ระบบสื่อสารเป็นระบบการส่งและรับข่าวสารระหว่างผู้ส่งและผู้รับ ผ่านตัวกลางหรือเรียกว่า ช่องสัญญาณใดๆ เช่น การส่งเสียงผ่านสายโทรศัพท์ การกระจายสัญญาณโทรทัศน์ผ่านอากาศ การส่งข้อมูลดิจิทัลผ่านเส้นใยนำแสง เป็นต้น ข่าวสารประกอบด้วยองค์ประกอบย่อยที่มีความถี่แตกต่างกันรวมตัวเข้าด้วยกันเรียกว่า แถบสเปกตรัมของข่าวสาร ลักษณะภายในของช่องสัญญาณจะมีผลรบกวนต่อองค์ประกอบความถี่ที่ผ่านเข้ามามากน้อยแตกต่างกัน ดังนั้นเทคโนโลยีการกล้ำสัญญาณ จึงได้รับการพัฒนาขึ้นสำหรับการจัดวาง  และจัดรูปแบบแถบสเปกตรัมของข่าวสารดังกล่าวให้อยู่ในช่วงที่ช่องสัญญาณ
จะส่งผลรบกวนได้น้อย การกล้ำสัญญาณ จึงเป็นกระบวนการกำเนิดสัญญาณผลลัพธ์ ที่มีความเหมาะสม ในการส่งผ่านช่องสัญญาณมากกว่าโดยการใช้สัญญาณพาห์ ข่าวสารที่ต้องการส่งจะกล้ำสัญญาณพาห์ด้วยวิธีการเปลี่ยนแปลงค่าลักษณะเฉพาะบางประการของสัญญาณพาห์ ได้แก่ แอมพลิจูด ความถี่ และเฟส อย่างใดอย่างหนึ่ง หรือมากกว่าหนึ่ง ให้สอดคล้องกับข่าวสาร ภาครับจะนำสัญญาณที่ได้รับมาถอดเอาข่าวสารกลับโดยผ่านกระบวนการแยกสัญญาณ
 

      การกล้ำสัญญาณสำหรับระบบสื่อสารแบบแอนะล็อกหรือคือ สัญญาณแถบความถี่ฐานของข่าวสารเป็นสัญญาณแอนะล็อก การกล้ำแบบนี้ แอมพลิจูด
ของสัญญาณแถบความถี่ฐานกล้ำสัญญาณพาห์โดยการเปลี่ยนแปลงค่าลักษณะเฉพาะ ได้แก่ แอมพลิจูด ความถี่ และเฟสอย่างใดอย่างหนึ่งของสัญญาณพาห์ รูปแบบโดยวิธีการกล้ำสัญญาณแบ่งออกเป็น ๒ กลุ่มได้แก่ การกล้ำแอมพลิจูด (Amplitude modulation: AM) และการกล้ำสัญญาณเชิงมุม(Angle/Exponential modulation) [๓]

        ๕.๑ การกล้ำแอมพลิจูดหรือเอเอ็ม (Amplitude modulation: AM)

