Tässä blogikirjoituksessa erittelemme syitä ja merkitystä sille, miksi radiotaajuuksista on tullut keskeinen resurssi nykyaikaisessa viestinnässä.
Ihmiset ovat jo pitkään panostaneet merkittävästi ajallisten ja paikallisten rajoitusten voittamiseen tiedonsiirrossa. Ylitimme ajalliset rajoitukset tallentamalla tietoa medioille, kuten CD-levyille ja kaseteille, ja radiolähetykset – joita usein kuulemme autoissamme – voidaan nähdä esimerkkinä tiedonsiirrosta, joka voittaa paikalliset rajoitukset. Kutsumme tätä "viestinnäksi", ja syy siihen, miksi moderni langaton viestintä on kehittynyt niin dramaattisesti, on taajuuksien tutkimuksen ansiota. Vaikka sanakirjamääritelmä taajuudelle on "aallon syklien lukumäärä, joka toistuu tietyssä ajassa", sillä on suurempi merkitys tekniikassa. Vaikka taajuuden ymmärtäminen vaatii matemaattista ja fysikaalista taustatietoa, tämän artikkelin tavoitteena on selittää se mahdollisimman yksinkertaisesti ja intuitiivisesti ja tutkia taajuuden voimaa ja merkitystä nyky-yhteiskunnassa.
Tunnemme aikatason perusteellisesti. Ajatellaanpa tilannetta, jossa huudat viestin ystävällesi, joka seisoo 100 metrin päässä konserttipaikalla. Tässä skenaariossa minä olen lähettäjä, joka välittää tietoa, ystäväni on vastaanottaja, ja välittämäni viesti muodostaa yhden tiedon. Muut samanaikaisesti esiintyvät äänet – kuten laulajan ääni tai yleisön suosionosoitukset – ovat ystävälleni merkityksettömiä ja niitä voidaan siksi pitää kohinana. Juuri tässä kohtaa aikatason kommunikaation ongelma syntyy. Kun useita tiedonosia on olemassa samanaikaisesti, ne voivat häiritä toisiaan ja mahdollisesti kumota halutun tiedon. Aivan kuten viestini ei välttämättä tavoita ystävääni, jos konsertin melu on liian kova, vastaanottajan on vaikea saada haluttua tietoa, jos melu vaikuttaa häneen merkittävästi. Erityisesti viestintäetäisyyden kasvaessa signaalin voimakkuus heikkenee samalla kun kohinan suhteellinen voimakkuus kasvaa, mikä tekee tästä ongelmasta entistä vakavamman.
Tämän ratkaisemiseksi tiedemiehet kehittivät menetelmän tiedon lähettämiseksi taajuusalueella. Toisin sanoen he tarjosivat uuden näkökulman pitämällä taajuutta muuttujana ajan sijaan. Jos lähettäjä lähettää tietoa, jolla on merkitystä taajuusalueella, vastaanottaja – edellyttäen, että hän tietää sovitun taajuuden – voi suodattaa pois muiden taajuuksien signaalit suodattimen avulla. Yksinkertaisin esimerkki on ihmiskorva, jota voidaan pitää suodattimena. Esimerkiksi ihmiset eivät voi havaita ääniä 16 Hz - 20 kHz:n kuultavan taajuusalueen ulkopuolella, kuten delfiinien ultraääniääniä. Joten miten taajuusalueella merkityksellisiä signaaleja luodaan? Radiolähetysten tapauksessa tämä voidaan ymmärtää menetelmänä tiedon lähettämiseksi moduloimalla siniaaltoa ennalta määrätyllä taajuudella. AM moduloi amplitudia tiedon perusteella, kun taas FM lähettää tietoa taajuusmuutosten avulla. Tästä syystä, vaikka useita asemia lähettäisi samanaikaisesti, kuuntelija voi virittäytyä haluamalleen asemalle ja kuulla vain kyseisen lähetyksen. Tällä tavoin taajuusalueelle muunnetut signaalit ovat häiriöttömiä aika-alueella.
Sama ongelma voi kuitenkin ilmetä taajuusalueella. Jos useita informaatioyksiköitä lähetetään samalla taajuudella, ne voivat häiritä toisiaan, mikä vaikeuttaa vastaanottajan halutun tiedon saamista. Tilanne kuitenkin muuttuu, jos tietyille käyttäjille osoitetaan tietyt taajuudet. Tämä johtuu siitä, että aikaa on yhtä paljon kaikkien käytettävissä. Nykyaikaisessa viestinnässä nopeus on ratkaisevan tärkeää, joten on itsestään selvää, että meidän on päätettävä, varaammeko aikaa – lähettämällä tietoa sekunnin tai minuutin välein – vai varaammeko taajuuksia tiedon samanaikaiseen lähettämiseen. Taajuuksia käyttäviä viestintämenetelmiä käytetään eri aloilla, kuten radiossa, televisiossa ja matkapuhelimissa.
Kuten tekniikassa aina, tässäkin on kuitenkin kompromissi. Yksinkertaisesta datasta alkaen korkealaatuisten signaalien, kuten äänen tai videon, lähettäminen vaatii laajempaa taajuuskaistaa. Näin ollen kaikki haluavat käyttää suurempaa taajuuskaistaa. Ratkaisu on joko käytettävissä olevan taajuusspektrin ääretön laajentaminen tai rajallisen spektrin oikeudenmukainen jakaminen. Teknisten rajoitusten vuoksi käytettävissä oleva spektri on kuitenkin rajallinen, ja taajuuskaistoista tulee resurssi. Televiestintäyritysten kansallisissa taajuushuutokaupoissa tarjoamat tähtitieteelliset summat korostavat spektrin merkitystä. Jopa Yhdysvalloissa, jossa yksityisen sektorin hallinnoimia välttämättömiä resursseja, kuten kaasua ja sähköä, hallitus hallinnoi spektriä suoraan. Tämä kertoo paljon spektrin tärkeydestä.
Korkeista puhelinlaskuista huolissaan olevat ihmiset saattavat ajatella, että teoriassa he voisivat varastaa radiotaajuuksia soittaakseen ilmaisia puheluita. On kuitenkin parasta olla yrittämättä tätä. Loppujen lopuksi jonain päivänä paikalle saattaa yhtäkkiä ilmestyä mustiin pukuihin pukeutuneita ihmisiä pidättämään sinut luvattomasta radiotaajuuksien käytöstä.
