Μεθοδοι Και Μοντελα Διαδοσης Για Ασυρματες Τηλεπικοινωνιες Μικρης Αποστασης Και Ασυρματα Τοπικα Δικτυα (wlan's)

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία αναφέρεται συνολικά σε εμπειρικά και αναλυτικά μοντέλα διάδοσης σε ασύρματες τηλεπικοινωνίες μικρής απόστασης και ασύρματα τοπικά δίκτυα. Αρχικά γίνεται αναφορά στην ιστορία των ασύρματων τηλεπικοινωνιών (GSM - UMTS) και ακολούθως παρουσιάζονται τα βασικά στοιχεία για την δομή και την λειτουργία των ασύρματων δικτύων, είτε αυτά είναι τηλεπικοινωνιακά, είτε είναι ασύρματα τοπικά δίκτυα δεδομένων (802.11 WLAN's). Στη συνέχεια θεμελιώνονται οι βασικές αρχές του Ηλεκτρομαγνητισμού και γίνεται αναφορά στα βασικά διανυσματικά μεγέθη για την ανάλυση ενός ηλεκτρομαγνητικού προβλήματος. Παρουσιάζονται αναλυτικά οι μηχανισμοί διάδοσης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων όπως η ανάκλαση, η περίθλαση και η σκέδαση. Πάνω σε αυτούς τους μηχανισμούς σχολιάζονται τα βασικά εμπειρικά μοντέλα, όπως το μοντέλο απωλειών ελεύθερου χώρου (Free Space Loss) και το μοντέλο απωλειών λείας επίπεδης επιφανείας (Plane Earth). Έπειτα αναλύονται εξειδικευμένα μοντέλα με κατηγοριοποίηση και αναφορά σε εξωτερικούς και εσωτερικούς χώρους. Γίνεται ειδική αναφορά σε συστάσεις της Διεθνής Ένωσης Τηλεπικοινωνιών (ITU). Ο αναγνώστης μπορεί εύκολα να χρησιμοποιήσει το εκάστοτε μοντέλο αφού πρώτα εξετάσει ότι οι αντίστοιχοι παράμετροι καλύπτουν την περίπτωση που πρόκειται να εφαρμοστεί το μοντέλο. Στη συνέχεια παρουσιάζεται ένα γραφικό περιβάλλον (GUI) που αναπτύχθηκε με το υπολογιστικό πακέτο MATLAB για την γρήγορη και εύκολη εκτέλεση πράξεων με διάφορους παραμέτρους για τα μοντέλα Hata και Okumura. Επιπλέον υλοποιήθηκε μια εφαρμογή για τον προσδιορισμό του εκθέτη απωλειών n, με δεδομένη τη συχνότητα, τη μέγιστη διάσταση κεραίας και έναν πίνακα μετρήσεων απόστασης - ισχύος, βάσει του εμπειρικού τύπου που ισχύει στο λογαριθμικό μοντέλο και της μεθόδου ελαχιστοποίησης του μέσου τετραγωνικού σφάλματος (M.M.S.E). Εν συνεχεία παρουσιάζεται ένα αναλυτικό μοντέλο για τον υπολογισμό του ηλεκτρικού πεδίου που σκεδάζεται από μια τέλεια αγώγιμη πλάκα διαστάσεων a, b. Το μοντέλο αυτό βασίζεται στην μαθηματική μέθοδο της στάσιμης φάσης (SPM) και μπορεί να αποτελέσει σημαντικό εγχείρημα στην προσπάθεια πρόβλεψης του πεδίου και κατ' επέκταση της ραδιοκάλυψης σε ένα οποιοδήποτε περιβάλλον. Το αντικείμενο της διπλωματικής εργασίας απευθύνεται κυρίως σε μηχανικούς σχεδιαστές - μελετητές ασύρματων επικοινωνιών και έχει στόχο να τους δώσει τα απαραίτητα εργαλεία από πλευράς μαθηματικών τύπων και εμπειρικών ή αναλυτικών μεθόδων, ώστε να τους βοηθήσει στην διαδικασία μελέτης του πεδίου και εύρεσης της μέγιστης δυνατής ραδιοκάλυψης για κάθε χώρο που εξετάζουν.