Ανάλυση Και Σχεδίαση Κεραιών Mimo Για Κινητά Τερματικά

Abstract

Η συνεχώς αυξανόμενη ζήτηση για υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης, το περιορισμένο διαθέσιμο εύρος ζώνης καθώς και η «κόντρα» με τα ενσύρματα δίκτυα, έχουν δώσει ώθηση στην έρευνα των ασύρματων συστημάτων που εκμεταλλεύονται επαρκώς τη χωρική διάσταση, σε σχέση με τη συχνότητα και το χρόνο. Τα επόμενης γενιάς ασύρματα συστήματα θα πρέπει να εκμεταλλεύονται με αποδοτικό τρόπο το διαθέσιμο εύρος ζώνης και τη διαθέσιμη ισχύ, να παρέχουν υπηρεσίες αυξημένης ποιότητας και αξιοπιστίας και τέλος να παρέχουν υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων. Σημαντικές εξελίξεις προς αυτή την κατεύθυνση έχουν πραγματοποιηθεί τελευταία με τη χρήση των συστημάτων πολλαπλών εισόδων - πολλαπλών εξόδων ή αλλιώς ΜΙΜΟ συστημάτων.Ένα ασύρματο σύστημα πολλαπλών εισόδων - πολλαπλών εξόδων ή απλά ΜΙΜΟ μπορεί να οριστεί ως εξής: Σε ένα τυχαίο ασύρματο σύστημα, θεωρούμε μια ζεύξη, στην οποία ο πομπός και ο δέκτης είναι εφοδιασμένοι με πολλαπλές κεραίες. Η βασική ιδέα είναι πως από τη μία μεριά τα σήματα στις κεραίες του πομπού και από την άλλη στις κεραίες του δέκτη συνδυάζονται με κατάλληλο τρόπο ώστε να βελτιωθεί η ποιότητα της ζεύξης και να μειωθεί ο ρυθμός μετάδοσης εσφαλμένων bit ή να αυξηθεί ο ρυθμός μετάδοσης δεδομένων και κατ’ επέκταση η χωρητικότητα του συστήματος. Στην παρούσα διπλωματική εργασία αρχικά αναλύονται κάποια γενικά χαρακτηριστικά για τα ΜΙΜΟ συστήματα καθώς και κάποια βασικά χαρακτηριστικά των ασύρματων περιβαλλόντων διάδοσης, όπως οι απώλειες διάδοσης, η σκίαση και οι διαλείψεις πολλαπλών διαδρομών. Στην συνέχεια περιγράφονται κάποια ήδη υπάρχοντα μοντέλα για ΜΙΜΟ κανάλια διάδοσης, τα οποία χωρίζονται κυρίως σε δύο κατηγορίες: φυσικά και μη-φυσικά μοντέλα, ανάλογα με το αν χρησιμοποιούνται φυσικές παράμετροι για την περιγραφή τους ή στατιστικές παράμετροι και μετρήσεις αντίστοιχα. Ακολούθως ασχολούμαστε με τη χωρητικότητα του διαύλου και παρουσιάζονται οι βελτιώσεις στη χωρητικότητα του συστήματος με τη χρήση πολλαπλών κεραιών στον πομπό και στον δέκτη σε σύγκριση με τις συμβατικές SISO ζεύξεις. Αυτό οφείλεται κυρίως στην εκμετάλλευση της χωρικής διάστασης. Τέλος αναπτύσσουμε ένα δικό μας μοντέλο διάδοσης σε κώδικα Matlab και γίνονται κάποιες προσομοιώσεις οι οποίες επαληθεύουν την αύξηση της χωρητικότητας στα ΜΙΜΟ συστήματα, χρησιμοποιώντας το ίδιο εύρος ζώνης και την ίδια ισχύ με ένα SISO σύστημα.