        การกล้ำแอมพลิจูดเป็นรูปแบบการกล้ำสัญญาณซึ่งกล้ำหรือเปลี่ยนแปลงค่าแอมพลิจูดของสัญญาณพาห์ ให้มีความสัมพันธ์กับค่าแอมพลิจูดของ
สัญญาณแถบความถี่ฐาน ของข่าวสารดังตัวอย่างในรูปที่ ๕.๑ ซึ่งแสดงถึงความสัมพันธ์ระหว่างข่าวสาร และสัญญาณที่ได้จากการกล้ำสัญญาณ สำหรับ
เครื่องวิทยุสมัครเล่น โดยอิงจากแกนเวลาและความถี่ ทั้งนี้เอเอ็มมีหมวดย่อยๆ แบ่งออกเป็น 3 หมวด คือ การกล้ำแอมพลิจูด แบบแถบความถี่คู่ หรือดีเอสบี-เอเอ็ม (Double-Sideband Amplitude modulation: DSB-AM) แบบแถบความถี่เดี่ยวหรือเอสเอสบี-เอเอ็ม (Single-Sideband Amplitude modulation: SSB) และแบบแถบความถี่เหลือค้างหรือวีเอสบี-เอเอ็ม (Vestigeal-Sideband Amplitude modulation: VSB-AM)
      สำหรับดีเอสบี-เอเอ็ม พิจารณาสัญญาณทางความถี่พบว่า สัญญาณที่ได้จากการกล้ำสัญญาณมีการเลื่อนความถี่ไปอยู่ที่ความถี่พาห์และมีขนาดแบนด์วิดท์เพิ่มเป็นสองเท่า เมื่อเปรียบเทียบกับข่าวสาร ดีเอสบี-เอเอ็ม เป็นรูปแบบการกล้ำสัญญาณที่ง่ายแก่การสร้างอุปกรณ์สำหรับภาคกล้ำสัญญาณและภาคแยกสัญญาณและอุปกรณ์ที่ใช้งานมีราคาถูกดังนั้น การกล้ำสัญญาณชนิดนี้จึงเป็นที่ได้รับความนิยมมาตั้งแต่ในอดีตอย่างไรก็ตาม เนื่องจากสัญญาณที่ได้รับการกล้ำสัญญาณมีขอบสัญญาณไม่คงที่ จึงมีข้อด้อยคือ สัญญาณที่ได้จึงมีกำลังงานไม่คงที่ การกล้ำแอมพลิจูดมักถูกใช้อยู่ในช่วงสัญญาณที่มีความถี่ต่ำ (LF) คือ อยู่ในช่วง ๓๐–๓๐๐ กิโลเฮิรตซ์ หรือสัญญาณที่มีความถี่ปานกลาง(MF) คืออยู่ในช่วง ๓๐๐–๓,๐๐๐ กิโลเฮิรตซ์ เช่น การส่งสัญญาณวิทยุกระจายเสียงระบบเอเอ็มคลื่นยาว (Longwave AM Radio) ในช่วงความถี่ ๑๕๐–๒๘๐ กิโลเฮิรตซ์ การส่งสัญญาณวิทยุกระจายเสียงระบบเอเอ็มคลื่นความยาวขนาดกลาง (Mediumwave AM Radio) ในช่วงความถี่ ๕๓๐–๑,๖๑๐ กิโลเฮิรตซ์

