บทที่ 5

บทท่ี 5การแทนคา่ ขอ้ มูล ชนิดของขอ้ มลู และสญั ญาณการส่อื สาร ขอ้ มูล

ข้อมลู และสัญญาณการสือ่ สารข้อมลู1. จงบอกความแตกต่างระหวา่ งขอ้ มูลและสัญญาณ ?ตอบ. มคี วามหมายแตกตา่ งกนั โดยความหมายของขอ้ มูลกค็ อื ส่งิ ที่มีความหมายในตัว และต่อไปนี้จะเปน็ ตัวอยา่ งของขอ้ มลู ในระบบคอมพวิ เตอร์- ข้อมลู การขายสินคา้ ในรูปแบบของไฟลค์ อมพิวเตอร์ ทบ่ี นั ทึกอยูใ่ นฮารด์ ดสิ ก์- ภาพดจิ ติ อลท่สี แกนจากเคร่อื งสแกนเนอร์ และจดั เก็บลงในแฟลชไดรฟ์- เพลง ซ่งึ ประกอบดว้ ยขอ้ มูลไบนารี (0 และ 1) ทีบ่ ันทึกอยูบ่ นแผ่นซีดี- ตวั เลข 0 ถึง 9 ทน่ี ามาใช้แทนรหัสสินคา้และหากมคี วามตอ้ งการส่งผา่ นข้อมลู จากจุดหนึง่ ไปยงั จดุ หนง่ึ ผ่านสายส่อื สารหรอื คลน่ื วิทยขุ ้อมลู ทีต่ อ้ งการส่งนัน้ จะตอ้ งไดร้ บัการแปลงให้อยู่ในรูปแบบของสญั ญาณทเ่ี หมาะสมกบั ระบบส่อื สารนน้ั ๆ เสียกอ่ น ดังนน้ั ความหมายของสญั ญาณก็คือปรมิ าณใด ๆ ที่สามารถเปล่ียนแปลงและสัมพนั ธ์ไปกบั เวลา โดยสญั ญาณทีใ่ ช้ในระบบส่อื สารกค็ ือกระแสไฟฟ้า (Electric) หรอื คลน่ืแมเ่ หลก็ ไฟฟ้า (Electromagnetic Wave) เชน่ คลนื่ วิทยุ คลื่นแสง เป็นตน้ และตอ่ ไปนี้จะเป็นตวั อย่างของสญั ญาณ

- การสนทนาผา่ นระบบโทรศัพท์- การสมั ภาษณร์ ายงานสดจากตา่ งประเทศ ส่งผ่านบนระบบสอ่ื สารดาวเทียม- การส่ังพิมพ์งาน ดว้ ยการสื่อสารผ่านสายเคเบิลที่เชื่อมต่อระหว่างคอมพวิ เตอรแ์ ละเครอื่ งพมิ พ์- การดาวน์โหลดขอ้ มลู จากอนิ เทอร์เน็ตที่สง่ ผ่านสายโทรศัพทร์ ะหว่างบริษัททใ่ี หบ้ ริการอนิ เทอร์เน็ตมายังคอมพวิ เตอรข์ องเรา2. จงบอกคุณลักษณะสาคัญของสัญญาณแอนะลอ็ ก ?ตอบ. ขอ้ มลู แอนะลอ็ กและสญั ญาณแอนะล็อกจะเป็นรูปคล่ืนทม่ี ลี ักษณะต่อเนอื่ ง (Continuous Waveforms) ความตอ่ เนอื่ งในที่น้ีหมายถงึ สัญญาณจะแกวง่ ขึ้นลงอย่างต่อเนอื่ งและราบเรียบ ตลอดเวลา ไม่มกี ารเปล่ียนแปลงแบบทนั ทที ันใด ค่าสัญญาณสามารถอยูใ่ นช่วงระหวา่ งค่าตา่ สุดและค่าสงู สุดของคลื่นได้ โดยค่าต่าสุดและคา่ สงู สุดจะแทนหนว่ ยแรงดนั (Voltage) พิจารณาจากรปู คา่ X แทนช่วงสงู สดุ ของสญั