Μελέτη των αλλοιώσεων ζεύξης (link impairments) σε ασύρματο δίκτυο OFDM

Abstract

Ο χώρος των τηλεπικοινωνιών, και κυρίως των ασύρματων συστημάτων και εφαρμογών, έχει μία ραγδαία εξέλιξη τα τελευταία χρόνια. Διαρκώς όλο και περισσότερα τηλεπικοινωνιακά προϊόντα εισβάλλουν στην καθημερινότητά μας. Η τεχνολογία των ασύρματων τηλεπικοινωνιών αναζητά μεθόδους ώστε να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις για γρήγορη μετάδοση της πληροφορίας αξιοποιώντας όσο καλύτερα γίνεται το διαθέσιμο φάσμα και μειώνοντας το κόστος και την πολυπλοκότητα, ενώ ταυτόχρονα να παρέχει υψηλή ποιότητα υπηρεσίας. Η μέθοδος Orthogonal Frequency Divison Multiplexing (OFDM) αποτελεί μία ευέλικτη μέθοδο πολυπλεξίας καναλιών με αυξημένη χωρητικότητα που εφαρμόστηκε στις τηλεπικοινωνίες στα τέλη του προηγούμενου αιώνα. Με τη τεχνική αυτή επιτεύχθηκε υψηλός ρυθμός μετάδοσης ακόμα και σε πολυδιαδρομικά περιβάλλοντα διάδοσης. Η μέθοδος ορθογωνικής πολυπλεξίας διαίρεσης συχνότητας βασίστηκε στη μετάδοση πολλαπλών φερόντων με τη διατήρηση της ορθογωνιότητας μεταξύ τους ώστε να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα της διασυμβολικής παρεμβολής κατά τις ασύρματες μεταδόσεις μέσω πολυδιαδρομικών διαύλων. Στην παρούσα εργασία αρχικά δίνεται μία εισαγωγή στο χώρο των τηλεπικοινωνιών με έμφαση στην ασύρματη μετάδοση, την διάδοση των ραδιοκυμάτων, και τα κυψελωτά συστήματα. Επίσης περιγράφονται τα είδη των ψηφιακών διαμορφώσεων που χρησιμοποιούνται στις ασύρματες επικοινωνίες. Έπειτα, δίνεται μία αναλυτική αναφορά στα πρωτόκολλα ΙΕΕΕ 802.11. Κύριος στόχος της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη του OFDM της ασύρματης μετάδοσης στο πρότυπο ΙΕΕΕ 802.11a . Το κύριο μέρος της παρούσης εργασίας πραγματεύεται έννοιες που έχουν να κάνουν με την ορθογωνική πολυπλεξία διαίρεσης συχνότητας όπως αυτή εφαρμόζεται στο πρότυπο ΙΕΕΕ 802.11a και αναλυτική μελέτη παραμέτρων και χαρακτηριστικών, όπως το Peak to average Power Ratio (PAPR), το φάσμα εκπομπής, και η απώλεια του σηματοθορυβικού πηλίκου λόγω του κυκλικού προθέματος. Στη συνέχεια, με τη χρήση του προγράμματος ADS πραγματοποιείται μια σειρά από προσομοιώσεις που μας δίνουν μια σαφέστερη εικόνα για την μελέτη της επίδοσης του OFDM (ΙΕΕΕ 802.11a) σε ασύρματα κανάλια του OFDM κατά το πρότυπο IEEE 802.11a. Οι προσομοιώσεις των μεταδόσεων λαμβάνουν χώρο τόσο σε περιβάλλον με λευκό Gaussian θόρυβο αλλά και σε πιο ρεαλιστικά πολυδιαδρομικά περιβάλλοντα με Rayleigh fading. Τα αποτελέσματα δείχνουν τα πλεονεκτήματα της διαμόρφωσης OFDM για την αποφυγή της διασυμβολικής παρεμβολής σε πολυδιαδρομικά ασύρματα κανάλια επικοινωνίας. Στόχος της πτυχιακής είναι εξοικείωση με τους μηχανισμούς αλλοιώσεων ζεύξης σε ασύρματα δίκτυα όπως π.χ. ο θόρυβος φάσης του ταλαντωτή ή οι μη γραμμικότητες του ενισχυτή ισχύος και η μελέτη της επίδρασης αυτών σε ασύρματο δίκτυο OFDM όπως για παράδειγμα το 802.11a. Γίνεται χρήση κορυφαίου λογισμικού σχεδιασμού ηλεκτρικών κυκλωμάτων/συστημάτων (ADS). Στα πλαίσια της εργασίας αυτής θα ολοκληρωθούν τα εξής βήματα: • Παρουσίαση της διαμόρφωσης OFDM • Παρουσίαση των μηχανισμών αλλοιώσεων ζεύξης σε ασύρματα δίκτυα • Μελέτη της επίδρασης των μηχανισμών αλλοιώσεων ζεύξης σε ασύρματα δίκτυα OFDM • Εξομοιώσεις και επαλήθευση με χρήση κορυφαίου λογισμικού σχεδιασμού ηλεκτρικών κυκλωμάτων/συστημάτων(ADS)