        ถึงแม้ว่าดีเอสบี-เอเอ็มมีความเหมาะสมแก่การนำไปใช้งาน แต่ด้วยที่สัญญาณที่กำเนิดขึ้นมาจากกระบวนการกล้ำสัญญาณมีส่วนของสัญญาณพาห์ซึ่งไม่มีความเกี่ยวข้องกับข่าวสาร ดังนั้น จึงทำให้มีการสูญเสียกำลังส่งสัญญาณให้แก่ส่วนที่ไม่ได้นำไปใช้งานการกล้ำสัญญาณประกอบไปด้วยสัญญาณในช่วงแถบความถี่บน(Upper sideband) และช่วงแถบความถี่ล่าง(Lower sideband) โดยที่ทั้งสองช่วงนั้นมีรูปแบบที่สมมาตรซึ่งกันและกัน (Symmetry) ดังนั้นการส่งสัญญาณทั้งสองช่วงพร้อมกัน จึงเป็นการใช้แบนด์วิดท์มากเกินความจำเป็น เพื่อลดข้อจำกัดดังกล่าวจึงได้มีพัฒนารูปแบบการทำงานโดยการใช้ภาคกล้ำและภาคแยกสัญญาณที่มีความซับซ้อนมากขึ้น การกล้ำแอมพลิจูดที่ได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติม ได้แก่ การกล้ำแอมพลิจูดแบบแถบความถี่คู่ซึ่งปราศจากสัญญาณพาห์หรือดีเอสบี-เอสซี-เอเอ็ม (Suppressed-Carrier Double-Sideband Amplitude modulation: DSB-SC-AM) เอสเอสบี-เอเอ็ม และวีเอสบี-เอเอ็ม
        สำหรับดีเอสบี-เอสซี-เอเอ็มเป็นการลดกำลังงานสำหรับการส่งสัญญาณด้วยการยกเลิกการส่งสัญญาณพาห์ที่ไม่ได้ใช้งาน ภาคแยกสัญญาณของระบบสื่อสารที่ใช้การกล้ำสัญญาณแบบแถบความถี่คู่ ซึ่งปราศจากสัญญาณพาห์มีความซับซ้อนมากกว่าระบบสื่อสารที่ใช้การกล้ำแอมพลิจูด เป็นรูปแบบการ กล้ำสัญญาณซึ่งเหมาะสมต่อการใช้งานในระบบสื่อสารที่มีรูปแบบการส่งสัญญาณแบบจุดต่อจุด (Point-to-point communications)
        เอสเอสบี-เอเอ็ม เป็นรูปแบบการกล้ำสัญญาณ ซึ่งปรับปรุงการกล้ำสัญญาณแบบแถบความถี่คู่โดยมีการกรอง (Filter) สัญญาณและเลือกเฉพาะสัญญาณในช่วงแถบความถี่บนหรือแถบความถี่ล่างส่งออกไปเท่านั้น ซึ่งส่งผลให้สัญญาณที่ได้จากการกล้ำสัญญาณ มีกำลังงานลดลงและต้องการแบนด์วิดท์สำหรับส่งสัญญาณลดลงเหลือเพียงแค่ครึ่งหนึ่ง

      สำหรับวีเอสบี-เอเอ็ม มีการส่งสัญญาณ ทั้งในส่วนแถบความถี่บนและแถบความถี่ล่างทว่าการส่งสัญญาณ ในแถบความถี่หนึ่งจะมีการส่งเฉพาะสัญญาณบางส่วน (Vestige) การกล้ำสัญญาณประเภทนี้เหมาะสมต่อการส่งสัญญาณแถบความถี่กว้าง(Wideband signal) เช่น ในระบบการแพร่สัญญาณโทรทัศน์เชิงพาณิชย์ (Commercial television broadcasting) และระบบที่ต้องการส่งข่าวสารด้วยอัตราเร็วสูง เป็นต้น
        เอเอ็มมีข้อเด่นคือ ใช้แบนด์วิดท์ต่ำ และง่ายต่อสร้างเพื่อใช้งาน แต่ข้อด้อยคือ ประสิทธิภาพกำลังงานต่ำส่งผลให้ใช้พลังงานสิ้นเปลือง ทนทานต่อการรบกวนจากการแทรกสอด (interference) น้อย เอเอ็มใช้ในงานประยุกต์ต่างๆ เช่น วิทยุสมัครเล่น วิทยุเอเอ็ม การแพร่สัญญาณโทรทัศน์ การสื่อสารแบบจุดต่อจุด เป็นต้น

        ๕.๒ การกล้ำมุม (Angle modulation)

        การกล้ำมุมเป็นการนำเฟส (Phase) หรือความถี่ของสัญญาณพาห์มาใช้ เพื่อการแสดงถึงข่าวสารซึ่งมีลักษณะไม่เป็นเชิงเส้น (Nonlinear) สัญญาณที่ได้จากการกล้ำสัญญาณในลักษณะนี้มีขอบสัญญาณคงที่ การกล้ำมุมมีข้อดีก็คือ มีผลกระทบต่อสัญญาณรบกวนน้อยกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับการใช้การ
กล้ำสัญญาณแบบเชิงเส้น อย่างไรก็ตาม สัญญาณที่เกิดจากการกล้ำมุมจำเป็นต้องใช้ช่วงความถี่เพื่อการส่งสัญญาณเพิ่มขึ้นการกล้ำมุมมีรูปแบบพื้นฐาน ๒
รูปแบบ ได้แก่ การกล้ำความถี่ (Frequency modulation: FM) และ การกล้ำเฟส (Phase modulation: PM)

