Πολυδιαστατος Χαρακτηρισμος Ραδιοδιαυλου Για Ευρυζωνικα Ασυρματα Συστηματα Επικοινωνιων

Abstract

Η παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματεύεται τον πολυδιάστατο, πειραματικό χαρακτηρισμό ραδιοδιαύλου για ευρυζωνικά ασύρματα συστήματα προσωπικών επικοινωνιών. Η αναγκαιότητα του θέματος συνδέεται άμεσα με την ραγδαία ανάπτυξη που γνωρίζουν τα ασύρματα συστήματα με πολλαπλές κεραίες σε πομπό και δέκτη, γνωστά και ως συστήματα MIMO. Το θεωρητικά αναμενόμενο κέρδος στη χωρητικότητα διαύλου από την εισαγωγή πολλαπλών κεραιών αλλά και η βελτίωση της ποιότητας της ασύρματης ζεύξης εμφανίζουν υψηλή εξάρτηση από τα χαρακτηριστικά του ραδιοδιαύλου. Επίσης, η αποδοτική σχεδίαση των χωρο-χρονο-συχνοτικών αλγορίθμων επεξεργασίας σήματος που χρησιμοποιούνται σε πομπό και δέκτη οφείλει να βασίζεται στην ακριβή γνώση, μοντελοποίηση και εκμετάλλευση των χαρακτηριστικών του ασύρματου μέσου διάδοσης.Σκοπεύοντας στον ολοκληρωμένο χαρακτηρισμό του καναλιού, στα πλαίσια της διατριβής πραγματοποιήθηκαν ευρυζωνικές μετρήσεις διαύλου με πολλαπλές κεραίες σε πομπό και δέκτη. Τα πειραματικά δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν αρχικά για το στοχαστικό χαρακτηρισμό του ραδιοδιαύλου ως ένα γραμμικό χωρο-χρονικά μεταβαλλόμενο σύστημα. Ιδιαίτερη βαρύτητα δόθηκε στην εξέταση της στατικότητας, στον προσδιορισμό των πολυδιάστατων συναρτήσεων αυτοσυσχέτισης διαύλου, στα μεγέθη συνοχής και στα μεγέθη διασποράς. Επιπλέον, ακολουθώντας την προσέγγιση του παραμετρικού χαρακτηρισμού ραδιοδιαύλου, υλοποιήθηκαν εξελιγμένοι αλγόριθμοι πολυδιάστατης εκτίμησης παραμέτρων οι οποίοι και εφαρμόστηκαν στα πειραματικά δεδομένα για τον προσδιορισμό χαρακτηριστικών των κυρίαρχων πολυδιαδρομικών συνιστωσών. Τέτοια χαρακτηριστικά είναι το συνολικό πλήθος των διακριτών συνιστωσών καθώς και η γωνία άφιξης, η γωνία αναχώρησης, η καθυστέρηση διάδοσης και το μιγαδικό πλάτος της καθεμίας. Τέλος, εξετάστηκε η ρεαλιστική επίδοση χωρητικότητας διαύλου, και η μεταβολή της με τις επιμέρους παραμέτρους ενός ΜΙΜΟ συστήματος όπως είναι το πλήθος των κεραιοστοιχείων, η απόσταση διαχωρισμού του, ο μέσος σηματοθορυβικός λόγος λειτουργίας συστήματος και το σχήμα χωρο-χρονικής κωδικοποίησης που χρησιμοποιείται.