ระบบการสื่อสารโทรคมนาคมในปัจจุบัน การกำหนดคุณภาพของสัญญาณในระบบโทรคมนาคมต้องพิจารณาหลายปัจจัย เช่น BER (Bit Error Rate), Bandwidth, Data Rate เป็นต้น แต่โดยทั่วไปแล้ว จะใช้อัตราส่วนของพลังงานของสัญญาณ (Power of Desired Signal) ที่ต้องการ เทียบกับพลังงานของสัญญาณรบกวน (Power of Noise) หรือที่เรียกสั้นๆ ว่า SNR เป็นตัวบ่งชี้คุณภาพและความเชื่อถือของระบบการสื่อสาร ซึ่งสะท้อนถึงความสามารถในการส่งและรับสัญญาณได้อย่างถูกต้องแม่นยำ หาก SNR สูง หมายถึงสัญญาณที่มีความแข็งแรงและชัดเจนเมื่อเทียบกับสัญญาณรบกวน (Noise) ในทางตรงกันข้าม หาก SNR ต่ำ หมายถึงสัญญาณที่ต้องการส่งนั้นถูกสัญญาณรบกวนขัดขวางจนทำให้เกิดการขัดข้องในการรับส่งข้อมูลในระหว่างการส่งผ่านสัญญาณ (Data Transmission) ดังนั้น SNR จึงเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญที่สามารถสะท้อนคุณภาพของสัญญาณในระบบการสื่อสารได้เป็นอย่างดี

ความสำคัญของ SNR ต่อระบบการสื่อสาร

SNR เป็นตัวเลขที่บ่งชี้ความสำคัญต่อระบบการสื่อสาร เนื่องจากค่าของ SNR สามารถบ่งบอกถึงความจุหรือปริมาณของช่องทางการสื่อสาร ความเชื่อถือของระบบ และความสมบูรณ์ของข้อมูล ในการสื่อสารดิจิตอล SNR เป็นค่าที่จำเป็นมาก ถ้า SNR มีค่าสูง หมายถึงการส่งข้อมูลสามารถทำได้ด้วยอัตราการส่งข้อมูลที่สูง (High Data Rates) และมีอัตราความผิดพลาดของข้อมูลต่ำ (Low BER : Low Bit Error Rate) ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพและความถูกต้องแม่นยำของการรับส่งข้อมูล ในการสื่อสารในระบบอนาล็อก SNR สูงหมายถึงสัญญาณมีความคมชัดและแม่นยำ มีการผิดเพี้ยนของสัญญาณต่ำ

ความหมายที่แท้จริงของ SNR

SNR คือ อัตราส่วนของสัญญาณข้อมูลเทียบกับสัญญาณรบกวน (S/N: Signal to Noise Ratio) เป็นสมการที่ใช้บ่งบอกถึงความสามารถของการรับส่งสัญญาณผ่านตัวกลางต่างๆ ในระบบการสื่อสาร ซึ่งมักจะนำมาคำนวณหาประสิทธิภาพของช่องความจุในการส่งสัญญาณข้อมูล (Shannon-Hartley Theory) เพื่อดูว่ามีความสามารถในการส่งข้อมูลได้มากที่สุดในอัตราใด (Channel Capacity) หรือสามารถสรุปอย่างง่ายได้ดังนี้

-SNR สูง หมายความว่าสัญญาณข้อมูลมีความแรงกว่าสัญญาณรบกวนมาก ตัวอย่างเช่น ในการสื่อสารไร้สาย (Wireless Communication) การรับส่งข้อมูลจะทำได้ดีขึ้น หรือเร็วขึ้น และมีความผิดพลาดของข้อมูลต่ำ (Error ต่ำ)

-SNR ต่ำ หมายความว่าสัญญาณรบกวนใกล้เคียงกับสัญญาณหลัก ทำให้การเชื่อมต่อหลุดหรืออัตราการรับส่งข้อมูลช้ากว่าปกติ

แนวทางในการพัฒนาและยกระดับคุณภาพของสัญญาณด้วยการเพิ่มค่า SNR

เพื่อเพิ่มค่า SNR (Signal-to-Noise Ratio) ในระบบการสื่อสาร ให้สัญญาณมีความแข็งแรงและชัดเจนยิ่งขึ้น การปรับปรุงทั้งความแข็งแรงของสัญญาณและการลดสัญญาณรบกวนมีความสำคัญ ดังนี้

1.เพิ่มกำลังส่ง (Tx Power) การเพิ่มกำลังส่งเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการเพิ่มค่า SNR เนื่องจากอัตราส่วนระหว่างพลังงานของสัญญาณ (Transmitted Power of Signal) และพลังงานของสัญญาณรบกวน (Noise) เป็นแบบผกผันโดยตรง อย่างไรก็ตาม วิธีนี้มีข้อจำกัด เนื่องจากการเพิ่มกำลังส่งอาจทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานและอาจนำไปสู่การรบกวนกับระบบการสื่อสารอื่นๆ ที่อยู่ใกล้เคียง

2.ใช้เสาอากาศที่มีการเพิ่มกำลังสูง การใช้เสาอากาศที่มีค่า Gain สูงสามารถช่วยเพิ่มความแข็งแรงของสัญญาณได้โดยการปรับทิศทางการแพร่คลื่นไปในทิศทางที่ต้องการ (Specific Direction) วิธีนี้จะช่วยเพิ่ม SNR และลดการสูญเสียพลังงานในทิศทางที่ไม่ต้องการ ในขณะเดียวกัน ภาครับก็ต้องปรับทิศทางเสาอากาศเพื่อรับสัญญาณจากภาครับให้เต็มประสิทธิภาพ

3.วิธีการอื่นๆ เช่น การเลือกใช้เทคนิคการมอดูเลชัน (Modulation) ที่สามารถรักษาค่า SNR ให้สูง การใช้เทคนิคการเข้ารหัสเพื่อการตรวจจับและแก้ไขข้อผิดพลาด (Error Correction) การใช้ตัวกรองอะแดปทีฟ (Adaptive Filter) หรือเทคนิค Beamforming เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการส่งสัญญาณ นอกจากการพยายามเพิ่ม SNR แล้ว ยังมีวิธีการลดสัญญาณรบกวน (Noise) ดังนี้

- การจัดการกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) และความเข้ากันได้ของสัญญาณ (EMC) ใช้การป้องกันจากสัญญาณรบกวนที่เกิดจากอุปกรณ์ต่างๆ และทำให้มั่นใจว่าอุปกรณ์ทำงานร่วมกันได้อย่างไม่มีปัญหา

- การใช้การหุ้มฉนวนและการกราวด์ (Shielding and Grounding) เพื่อลดการกวนกันของสัญญาณ

- การเลือกใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีสัญญาณรบกวนต่ำ เช่น Low Noise Amplifier (LNA)

- การใช้เทคนิค Active Noise Cancellation (ANC) เพื่อลดสัญญาณรบกวนโดยการสร้างสัญญาณที่มีเฟสตรงข้ามมาหักล้างกับสัญญาณรบกวน

‍