Μελετη Των Διαδιδομενων Ηλεκτρομαγνητικων Κυματων Στις Κινητες Τηλεπικοινωνιες Και Προσομοιωση Σε Συνθετους Εσωτερικους Χωρους

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη, το σχεδιασμό και την υλοποίηση ασυρμάτων συστημάτων επικοινωνιών σε σύνθετους εσωτερικούς χώρους στην περιοχή των συχνοτήτων των κινητών τηλεπικοινωνιών. Για την ανάλυση αυτή υλοποιήθηκε πρόγραμμα προσομοίωσης σε περιβάλλον MATLAB για τον υπολογισμό του διαδιδόμενου πεδίου μέσα από εμπόδια του περιβάλλοντος διάδοσης και πραγματοποιήθηκε σύγκριση με αντίστοιχα πεδία οπτικής επαφής. Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι βασικοί μηχανισμοί διάδοσης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στην περιοχή των υψηλών συχνοτήτων σε περιβάλλον εσωτερικού χώρου (ανάκλαση, περίθλαση, σκέδαση και μετάδοση). Ακολούθως, περιγράφονται ορισμένα χαρακτηριστικά εμπειρικά και θεωρητικά μοντέλα ραδιοδιάδοσης στην περιοχή συχνοτήτων των κινητών ραδιοεπικοινωνιών. Παρουσιάζεται το μοντέλο απωλειών ελευθέρου χώρου και γίνεται μια εισαγωγή σε εμπειρικά μοντέλα πρόβλεψης των απωλειών διάδοσης που χρησιμοποιούνται κυρίως σε αστικά περιβάλλοντα. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι θεωρητικές μέθοδοι υπολογισμού της εντάσεως του πεδίου σε συχνότητες κινητών ραδιοεπικοινωνιών που προκαλείται από την ανακλαση και τη διάδοση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων από τις επιφάνειες εμποδίων που απαρτίζουν το περιβάλλον διάδοσης. Η μελέτη των μηχανισμών αυτών παρουσιάζεται για κάθετη και παράλληλη πόλωση του προσπίπτοντος πεδίου. Επίσης υπολογίστηκαν οι συντελεστές ανάκλασης και μετάδοσης καθώς και οι γωνίες πρόσπτωσης για τις οποίες έχουμε "ολίκη μετάδοση" (γωνία Brewster) και "ολική ανάκλαση" (κρίσιμη γωνία) και για τα δύο είδη πόλωσης. Στο επόμενο κεφάλαιο γίνεται αναφορά σε ορισμένα μοντέλα πρόβλεψης της διάδοσης σε περιβάλλον εσωτερικού χώρου. Τα μοντέλα αυτά χωρίζονται σε κατηγορίες ανάλογα με τις μεταβλητές που λαμβάνουν υπόψιν τους (γεωμετρία εσωτερικής περιοχης, χαρακτηριστικά κεραίας πομπού ή δέκτη κ.τ.λ.) ή τη μελέτη των επιπτώσεων που προκαλούν οι απώλειες διάδοσης σε περιβάλλον εσωτερικού χώρου (καθυστέρηση σήματος r.m.s.). Στο τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζεται το πρόγραμμα για τον υπολογισμό της ραδιοκάλυψης, το οποίο υλοποιήθηκε με χρήση του υπολογιστικού πακέτου MATLAB. Γίνεται περιγραφή των βασικών συναρτήσεων του κώδικα προσομοίωσης και της γεωμετρίας του προβλήματος (εισαγωγή παραμέτρων προσομοίωσης από το χρήστη), καθώς και του τρόπου υπολογισμού των διαφόρων μεγεθών που απαιτούνται για την εύρεση των πεδίων που προκαλούνται από τη διάδοση μέσα από εμπόδια σε σχέση με το αντίστοιχο πεδίο οπτικής επαφής (LoS). Τέλος, παρουσιάζονται και αξιολογούνται τα παραγόμενα διαγράμματα της ισχύος του πεδίου λήψης σε περιπτώσεις με ένα ή περισότερα εμπόδια μεταξύ πομπού και δέκτη, για διαφορετικές συχνότητες εκπομπής, για κάθετη και παράλληλη πόλωση του προσπίπτοντος πεδίου και για εμπόδια με διαφορετικό υλικό και πάχος.