ญาณ ส่วนค่า Y แทนช่วงต่าสดุ ของสญั ญาณ ซึง่ ชว่ งเวลาหนึ่ง ๆ รูปคลืน่ สามารถอยู่ในตาแหนง่ ใดกไ็ ด้ภายใตช้ ว่ งระหวา่ ง X ถึง Y ตวั อย่างขอ้ มูลแอนะลอ็ ก เชน่ เสียงพูดของมนษุ ย์ เสียงดนตรี หรอื เสยี งอน่ื ๆ ทีไ่ ด้ยนิ ตามธรรมชาติ สว่ นสัญญาณแอนะลอ็ กท่ีสามารถพบเหน็ ไดท้ ว่ั ไป เชน่ การสนทนาเพ่อื สอื่ สารกันผ่านระบบโทรศพั ท์นอกจากน้ี ข้อมูลแอนะลอ็ กและสญั ญาณแอนะลอ็ กสามารถถูกรบกวนไดง้ า่ ยจากสัญญาณทไี่ ม่พงึ ประสงค์ที่เรยี กวา่“สัญญาณรบกวน (Noise)”ซ่ึงหากมสี ญั ญาณรบกวนปะปนมากบั สญั ญาณแอนะล็อกแลว้ นอกจากจะสง่ ผลใหก้ ารส่งข้อมูลช้าลง ยงั ทาใหก้ ารจาแนกหรือตดั สญั ญาณรบกวนออกจากขอ้ มลู ตน้ ฉบับนั้นเป็นไปไดย้ าก

3. จงบอกคุณลักษณะสาคญั ของสญั ญาณดจิ ติ อล ?ตอบ. ข้อมลู ดิจิตอลและสัญญาณดจิ ิตอลเป็นคลืน่ แบบไม่ตอ่ เนอื่ ง มรี ูปแบบของระดับแรงดนั ไฟฟา้ เป็นคลื่นส่เี หล่ียม (SquareWave) ความไม่ตอ่ เน่อื งในทน่ี หี้ มายความว่า สัญญาณสามารถเปลย่ี นแปลงจาก 0 ไป 1 หรอื จาก 1 ไป 0 ได้ทกุ เมอ่ื ซง่ึ เปน็การเปลีย่ นสัญญาณในลกั ษณะก้าวกระโดด พจิ ารณาจากรูปชว่ งสูงสุดของสัญญาณในทนี่ แี้ ทนค่าด้วย X และช่วงตา่ สดุ ของสญั ญาณในทน่ี ้แี ทนค่าด้วย Y กจ็ ะพบวา่ รปู แบบของคลื่นสญั ญาณดิจิตอลนั้น จะถูกจากดั คา่ เพยี งหนงึ่ ในสองคา่ หรอื X หรือ Yเทา่ นัน้4. จงสรุปข้อดีและขอ้ เสยี ของสญั ญาณแอนะล็อกและสญั ญาณดจิ ติ อล ?ตอบ. ข้อดขี อง สัญญาณแอนะล็อก- ราคาถกู- ไม่ตอ้ งพ่งึ พลังงานจากภายนอก- ไมม่ รี ะบบอิเลก็ ทรอนิกส์ ปญั หาเรือ่ งความชืน้ มนี ้อยกว่าและไม่ตอ้ งกงั วลเรือ่ งแม่เหลก็ ไฟฟา้ รบกวน

ขอ้ เสยี- การเกบ็ ค่าท่ีวดั ต้องใชว้ ิธจี ดบันทึกเอาเอง- สเกลแสดงคา่ ความละเอยี ดตายตัว ความละเอยี ดทสี่ งู ๆ เช่น ต่ากว่า 1 ไมครอนมากๆ ยังทาไมไ่ ดห้ รือทาได้ยากแต่ราคาแพง- กรณไี ดอลั เกจที่เข็มวง่ิ หลายรอบอาจทาใหอ้ า่ นค่าผดิ เพราะหลงรอบได้- บางกรณีเป็นการอา่ นค่าแบบเปรียบเทียบ ไม่ใชค่ า่ จริงขอ้ ดขี องสัญญาณดจิ ติ อลสามารถสรา้ งสัญญาณขึน้ ได้ด้วยตน้ ทุนทตี่ ่ากว่าสัญญาณแอนะล็อกและมีความทนทาน