Επίδραση Εφαρμογής Ευφυών Κεραιοσυστημάτων Ενεργών Παρασιτικών Στοιχείων Σε Κυψελωτά Ασύρματα Τηλεπικοινωνιακά Δίκτυα

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής αποτελεί η μελέτη της επίδρασης από την εφαρμογή των ευφυών κεραιοσυστημάτων ενεργών/παρασιτικών στοιχείων σε ασύρματα κυψελωτά δίκτυα τηλεπικοινωνιών. Εκτεταμένες έρευνες έχουν πραγματοποιηθεί σχετικά με τη διαφοροποίηση που θα επέλθει στα ασύρματα δίκτυα από μια πιθανή αντικατάσταση των συμβατικών κεραιοσυστημάτων με κεραιοσυστήματα μεταβαλλόμενων χαρακτηριστικών ακτινοβολίας. Η διαφαινόμενη αλλαγή στη δομή και φιλοσοφία λειτουργίας των κεραιοσυστημάτων πηγάζει από τις επιτακτικές ανάγκες για την ταυτόχρονη υποστήριξη πολλαπλών υπηρεσιών υψηλού ρυθμού δεδομένων, το συνεχώς αυξανόμενο πλήθος των χρηστών και το εξαιρετικά υψηλό επίπεδο στην ποιότητα των παρεχόμενων υπηρεσιών που πρέπει να διατηρηθεί.Αρχικά περιγράφεται η εξέλιξη των ευφυών κεραιοσυστημάτων και γίνεται ιδιαίτερη αναφορά στις στοιχειοκεραίες ενεργών και παρασιτικών στοιχείων με ηλεκτρονικά ελεγχόμενο διάγραμμα ακτινοβολίας. Επίσης, παρουσιάζονται αναλυτικά τα πλεονεκτήματα που προκύπτουν από τη εφαρμογή των ήδη χρησιμοποιούμενων ευφυών κεραιών σε τηλεπικοινωνιακά δίκτυα και αναφέρονται τα αποτελέσματα από πιλοτικές εφαρμογές που έχουν πραγματοποιηθεί σε ενεργά δίκτυα τηλεφωνίας.Τα ευφυή κεραιοσυστήματα λειτουργούν και ως προσαρμοζόμενα φίλτρα με στόχο την αντιμετώπιση ισχυρών σημάτων παρεμβολής. Τα πλεονεκτήματα που προκύπτουν από τη συγκεκριμένη λειτουργία είναι σημαντικά καθώς βελτιώνεται η επικοινωνία στο τηλεπικοινωνιακό κανάλι. Με τη χρήση μεθόδων εκτίμησης γωνιών άφιξης σημάτων (Direction-of-Arrival DoA) η αποτελεσματικότητα των συγκεκριμένων κεραιοσυστημάτων βελτιστοποιείται καθώς γίνονται γνωστά επιπλέον στοιχεία του τηλεπικοινωνιακού καναλιού και ρυθμίζεται αντίστοιχα η εκπομπή και λήψη. Δύο τέτοιες μέθοδοι προσαρμοσμένες για κεραιοσυστήματα επιλογή δέσμης με παρασιτικά και ενεργά στοιχεία παρουσιάζονται και αξιολογούνται. Επίσης, ίδιου τύπου κεραιοσυστήματα θεωρήθηκαν αρχικά σε ασύρματο κυψελωτό δίκτυο στενού εύρους και εν συνεχεία σε ευρυζωνικό δίκτυο σημείου προς πολλαπλά σημεία. Η επίδραση στο τηλεπικοινωνιακό δίκτυο αξιολογήθηκε με βάση το ρυθμό λαθών (Bit-Error-Ratio BER) καθώς και το λόγο επιθυμητού σήματος προς παρεμβολές (Carrier-Interference Ratio CIR) τόσο στην ανερχόμενη όσο και στην κατερχόμενη ζεύξη. Τόσο στην πρώτη όσο και στη δεύτερη περίπτωση, τα αποτελέσματα καταδεικνύουν την αναγκαιότητα μετάβασης από τα συμβατικά κεραιοσυστήματα, σε ευφυή.