การศึกษาสมรรถนะของสายอากาศเก่งโดยใช้ตัวจำลองแบบ

Abstract

ปัญหาอันเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของจำนวนผู้ใช้บริการในระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่แบบรังผึ้งในปัจจุบันและความไม่เพียงพอของทรัพยากรความถี่ที่มีอยู่จำกัดจึงจำเป็นต้องมีการแก้ไข สายอากาศเก่งคือ คำตอบหนึ่งของปัญหาเนื่องจากการใช้สายอากาศเก่งที่สถานีฐานของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่แบบรังผึ้งสามารถเพิ่มการใช้ความถี่ซ้ำ และลดขนาดของเซลล์ในระบบลงได้โดยไม่มีผลกระทบเนื่องจากสัญญาณรบกวนจากเซลล์ที่ใช้ความถี่ซ้ำกัน วิทยานิพนธ์นี้จึงได้ศึกษาสมรรถนะของสายอากาศเก่งโดยใช้ตัวจำลองแบบเพื่อสั่งสมองค์ความรู้สำหรับการพัฒนาระบบให้ดียิ่งขึ้นต่อไป ระบบของสายอากาศเก่งประกอบด้วยส่วนหลัก 2 ส่วน คือ สายอากาศและระบบประมวลผลสัญญาณในวิทยานิพนธ์ฉบับนี้ใช้สายอากาศไมโครสตริปแถวลำดับเชิงเส้น 8 องค์ประกอบ ส่วนระบบประมวลผลใช้ขั้นตอนวิธีในการก่อรูปลำคลื่นแบบค่ากำลังสองเฉลี่ยน้อยที่สุด และแบบ Howells-Applebaum การทดสอบสมรรถนะของตัวจำลองแบบทำ โดยการสร้างสถานการณ์ที่เกิดสัญญาณรบกวนขึ้นแล้วจึงเก็บข้อมูลทั้ง 8 องค์ประกอบของสายอากาศแถวลำดับไปประมวลผลสัญญาณด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อกำหนดน้ำหนักที่เหมาะสมให้กับสัญญาณทั้ง 8 องค์ประกอบ ผลตอบที่สนใจ คือ แบบรูปการแผ่พลังงานในทิศทางของสัญญาณที่ต้องการและสัญญาณรบกวน จากการทดสอบสมรรถนะตัวจำลองแบบของสายอากาศเก่งเทียบกับทางทฤษฎี พบว่าความสามารถของสายอากาศเก่งขึ้นกับส่วนประกอบหลักทั้งสอง และผลของมิวชวลคัปปลิงที่เกิดขึ้นกระทบต่อความสามารถในการปรับเปลี่ยนลำคลื่นของสายอากาศ หรืออีกนัยหนึ่งคือ ความสามารถในการลดผลกระทบเนื่องจากสัญญาณรบกวน แต่ปัญหานี้บรรเทาลงได้ด้วยวิธีชดเชยผลมิวชวลคัปปลิงที่ผู้วิจัยได้เสนอไว้ในวิทยานิพนธ์ สำหรับขั้นตอนวิธีในการก่อรูปลำคลื่นพบว่าขั้นตอนวิธีแบบ Howells-Applebaum มีประสิทธิภาพในการก่อรูปลำคลื่นไปในทิศทางที่ต้องการสูงกว่าขั้นตอนวิธีแบบค่ากำลังสองเฉลี่ยน้อยที่สุด ดังนั้นประสิทธิภาพสูงสุดของสายอากาศแถวลำดับชนิดหนึ่งๆ เกิดขึ้นเมื่อใช้ขั้นตอนวิธีในการก่อรูปลำคลื่นแบบ Howells-Applebaum ร่วมกับการชดเชยผลเนื่องจากปรากฏการณ์มิวชวลคัปปลิงของสายอากาศ