ต่อสญั ญาณรบกวนได้ดกี วา่ อีกท้ังยงัสามารถจาแนกระหว่างขอ้ มูลกบั สัญญาณรบกวนได้ง่ายกวา่ แบบแอนะลอ็ ก กรณีทม่ี ีสญั ญาณรบกวนปะปนมาไมม่ าก กย็ ังคงรูปสัญญาณเดมิ ได้ พจิ ารณาจากรูปทแ่ี สดงถงึ สญั ญาณรบกวนท่ีปะปนมาพรอ้ มกบั ข้อมลู จะพบว่าสัญญาณดงั กล่าวยงั คงรปู ท่ีสามารถจาแนกความเปน็ 0 หรือ 1 ได้ขอ้ เสยีสัญญาณแอนะลอ็ กจะทาไดด้ ีกวา่ สาหรบั อปุ กรณ์ทใี่ ชย้ ืดระยะทางในการสง่ ข้อมลู ดจิ ติ อลจะเรียกวา่ เคร่ืองทวนสัญญาณ(Repeater) ซึ่งเป็นอุปกรณท์ ที่ าหนา้ ที่ Regenerate สญั ญาณทถ่ี ูกลดทอนลงให้คงรูปเดมิ เหมือนต้นฉบบั ทาใหส้ ามารถส่งทอดสญั ญาณออกไปบนระยะทางทไ่ี กลข้ึนได้

5. ส่วนประกอบพื้นฐานหลักๆ ของสญั ญาณแอนะล็อกมอี ะไรบ้าง จงอธบิ ายตอบ. สาหรับสัญญาณแอนะล็อก โดยทวั่ ไปแล้วจะประกอบด้วยส่วนพ้ืนฐานหลกั ๆ อยู่ 3 ประการคือ แอมพลิจูด ความถ่แี ละเฟสแอมพลจิ ูด (Amplitude) สญั ญาณแอนะล็อก ทีม่ ีการเคลอ่ื นทีใ่ นลกั ษณะเปน็ รปู คลืน่ ขนึ้ ลงสลับกันและกา้ วไปตามเวลาแบบสมบูรณน์ ้ันเราเรยี กวา่ คลนื่ ซายน์ (Sine Wave) ในขณะทแี่ อมพลจิ ดู จะเปน็ คา่ ทว่ี ัดจากแรงดนั ไฟฟา้ ซ่งึ อาจเปน็ ระดบั ของคล่ืนจุดสูงสุด (High Amplitude) หรอื จุดต่าสดุ (Low Amplitude) และโดยปกติจะแทนด้วยหน่วย วดั เปน็ โวลต์ (Volt) แตก่ ย็ ังสามารถใช้หน่วยวัดอ่นื ๆ แทนได้ เชน่ แอมป์ (Amp) หรอื วัตต์ (Watt) เป็นต้นความถี่ (Frequency)ความถ่ใี นทน่ี ห้ี มายถงึ อัตราการขึ้นลงของคลน่ื ซึง่ เกิดข้นึ จานวนก่ีรอบภายใน 1 วินาที โดยรอบตอ่วินาทหี รือความถีน่ น้ั จะใช้แทนหน่วยวดั เป็นเฮริ ตซ์ (Hertz : Hz) ต่อไปน้ที ่ีแสดงถึง ความแตกตา่ งของสญั ญาณแอนะล็อกทง้ัสาม โดยที่ t คือเวลาภายใน 1 วินาทีเฟส (Phase) เฟสเปน็ การเปลี่ยนแปลงของสัญญาณ ซง่ึ จะวดั จากตาแหน่งองศาของสัญญาณเมอื่ เวลาผา่ นไป เปน็ คลืน่ ซายนท์ ี่ขน้ึ ลงต่อเนอื่ งกันไปตามเวลาทีไ่ ม่พบการเปลย่ี นแปลงของเฟสแตอ่ ยา่ งใด แต่เมื่อเฟสมีการเปลย่ี นแปลง (Phase Shift) ซึ่งสามารถเปลย่ี นตาแหน่งในลักษณะเลื่อนไปข้างหน้าหรือถอยหลงั กไ็ ด้ การเลื่อนไปขา้ งหนา้ จานวนครง่ึ หน่งึ ของลูกคลื่น จะถือวา่เฟสไดเ้ ปล่ียนแปลงไป 180 องศา ในขณะท่ีเฟสได้เปลย่ี นแปลงด้วยการเลอ่ื นไปขา้ งหน้าจานวนหนึ่งในสขี่ องลกู คลนื่ ก็จะถอื วา่เฟสน้ัน ได้เปล่ยี นแปลงไป 90 องศา

6. Bit Interval กบั Bit Rate คืออะไร ใชก้ ับสญั ญาณอะไร และนามาเทียบเคยี งกบั หน่วยวัดใดของสญั ญาณแอนะลอ็ ก ?ตอบ. Bit Interval ระยะเวลาท่ีใช้ในการสงขอมลู 1บติ (วินาที –s) (สมมลู กับตัวแปรคาบเวลาในสัญญาณแบบ Analog)Bit Rate จานวนของบติ ขอมูลทีส่ ามารถสงไดภายหนง่ึ หนว่ ยเวลา ( บิตตอ วนิ าที –bps) (สมมูลกบั ตวั แปรความถ่ใี นสญั ญาณแบบ Analog)7. จงสรุปความหมายของ Bit Rate และ Baud Rate พรอ้ มกับยกตัวอยา่ งประกอบ ?ตอบ. Bitrate คืออะไร คอื จานวน bit ท่ถี กู ประมวลผลไปในหนงึ่ หนว่ ยเวลา โดยตามปกตแิ ละใชห้ นว่ ยวินาที เพราะฉะน้ันกจ็ ะมีหน่วยเปน็ bits per second (bit/s or bps) หรือมีการใช่คาอุปสรรคเข้าไปขา้ งหนา้ เพอื่ ใหง้ า่ ยตอ่ ความเขา้ ใจเช่น kilo-(kbit/s or kbps), mega- (Mbit/s or Mbps), giga- (Gbit/s or Gbps) หรือ tera- (Tbit/s or TbpsBaud Rate อตั รา baud เป็นจานวนครั้งต่อวนิ าทีทสี่ ัญญาณการสื่อสารแบบซีเรียลเปลย่ี นสถานะ สถานะจะเปน็ ระดบัโวลท์เตจ ความถี่ หรือมมุ ของเฟสของความถี่ ถ้าสัญญาณเปล่ียนหนึ่งคร้ังสาหรับแต้ละบติ ข้อมลู ดังนน้ั หนึง่ bps จะเท่ากบัหน่ึง baud ตัวอย่างเชน่ โมเดม็ แบบ 300 เปลี่ยนสถานะของมนั 300 ครั้งต่อวินาที

8. การมอดูเลต (Modulate) คืออะไร จงอธิบาย ?ตอบ. การมอดเู ลต (Modulate) คือ การจะส่งสญั ญาณเสยี งหรอื ขอ้ มูลผา่ นชอ่ งทางการสื่อสารจาเป็นอยา่ งยงิ่ ทจ่ี ะตอ้ งอาศัยพลังงานไฟฟา้ ช่วยพาสญั ญาณเหล่าน้นั ใหเ้ คล่อื นย้ายจากที่หนึง่ ไปยงั อกี ท่หี นึง่ ขบวนการหรอื ขั้นตอ้ นในการเพิ่มพลงั งานไฟฟ้าดังกลา่ วเราเรียกวา่ การมอดูเลต(Modulation) พลังงานไฟฟา้ ซึ่งมคี วามถสี่ ูงและคงที่รวมทัง้ มแี อมปลิจดู (ขนาด) สูงด้วยนั้นเราเรียกวา่ สัญญาณคล่ืนพาห์(SignalCarrier) อปุ กรณส์ าหรบั มอดเู ลตสัญญาณ(Modulator) จะสร้างสญั ญาณคลืน่ พาห์และรวมเข้ากับสัญญาณขอ้ มลู เพ่อื ให้สญั ญาณมีความแรงพอทจี่ ะสง่ ผา่ นสอื่ กลางไปยงั อีกจดุ หนงึ่ ทอี่ ยไู่ กลออกไปไดแ้ ละเมอื่ ถึงปลายทางก็จะมอี ปุ กรณซ์ ง่ึ ทาหนา้ ทแี่ ยกสญั ญาณคลน่ื พาห์ออกใหเ้ หลอื เพยี งสญั ญาณขอ้ มูลเราเรียกวิธีการแยกสัญญาณนว้ี ่าการดมี อดเู ลต(Demodulation)เรอ่ื งการมอดูเลตสัญญาณเปน็ เร่อื งท่ีสาคญั มากในการสือ่ สารขอ้ มูลการเลอื กวธิ ีการมอดเู ลตและการดีมอดเู ลตที่เหมาะสมจะช่วยให้ท่านทาการสง่ ขอ้ มูลข่าวสารได้อย่างมีประสิทธิภาพ9. คุณสมบัตสิ าคญั ของสัญญาณพาหะ (Carrier Signal) คืออะไร นาไปใช้ประโยชนอ์ ย่างไร ?ตอบ. สญั ญาณทางไฟฟา้ ทางแสง หรอื ทางกล ซงึ่ มีสมบตั คิ งท่ีและนามาใช้ในการกลา้ รว่ มกับข่าวสาร โดยใช้กระบวนการกลา้สัญญาณ เพ่ือกาเนดิ สัญญาณสาหรับพาข่าวสารจากต้นทางไปสู่ปลายทางผ่านตวั กลางต่างๆ เชน่ อากาศ สายโคแอค และสายโทรศัพท์ ความถีข่ องสัญญาณพาห์เรียกวา่ ความถี่พาห์ (Carrier frequency) มกั นาสญั ญาณลูกคล่นื ไซน์ (Sinusoidalwave) มาใชเ้ ป็นสญั ญาณพาห์

10. จงอธิบายความแตกตา่ งระหว่างการมอดเู ลตทางขนาด(AM)และการมอดเู ลตทางความถ่ี (FM) มาพอเข้าใจ?ตอบ. สัญญาณ AM ท่มี อดเู ลตแล้วจะมีความถ่ีเท่ากับความถข่ี องสัญญาณคลนื่ พาห์ โดยมขี นาดหรือแอมปลจิ ดู ของสัญญาณเปลีย่ นแปลงไปตามแอมปลจิ ูดของสญั ญาณสญั ญาณ FM ทีม่ อดเู ลตแลว้ จะมีแอมปลิจดู คงที่ แต่ความถข่ี องสัญญาณจะไมค่ งท่เี ปลี่ยนแปลงไปตามแอมปลจิ ูดของสัญญาณข้อมูล11. การมอดเู ลตสัญญาณดจิ ิตอล ประกอบด้วยเทคนคิ ใดบา้ ง จงอธบิ าย ?ตอบ. 1. การมอดูเลตเชงิ เลขทางแอมปลิจดู (Amplitude -Shift Keying : ASK) ความถี่ของคลื่นพาห์ ซง่ึ ทาหนา้ ทีน่ าสัญญาณแบบอะนาล็อกผ่านตัวกลางสอ่ื สารน้ันจะคงท่ี ลักษณะของ สญั ญาณมอดเู ลตนน้ั เมอื่ ค่าของบิตของสญั ญาณข้อมลู ดิจิตอลมีค่าเป็น 1ขนาดของคล่นื พาหจ์ ะสงู ขน้ึ กวา่ ปกติ การมอดูเลตแบบ ASK ไม่ได้รับความนิยม เพราะ ถกู รบกวนจากสญั ญาณอืน่ ได้งา่ ย2. การมอดูเลตเชิงเลขทางความถ่ี (Frequency-Shift Keying :FSK) การมอดเู ลตแบบ FSK ขนาดของคล่นื พาหจ์ ะไม่ เปลีย่ นแปลงลกั ษณะของสญั