ഷാനോൻ ഹാർട്ലി നിയമം – വിവരവിനിമയത്തിന്റെ ആധാര ശില

ഋഷി ദാസ്. എസ്സ്.

നമ്മുടെ രാജ്യം പല തലങ്ങളിലും പുരോഗതി പ്രാപിക്കുന്നുണ്ട് എന്ന് സുവ്യക്തമാണ് . കഴിഞ്ഞ രണ്ടു ദിവസമായി രാജ്യം റഡാർ , സിഗ്നൽ പ്രോസസ്സിംഗ് ,ഇലക്ട്രോണിക്ക് യുദ്ധ മേഖലകളിലെ വിദഗ്ധരെകൊണ്ട് നിറഞ്ഞിരിക്കുകയാണ് . കാര്യം എന്തൊക്കെയായാലും കുറെ ആളുകളെങ്കിലും സങ്കീർണമായ മേഖലകളെക്കുറിച്ചു വായിക്കാനും പഠിക്കാനും ശ്രമിക്കുന്നുണ്ട് എന്നത് നല്ല കാര്യം തന്നെ . ഈ അവസരത്തിൽ വിവര വിനിമയത്തിന്റെ ( അത് റഡാർ ആയാലും മൊബൈൽ ആയാലും ഇന്റർനെറ്റ് ആയാലും മറ്റെന്തു തരം ഇലക്ട്രോണിക് വിവരവിനിമയം ആയാലും ) ആധാര ശിലയായ ഷാനോൻ ഹാർട്ലി നിയമത്തെപ്പറ്റി അറിയാം.

ഒരു പക്ഷെ ഇക്കാലത്തു മനുഷ്യജീവിതത്തെ ഏറ്റവുമധികം സ്വാധീനിക്കുന്ന ശാസ്ത്ര നിയമങ്ങളിൽ ഒന്നാണ് ഷാനോൻ ഹാർട്ലി നിയമം (Shannon–Hartley theorem ). ഒരു നിശ്ച്ചിത ബാൻഡ് വിഡ്ത് ഉള്ള ഒരു കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ ചാനലിലൂടെ ഒരു നിശ്ചിത സിഗ്നൽ /നോയ്‌സ് അനുപാതത്തിന്റെ സാന്നിധ്യത്തിൽ കൈമാറാവുന്ന ഏറ്റവും കൂടിയ അളവ് വിവരത്തിന്റെ ( ഡാറ്റ) യുടെ അളവാണ് ഈ നിയമം നിർവചിക്കുന്നത് .

പ്രസിദ്ധ ശാസ്ത്രജ്ജരായ ക്ലാഡ് ഷാനോണിന്റെയും ,റാൽഫ് ഹാർട്ലി യുടെയും പേരുകളാണ് ഈ നിയമം വഹിക്കുന്നത് .

C= B log 2(1+S/N) എന്നതാണ് ഷാനോൻ ഹാർട്ലി നിയമത്തിന്റെ പൊതു രൂപം .

B എന്നത് വിവരവിനിമയത്തിനുപയോഗിക്കുന്ന ബാൻഡ് വിഡ്തിനെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. S/N എന്നത് കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ ചാനലിൽ നിലനിൽക്കുന്ന സിഗ്നൽ/നോയ്‌സ് റേഷ്യോ . C എന്നത് , B എന്ന ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തും S/N എന്ന സിഗ്നൽ/നോയ്‌സ് റേഷ്യോ യും ഉള്ള ഒരു വാർത്താവിനിമയ ചാനലിലൂടെ കടത്താവുന്ന പരമാവധി വിവരത്തിന്റെ ( ഡാറ്റ) യുടെ അളവാണ് . ചാനൽ കപ്പാസിറ്റി എന്നാണ് C യുടെ പൂർണ രൂപം .

