บทความนี้อธิบายถึงประเภทต่างๆ ของการรบกวนที่พบในระบบสื่อสาร และเปิดเผยความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการรบกวนเหล่านั้น ประเภทที่พบได้ทั่วไป ได้แก่ การรบกวนช่องสัญญาณข้างเคียง (ACI), การรบกวนช่องสัญญาณเดียวกัน (CCI), การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI), การรบกวนระหว่างคลื่นพาหะ (ICI), การรบกวนระหว่างสัญลักษณ์ (ISI), การรบกวนจากแสง และการรบกวนจากเสียง

การแนะนำ

คำว่า “การแทรกแซง” สามารถนำไปใช้ได้ในหลายสาขา รวมถึงการสื่อสาร ความบันเทิง วิทยาศาสตร์ กีฬา การเมือง และแม้แต่ชีวิตส่วนตัว ในที่นี้ เราจะเน้นไปที่ประเภทของการแทรกแซงที่เกี่ยวข้องกับสาขาการสื่อสาร

การรบกวนคืออะไร?

นิยามของคำว่า "การรบกวน" อาจแตกต่างกันไป:

• ในการสื่อสาร การรบกวนส่งผลให้ภาพหรือเสียงบนโทรทัศน์ วิทยุ หรือโทรศัพท์มือถือมีคุณภาพต่ำลง ระบบเหล่านี้อาศัยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (EM) ในการส่งสัญญาณ
• ในชีวิตประจำวันหรือในทางการเมือง การแทรกแซงหมายถึงการเข้าไปยุ่งเกี่ยวกับเรื่องใดเรื่องหนึ่ง
• ในทางวิทยาศาสตร์ การรบกวนหมายถึงการที่แสง เสียง หรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปรบกวนเส้นทางการสื่อสารที่ต้องการ
• คำว่า “การแทรกแซง” สามารถนิยามได้ตามสถานการณ์และกรณีเฉพาะต่างๆ ได้เช่นกัน

ประเภทของการรบกวน

การรบกวนสามารถแบ่งประเภทได้หลายวิธี:

• โดยพิจารณาจากระยะห่างของสัญญาณ: การรบกวนร่วมช่องสัญญาณและการรบกวนช่องสัญญาณข้างเคียงเป็นสองประเภทที่พบได้บ่อย มักพบในระบบส่งสัญญาณแบบคลื่นความถี่เดียว เช่น ดาวเทียม GSM และไมโครเวฟ
• จำแนกตามประเภทของสัญญาณ: สัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า เสียง และแสง จัดอยู่ในประเภทนี้
• ในระบบมัลติแคริเออร์: เทคนิค OFDM และ OFDMA ถูกนำมาใช้ในระบบเหล่านี้ ซึ่งพบการรบกวนประเภท ICI และ ISI

เรามาทำความเข้าใจเกี่ยวกับสัญญาณรบกวน 5-7 ประเภทที่พบในระบบสื่อสารไร้สายกันเถอะ

1. การรบกวนร่วมช่องสัญญาณ (Co-Channel Interference: CCI)

การรบกวนร่วมช่องสัญญาณเกิดขึ้นเมื่อระบบไร้สายสองระบบขึ้นไปส่งสัญญาณในความถี่เดียวกัน ทำให้เกิดการหยุดชะงัก

เพื่อรองรับจำนวนสายเรียกเข้าจำนวนมากด้วยจำนวนช่องสัญญาณที่มีจำกัด ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่จึงใช้หลักการใช้ความถี่ซ้ำ หมายความว่ามีการใช้ความถี่เดียวกันซ้ำในหลายเซลล์ภายในขอบเขตของเซลล์นั้นๆ โดยไม่ก่อให้เกิดการรบกวนอย่างมีนัยสำคัญ เซลล์เหล่านี้เรียกว่าเซลล์ร่วมช่องสัญญาณ (co-channel cells)

เพื่อลดการรบกวนจากช่องสัญญาณร่วม เซลล์ในช่องสัญญาณร่วมต้องอยู่ห่างกันอย่างน้อยที่สุด เมื่อเซลล์มีขนาดใกล้เคียงกัน:

• สัญญาณรบกวนร่วมช่องสัญญาณไม่ขึ้นอยู่กับกำลังส่ง
• เป็นฟังก์ชันของรัศมี (R) ของเซลล์และระยะทาง (D) ไปยังจุดศูนย์กลางของเซลล์ร่วมช่องสัญญาณที่อยู่ใกล้ที่สุด
• การเพิ่มอัตราส่วน Q (= D/R) จะช่วยลดการรบกวนลง
• Q คืออัตราส่วนการใช้ช่องทางร่วมซ้ำ (co-channel reuse ratio)
• สำหรับรูปทรงเรขาคณิตของเซลล์หกเหลี่ยม Q = D/R = (3*N)^0.5
• ค่า Q ที่สูงขึ้นจะช่วยปรับปรุงคุณภาพการส่งสัญญาณโดยลดการรบกวนจากช่องสัญญาณเดียวกัน

2. การรบกวนจากช่องสัญญาณข้างเคียง (ACI)

การรบกวนจากช่องสัญญาณข้างเคียง เกิดจากสัญญาณจากความถี่ข้างเคียงรั่วไหลเข้าไปในช่องสัญญาณที่ต้องการ

การรั่วไหลนี้เกิดจากตัวกรองที่ไม่สมบูรณ์และผลกระทบจากระยะใกล้-ไกล สามารถลด ACI ได้ด้วยการกรองและการจัดสรรช่องสัญญาณอย่างระมัดระวังในระหว่างการวางแผน RF เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ ต้องรักษาระยะห่างของความถี่ที่เพียงพอระหว่างช่องสัญญาณ

