Θεωρητικη Μελετη Και Αναλυση Ασυρματων Συστηματων Πολλαπων Εισοδων - Πολλαπλων Εξοδων (multiple Input - Multiple Output) - Διαφορισιμοτητα Στο Πεδιο Του Χωρου Και Του Χρονου

Abstract

Η ραγδαία εξάπλωση της χρήσης των ψηφιακών επικοινωνιών τα τελευταία χρόνια δημιουργεί την ανάγκη για αύξηση των παρεχόμενων υπηρεσιών στους χρήστες και κυρίως για βελτίωση της ποιότητάς τους. Τα επόμενης γενιάς ασύρματα συστήματα είναι απαραίτητο να παρέχουν υπηρεσίες αυξημένης ποιότητας και αξιοπιστίας, διευρυμένη ραδιοκάλυψη, αλλά και να εκμεταλλεύονται κατά τον πλέον αποδοτικό και συμφέροντα τρόπο το διαθέσιμο εύρος ζώνης και την διαθέσιμη ισχύ. Σημαντικές εξελίξεις προς την κατεύθυνση αυτή έχουν πραγματοποιηθεί πρόσφατα, ανάμεσα στις οποίες περίοπτη θέση κατέχουν τα ασύρματα συστήματα πολλαπλών - εισόδων - πολλαπλών εξόδων (MIMO - Multiple - Input - Multiple - Output Wireless Systems). Η χρήση των ασύρματων συστημάτων ΜΙΜΟ στις ψηφιακές επικοινωνίες έχει αναδειχθεί τα τελευταία χρόνια σε μια από τις σπουδαιότερες τεχνολογικές εξελίξεις στον τομέα των σύγχρονων τηλεπικοινωνιών. Μόλις λίγο καιρό μετά την ανακάλυψη τους και παρ' ότι βρίσκονται ακόμα σε ερευνητικό στάδιο, τα ασύρματα συστήματα MIMO δείχνουν ικανά να διεισδύσουν στις αγορές μεγάλης κλίμακας και να προσφέρουν ευρυζωνικές υπηρεσίες υψηλής αξιοπιστίας. Ένα ασύρματο σύστημα ΜΙΜΟ, μπορεί να οριστεί απλά ως εξής : Σε ένα τυχαίο ασύρματο σύστημα, θεωρούμε μία ζεύξη, στην οποία ο πομπός και ο δέκτης είναι εφοδιασμένοι με πολλαπλές κεραίες. Η βασική ιδέα είναι, ότι τα σήματα συνδυάζονται στις κεραίες του πομπού στο ένα άκρο και στις κεραίες του δέκτη στο άλλο κατά κατάλληλο τρόπο ώστε η ποιότητα (bit error rate) ή ο ρυθμός μετάδοσης των δεδομένων (bits/sec) στην ζεύξη να βελτιωθούν σημαντικά. Στην παρούσα διπλωματική εργασία επιχειρείται η θεωρητική μελέτη και ανάλυση των συστημάτων πολλαπλών εισόδων - πολλαπλών εξόδων. Αρχικά, περιγράφονται συνοπτικά τα φαινόμενα διάδοσης στο ασύρματο περιβάλλον και στη συνέχεια επικεντρώνεται η προσοχή στις αρχές λειτουργίας των συστημάτων ΜΙΜΟ. Αποδεικνύεται η υπεροχή των συστημάτων αυτών έναντι στις συμβατικές SISO ζεύξεις τόσο όσον αφορά την αύξηση της χωρητικότητας, όσο και σχετικά με το κέρδος διαφορισιμότητας που προσφέρουν, το οποίο εκφράζεται μέσω της μείωσης του ρυθμού λαθών. Παρουσιάζονται δημοφιλή σχήματα κωδικοποίησης για χρήση σε συστήματα ΜΙΜΟ, οι λεγόμενοι space - time κώδικες. Το τελευταίο κεφάλαιο αφιερώνεται στην ανάλυση και θεωρητική σύγκριση των δεκτών ΜΙΜΟ.