สัญญาณจะมีสองแบบ คือ Analog and Digital
ตัวอย่างของสัญญาณ Analog เช่น เสียงคน
Digital ข้อมูลจะถูกจัดเก็บในรูปแบบ 0 หรือ 1 ถ้าต้องการจะส่งออกข้อมูลไปภายนอก(คอมพิวเตอร์) จะต้องทำการแปลงข้อมูลจาก Analog เป็น Digital เสียก่อน
Analog เป็นสัญญาณที่มีค่าของสัญญาณได้หลายๆค่า
Digital ค่าสัญญาณจะมีแค่ 0 กับ 1
สัญญาณมีคาบและไม่มีคาบ (Periodic - Aperiodic หรือ non- periodic)
สัญญาณมีคาบ(Periodic signal) เป็นสัญญาณที่มีลักษณะรูปแบบของสัญญาณซ้ำแบบเดิมทุกคาบเวลา คือมีการขึ้นลงของสัญญาณสลับเรื่อยๆ
สัญญาณไม่มีคาบ (Aperiodic signal) เป็นสัญญาณที่มีการเปลี่ยนแปลงได้ โดยไม่ต้องมีรูปแบบ หรือไม่จำเป็นต้องเป็นลูกคลืน
*Digital หรือ Analog สามารถเป็นได้ทั้งมีคาบและไม่มีคาบ แต่โดยปกติแล้ว ถ้าพูดถึงการสื่อสารข้อมูล จะสรุปได้ว่า Analog หมายถึงสัญญาณแบบมีคาบ Digital หมายถึงแบบไม่มีคาบ
Analog Signal
เป็นสัญญาณที่มีคลื่นเคลื่อนที่ขึ้นลง สลับกันไป คือคลื่นรูปซายน์ (Sine wave)
คลื่นรูปซายน์จะเริ่มค่าจาก 0 แล้วค่อยๆเพิ่มตามระยะเวลาจนถึงจุดสูงสุด(Peak amplitude) จากนั้นจะลดมา 0 และลงไปจุดต่ำสุด แล้ววนขึ้นมาอีก ซ้ำไปมา หรือเรียกการเปลี่ยนแปลงสัญญาณใน 1 วงรอบ(cycle)
ความถี่ของสัญญาณหมายถึงจำนวนคาบเวลาต่อวินาที คือคลื่นมีความถี่มากแสดงว่ามีคาบเวลาน้อย คลื่นความถี่น้อย คาบเวลาก็จะมาก ตามสมการ f = 1/T และ T= 1/f
*คาบเวลามีหน่วยเป็นวินาที ความถี่มีหน่วยเป็นเฮิรตซ์ (hertz)
เฟส(Phase)
เฟสของสัญญาณอะนาล็อกจะเป็นค่าที่แสดงถึงตำแหน่งต่างๆของคลื่นรูปซายน์ ถ้าเลื่อนแกน y ไปทางขวาหรือซ้าย จะเห็นถึงเฟสที่มีความแตกต่างกันไป เฟสมีหน่วยเป็นองศาหรือ เรเดียน(radian)
360 = 2π rad
90 คือเคลื่อน 1/4 ลูก 180 คือครึ่งลูก 360 จนจบลูกคลื่นพอดี
Time and Frequency Domain
เขียนได้สองแบบ
แบบแรก Time-domain เป็นกราฟที่แสดงถึงค่าแอมพลิจูด ความถี่ และเฟส แกน x แทนด้วยเวลา และแกน Y แทนด้วยแอมพลิจูด กราฟแบบนี้แสดงถึงเฟสและความถี่ ไม่ดีเท่าไหร่ (รูปล่างซ้าย)
แบบสอง Frequency-domain กราฟที่แสดงถึงแอมพลิจูดและความถี่ โดยแกน x คือความถี่ และ y คือแอมพลิจูด (รูปล่างขวา)
*อะนาล็อกควรใช้กราฟแบบน Frequency ดูจะเป็นทางเลือกที่เหมาะสมกว่า
Composite Signals
คือการที่คลื่นรูปซายน์ที่แตกต่างกันมารวมกันเกิดเป็นคลื่นใหม่ เพราะในด้านการสื่อสารข้อมูล คลื่นรูปซายน์แบบเดียวไม่เพียงพอต่อการใช้งานจึงต้องมี Composite Signals ขึ้นมา
แบนด์วิดธ์ (Bandwidth)
สื่อชนิดต่างๆจะมีคุณสมบัติและความสามารถในการให้ความถี่ต่างๆผ่านไปได้ไม่เท่ากัน บางชนิดให้ความถี่สูงผ่านได้ บางชนิดไม่ได้ ช่วงความถี่ที่สื่อสามารถผ่านไปได้จะเรียก แบนด์วิดธฺ์ หรือย่านความถี่