สิ่งสำคัญอีกประการหนึ่งคือต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุปกรณ์เคลื่อนที่แต่ละเครื่องส่งสัญญาณด้วยกำลังส่งต่ำที่สุดเท่าที่จำเป็น เพื่อรักษาคุณภาพการเชื่อมต่อที่ดี

3. การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI)

การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) เกิดขึ้นเมื่อสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าที่ความถี่หนึ่งไปรบกวนสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าที่ความถี่เดียวกันหรือความถี่อื่น

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประกอบด้วยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่ตั้งฉากกัน คลื่นเหล่านี้เคลื่อนที่ในสุญญากาศด้วยความเร็วประมาณ 3 x 10^8 เมตร/วินาที

การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) สามารถเกิดขึ้นได้ระหว่างระบบที่ทำงานที่ความถี่เดียวกัน (co-channel) หรือที่ความถี่ต่างกัน (adjacent/alternate channel interference)

4. เสียงรบกวน

คลื่นเสียงที่สร้างและตรวจจับโดยทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิก เดินทางผ่านอากาศด้วยความเร็วประมาณ 344 เมตร/วินาที ที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส

คลื่นเสียงสองคลื่นสามารถก่อให้เกิดการแทรกสอดแบบเสริมหรือแบบหักล้างได้ ขึ้นอยู่กับว่าคลื่นทั้งสองอยู่ในเฟสเดียวกันหรือต่างเฟสกัน

ตัวอย่างเช่น เสียงที่เกิดจากลำโพงอาจรบกวนการสื่อสารปกติระหว่างบุคคล ในทำนองเดียวกัน อุปกรณ์ที่สร้างเสียงอื่นๆ ก็อาจก่อให้เกิดการรบกวนได้เช่นกัน

5. การแทรกสอดของแสง

การรบกวนของแสงเกิดขึ้นเมื่อสัญญาณแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกันหรือเหมือนกันรบกวนซึ่งกันและกัน สัญญาณแสงยังสามารถรบกวนระบบสื่อสารอื่นๆ ที่ใช้สื่อส่งสัญญาณต่างกันได้อีกด้วย

ความเร็วแสงในสุญญากาศอยู่ที่ประมาณ 186,282 ไมล์/วินาที (299,792 กิโลเมตร/วินาที) การสื่อสารด้วยแสงตามปกติอาจถูกรบกวนได้โดยน้ำมันบนน้ำหรือฟองสบู่บางๆ

คลื่นแสงสามารถรบกวนซึ่งกันและกันได้ผ่านการบวกและการลบของคลื่นที่แตกต่างกันเมื่อคลื่นเหล่านั้นซ้อนทับกัน ไม่ว่าจะเป็นเฟสตรงกันหรือเฟสตรงข้ามกันก็ตาม

6. การรบกวนระหว่างคลื่นความถี่ (Inter Carrier Interference: ICI)

ในระบบ OFDM คลื่นพาหะจะถูกจัดเรียงอย่างหนาแน่น โดยที่จุดสูงสุดของคลื่นพาหะย่อยหนึ่งจะตรงกับจุดต่ำสุดของคลื่นพาหะย่อยอื่นๆ ซึ่งเป็นแนวคิดที่เรียกว่าความเป็นตั้งฉาก (orthogonality) กล่าวคือ เพื่อให้การมอดูเลต OFDM มีประสิทธิภาพ คลื่นพาหะย่อยควรตั้งฉากซึ่งกันและกัน

การรบกวนระหว่างคลื่นพาหะ (Inter Carrier Interference หรือ ICI) เกิดขึ้นเมื่อคลื่นพาหะย่อยสูญเสียความเป็นตั้งฉากกัน ซึ่งโดยทั่วไปมักเกิดขึ้นเนื่องจากสาเหตุดังต่อไปนี้:

• ความล่าช้าในการส่งสัญญาณของช่องสัญญาณวิทยุเกินกว่าช่วงเวลา Cyclic Prefix (CP) (เช่น ช่วงเวลาป้องกัน)
• การชดเชยความถี่ที่ตัวรับสัญญาณ

สามารถลดหรือบรรเทาการรบกวนระหว่างคลื่น (ICI) ได้โดยการประมาณและแก้ไขค่าเบี่ยงเบนความถี่ และปรับระยะห่างระหว่างคลื่นย่อยให้เหมาะสม

7. การรบกวนระหว่างสัญลักษณ์ (ISI)

ในระบบที่ใช้ OFDM การส่งข้อมูลเกิดขึ้นทีละสัญลักษณ์ ก่อนการส่ง สัญลักษณ์ต่างๆ จะถูกบรรจุด้วยข้อมูลมอดูเลตที่ซับซ้อน จากนั้นจึงเติม Cyclic Prefix (CP) ต่อท้ายสัญลักษณ์ OFDM แต่ละตัว

ขณะที่สัญลักษณ์เหล่านี้เดินทาง เส้นทางจากตัวส่งไปยังตัวรับจะทำให้เกิดการกระจายตัวของความล่าช้าในโดเมนเวลา ซึ่งทำให้สัญลักษณ์ OFDM กระจายตัวออกและรบกวนสัญลักษณ์ OFDM ที่ต่อเนื่องกัน ส่งผลให้เกิดการรบกวนระหว่างสัญลักษณ์ (Inter Symbol Interference: ISI)

สามารถลดหรือบรรเทา ISI ได้โดยใช้แนวคิด Cyclic Prefix (CP) โดยเลือกความยาวของ CP ให้มากกว่าค่าความคลาดเคลื่อนของช่องสัญญาณ