ഏതു തരം എലെക്ട്രോണിക് വാർത്താവിനിമയവും ഈ നിയമത്തിനനുസരിച്ചു മാത്രമേ നടക്കുകയുളൂ . ലഭ്യമായ ഡാറ്റ നിരക്ക് കൂട്ടണമെങ്കിൽ ഒന്നുകിൽ ബാൻഡ് വിഡ്ത് വർധിപ്പിക്കണം അല്ലെങ്കിൽ സിഗ്നൽ / നോയ്‌സ് റേഷ്യോ വർധിപ്പിക്കണം . വിവിധ തരം വാർത്താവിനിമയ ചാനലുകളുടെ ബാൻഡ് വിഡ്ത് സാധാരണഗതിയിൽ നിശ്ചിതമാണ് . അതിനാൽ തന്നെ ലഭ്യമായ ഡാറ്റ നിരക്ക് സിഗ്നൽ / നോയ്‌സ് റേഷ്യോ അനുസരിച്ചിരിക്കും .

ടെലിഫോണിലൂടെ സംസാരിക്കുമ്പോഴും ഇന്റർനെറ്റിലൂടെ വിവരങ്ങൾ തെരയുമ്പോഴും ഫയലുകൾ ഡൗൺലോഡ്ചെയ്യുമ്പോഴും, ഒരു റഡാർ ശത്രുവിമാനങ്ങളെ തിരയുമ്പോഴും , ഒരു മിസൈലിലെ സെൻസറുകൾ ലക്ഷ്യത്തെ തേടുമ്പോഴും ഷാനോൻ ഹാർട്ലി നിയമത്തിന്റെ അദൃശ്യമായ കരങ്ങൾ പിന്നണിയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നുണ്ട് .

മോശം കാലാവസ്ഥയിൽ റഡാർ സിഗ്നലുകളുടെയും സിഗ്നൽ ടു നോയ്‌സ് റേഷ്യോ താഴും ഭൗമ റഡാറുകളുടെ റേൻജ്ജ് തത്ഫലമായി കുറയും . നല്ല കാലാവസ്ഥയിൽ 400 കിലോമീറ്റർ റേൻജ്ജ് ഉള്ള ഒരു ഭൗമറഡാറിന്റെ മോശം കാലാവസ്ഥയിലെ റേൻജ്ജ് 300 ഓ 250 ഓ കിലോമീറ്റർ ഒക്കെയാവാം . എല്ലാ ഇലക്ട്രോണിക്ക് സംവിധാനങ്ങൾക്കും ബാധകമാണ് ഈ നിയമം . എല്ലാ വിവര വിനിമയത്തേയും നിയന്ത്രിക്കുന്ന സുവർണ്ണ നിയമം

PS:
വളരെ ചുരുക്കത്തിൽ കാര്യം ഇതാണ് .
സിഗ്നൽ – ആവശ്യമുള്ള വിവരം
നോയ്സ് -ഉപയോഗമില്ലാത്ത വിവരം
സിഗ്നൽ/നോയ്സ് – സിഗ്നൽ ടു നോയ്സ് റേഷ്യോ .
രണ്ടു സംവിധാനങ്ങൾക്കിടയിൽ ( ഉദാഹരണത്തിന് രണ്ടു മൊബെൽ
ഫോണുകൾ )എത്ര അളവ് വിവരം ( ഇൻഫർമേഷൻ ) kbps ലോ mbps ലോ ഒക്കെ കൈമാറാൻ കഴിയും എന്നത് സിഗ്നൽ ടു നോയ്സ് റേഷ്യോ യെയും വിവര കൈമാറ്റത്തിനുപയോഗിക്കുന്ന കമ്യൂണിക്കേഷൻ ചാനലിന്റെ ബാൻഡ് വിഡ്തിനെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കും .
ബാൻഡ് വിഡ്ത് സ്ഥിരമാണെങ്കിൽ, സിഗ്നൽ ടു നോയ്സ് റേഷ്യോ മാത്രമാവും പരമാവധി കൈമാറാവാവുന്ന വിവരത്തിന്റെ അളവ് നിശ്ചയിക്കുന്നത് .
സിഗ്നൽ ടു നോയ്സ് റേഷ്യോ തീരെ കുറഞ്ഞാൽ ഒരു വിവരവും കൈമാറാനാവില്ല . മൊബെൽ ഔട്ട് ഓഫ് റേൻജ്ജ് ആകുന്നതൊക്കെ ഈ പ്രതിഭാസത്തിന്റെ പ്രവർത്തനം കൊണ്ടാണ്.