ญาณมอดูเลตนนั้ เมือ่ ค่า ของบติ ของสัญญาณข้อมูลดิจิตอลมคี า่ เป็น 1 ความถี่ ของคลนื่ พาหจ์ ะสงู กวา่ ปกติ และเมื่อบิตมคี า่ เปน็ 0 ความถีข่ องคลื่นพาห์กจ็ ะตา่ กวา่ ปกติ3. การมอดูเลตเชงิ เลขทางเฟส (Phase-Shift Keying :PSK) การมอดเู ลตแบบ PSK ค่าของขนาดและความถ่ี ของคล่ืนพาหจ์ ะไม่มีการเปล่ียนแปลง แตท่ ่เี ปลย่ี นคอื เฟสของสัญญาณ เมื่อมีการเปลย่ี นสภาวะจากบติ 1 เปน็ 0 หรอื เปลย่ี นจาก 0 เป็น 1 เฟสของคลืน่จะ เปลยี่ นไป 180องศา

12. รหสั ข้อมลู คืออะไร มีรหัสใดบ้าง จงสรุปมาใหเ้ ขา้ ใจ ?ตอบ. รหัสข้อมลู คอื รหัสท่ีใชแ้ ทนตวั อักขระ ซึง่ ประกอบด้วยตวั อกั ษร ตัวเลข หรอื สญั ลกั ษณ์พเิ ศษอ่ืน ๆ ทีใ่ ชใ้ นโปรแกรมคอมพิวเตอร์เพราะวา่ ข้อมูลท่ีเกบ็ ไว้ในหน่วยความจาของคอมพิวเตอร์จะแทนด้วยรหัสเลขฐานสองทีม่ ีเลข ๐ กับ ๑ วางเรยี งกนั ซ่ึงรหัสขอ้ มูลแบง่ออกเป็น 2 ประเภท ดงั นี้ คอื1. รหสั ภายนอกเครือ่ ง (External Code) หมายถงึ รหสั ทใี่ ช้สาหรบั การบนั ทกึ ข้อมูลท่อี ยภู่ ายนอกเครื่องคอมพิวเตอร์ เชน่ การบันทกึข้อมลู บนบัตรเจาะรู โดยใชส้ ญั ลกั ษณก์ ารเจาะรแู ต่ละแถวแทนขอ้ มลู 1 ตังอักษร2. รหสั ภายในเครอ่ื ง (Internal Code) หมายถงึ รหัสท่ีใช้แทนขอ้ มูลท่ถี ูกอ่านและบนั ทึกอยใู่ นหน่วยความจาของเครื่องคอมพิวเตอร์ ซง่ึรหสั ทใ่ี ชแ้ ทนขอ้ มลู ภายในเครอ่ื งคอมพวิ เตอร์ ซ่งึ มีหลายรูปแบบ ดงั น้ีรหสั บซี ดี ี รหัสแอบซดี ิก รหสั แอสกี้ รหสั ยูนโิ ค้ด13. มีปัจจัยอะไรบา้ งท่ีกอ่ ให้เกดิ ความสูญเสยี ของสญั ญาณจากการส่งผ่านข้อมูล ?ตอบ. -การออ่ นกาลงั ของสัญญาณ- สญั ญาณเคลื่อนทดี่ ้วยความเร็วตา่ งกัน- สญั ญาณรบกวน14. สญั ญาณที่เบาบางลงหมายถึงอะไร สามารถแก้ไขได้ดว้ ยวิธีใด ?ตอบ. การออ่ นกาลงั ของสัญญาณ เกิดจากความเขม้ ของสัญญาณไดเ้ บาบางลง เมื่อไดเ้ ดินทางบนระยะทางไกล ๆ แกไ้ ขไดโ้ ดยการตดิ ตัง้ ตัวขยายสญั ญาณ หรอื วงจรขยายสญั ญาณ หรอื เรียกสัน้ ๆวา่ Amp เป็นอปุ กรณห์ รอื วงจรอิเลก็ ทรอนิกส์ที่ช่วยเพ่ิมขนาดหรือกาลงั ของสญั ญาณ โดยการใชพ้ ลงั งานจากแหลง่ จ่ายไฟและการควบคมุ สญั ญาณ