Επίδοση τεχνικών μετάδοσης και ανάθεσης ραδιοπόρων σε ευρυζωνικά δίκτυα τέταρτης γενιάς

Abstract

Στην παρούσα εργασία επιχειρήθηκε προσομοίωση ασύρματου συστήματος επικοινωνίας με χρήση της τεχνικής πολλαπλής πρόσβασης Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) καθώς και κεραιοσυστημάτων πολλαπλής εισόδου – πολλαπλής εξόδου (Multiple Input – Multiple Output, MIMO). Οι τεχνικές αυτές τυγχάνουν ευρείας χρήσης, και μεταξύ άλλων έχουν υιοθετηθεί στα πρότυπα κινητής τηλεφωνίας τέταρτης γενιάς LTE και LTE Advanced. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια σύντομη ανασκόπηση της εξέλιξης των κινητών επικοινωνιών, αρχίζοντας από την πρώτη γενιά (1G) και καταλήγοντας στην επερχόμενη πέμπτη γενιά (5G). Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται συνοπτικά το φυσικό υπόβαθρο του ασύρματου διαύλου, με επεξήγηση των φαινομένων που άπτονται των απωλειών διάδοσης, της σκίασης, των διαλείψεων και των παρεμβολών. Στο τρίτο κεφάλαιο παρατίθενται οι τρόποι διαμόρφωσης που χρησιμοποιούνται στις σύγχρονες ψηφιακές επικοινωνίες καθώς και σύντομη συγκριτική ανάλυση των κύριων τεχνικών πολλαπλής πρόσβασης στο ασύρματο σύστημα (FDMA, TDMA, CDMA, SDMA και OFDMA). Στο επόμενο (τέταρτο) κεφάλαιο αναλύονται τα συστήματα MIMO και η χρήση τους στα σύγχρονα κυψελωτά συστήματα. Στο πέμπτο κεφάλαιο αναλύεται ο τρόπος δόμησης και η λειτουργία του προσομοιωτή. Γίνεται λεπτομερής επεξήγηση όλων των επιμέρους συναρτήσεων που υλοποιήθηκαν καθώς και του κυρίου σώματος του αλγορίθμου προσομοίωσης που τις χρησιμοποιεί. Επίσης αναλύονται οι παράμετροι της προσομοίωσης και παρατίθενται απεικονίσεις της τοπολογίας του κυψελωτού συστήματος μετά την χρήση των περισσότερων συναρτήσεων. Το κεφάλαιο ολοκληρώνεται με την περιγραφή εναλλακτικών τρόπων διαχείρισης πόρων, πέραν του βασικού που περιγράφηκε με τις προηγούμενες συναρτήσεις. Τέλος, στο έκτο κεφάλαιο παρατίθενται όλα τα αποτελέσματα που προέκυψαν μετά από εκτεταμένη εκτέλεση μεγάλου αριθμού προσομοιώσεων με χρήση διαφορετικών τιμών παραμέτρων καθώς και διαφορετικών τεχνικών διαχείρισης των πόρων του συστήματος. Παρατίθενται αποτελέσματα για μετρικές που έχουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον, όπως η χωρητικότητα του συστήματος σε αριθμό χρηστών, η ρυθμαπόδοση του συστήματος, η ισχύς φερόντων ανά χρήστη, η συνολική ισχύς του συστήματος και η ενεργειακή αποδοτικότητα. Ξεχωριστή σημασία δίνεται στην επεξήγηση των αποτελεσμάτων βάσει του τρόπου λειτουργίας του συστήματος και στην επιλογή των βέλτιστων λύσεων ανάλογα με τις χρησιμοποιούμενες παραμέτρους.