Πολυκαναλικοί δέκτες χαμηλής πολυπλοκότητας
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Μορφή: | Πτυχιακή εργασία |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
Α.Ε.Ι. Πειραιά Τ.Τ.
2016
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/handle/123456789/3228 |
| _version_ | 1780524187286241280 |
|---|---|
| abstract | Αντικείμενο της παρούσας πτυχιακής εργασίας αποτελεί η μελέτη των διαλείψεων μικρής κλίμακας που εμφανίζονται στις ασύρματες επικοινωνίες και η αντιμετώπιση τους με χρήση πολυκαναλικών δεκτών χαμηλής πολυπλοκότητας.
Κατά την υλοποίηση ασύρματων τηλεπικοινωνιακών συστημάτων, η μελέτη του ασύρματου μέσου διάδοσης κρίνεται απαραίτητη καθώς επηρεάζει άμεσα την απόδοση τους. Το ασύρματο κανάλι παρουσιάζει ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά και αποτελεί μια σπουδαία λύση διαύλου επικοινωνίας ενώ, παράλληλα, εμφανίζει σημαντικές δυσκολίες. Η χρονομεταβλητή φύση του καναλιού επηρεάζει τα χαρακτηριστικά του σήματος με άμεσο αποτέλεσμα τη παρατήρηση γρήγορων μεταβολών της στιγμιαίας ισχύος και μεταβολών της μέσης ισχύος στη πλευρά του δέκτη. Τέτοιου είδους φαινόμενα μειώνουν σημαντικά την ποιότητα του σήματος και, άμεσα, την απόδοση του τηλεπικοινωνιακού συστήματος.
Με την αύξηση των απαιτήσεων στον τομέα των ασύρματων επικοινωνιών, η εφαρμογή βελτιωμένων πομποδεκτών κρίνεται απαραίτητη για τη μείωση των αρνητικών επιδράσεων των διαλείψεων. Μια από τις πιο αποδοτικές λύσεις αποτελεί η τεχνική διαφορισμού στο δέκτη, σύμφωνα με την οποία λαμβάνονται πολλαπλά αντίγραφα του μεταδιδόμενου σήματος μέσω χρήσης πολλαπλών κεραίων. Με χρήση δεκτών διαφορισμού καθίσταται εφικτή η σημαντική εξομάλυνση των διαλείψεων βελτιώνοντας σημαντικά την απόδοση του τηλεπικοινωνιακού συστήματος. Η έρευνα για τη χρήση δεκτών διαφορισμού είναι εκτενής και επικεντρώνεται γύρω από στατιστικές περιγραφές μοντελοποίησης κατηγοριών καναλιού μέσω γνωστών κατανομών, όπως Rayleigh, Rice και Nakagami - \textit{m}. Η σχεδίαση των τεχνικών διαφορισμού λήψης βασίζεται γύρω από δύο αντικρουόμενα χαρακτηριστικά, τη πολυπλοκότητα και την βελτίωση επίδοσης του συστήματος.
Σε πρώτο στάδιο, η πτυχιακή εργασία εξετάζει τη συμπεριφορά του ασύρματου χρονομεταβλητού μέσου διάδοσης και επικεντρώνεται στο φαινόμενο διαλείψεων μικρής κλίμακας, παρέχοντας τη μαθηματική θεμελίωση που τους διέπει και την ικανότητα μοντελοποίησης τους, με σκοπό τη προσομοίωση του περιβάλλοντος. Έπειτα, αναφέρονται και μελετούνται γνωστά κριτήρια επίδοσης ενός τηλεπικοινωνιακού συστήματος υπό το περιβάλλον διαλείψεων μικρής κλίμακας. Σύμφωνα με αυτή τη βάση, μελετούνται οι συμβατικοί δέκτες διαφορισμού, που είναι ευρέως γνωστοί στη βιβλιογραφία, και αξιολογείται η επίδοση τους με εκφράσεις κλειστής μορφής για κανάλια διαλείψεων Nakagami - \textit{m}. Επιπλέον, παρουσιάζεται μια κατηγορία δεκτών διαφορισμού που μελετάται τα τελευταία χρόνια, οι υβριδικοί δέκτες διαφορισμού. Σύμφωνα με αυτή τη κατηγορία, προτείνεται ένας νέος υβριδικός δέκτης διαφορισμού με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά απόδοσης και πολυπλοκότητας. Δεδομένων των παραπάνω, αξιολογούνται οι αποδόσεις των υβριδικών δεκτών διαφορισμού με εκφράσεις κλειστής μορφής σε κανάλια διαλείψεων Nakagami - \textit{m }.
Γενικώς, η ανάλυση συνοδεύεται από αριθμητικά αποτελέσματα, τα οποία επιβεβαιώνουν τη χρησιμότητα και την ευελιξία της ϑεωρητικής προσέγγισης, μέσω προσομοιώσεων στο περιβάλλον του Matlab. |
| abstracttranslated | The subject of this diploma thesis is the study of small scale fading in wireless communications and the mitigation of this phenomenon through the usage of low complexity multichannel receivers.
During the implementation of wireless communication systems, the study of the wireless channel is considered significant as it has great impact on their performance. The wireless channel poses great characteristics and constitutes one colossal solution for data transmission while it exhibits significant difficulties. The time - variant nature of the channel affects the characteristics of the received signal, resulting in rapid variations of the instantaneous power and variations of mean power at the receiver. Such kind of phenomena significantly degrade the quality of the signal and, therefore, the system's efficiency.
With the increase of wireless communication demands, improved transceiver techniques need to be applied in order to mitigate the negative consequences of fading. Diversity reception constitutes one of the most efficient techniques, providing enhanced performance in fading environments. In diversity reception, multiple copies of the transmitted signal are received through the deployment of multiple antennas. The technical literature concerning diversity reception techniques over fading channels is quite extensive around of widely known statistical models, such as Rayleigh, Rice and Nakagami - \textit{m}. The design of diversity schemes depends on two opposing features, namely the implementation complexity and the performance improvement.
Firstly, this study starts from the assessment of the behaviour of time - variant propagation channel and focuses on small scale fading, providing an adequate mathematical background and the ability of their modelling, with the aim of simulating the environment. In addition, well - known performance indicators are studied under the effect of fading. Based on these factors, conventional diversity receivers are studied and assessed in Nakagami - \textit{m} fading channels by deriving closed - form equations. Moreover, a forthcoming category of diversity receivers is presented, named hybrid diversity receivers. With this type of diversity receivers in mind, a new hybrid multibranch receiver is proposed with improved performance characteristics and implementation complexity. Under these circumstances, a study is carried through the performance of hybrid diversity receivers in Nakagami - \textit{m} fading channels, providing closed - form expressions. In general, the provided analysis is accompanied by numerical results, confirming the usage and the flexibility of the theoretical approach, derived by simulations in Matlab. |
| advisor | |
| author | Σταυριανός, Παναγιώτης |
| author_facet | Σταυριανός, Παναγιώτης |
| author_sort | Σταυριανός, Παναγιώτης |
| collection | Okeanis Institutional Repository |
| facultydepartment | Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών Τ.Ε. |
| format | Πτυχιακή εργασία |
| id | okeanis-123456789-3228 |
| institution | University of West Attica Campus II |
| keyword | Ασύρματη τηλεπικοινωνία Διαδίκτυο Πομποδέκτης |
| language | Greek |
| physical | 129 |
| publishDate | 2016 |
| publisher | Α.Ε.Ι. Πειραιά Τ.Τ. |
| record_format | dspace |
| spelling | okeanis-123456789-32282018-12-14T11:42:16Z Πολυκαναλικοί δέκτες χαμηλής πολυπλοκότητας Low complexity diversity receivers Σταυριανός, Παναγιώτης Καλύβας, Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών Τ.Ε. TPSH::Επιστήμη Υπολογιστών::Συστήματα Πολυμέσων Ασύρματη τηλεπικοινωνία Διαδίκτυο Πομποδέκτης Αντικείμενο της παρούσας πτυχιακής εργασίας αποτελεί η μελέτη των διαλείψεων μικρής κλίμακας που εμφανίζονται στις ασύρματες επικοινωνίες και η αντιμετώπιση τους με χρήση πολυκαναλικών δεκτών χαμηλής πολυπλοκότητας. Κατά την υλοποίηση ασύρματων τηλεπικοινωνιακών συστημάτων, η μελέτη του ασύρματου μέσου διάδοσης κρίνεται απαραίτητη καθώς επηρεάζει άμεσα την απόδοση τους. Το ασύρματο κανάλι παρουσιάζει ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά και αποτελεί μια σπουδαία λύση διαύλου επικοινωνίας ενώ, παράλληλα, εμφανίζει σημαντικές δυσκολίες. Η χρονομεταβλητή φύση του καναλιού επηρεάζει τα χαρακτηριστικά του σήματος με άμεσο αποτέλεσμα τη παρατήρηση γρήγορων μεταβολών της στιγμιαίας ισχύος και μεταβολών της μέσης ισχύος στη πλευρά του δέκτη. Τέτοιου είδους φαινόμενα μειώνουν σημαντικά την ποιότητα του σήματος και, άμεσα, την απόδοση του τηλεπικοινωνιακού συστήματος. Με την αύξηση των απαιτήσεων στον τομέα των ασύρματων επικοινωνιών, η εφαρμογή βελτιωμένων πομποδεκτών κρίνεται απαραίτητη για τη μείωση των αρνητικών επιδράσεων των διαλείψεων. Μια από τις πιο αποδοτικές λύσεις αποτελεί η τεχνική διαφορισμού στο δέκτη, σύμφωνα με την οποία λαμβάνονται πολλαπλά αντίγραφα του μεταδιδόμενου σήματος μέσω χρήσης πολλαπλών κεραίων. Με χρήση δεκτών διαφορισμού καθίσταται εφικτή η σημαντική εξομάλυνση των διαλείψεων βελτιώνοντας σημαντικά την απόδοση του τηλεπικοινωνιακού συστήματος. Η έρευνα για τη χρήση δεκτών διαφορισμού είναι εκτενής και επικεντρώνεται γύρω από στατιστικές περιγραφές μοντελοποίησης κατηγοριών καναλιού μέσω γνωστών κατανομών, όπως Rayleigh, Rice και Nakagami - \textit{m}. Η σχεδίαση των τεχνικών διαφορισμού λήψης βασίζεται γύρω από δύο αντικρουόμενα χαρακτηριστικά, τη πολυπλοκότητα και την βελτίωση επίδοσης του συστήματος. Σε πρώτο στάδιο, η πτυχιακή εργασία εξετάζει τη συμπεριφορά του ασύρματου χρονομεταβλητού μέσου διάδοσης και επικεντρώνεται στο φαινόμενο διαλείψεων μικρής κλίμακας, παρέχοντας τη μαθηματική θεμελίωση που τους διέπει και την ικανότητα μοντελοποίησης τους, με σκοπό τη προσομοίωση του περιβάλλοντος. Έπειτα, αναφέρονται και μελετούνται γνωστά κριτήρια επίδοσης ενός τηλεπικοινωνιακού συστήματος υπό το περιβάλλον διαλείψεων μικρής κλίμακας. Σύμφωνα με αυτή τη βάση, μελετούνται οι συμβατικοί δέκτες διαφορισμού, που είναι ευρέως γνωστοί στη βιβλιογραφία, και αξιολογείται η επίδοση τους με εκφράσεις κλειστής μορφής για κανάλια διαλείψεων Nakagami - \textit{m}. Επιπλέον, παρουσιάζεται μια κατηγορία δεκτών διαφορισμού που μελετάται τα τελευταία χρόνια, οι υβριδικοί δέκτες διαφορισμού. Σύμφωνα με αυτή τη κατηγορία, προτείνεται ένας νέος υβριδικός δέκτης διαφορισμού με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά απόδοσης και πολυπλοκότητας. Δεδομένων των παραπάνω, αξιολογούνται οι αποδόσεις των υβριδικών δεκτών διαφορισμού με εκφράσεις κλειστής μορφής σε κανάλια διαλείψεων Nakagami - \textit{m }. Γενικώς, η ανάλυση συνοδεύεται από αριθμητικά αποτελέσματα, τα οποία επιβεβαιώνουν τη χρησιμότητα και την ευελιξία της ϑεωρητικής προσέγγισης, μέσω προσομοιώσεων στο περιβάλλον του Matlab. The subject of this diploma thesis is the study of small scale fading in wireless communications and the mitigation of this phenomenon through the usage of low complexity multichannel receivers. During the implementation of