無線特性の用語：占有帯域幅

今回は、「無線特性の用語」の第2回として、「占有帯域幅」について説明をします。引き続きこの章は、ビギナーの基礎として、用語の意味を理解する目的の内容になっています。

占有帯域幅（Occupied Band Width：OBW）

占有帯域幅は、搬送波の変調で占める周波数の範囲で、占有周波数帯幅や単に帯域幅と呼ぶこともあります。英語では、Occupied Band Width になり、この頭文字をとってOBWと略して呼ばれます。OBWという呼称は日本でもよく使うと思います。単位はHzです。

もう少し具体的に説明すると、搬送波に変調をかけると、変調速度に比例して電波の周波数に幅が生じる、つまり広がります。これが不用意に広がると隣接チャネルに干渉するので、占有帯域幅として制限（規制）されます。

占有帯域幅は無線の種類によって異なる場合がありますが、Sub-GHz無線では、空中線電力（送信電力）の99%が含まれる周波数幅と定義されています。以下は占有帯域幅を示すスペクトラムアナライザーの波形例です。

例） 所望の搬送周波数：426MHz
   Fdev： 3kHz、データレート： 9.6kbps

スペアナ画面の情報をみるとわかりますが、99%のOBW として14.3kHzが表示されています。近年のほとんどのスペアナには、OBWを計算してくれる機能が搭載されているので便利です。

条件の「送信電力の99%の周波数帯」というのは、全電力の0.5%～99.5%の範囲の周波数幅で、0.5%のところの周波数が下限、99.5%を上限として、上限周波数と下限周波数の差分がOBWで、全送信電力の前後0.5%を除いた99%分の帯域になります。これは、電波法施行規則によって定義されているものです。

FSKの占有帯域幅

FSK　変調の場合、変調偏移（変調の幅）を変えると周波数の振れ幅が変わるので、当然のことながら占有周波数幅も変化します。変化の関係は

• 周波数偏移が大きいと「深い変調」となり、占有帯域幅は広くなる。
• 周波数偏移が小さいと「浅い変調」となり、占有帯域幅は狭くなる。

変調偏移または周波数偏移は、ここではFdevとして示しています。上の波形の例では、Fdev=3kHzを記載されています。これは、センターから±3kHzを意味します。以下に2つの例を示します。

例）所望の搬送周波数：426MHz　データレート: 9.6kbps

「m」は、変調指数または変調度と呼ばれている指数で、Fdev（±の幅）をビットレート（bps）で割ったものです。関係を式で表すと以下になります。

  m＝Fdev×2÷ビットレート　　変形すると　→　Fdev＝m×ビットレート÷2　

左上の例だと、m＝9.6kHz×2÷9.6kbps＝2　となり、右上の例では、m＝2.4kHz×2÷9.6kbps＝0.5　となります。

変形した式からは、ビットレートが同じ場合、変調指数mが大きいと占有帯域幅Fdevが拡がることがわかります。

この関係から知っておくべきことは、FSKでは変調指数mが大きいほど受信機の復調におけるSNが良くなりますが、占有帯域幅が拡がり周波数利用効率が悪くなります。逆に、変調指数が小さいほど占有帯域幅が狭まりますが、特にm=0.5を下回ると復調特性が急減に悪くなります。変調指数m＝0.5のFSKのことを、最も変調指数の小さいFSKという意味で、MSK（Minimum Shift Keying）と呼びます。