Τεχνικές μετάδοσης με χρήση παρασιτικών κεραίων σε ασύρματα συστήματα πολλαπλών εισόδων - πολλαπλών εξόδων

Abstract

Η διδακτορική διατριβή αντιμετωπίζει το πρόβλημα του αυξημένου μεγέθους και της πολυπλοκότητας του υλικού (hardware) των συστημάτων επικoινωνιών πολλαπλών εισόδων – πολλαπλών εξόδων (multiple input – multiple output, MIMO). Παρά τα σημαντικά οφέλη της τεχνολογίας ΜΙΜΟ στην επίδοση, οι παράγοντες αυτοί συχνά καθιστούν αδύνατη την πρακτική εφαρμογή της σε σύγχρονα συστήματα επικοινωνιών. Τα μειονεκτήματα αυτά αντιμετωπίζονται κυρίως με τεχνικές σχεδίασης συμπαγών (compact) στοιχειοκεραιών για τη μείωση των διαστάσεων της κεραίας και με αλγορίθμους βασισμένους σε τεχνικές επεξεργασίας σήματος για τη μείωση του πλήθους των ενεργών αλυσίδων RF. Σε αντίθεση με αυτές τις τεχνικές, η ερευνητική δραστηριότητα που συνοψίζεται στη διατριβή εστιάζει στη μελέτη και αξιολόγηση μίας πρωτότυπης αρχιτεκτονικής ΜΙΜΟ, που αντί συμβατικών στοιχειοκεραιών χρησιμοποιεί κεραίες ESPAR με ένα και μόνο ενεργό κεραιοστοιχείο και πλήθος παρασιτικών. Ο συγκεκριμένος τύπος κεραίας επιτρέπει ταυτόχρονα τόσο τη σημαντική μείωση των διαστάσεων όσο και της πολυπλοκότητας του υλικού, αφού απαιτεί μία μόνο αλυσίδα RF και εκμεταλλεύεται την ισχυρή σύζευξη μεταξύ όλων των κεραιοστοιχείων για την επίτευξη των επιθυμητών διαγραμμάτων ακτινοβολίας. Οι περιορισμοί υλοποίησης των κεραιών ESPAR ωστόσο απαγορεύουν την αξιοποίησή τους σε συμβατικούς πομποδέκτες ΜΙΜΟ, καθώς η απαίτηση για ένα και μόνο ενεργό κεραιοστοιχείο καθιστά αδύνατη τη χωρική διασπορά των σημάτων εκπομπής και τη χωρική δειγματοληψία των σημάτων λήψης. Κατά συνέπεια, η μελέτη και περιγραφή των συστημάτων ΜΙΜΟ με μία αλυσίδα RF γίνεται στο πεδίο των διαγραμμάτων ακτινοβολίας (beamspace domain, BS) των κεραιών ESPAR. Επομένως, προτείνεται μέθοδος για τη μελέτη των παρασιτικών κεραιών στο πεδίο BS και την εκτίμηση των αποτελεσματικών ακτινοβολούμενων βαθμών ελευθερίας που προσφέρουν, ως συνάρτηση των γεωμετρικών χαρακτηριστικών τους.