、OFDM技術を拡張したマルチユーザーアクセス方式であり、Wi-Fi 6(IEEE 802.11ax)以降の規格で導入されています。無線チャネルを複数の周波数ブロックに分割し、それぞれを異なるデバイスに同時に割り当てることで、多端末間の並列通信が可能になります。

適用範囲とユースケース

OFDMAは、アクセスポイントと複数のクライアント間で同時にデータを送受信することを可能にする技術であり、Wi-Fi 6、Wi-Fi 6EWi-Fi 7の主要機能のひとつです。

主な利用分野:

  • 高密度な無線LAN環境(オフィス、学校、空港など)

  • 多数の小データ量デバイスが存在するIoT環境

  • 産業用途やリアルタイムシステムなど、低遅延が求められるアプリケーション

技術的な特長

  • サブキャリアの分割
    Wi-Fi 6では、20 MHzチャネルが最大256個の直交サブキャリアに分割されます。これにより、1チャネル内での柔軟な帯域割り当てが可能になります。

  • Resource Unit(RU)
    サブキャリアは事前定義されたブロック(Resource Unit)として構成され、各RUが個別のデバイスに割り当てられます。RUサイズは用途に応じて26、52、106、242サブキャリアなどが使用されます。

  • 双方向通信のサポート
    OFDMAはダウンリンク(AP→クライアント)だけでなく、アップリンク(クライアント→AP)でも並列通信を実現します。これにはPHYおよびMACレイヤにおける正確なタイミング制御が必要です。

  • パフォーマンス上の利点

    • 低遅延: 高密度環境における小パケット通信の待機時間を最大4分の1に短縮(実測データに基づく)

    • スペクトル効率: 周波数資源の最適活用による通信容量の向上

    • 接続の安定性: 多端末環境でも一定の通信品質を維持

実用例

IoTセンサーが50台稼働するオフィスでは、OFDMAにより各デバイスに専用のResource Unit(RU)が割り当てられ、すべてのデバイスが同時にデータ通信を実行できます。これにより、チャネルの利用効率が向上し、待機時間やパケットロスを低減できます。

OFDM(Wi-Fi 5)と OFDMA(Wi-Fi 6)の比較 無線LANにおけるマルチユーザーアクセスの効率 User 1 (Data) User 2 (IoT) User 3 (Video) User 4 (Voice) Inefficient spectrum OFDM (Wi-Fi 5) • 各タイムスロットで1ユーザーのみ • スペクトラムの非効率な使用 • 小さなデータパケットで高遅延 t₁ t₂ t₃ t₄ Time Frequency OFDMA (Wi-Fi 6) • 各タイムスロットで複数ユーザー • スペクトラムの効率的な使用 • 小さなデータパケットに最適 t₁ t₂ t₃ t₄ Time Frequency

規制および標準規格の概要

OFDMAは、IEEE 802.11axの中核技術であり、主要な無線規制および技術基準において暗黙的にカバーされています。

  • FCC §15.407 – アメリカにおける5 GHzおよび6 GHz帯での運用に適用

  • EN 303 687 – 欧州連合内でのWi-Fi 6 / 6E機器に適用される調和規格

  • EN 301 893 – 5 GHzおよび6 GHz帯におけるDFS(Dynamic Frequency Selection)試験に関連

認証上の影響

  • スペクトル電力密度(Power Spectral Density, PSD):
    サブキャリアベースの分割方式により、許容されるPSDの上限および測定方法に直接影響を与えます。

  • タイミング精度:
    アップリンクOFDMAでは、リソース割り当ての同期処理が必要であり、そのタイミング精度は試験によって検証されます。

製品ライフサイクルにおける意義

製品の開発および市場投入において、OFDMAへの対応は以下の点で重要です:

  • 動的なリソース割り当てとアップリンクスケジューラの実装が必要

  • 多ユーザー環境におけるタイミング制御と性能の検証が求められる

  • Wi-Fi 6 / 6E / 7製品における競争力のある差別化要素となる

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最終確認・更新日:2025年6月12日(IBL編集チーム) この記事にフィードバックを送る