Ευφυή Κεραιοσυστήματα Σε Δίκτυα Gsm Και Umts - Αρχές Λειτουργίας Και Εφαρμογές

Abstract

ΠερίληψηΟι ευφυείς κεραίες (smart antennas) αποτελούν μία από τις τεχνολογίες αιχμής στα σημερινά συστήματα ασυρμάτων κινητών και προσωπικών επικοινωνιών. Η εισαγωγή τους σήμερα κρίνεται αναγκαία καθώς οι απαιτήσεις των συστημάτων αυτών μεγαλώνουν ολοένα και περισσότερο και προστίθενται συνεχώς καινούριες υπηρεσίες. Στόχος αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η ανάλυση της αρχιτεκτονικής των ευφυών κεραιοσυστημάτων, η παρουσίαση των κυρίαρχων αλγορίθμων εκτίμησης γωνιών άφιξης (DoA) και η μελέτη της εφαρμογής ευφυών κεραιών σε δίκτυα GSM και UMTS.Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελείται από δέκα κεφάλαια. Αμέσως μετά την εισαγωγή, στο δεύτερο και στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι δομές των δικτύων GSM και UMTS αντίστοιχα. Στο τέταρτο κεφάλαιο αναλύονται τα βασικά χαρακτηριστικά του GSM air-interface ενώ στο πέμπτο παρουσιάζεται το UMTS air-interface (W-CDMA). Στο έκτο κεφάλαιο αναφέρονται οι βασικές αρχές των ευφυών κεραιοσυστημάτων και τα επίπεδα νοημοσύνης αυτών και αναλύονται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα τους. Στο έβδομο κεφάλαιο παρουσιάζεται η αρχιτεκτονική των ευφυών κεραιοσυστημάτων, αναλύονται ο πομπός και ο δέκτης και αναφέρονται τεχνικά προβλήματα που πρέπει να λυθούν ώστε να φτάσουν τα συστήματα αυτά στο πλήρες δυναμικό τους. Στο όγδοο κεφάλαιο αναφέρονται διάφοροι αλγόριθμοι εκτίμησης γωνιών άφιξης, για χρήση τους σε ευφυή κεραιοσυστήματα, και αναλύονται οι κυριότεροι από αυτούς. Τέλος, στο ένατο και στο δέκατο κεφάλαιο παρουσιάζονται πειραματικές μετρήσεις, σε διάφορα περιβάλλοντα, για πραγματικά ευφυή κεραιοσυστήματα σε GSM και UMTS δίκτυα αντίστοιχα.AbstractSmart antennas constitute one of the peak technologies in the current mobile and personal communication systems. Their implementation is considered to be necessary since the requirements of these systems continuously grow and new services are added.The objective of this thesis is the analysis of the architecture of smart antenna systems, the presentation of the sovereign Direction-of-Arrival (DoA) estimation algorithms and the study of applications of smart antennas in GSM and UMTS networks.The present thesis is composed of ten chapters. Just after the first chapter - the introduction, the structures of GSM and UMTS networks are described in the second and third chapters respectively. The fourth chapter deals with the basic characteristics of GSM air-interface, while the UMTS air-interface (W-CDMA) is described in the fifth chapter. We then follow with the presentation of the basic principles, the levels of intelligence and the advantages and disadvantages of smart antenna systems in chapter 6. In chapter 7, the architecture of smart antenna systems is presented and emphasis is given on their transmission and reception parts; some technical problems that need to be solved so that these systems reach their full potential are also discussed/exposed. In chapter 8, various direction-of-arrival estimation algorithms and their application in smart antenna systems are reported with the main ones being analyzed. Finally, chapters 9 and 10 include experimental measurements on real smart antenna systems for GSM and UMTS networks in various environments.