Βελτιστοποίηση επιδόσεων ασύρματων ψηφιακών συστημάτων με χρήση τεχνικών διαφορισμού
Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία
Συγγραφέας
Λιάκος, Δήμος Ε.
Ημερομηνία
2011-09Επιβλέπων
Σαγιάς, ΝικόλαοςΘεματική επικεφαλίδα
Συστήματα ασύρματων επικοινωνιώνΛέξεις κλειδιά
Κανάλια διαλείψεων ; Στατιστικά μοντέλα διαλείψεων ; Διαφορισμός ; Δέκτες διαφορισμού ; Ασύρματα συστήματα ; Ψηφιακά συστήματαΠερίληψη
Η σχεδίαση των σύγχρονων ασύρματων τηλεπικοινωνιακών συστημάτων απαιτεί τον
ακριβή χαρακτηρισμό του καναλιού διάδοσης και συγκεκριμένα των διαλείψεων στις
οποίες το κανάλι υπόκεινται. Η ανάγκη βελτιστοποίησης της επίδοσης των συστημάτων μας
ωθεί, μέσω της γνώσης του καναλιού, στην εξεύρεση τεχνικών αντιστάθμισης των
διαλείψεων. Η χρήση διαφορισμού είναι μία ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνική
αντιστάθμισης των διαλείψεων που παρατηρούνται στο ασύρματο περιβάλλον.
Το αντικείμενο μελέτης της παρούσης διπλωματικής εργασίας συνοψίζεται σε τρεις
βασικές ενότητες : α) την ανάλυση και μοντελοποίηση των διαλείψεων, β) την ανάπτυξη
των τεχνικών διαφορισμού και των δεκτών που κάνουν χρήση τους, και γ) τη βελτίωση
των επιδόσεων των συστημάτων τόσο μέσω της θεωρητικής ανάλυσης, όσο και μέσω της
προσομοίωσης.
Στα πρώτα δύο κεφάλαια γίνεται αρχικά ανάλυση των διαλείψεων στις οποίες
υπόκεινται τα ασύρματα συστήματα και στη συνέχεια μοντελοποίηση τους. Για την
μοντελοποίηση του καναλιού χρησιμοποιείται πιθανοθεωρητική περιγραφή. Ιδιαίτερη
βαρύτητα δόθηκε στην κατανομή Rayleigh, η οποία προσομοιώνει την επίδραση του
καναλιού σε σήμα που μεταδίδεται με διάδοση πολλαπλής διαδρομής και δεν υπάρχει
οπτική επαφή μεταξύ πομπού και δέκτη.
Στο επόμενο κεφάλαιο αναπτύσσονται η βασική έννοια του διαφορισμού και οι
τεχνικές του, οι οποίες χρησιμοποιούνται συχνά στα σύγχρονα ασύρματα συστήματα για
την βελτίωση της απόδοσης τους. Επίσης γίνεται αναφορά σε διάφορους τύπους δεκτών
που κάνουν χρήση διαφορισμού, αναλύοντας ιδιαίτερα το δέκτη συνδυασμού μεγίστου
λόγου (MRC). Ο συγκεκριμένος δέκτης συλλέγει αντίγραφα του εκπεμπόμενου σήματος
και μεγιστοποιεί τον τελικό λόγο σήματος προς θόρυβο, βελτιώνοντας έτσι και την επίδοση
του συστήματος.
Στο τελευταίο τμήμα της εργασίας μελετώνται οι επιδόσεις συστημάτων με τύπο
διαμόρφωσης QPSK, αλλά και με τύπο διαφορικής ανίχνευσης BDPSK. Η μελέτη
βασίζεται στην θεωρητική ανάλυση με μαθηματική προσέγγιση, αλλά και στην
προσομοίωση μοντέλων που έχουν δημιουργηθεί με το λογισμικό Matlab / Simulink. Για
τον υπολογισμό της βελτίωσης της απόδοσης με τη χρήση διαφορισμού μελετήθηκαν
συστήματα με απλό δέκτη, αλλά και με δέκτη MRC δύο κλάδων. Τα αποτελέσματα που
προέκυψαν από τις προσομοιώσεις επιβεβαιώνουν απόλυτα την ακρίβεια της μαθηματικής
προσέγγισης. Για όλες τις παραπάνω περιπτώσεις παρατίθενται σχηματικά τόσο τα
αποτελέσματα των προσομοιώσεων, όσο και των μαθηματικών προσεγγίσεων ώστε να γίνει
η επιβεβαίωση τους.
Περίληψη
The design of modern wireless radio communication systems requires accurate
characterization of the propagation channel and especially the fading of the channels. The
need of the systems performance’s optimization drives us through the channel’s knowledge,
to the discovery of new techniques, so as to overcome the fading problems. Diversity
reception has been a successfully used technique to overcome the fading problems at the
wireless radio environments.
The subject of this dissertation is summarized in three basic units: a) the analysis and
modelling of fading b) the analysis of diversity reception techniques and diversity receivers
and c) the optimization’s estimate of systems performances through theoretical analysis and
simulation.
At the two first chapters there is the analysis and the modelling of the fading at the
wireless systems. For the modelling of the channel it is used a description of probability’s
theory. Next, it is analyzed the Rayleigh distribution, which simulates the impact of the
channel to a signal that is transmitted with multipath propagation and there is no line of
sight between transmitter and receiver.
At the next chapter it is analyzed the meaning of diversity reception and the basic
techniques of diversity reception that are used in the modern wireless radio systems in order
to improve their performance. Also there is a study of diversity receivers and especially the
maximal ratio combining MRC receiver. This specific type of receiver collects copies of the
transmitted signal and maximizes the signal to noise ratio SNR, so as to improve the
performance of the system.
At the last part of the dissertation it is studied the performance of systems with type
of modulation QPSK and differential detection type BDPSK. The study is based on the
theoretical analysis, but also on the models simulation that are created with software
Matlab/Simulink. In order to estimate the improvement of the performance with diversity
reception were studied systems with plane and MRC receivers with two branches. The
results of the simulation confirm the accuracy of the theoretical analysis. For every previous case there are graphical schemes with the results of the simulation and the theoretical analysis in order to be confirmed.
Αριθμός σελίδων
77 σελ.Σχολή
Σχολή Θετικών Επιστημών και ΤεχνολογίαςΑκαδημαϊκό Τμήμα
Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας ΤηλεπικοινωνιώνΤίτλος Προγράμματος Μεταπτυχιακών Σπουδών
Προηγμένα Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα και ΔίκτυαΓλώσσα
ΕλληνικάΠεριγραφή
Μ.Δ.Ε.29Οι παρακάτω άδειες σχετίζονται με αυτό το τεκμήριο: