Σχεδιασμός Έξυπνης Κεραίας Με Τη Μέθοδο Των Γενετικών Αλγορίθμων

Abstract

Οι έξυπνες κεραίες είναι από τις τεχνολογίες αιχμής στα σημερινά συστήματα ασύρματων κινητών και προσωπικών επικοινωνιών και αναμένεται να απασχολήσουν τους μηχανικούς για αρκετό καιρό ακόμα καθώς οι απαιτήσεις των συστημάτων αυτών μεγαλώνουν και προστίθενται συνεχώς καινούριες υπηρεσίες.Στόχος αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η σχεδίαση ενός συστήματος έξυπνων κεραιών. Ο σχεδιασμός αυτός δεν θα γίνει με κάποια από τις συμβατικές μεθόδους σχεδίασης. Για τη βελτιστοποίηση του διαγράμματος ακτινοβολίας της έξυπνης κεραίας θα χρησιμοποιηθεί η μέθοδος των γενετικών αλγορίθμων. Οι γενετικοί αλγόριθμοι είναι μία μέθοδος συστηματικής αναζήτησης με πιθανοτικά χαρακτηριστικά που βασίζεται στις ένοιες της φυσικής επιλογής και εξέλιξης που εισήγαγε ο Δαρβίνος.Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελείται από τρία μέρη. Στο πρώτο μέρος αναφέρουμε κάποια χαρακτηριστικά της τεχνολογίας των έξυπνων κεραιών στα σημερινά κυψελωτά συστήματα κινητών επικοινωνιών και αναλύουμε ορισμένα πλεονεκτήματά τους. Στο δεύτερο μέρος αναφέρουμε τα χαρακτηριστικά των γενετικών αλγορίθμων και εξηγούμε τους τελεστές που χρησιμοποιούν. Διατυπώνεται το θεμελιώδες θεώρημα των γενετικών αλγορίθμων και με τη βοήθειά του εξάγονται ορισμένα συμπεράσματα που αφορούν τις επιδόσεις ενός απλού γενετικού αλγορίθμου. Στο τρίτο μέρος παρουσιάζουμε πέντε διαφορετικές σχεδιάσεις κυκλικών στοιχειοκεραιών με τα ακτινοβολούντα στοιχεία να είναι δίπολα.. Εξετάζεται η δυνατότητα που έχει μία στοιχειοκεραία 8 διπόλων ομοιόμορφα κατανεμημένων στην περιφέρεια ενός κύκλου, να ακτινοβολεί με μέγιστο στις 0 ή στις 23 μοίρες σε μία ή ταυτόχρονα και στις δύο συχνότητες των 2.44 και 3.5 GHz. Οι παράμετροι των σχεδιάσεων αυτών τις οποίες θα πρέπει να υπολογίσουμε είναι η ακτίνα του κύκλου, η ακτίνα των διπόλων, το μήκος τους και οι διεγέρσεις (πλάτη τάσεων και αντίστοιχες φάσεις) που θα επιβληθούν σε αυτά έτσι ώστε να επιτυγχάνεται το βέλτιστο διάγραμμα ακτινοβολίας που συμμορφώνεται στους στόχους που θέτουμε. Η εύρεση των παραμέτρων αυτών θα γίνει με τη βοήθεια των γενετικών αλγορίθμων. Εξετάζεται επίσης το ίδιο πρόβλημα σε περίπτωση που κάποιο από τα οχτώ δίπολα χαλάσει.Λέξεις κλειδιά : έξυπνες κεραίες (smart antennas), γενετικοί αλγόριθμοι (genetic algorithms)