Θεωρία Και Ανάλυση Συστημάτων Μιμο (multiple Input Multiple Output) - Πολλαπλών Κεραιών Στο Σταθμό Βάσης Και Στο Κινητό, Σε Διαφορετικά Περιβάλλοντα Ασύρματης Επικοινωνίας.

Abstract

Ένα από τα τελευταία επιτεύγματα στο χώρο των σύγχρονων ψηφιακών τηλεπικοινωνιών είναι τα συστήματα ΜΙΜΟ (πολλαπλών εισόδων πολλαπλών εξόδων). Τα συστήματα αυτά παρέχουν σε μια ασύρματη ζεύξη τη δυνατότητα για μεγάλες τιμές χωρητικότητας, ενώ ταυτόχρονα βελτιώνουν και την ποιότητά της με το να μειώνουν το μέσο ρυθμό σφαλμάτων. Τα MIMO συστήματα έρχονται να δώσουν λύσεις στο πρόβλημα της αποτελεσματικής εκμετάλλευσης του φάσματος, που εμφανίζεται πλέον εξαιρετικά επιτακτικό.Σκοπός αυτής της εργασίας είναι κατ' αρχήν η παρουσίαση της ιδέας πίσω από τα συστήματα ΜΙΜΟ και το πώς αυτά ορίζονται στη σύγχρονη βιβλιογραφία. Το κύριο μέρος της εργασίας αφορά στη χωρητικότητα που επιτυγχάνεται με τα συστήματα αυτά και στο πώς τελικά μπορεί να επιτευχθεί γραμμική αύξηση της χωρητικότητας συναρτήσει του διατιθέμενου φάσματος. Για το λόγο αυτό προσδιορίζονται θεωρητικά τα άνω και κάτω όρια της χωρητικότητας στην περίπτωση στοχαστικού Rayleigh καναλιού. Συγκεκριμένα, εξετάζεται το πώς επηρεάζεται η χωρητικότητα ενός στοχαστικού, ΜΙΜΟ καναλιού από τις εξής παραμέτρους:- Διαφορετικές συνθήκες διάδοσης- Παρουσία επικρατούσας συνιστώσας στη λήψη του σήματος οπότε για το στοχαστικό κανάλι χρησιμοποιείται το μοντέλο Rice.- Τον αριθμό των στοιχείων των στοιχειοκεραιών που χρησιμοποιούνται και- Την απόσταση μεταξύ τους.Τα θεωρητικά αποτελέσματα που αναφέρονται στη πρώτο μέρος της εργασίας επαληθεύονται στο δεύτερο μέρος μέσα από προσομοιώσεις, για τις οποίες χρησιμοποιήθηκε το Matlab. Τα αποτελέσματα που προκύπτουν, βασίζονται σε μοντέλα που αναπτύχθηκαν ακριβώς για να εισάγουν τις παραπάνω παραμέτρους στους τύπους της χωρητικότητας του ΜΙΜΟ καναλιού. Μέρος της εργασίας αφιερώνεται στην παρουσίαση και περιγραφή αυτών των μοντέλων. Σκοπός των προσομοιώσεων είναι η εξαγωγή των συσσωρευτικών συναρτήσεων κατανομής (Cumulative Distribution Function) της χωρητικότητας συναρτήσει των προαναφερθέντων παραμέτρων. Το τελικό συμπέρασμα που προκύπτει από την εργασία είναι η εξαιρετική συμπεριφορά των ΜΙΜΟ συστημάτων στον τομέα της χωρητικότητας. Συγκεκριμένα, τα ΜΙΜΟ συστήματα επιτρέπουν ευρυζωνικές μεταδόσεις (με Bit Rate της τάξης των 20Μbps) σε ασύρματα περιβάλλοντα που χαρακτηρίζονται από διαλείψεις επιλεκτικές ως προς το χρόνο, τη συχνότητα ή το χώρο.