บทนำ

เมื่อเราก้าวเข้าสู่ยุค 6G ความต้องการของอุปกรณ์พกพาของเรากำลังถึงจุดวิกฤต เพื่อให้ได้ความเร็วระดับหลายกิกะบิตตามที่เครือข่ายยุคใหม่สัญญาไว้ เรากำลังมุ่งไปสู่รูปแบบการมอดูเลชั่นที่ซับซ้อนเป็นพิเศษ เช่น 1024-QAM และสำรวจย่านความถี่ที่สูงขึ้น (FR3) อย่างไรก็ตาม มีอุปสรรคทางกายภาพในสถาปัตยกรรม นั่นคือ ตัวขยายกำลัง (Power Amplifier: PA)

เมื่อเครื่องขยายสัญญาณถูกใช้งานอย่างเต็มประสิทธิภาพเพื่อประหยัดแบตเตอรี่ มันจะเริ่มทำงานแบบไม่เป็นเชิงเส้น ทำให้สัญญาณผิดเพี้ยนไป โดยทั่วไปแล้ว เราแก้ไขปัญหานี้โดยใช้การปรับแก้สัญญาณดิจิทัลล่วงหน้า (Digital Predistortion หรือ DPD) แต่ในโลก 6G นั้น DPD อาจหนักเกินไปสำหรับสมาร์ทโฟนของคุณ จึงเกิดเทคโนโลยีการปรับแก้สัญญาณดิจิทัลภายหลังด้วย AI (Digital Post-Distortion หรือ DPoD) ขึ้นมา

DPD และ DPoD คืออะไร?

• ในระบบ Digital Predistortion (DPD) แบบดั้งเดิม อุปกรณ์เคลื่อนที่ (User Equipment หรือ UE) จะทำหน้าที่เป็น "ตัวแก้ไขสัญญาณ" ของตัวเอง โดยจะคาดการณ์ว่าเครื่องขยายสัญญาณจะบิดเบือนสัญญาณอย่างไร และจะทำการ "แก้ไข" แบบผกผันก่อนส่งสัญญาณ ซึ่งต้องใช้พลังการประมวลผลจำนวนมาก วงจรป้อนกลับ และการใช้พลังงานแบตเตอรี่จำนวนมากภายในตัวเครื่องโทรศัพท์
• เทคโนโลยี Digital Post-Distortion (DPoD) พลิกกลับสถาปัตยกรรมนี้ อุปกรณ์สื่อสารส่งสัญญาณดิบที่มีการบิดเบือนเล็กน้อย (แต่ประหยัดพลังงาน) ไปยังสถานีฐาน ซึ่งมีทรัพยากรการประมวลผลจำนวนมหาศาลและตัวเร่งความเร็ว AI เพื่อทำการปรับปรุงสัญญาณให้สะอาดขึ้นเมื่อมาถึง

ข้อดีของ DPoD ที่ขับเคลื่อนด้วย AI

ต่อไปนี้คือประโยชน์บางประการของเทคโนโลยี Digital Post-Distortion (DPoD)

1. ประหยัดพลังงานแบตเตอรี่อย่างมหาศาลสำหรับโทรศัพท์มือถือ: ด้วยการถอดวงจร DPD ที่ซับซ้อนและตัวรับสัญญาณสังเกตการณ์ออกจากสมาร์ทโฟน อุปกรณ์จึงใช้พลังงานน้อยลงอย่างมาก ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ หรือช่วยให้สามารถใช้พลังงานที่ประหยัดได้นั้นเพื่อเพิ่มกำลังส่งสัญญาณในพื้นที่ที่มีสัญญาณอ่อนได้
2. นำเสนอการออกแบบฮาร์ดแวร์ที่เรียบง่ายสำหรับสมาร์ทโฟนและทำให้มีราคาถูกลงด้วย
3. แตกต่างจากตัวรับสัญญาณแบบคงที่ ตัวรับสัญญาณที่ใช้ AI สามารถเรียนรู้และปรับตัวให้เข้ากับอุปกรณ์ต่างๆ ได้ โดยสามารถปรับอัลกอริธึมแบบเรียลไทม์ตามอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงและสภาพช่องสัญญาณเฉพาะต่างๆ ได้