wireless communication systems, the study of the wireless channel is considered significant as it has great impact on their performance. The wireless channel poses great characteristics and constitutes one colossal solution for data transmission while it exhibits significant difficulties. The time - variant nature of the channel affects the characteristics of the received signal, resulting in rapid variations of the instantaneous power and variations of mean power at the receiver. Such kind of phenomena significantly degrade the quality of the signal and, therefore, the system's efficiency. With the increase of wireless communication demands, improved transceiver techniques need to be applied in order to mitigate the negative consequences of fading. Diversity reception constitutes one of the most efficient techniques, providing enhanced performance in fading environments. In diversity reception, multiple copies of the transmitted signal are received through the deployment of multiple antennas. The technical literature concerning diversity reception techniques over fading channels is quite extensive around of widely known statistical models, such as Rayleigh, Rice and Nakagami - \textit{m}. The design of diversity schemes depends on two opposing features, namely the implementation complexity and the performance improvement. Firstly, this study starts from the assessment of the behaviour of time - variant propagation channel and focuses on small scale fading, providing an adequate mathematical background and the ability of their modelling, with the aim of simulating the environment. In addition, well - known performance indicators are studied under the effect of fading. Based on these factors, conventional diversity receivers are studied and assessed in Nakagami - \textit{m} fading channels by deriving closed - form equations. Moreover, a forthcoming category of diversity receivers is presented, named hybrid diversity receivers. With this type of diversity receivers in mind, a new hybrid multibranch receiver is proposed with improved performance characteristics and implementation complexity. Under these circumstances, a study is carried through the performance of hybrid diversity receivers in Nakagami - \textit{m} fading channels, providing closed - form expressions. In general, the provided analysis is accompanied by numerical results, confirming the usage and the flexibility of the theoretical approach, derived by simulations in Matlab. 2016-12-20 Πτυχιακή εργασία http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/handle/123456789/3228 el http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/ Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα Α.Ε.Ι. Πειραιά Τ.Τ. 129 http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/bitstream/123456789/3228/8/ene_42775.pdf.jpg |
| spellingShingle | TPSH::Επιστήμη Υπολογιστών::Συστήματα Πολυμέσων Σταυριανός, Παναγιώτης Πολυκαναλικοί δέκτες χαμηλής πολυπλοκότητας |
| title | Πολυκαναλικοί δέκτες χαμηλής πολυπλοκότητας |
| title_full | Πολυκαναλικοί δέκτες χαμηλής πολυπλοκότητας |
| title_fullStr | Πολυκαναλικοί δέκτες χαμηλής πολυπλοκότητας |
| title_full_unstemmed | Πολυκαναλικοί δέκτες χαμηλής πολυπλοκότητας |
| title_short | Πολυκαναλικοί δέκτες χαμηλής πολυπλοκότητας |
| title_sort | πολυκαναλικοί δέκτες χαμηλής πολυπλοκότητας |
| title_translated | Low complexity diversity receivers |
| topic | TPSH::Επιστήμη Υπολογιστών::Συστήματα Πολυμέσων |
| url | http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/handle/123456789/3228 |