Χρήση Της Προσαρμοστικής Κωδικοποίησης Ως Τεχνική Άμβλυνσης Διαλείψεων Σε Δορυφορικά Συστήματα Επικοινωνιών

Abstract

Στα σύγχρονα τηλεπικοινωνιακά συστήματα, η κωδικοποίηση του σήματος είναι πανταχού παρούσα. Θέμα, λοιπόν, της διπλωματικής αυτής εργασίας είναι η μελέτη της επίδρασης της κωδικοποίησης σήματος στην ποιότητα και τη διαθεσιμότητα των δορυφορικών τηλεπικοινωνιακών συστημάτων. Αποτελείται από δύο μέρη, ένα θεωρητικό και ένα πρακτικό.Στο πρώτο μέρος, αναφέρονται οι λόγοι, για τους οποίους χρησιμοποιείται η κωδικοποίηση σήματος στα σύγχρονα δορυφορικά συστήματα, καθώς επίσης και τα πλεονεκτήματα που προσδίδει η χρήση ενός σχήματος κωδικοποίησης σε ένα τηλεπικοινωνιακό σύστημα. Αναλύονται βασικές έννοιες για τις ασύρματες τηλεπικοινωνίες, όπως οι διαλείψεις του σήματος στο κανάλι, το ισοζύγιο ισχύος και ο ρυθμός λαθών κατά τη μετάδοση του σήματος. Παρουσιάζονται τα κυριότερα φαινόμενα, τα οποία συμβάλλουν στην υποβάθμιση της ποιότητας του σήματος και τα βασικά μοντέλα, με βάση τα οποία πραγματοποιείται η ποιοτική και ποσοτική εκτίμηση της υποβάθμισης αυτής και της εν γένει απόδοσης του δορυφορικού συστήματος. Επιπλέον, γίνεται λόγος για τις σύγχρονες τεχνικές άμβλυνσης διαλείψεων, που υιοθετούνται για τη βελτίωση της απόδοσης του συστήματος.Επίσης, γίνεται εκτενής αναφορά στις διάφορες μεγάλες κατηγορίες σχημάτων κωδικοποίησης, όπως στους γραμμικούς συμπαγείς κώδικες, στους συνελικτικούς κώδικες, στα σχήματα κωδικοποίησης σε αλληλουχία και, τέλος, στους turbo κώδικες. Για κάθε μία από τις κατηγορίες αυτές παρουσιάζονται τα βασικά χαρακτηριστικά τους και πιο συγκεκριμένα τα μοντέλα λειτουργίας τους, το κέρδος κωδικοποίησης που προσφέρουν καθώς και θέματα σχετικά με την επίδοσή τους συναρτήσει των λειτουργικών προδιαγραφών του συστήματος. Στο πλαίσιο της εργασίας αυτής αναπτύχθηκε ένα προγραμματιστικό εργαλείο, με τη βοήθεια του οποίου ο χρήστης είναι σε θέση να υπολογίζει τους σηματοθορυβικούς λόγους, που απαιτούνται για να λειτουργήσει το δορυφορικό σύστημα κάτω από τις προδιαγραφές επίδοσης της ITU και την απαίτηση για συγκεκριμένη διαθεσιμότητα. Επιπλέον, χαράζονται οι καμπύλες επίδοσης του συστήματος, οι οποίες παρουσιάζουν την πιθανότητα λάθους ανά ψηφίο στη ζεύξη, συναρτήσει του ποσοστού του χρόνου λειτουργίας, για το οποίο υπερβαίνεται η εκάστοτε πιθανότητα λάθους. Οι καμπύλες αυτές αποτελούν μέτρο αξιολόγησης της ποιότητας υπηρεσίας, που προσφέρει το συγκεκριμένο σύστημα. Ακόμη, δίνεται στο χρήστη η δυνατότητα να εξετάσει τα πλεονεκτήματα που προσφέρει η χρήση κάποιου σχήματος συμπαγούς κώδικα, καθώς παρουσιάζεται η διαφορά σε απαιτήσεις ισχύος ανάμεσα σε όμοια συστήματα με και δίχως τη χρήση κωδικοποίησης. Τέλος, χαράζεται η καμπύλη του κέρδους κωδικοποίησης συναρτήσει της πιθανότητας λάθους ανά ψηφίο, η οποία δίνει την ακριβή εικόνα της επίδοσης του συγκεκριμένου κώδικα.Η μεθοδολογία που αναπτύχθηκε για τον υπολογισμό των διαφόρων μεγεθών που απεικονίζονται στο πρόγραμμα, δηλαδή την πιθανότητα λάθους ανά ψηφίο, το ποσοστό του χρόνου, για το οποίο υπερβαίνονται συγκεκριμένες στάθμες πιθανότητας λάθους και το κέρδος κωδικοποίησης, παρουσιάζονται στο δεύτερο μέρος της διπλωματικής εργασίας. Επίσης, δίνονται διαγράμματα επίδοσης διαφόρων συστημάτων, τα οποία σχεδιάστηκαν με τη βοήθεια του εργαλείου, με σκοπό να γίνει κατανοητή η χρήση του και η επίδραση των διάφορων λειτουργικών χαρακτηριστικών του τηλεπικοινωνιακού συστήματος, όπως η ζώνη συχνοτήτων, το σχήμα διαμόρφωσης, ο ρυθμός μετάδοσης δεδομένων, τα κλιματολογικά χαρακτηριστικά, στην ποιότητα της ζεύξης.