ข้อเสียหรือความท้าทายของ DPoD ที่ขับเคลื่อนด้วย AI

ต่อไปนี้คือข้อเสียหรือความท้าทายบางประการของการประมวลผลภาพดิจิทัลแบบหลังการบิดเบือน (Digital Post-Distortion หรือ DPoD)

1. เพิ่มภาระการประมวลผลที่สถานีฐาน การประมวลผล DPoD สำหรับอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อหลายพันเครื่องพร้อมกันนั้น จำเป็นต้องเพิ่มพลังการประมวลผลฝั่งเซิร์ฟเวอร์และฮาร์ดแวร์ AI เฉพาะทาง (GPU/NPU) อย่างมหาศาล
2. หากปล่อยให้เครื่องส่งสัญญาณมีความไม่เป็นเชิงเส้นมากเกินไป อาจทำให้เกิด "การเติบโตของสเปกตรัม" กล่าวคือ สัญญาณรบกวนที่รั่วไหลเข้าไปในย่านความถี่ใกล้เคียง ซึ่งอาจก่อให้เกิดการรบกวนต่อผู้ใช้รายอื่นก่อนที่สถานีฐานจะมีโอกาสแก้ไขสัญญาณได้
3. โมเดล AI ต้องการข้อมูลเพื่อให้มีความแม่นยำ การฝึกฝนโมเดลเหล่านี้ให้จดจำ "ลักษณะเฉพาะของการบิดเบือน" ของอุปกรณ์ใหม่หรืออุปกรณ์ที่เคลื่อนที่แบบเรียลไทม์นั้นเป็นความท้าทายอย่างมากในแอปพลิเคชัน 6G ที่ต้องการความหน่วงต่ำ

ความแตกต่างที่สำคัญ

สรุป

ใน 5G เราแก้ไขปัญหาเรื่องสัญญาณผิดเพี้ยนตั้งแต่ต้นทาง (DPD) ใน 6G เรากำลังมุ่งไปสู่การแก้ไขปัญหาเรื่องสัญญาณผิดเพี้ยนตั้งแต่ปลายทาง (DPoD) โดยการใช้ประโยชน์จากระยะการส่งสัญญาณที่ไกลขึ้น ทำให้เครื่องขยายสัญญาณสามารถส่งสัญญาณไปถึงสถานีฐานได้แรงขึ้น พร้อมทั้งใช้ AI ของสถานีฐานในการปรับปรุงสัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นบริเวณขอบเครือข่าย 6G สัญญาว่าจะมอบความเร็วในการรับส่งข้อมูลที่เร็วขึ้น พร้อมอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ยาวนานขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ลดการบิดเบือนของสัญญาณ

• ใช้ DPD เมื่อ: คุณกำลังออกแบบเครื่องส่งสัญญาณสถานีฐานกำลังสูง ซึ่งคุณต้องป้องกันการรบกวนจากย่านความถี่ใกล้เคียงอย่างเคร่งครัด และอายุการใช้งานแบตเตอรี่ไม่ใช่ปัญหา
• ใช้ DPoD เมื่อ: คุณกำลังออกแบบระบบส่งสัญญาณขึ้น (uplink) 6G (สำหรับโทรศัพท์มือถือ อุปกรณ์สวมใส่ หรือเซ็นเซอร์ระยะไกล) เพราะจะช่วยให้เครื่องขยายสัญญาณทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด โดยมั่นใจได้ว่า “สมอง AI” ของสถานีฐานจะทำการคัดกรองสัญญาณที่ไม่ชัดเจนเมื่อสัญญาณมาถึง