การเพิ่มประสิทธิภาพการส่งข้อมูลของระบบวายกิกเพื่อรองรับสัญญาณแถบกว้างมาก

บทคัดย่อ

ในปัจจุบันผู้ใช้งานเครือข่ายท้องถิ่นไร้สาย (Wireless Local Area Networks: WLANs) ต้องการอัตราข้อมูล (data rate) ที่สูงเพื่อรับส่งข้อมูลที่มีความละเอียดสูง ระบบวายกิก (Wireless Gigabit: WiGig) เป็นระบบที่รองรับการสื่อสารไร้สายความเร็วสูงระดับ Gbps ภายใต้การใช้งานในแถบความถี่ 60 GHz ทางสถาบันวิชาชีพวิศวกรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ (Institute of Electrical and Electronics Engineers: IEEE) ได้มีการพัฒนามาตรฐานใหม่ที่มีชื่อเรียกว่า IEEE 802.11ad ที่กำหนดขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการดังกล่าว โดยให้อัตราข้อมูลสูงถึงระดับ Gbps สำหรับการใช้งานในพื้นที่จำกัด มาตรฐาน IEEE 802.11ad ถูกกำหนดให้ใช้ความถี่สูงบนแถบความถี่ 60 GHz แต่ละประเทศได้จัดสรรสเปกตรัมที่แตกต่างกันไปโดยมีความกว้างแถบ (bandwidth) ไม่น้อยกว่า 3.5 GHz ซึ่งมากพอที่จะส่งข้อมูลในอัตราข้อมูลระดับ Gbps นอกจากนี้มาตรฐานนี้ยังกำหนดให้ใช้การก่อรูปลำคลื่น (beamforming) ในระบบสายอากาศเก่ง (smart antenna systems) เพื่อช่วยในการลดผลกระทบจากสัญญาณแทรกสอด (interference signal) ปัญหาหนึ่งของการก่อรูปลำคลื่นแบบเดิมคือ ผู้ใช้งานจะได้รับอัตราขยายสัญญาณ (signal gain) ต่ำในบางทิศทางทำให้ระบบวายกิกมีอัตราผิดพลาดบิตสูง ดังนั้นวิทยานิพนธ์ฉบับนี้จึงได้เสนอแนวคิดในการสร้างรูปแบบการก่อรูป ลำคลื่นที่มีความสามารถในการเพิ่มอัตราขยายสัญญาณเฉพาะในทิศทางที่มีอัตราขยายสัญญาณต่ำให้กับการก่อรูปลำคลื่นแบบเดิม โดยการนำอัตราขยายสัญญาณของสองลำคลื่นที่อยู่ติดกันมาคำนวณด้วยวิธีการรวมแบบอัตราส่วนสูงสุด (Maximal Ratio Combining: MRC) เพื่อให้ได้อัตราขยายสัญญาณของการก่อรูปลำคลื่นแบบที่นำเสนอ และเลือกใช้ระบบสายอากาศเก่งแบบสวิตช์ลำคลื่น (switched-beam antennas) เนื่องจากมีการคำนวณหาอัตราขยายสัญญาณที่เข้าใจง่าย นอกจากนี้ยังได้ออกแบบอัลกอริทึมที่นำเสนอเพื่อให้ระบบการก่อรูปลำคลื่นสามารถตัดสินใจได้ว่าต้องใช้งานการก่อรูปลำคลื่นแบบเดิมหรือการก่อรูปลำคลื่นแบบที่นำเสนอ หลังจากนั้นได้แสดงผลการจำลองแบบในคอมพิวเตอร์เพื่อยืนยันประสิทธิภาพของการก่อรูปลำคลื่นแบบที่นำเสนอที่ดีกว่าการก่อรูปลำคลื่นแบบเดิม ในแง่ของอัตราขยายสัญญาณที่มากขึ้นและอัตราผิดพลาดบิตที่ต่ำลง

คำสำคัญ