Βελτιστοποίηση επιδόσεων ασύρματων ψηφιακών συστημάτων με χρήση τεχνικών διαφορισμού

Abstract

Το αντικείμενο μελέτης της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας, συνοψίζεται σε 4 βασικές ενότητες και πραγματεύεται τη βελτιστοποίηση επιδόσεων ασύρματων ψηφιακών συστημάτων με χρήση διαφορισμού. Στην πρώτη ενότητα μελετώνται οι ιδιότητες του ασύρματου καναλιού στα συστήματα κινητών επικοινωνιών και τα μοντέλα διάδοσης μεγάλης και μικρής κλίμακας. Στη συνέχεια παρουσιάζονται αναλυτικά οι επίπεδες αργές διαλείψεις μικρής κλίμακας Rayleigh, Ricean, Nakagami-m, Nakagami-q (Hoyt) και Weibull, ενώ ιδιαίτερη έμφαση δίδεται στην κατανομή Rayleigh. Στη δεύτερη ενότητα περιγράφονται οι τεχνικές σύμφωνης διαμόρφωσης BPSK, QPSK και ασύμφωνης διαμόρφωσης DPSK καθώς και η πιθανότητα σφάλματος αυτών σε κανάλι με θόρυβο τύπου AWGN, καθώς και σε κανάλι που υπόκειται σε διαλείψεις τύπου Rayleigh. Στην τρίτη ενότητα δίδεται η έννοια του διαφορισμού, γίνεται αναφορά στις τεχνικές διαφορισμού χώρου, πόλωσης, συχνότητας, χρόνου, κατεύθυνσης και διαδρομής και τέλος περιγράφονται οι πιο διαδεδομένοι δέκτες διαφορισμού που χρησιμοποιούνται για τη βελτιστοποίηση των επιδόσεων των ασύρματων ψηφιακών συστημάτων. Οι δέκτες που αναλύονται με σειρά καλύτερων επιδόσεων είναι ο διαφορισμός μέγιστου λόγου MRC, ο διαφορισμός ίσης απολαβής EGC, ο διαφορισμός επιλογής SC και ο διαφορισμός μεταγωγής και παραμονής SSC. Στην τελευταία ενότητα υπολογίζεται αναλυτικά και παρουσιάζεται γραφικά με χρήση του λογισμικού Matlab, η μέση πιθανότητα σφάλματος bit για τις διαμορφώσεις που παρουσιάστηκαν στη δεύτερη ενότητα (BPSK, QPSK και DPSK) για το δέκτη διαφορισμού επιλογής SC σε κανάλια με διαλείψεις Rayleigh με δύο (2) ή περισσότερες κεραίες. Επίσης, προσεγγίζεται μαθηματικά και αποδίδεται γραφικά η μέση πιθανότητα σφάλματος bit για τις ίδιες διαμορφώσεις σε κανάλια Rayleigh για το δέκτη διαφορισμού μεταγωγής και παραμονής SSC. Τέλος, γίνεται σύγκριση των δύο δεκτών διαφορισμού για τον ίδιο αριθμό κεραιών και εξάγονται συμπεράσματα που επιβεβαιώνουν τη θεωρία για τις επιδόσεις των δεκτών αυτών.