การหาแบนวิดธ์คือหาความต่างของความถี่สูงสุดกับต่ำสุด เช่นสื่อชนิดหนึ่งส่งผ่านความถี่ได้ในช่วง 1000 ถึง 5000 เฮิรตซ์ แสดงว่าแบนวิดธ์คือ 4000 เฮิรตซ์
ฺฺตามสมการ B = fmax- fmin
Digital Signal
โดยส่วนใหญ่สัญญาณดิจิตอลจะเป็นสัญญาณไม่มีคาบ คาบเวลาและความถี่จึงจะไม่ถูกนำมาใช้ในดิจิตัล แต่จะใช้คำว่า bit interval แทนคาบเวลา และ bit rate แทนความถี่
bit interval หมายถึง เวลาที่ต้องใช้ในการส่งข้อมูล 1 บิต มีหน่วยเป็นวินาที
bit rate หมายถึง อัตราการส่งข้อมูลบิตข้อมูลใน 1 วินาทีมีหน่วย bps(bits per second)
อัตราการส่งข้อมูลในช่องสื่อสาร ขึ้นอยู่กับ 3 องค์ประกอบคือ
- แบนด์วิดธ์
- ระดับของสัญญาณ
- คุณภาพช่องสัญญาณ (วัดจารระดับการรบกวน)/
ปัจจัยที่ส่งผลกระทบกับสัญญาณ
ความเบาบางของสัญญาณ (Attenuation) เกิดจากการสูญพลังงานในระหว่างการส่ง เนื่องจากตัวกลางต้านๆจะมีความต้านทานอยู่ในตัวเอง ดังนั้นเมื่อผ่านสื่อเหล่านั้นพลังงานจะเปลี่ยนเป็นความร้อน จึงเกิดความเบาบาง ยิ่งไกลเท่าไหร่ยิ่งเบาเท่านั้น จึงต้องมีตัวขยายสัญญาณช่วย(amplify)
การบิดเบี้ยวของสัญญาณ(distoriton)
การที่สัญญาณมีลักษณะที่ผิดเพี้ยนไปจากเดิม เหตุการณ์นี้จะเกิดขึ้นการ composite signal เนื่องจากสัญญาณแบบนี้เกิดจากการรวมกันของคลื่นซายซ์ ทำให้ความถี่มีความแตกต่างกัน มีความเป็นไปได้ที่ผ่านตัวกลางแล้ว สัญญาณนั้นจะไม่เท่ากัน บางตัวเร็ว บางตัวช้า จึงอาจเกิดการบิดเบี้ยว
สัญญาณรบกวน(noise)
- thernal noise เป็นสัญญาณรบกวนที่เกิดจากการเคลื่อนที่ผิดปกติของอิเล็กตรอนในสายสื่อสาร
- crosstalk เป็นสัญญาณรบกวนที่เกิดจากสายสื่อสารที่อยู่ติดกัน รบกวนกันเอง
-impulse noise เป็นสัญญาณรบกวนฉับพลันที่เกิดจาไฟฟ้าแรงสูง เช่นฟ้าผ่า
คำศัพท์ที่ควรรู้เพิ่มเติม
Throughput เป็นเครื่องมือที่เอาไว้ใช้วัดว่าข้อมูลสามารถเดินทางได้เร็วเท่าไร โดยการเอากำแพงขวางไหว ข้อมูลผ่านกำแพงนี้ได้กี่บิตต่อวินาที
Propagation Speed เป็นการวัดระยะทางของสัญญาณหรือบิตข้อมูลที่สามารถเดินทางผ่านสื่อกลางได้ในเวลา 1 วินาที ค่านี้แต่ละตัวกลางจะไม่เท่ากัน
Propagation Time เป็นเวลาที่สัญญาณหรือบิตข้อมูลเดินทางจากที่หนึ่งไปที่หนึ่ง การหานั้นทำได้โดย
progation time = distance / propagation speed
Wavelength คือความยาวคลื่น เป็นการวัดระยะของคลื่น 1 ลูกคลื่น หรือ 1 คาบเวลา ความยาวคลื่นถือเป็นคุณลักษณะหนึ่งของสัญญาณขึ้นอยู่กับชนิดของสื่อกลางแล้วขึ้นอยู่กับความถี่และชนิดสื่อด้วย
wavelength = propagation * period
0 comments:
Post a Comment