Τεχνικές κωδικοποίησης και αποκωδικοποίησης για συστήματα πολλαπλών εισόδων - πολλαπλών εξόδων (MIMO)

Abstract

Τις τελευταίες δεκαετίες έχει παρουσιαστεί μια γιγάντωση στις τεχνολογίες και τα συστήματα ασύρματων επικοινωνιών. Στο πλαίσιο αυτό, έχει γίνει ανάπτυξη συστημάτων πολλαπλών εισόδων πολλαπλών εξόδων (multiple input multiple output, MIMO), κάτι που δημιουργεί την ανάγκη να αναλυθούν οι μέθοδοι κωδικοποίησης και αποκωδικοποίησης των σημάτων που μεταδίδονται μέσω αυτών των συστημάτων. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, γίνεται μία αναλυτική παρουσίαση των τεχνικών διαμόρφωσης-αποδιαμόρφωσης των συστημάτων πολλαπλών κεραιών με χωρο- χρονική κωδικοποίηση. Στο Κεφάλαιο 1 παρουσιάζεται μία σύντομη εισαγωγή για τα συστήματα πολλαπλών κεραιών, με ιδιαίτερη έμφαση στο κανάλι επικοινωνίας για συστήματα ΜΙΜΟ. Στο Κεφάλαιο 2 αναλύονται εκτενώς οι τεχνικές χωρο-χρονικής κωδικοποίησης του σχήματος Alamouti για συστήματα 2x1, 2x2 και 2x3. Επίσης γίνεται μια συγκριτική μελέτη επίδοσης των συστημάτων αυτών σε κανάλι Rayleigh συναρτήσει του πλήθους των κεραιών στο δέκτη. Ειδικότερα, αναλύονται εκτενώς οι τεχνικές αποκωδικοποίησης για ΜΙΜΟ συστήματα 2x2 και 2x3 και γίνεται μια συγκριτική μελέτη της επίδοσης συναρτήσει του πλήθους των κεραιών στο δέκτη για M-QAM διαμορφώσεις. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζονται οι τεχνικές της γραμμικής και της σφαιρικής αποκωδικοποίησης για ΜΙΜΟ συστήματα. Στην πρώτη ανήκουν οι τεχνικές μηδενισμού (zeroforcing, ZF) και ελαχίστου μέσου τετραγωνικού σφάλματος (minimum mean square error, MMSE). Στο Κεφάλαιο 4 μελετάμε τις παραπάνω τεχνικές κωδικοποίησης των συστημάτων ΜΙΜΟ με διαμόρφωση ορθογωνίων φερόντων (orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) και αναλύεται η χωρο-φεροντική κωδικοποίηση (space frequency block coding, SFBC). Δίνεται επίσης μία συγκριτική μελέτη της επίδοσης σε κανάλι Rayleigh ανάλογα με το πλήθος των κεραιών στο δέκτη. Τέλος, στο Κεφάλαιο 5, επεκτείνουμε την προηγούμενη τεχνική σε ένα πολυδιαδρομικό μοντέλο ασύρματου καναλιού μεταξύ οχημάτων (vehicle-to-vehicle, V2V), ώστε να κατανοήσουμε το πως μπορούν να εφαρμοστούν οι τεχνικές ΜΙΜΟ σε εφαρμογές V2V.