        ๕.๒.๑ การกล้ำความถี่ หรือเอฟเอ็ม (Frequency modulation: FM)
       เอฟเอ็มเป็นการกล้ำสัญญาณซึ่งปรับเปลี่ยนความถี่ของสัญญาณพาห์โดยที่ค่าเบี่ยงเบนของความถี่ (Frequency deviation) ของสัญญาณพาห์ให้เป็นสัดส่วน (proportional) กับแอมพลิจูดของสัญญาณแถบความถี่ฐานของข่าวสารโดยเป็นรูปแบบการกล้ำสัญญาณที่ให้คุณภาพที่ดีกว่าเอเอ็ม และกำลังงานของสัญญาณที่ได้จากการกล้ำสัญญาณมีขอบสัญญาณคงที่ แต่ตัวระบบจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ที่มีความซับซ้อนมากขึ้น การประยุกต์ใช้งานเอฟเอ็มมีอยู่ในช่วงแถบความถี่วีเอชเอฟ (Very High Frequency: VHF) คือ อยู่ในช่วง ๓๐–๓๐๐ เมกะเฮิรตซ์ เช่น การแพร่สัญญาณวิทยุกระจายเสียงระบบเอฟเอ็มใช้ความถี่อยู่ในช่วง ๘๘–๑๐๘ เมกะเฮิรตซ์ การใช้เอฟเอ็มในระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่แอมปส์ (Advanced mobile phone service: AMPS) นอกจากนั้นยังมีการนำเอฟเอ็มไปใช้ระบบสื่อสารสำหรับข่ายเชื่อมโยงดาวเทียม (Satellite link) อย่างแพร่หลาย [๔]
       ข้อเด่นของเอฟเอ็มคือ ความยืดหยุ่นแบนด์วิดท์ที่ใช้และกำลังงานส่งได้ ขอบสัญญาณคงที่ช่วยให้มีประสิทธิภาพกำลังงาน และสามารถใช้ภาคขยายสัญญาณธรรมดาได้ แต่ข้อด้อยคือ ใช้แบนด์วิดท์มากกว่าเอเอ็ม และความซับซ้อนของอุปกรณ์สูงกว่าเอเอ็ม

        ๕.๒.๒ การกล้ำเฟส (Phase modulation: PM)
        การกล้ำเฟสเป็นการเปลี่ยนแปลงเฟส(Phase) โดยที่ค่าเบี่ยงเบนของเฟส (Phase deviation) ของสัญญาณพาห์ให้เป็นสัดส่วนกับแอมพลิจูดของสัญญาณแถบความถี่ฐานของข่าวสาร คุณภาพของสัญญาณ รวมถึงความซับซ้อนของอุปกรณ์ภาคกล้ำ และแยกสัญญาณมีลักษณะใกล้เคียงกับกรณีที่ใช้การกล้ำความถี่โดยที่การกล้ำเฟสนั้นใช้คลื่นพาห์เพียงความถี่เดียว มีการประยุกต์ใช้งานการกล้ำเฟสกับการส่งสัญญาณโทรศัพท์เคลื่อนที่ เพื่อให้สามารถส่งสัญญาณที่มีความถี่อยู่ในช่วง ๓๐๐–๓,๐๐๐ กิโลเฮิรตซ์ได้

        การกล้ำสัญญาณดังที่ได้บรรยายมาแล้วนั้นถือเป็นการกล้ำสัญญาณหลักมูลหรือพื้นฐานที่ได้รับการพัฒนาขึ้นในช่วงแรก ต่อจากนั้นด้วยแรงขับดันต่างๆ ทั้ง ความต้องการเชิงพาณิชย์ ความตั้งใจในการวิจัย และพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ งานการประยุกต์ใหม่ที่หลากหลายขึ้น เป็นต้น เกิดการกล้ำที่ได้รับ
การพัฒนาขึ้นจากการกล้ำสัญญาณพื้นฐานเดิมดังหัวข้อต่อไปนี้

        ๗.๑ การกล้ำแบบนอนโคฮีเรนท์ (Noncoherent modulation)

        โดยทั่วไป การกล้ำและการแยกสัญญาณที่ใช้กันคือ โคฮีเรนท์ (coherent) กล่าวคือ ภาครับสามารถทราบค่าเฟสที่แน่นอนของสัญญาณพาห์ที่ส่งมาได้โดยใช้วิธีที่เรียกว่า การหาค่าหรือประมาณช่องสัญญาณ (Channel estimation) เช่น การใช้สัญญาณนำร่อง (Pilot sequence) ก่อนการส่งข่าวสารเพื่อใช้ขั้นตอนวิธีทางกรรมวิธีการสัญญาณ (Signal processing) ประมาณค่าเฟสของช่องสัญญาณ เป็นต้น อันจะทำให้การส่งข้อมูลเป็นแบบเข้าจังหวะ(Synchronization) กันนั่นเอง ซึ่งข้อด้อยคือ อุปกรณ์การแยกสัญญาณมีความซับซ้อนสูง และเป็นการใช้ความถี่ได้ไม่มีประสิทธิภาพเนื่องจากต้องส่งสัญญาณนำร่องที่ไม่ใช่ข่าวสารจากข้อด้อยดังกล่าวทำให้มีการพัฒนาการกล้ำแบบนอนโคฮีเรนท์ขึ้นโดยยอมแลกกับประสิทธิภาพของการแยกข้อมูล กลับที่ด้อยลงกว่าแบบโคฮีเรนท์
        การกล้ำแบบนอนโคฮีเรนท์หมายถึงกระบวนการกล้ำและการแยกสัญญาณที่ไม่ต้องใช้ค่าเฟสโดยรูปแบบนี้เหมาะสมกรณีที่ช่องสัญญาณมีสัญญาณรบกวนต่ำ สำหรับการกล้ำแบบอะนาล็อก แทบจะไม่มีความแตกต่างในการดำเนินการ สิ่งที่แตกต่างมีเพียงวิธีการแยกสัญญาณที่ภาครับเป็นแบบที่เรียกว่า การตรวจวัดแบบนอนโคฮีเรนท์ (Noncoherent detection) ซึ่งปราศจากการประมาณเฟสสัญญาณ แต่สำหรับกรณีการกล้ำแบบดิจิทัลมีความแตกต่างมากคือ รูปแบบการดำเนินการเฉพาะของการกล้ำที่ภาคส่งด้วย ทำให้ชื่อที่ใช้เรียกมีความแตกต่างออกไป รายการของชื่อชนิดของการกล้ำสัญญาณดิจิทัลมีความคล้ายคลึงกับแบบโคฮีเรนท์ในส่วนของพีเอสเคและคิวเอสเคโดยเพิ่มคำขึ้นมาหนึ่งคำคือ “ดิฟเฟอเรนเชียล” ซึ่งหมายถึง การกล้ำสัญญาณข่าวสาร ใดข่าวสารหนึ่งใช้ผลต่างของตัวเองและข่าวสารอื่นก่อนหน้า ส่งผลให้การแยกสัญญาณแบบนี้ใช้ค่าเฟสอ้างอิงจากสัญญาณข่าวสารข้างเคียงนั้น ตัวอย่างเช่น การกล้ำที่เข้าคู่กับพีเอสเค คือ ดิฟเฟอเรนเชียลพีเอสเคหรือดีพีเอสเค (Differential PSK, DPSK) การกล้ำดิฟเฟอเรนเชียลนี้ที่มีการใช้งาน เช่น /4 OQPSK เป็นต้น
        สำหรับขั้นตอนการกล้ำสัญญาณดิจิทัลแบบนอนโคฮีเรนท์ ณ ภาคส่ง เลือกแผนการกล้ำก่อน เช่น เลือก ดีพีเอสเค เป็นต้น ต่อไป ดำเนินการกล้ำสัญญาณ สัญลักษณ์หนึ่งได้รับการส่งออกเป็นเป็นสัญลักษณ์อ้างอิง (Reference symbol) สำหรับกลุ่มข่าวสารกลุ่มแรก จากนั้นสัญลักษณ์ข่าวสารแต่ละสัญลักษณ์จะได้รับการกล้ำโดยใช้เฟสที่เป็นลัพธ์จากผลต่างระหว่างเฟสของสัญลักษณ์ของกลุ่มข้อมูลกับสัญลักษณ์ก่อนหน้าในส่วนของกระบวนการแยก
สัญญาณ ณ ภาครับ เครื่องแยกสัญญาณจะใช้สัญลักษณ์ก่อนหน้าเป็นสัญลักษณ์อ้างอิงในการแยกสัญญาณกล่าวคือ สัญลักษณ์ก่อนหน้าเปรียบเสมือนข้อมูลเฟสของสัญญาณนั่นเองทำให้ไม่ต้องมีการประมาณค่าเฟสของสัญญาณพาห์

