Βελτιστος Ελεγχος Δορυφορικων Κεραιων Πολλαπλων Δεσμων Για Δορυφορικα Δικτυα Επικοινωνων Στη Ζωνη Ka (20/30ghz)

Abstract

Η πρόσφατη αυξανομένη ζήτηση για παροχή ευρυζωνικών πολυμεσικών υπηρεσιών από δορυφορικά δίκτυα έχει οδηγήσει στη χρήση της ζώνης συχνοτήτων Ka (30/20GHz) κυρίως λόγω του μεγαλύτερου διαθέσιμου εύρους ζώνης. Στις συχνότητες αυτές, η βροχή προκαλεί σοβαρή απόσβεση στο μεταδιδόμενο σήμα, η οποία μάλιστα μεταβάλλεται στο χώρο και στο χρόνο. Συνεπώς είναι επιτακτική ανάγκη η υλοποίηση μεθόδων για καλύτερη χρήση των διαθέσιμων πόρων ώστε να αντιμετωπιστούν οι διαλείψεις αυτές. Ως ένα πολλά υποσχόμενο αντίμετρο, κατά των διαλείψεων, είναι η χρήση δορυφορικών κεραιών πολλαπλών δεσμών. Σχεδιάζεται να τοποθετηθούν στους τηλεπικοινωνιακούς δορυφόρους νέας γενιάς. Το αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η δυναμική κατανομή της διαθέσιμης ισχύος στις δέσμες μιας τέτοιας κεραίας ώστε να γίνει καλύτερη χρήση της ισχύος.Πιο συγκεκριμένα, αρχικά παρουσιάζονται μοντέλα μακροπρόθεσμης και βραχυπρόθεσμης πρόβλεψης της απόσβεσης λόγω βροχής σε μια δορυφορική ζεύξη. Έπειτα παρουσιάζονται τρόποι υλοποίησης κεραιών πολλαπλών δεσμών και ελέγχου της κατανομής της ισχύος στις δέσμες τους.Για την εύρεση της βέλτιστης κατανομής της ισχύος στις δέσμες, διατυπώνεται και επιλύεται ένα πρόβλημα βελτιστοποίησης κάθε χρονική στιγμή ρύθμισης. Η συνάρτηση κόστους του προβλήματος είναι τέτοια ώστε να εκφράζει το πλήθος των χρηστών, στην περιοχή κάλυψης, που δε λαμβάνουν σήμα της απαιτούμενης ισχύος ώστε να λειτουργήσει η ζεύξη. Το λαμβανόμενο σήμα είναι συνάρτηση της ισχύος που ακτινοβολείται από κάθε δέσμη και βασίζεται στη ακριβή μοντελοποίηση καναλιού των δορυφορικών διαύλων. Οι περιορισμοί εκφράζουν τον περιορισμό της διαθέσιμης ισχύος. Η διατύπωση του προβλήματος αυτού γίνεται με λεπτομέρεια στην παρούσα εργασία, ενώ παρουσιάζεται και ένας αλγόριθμος επίλυσής του βασισμένος σε τεχνικές προβολής της κλίσης.Επιπλέον, γίνεται εκτίμηση της επίδοσης της μεθόδου δυναμικής κατανομής της ισχύος στις δέσμες μέσω προσομοίωσης ενός τηλεπικοινωνιακού συστήματος όπου χρησιμοποιείται η εν λόγω μέθοδος για δυο περιοχές της Ευρώπης και διάφορες κλιματικές συνθήκες. Τέλος, παρουσιάζεται αναλυτικά ένα διάγραμμα βαθμίδων του συνολικού συστήματος ελέγχου.