        ๗.๒ การกล้ำทางเฟสต่อเนื่อง (Continuous phase modulation)

        เทคนิดนี้ต้องการให้การปลี่ยนแปลงของเฟสระหว่างสัญลักษณ์ติดกันมีความราบเรียบกว่าการกล้ำทางเฟสธรรมดาที่มีเฟสต่างกันได้มาก เช่น กรณีคิวพีเอสเค ผลต่างเฟสมีได้ตั้งแต่ ๙๐ องศาและ ๑๘๐ องศา ผลของการที่เฟสมีความต่อเนื่องคือ ประสิทธิภาพสปกตรัมสูงขึ้น นอกจากนี้ การออกแบบให้ขอบสัญญาณกล้ำมีค่าคงที่ ทำให้การกล้ำชนิดนี้อยู่ในหมวดการกล้ำขอบสัญญาณคงที่อันมีข้อเด่นคือ ประสิทธิภาพกำลังงานสูง และสามารถใช้อุปกรณ์ขยายสัญญาณทั่วไปที่มีราคาไม่แพงได้ ตัวอย่างการกล้ำชนิดนี้ เช่น จีเอ็มเอสเค (Gaussian Minimum Shift Keying) ซึ่งใช้ในระบบการสื่อสารโทรศัพท์เคลื่อนที่จีเอสเอ็ม เป็นต้น

        การประยุกต์ใช้งานการกล้ำชนิดต่างๆ ในด้านการสื่อสารมีอยู่ในทุกๆ รูปแบบการสื่อสารทั้งทางบก ทางน้ำ ทางอากาศ และอวกาศ ตัวอย่างเช่น  การสื่อสารโทรศัพท์เคลื่อนที่ การสื่อสารเชิงแสง การกระจายเสียงและแพร่สัญญาณโทรทัศน์ การสื่อสารดาวเทียม การสื่อสารระหว่างยานอวกาศและสถานีฐานที่โลก เครือข่ายคอมพิวเตอร์ เช่น แลน แลนไร้สาย เป็นต้น การประยุกต์ใช้งานรูปแบบการกล้ำต่างๆ ปรากฎอยู่ในตารางที่ ๘.๑

                                               ตารางที่ ๘.๑ ตัวอย่างการประยุกต์ใช้งานรูปแบบการกล้ำต่างๆ

[๑] A. Bruce. Carlson. Communication Systems. 3rd ed. Singapore: McGraw-Hill, 1986.

[๒] R. Meyers. Encyclopedia of Telecommunications. California: Academic Press, 1989.

[๓] S. Haykin. Communication Systems. 3rd ed. United States of America:John Wiley & Sons, 1994.