Μελέτη επίδοσης αναμεταδοτών για ψηφιακές διαμορφώσεις σε ασύρματα κανάλια διάδοσης

Abstract

Η παρούσα εργασία αποτελεί μια μελέτη επίδοσης ενός dual-hop ασύρματου συστήματος επικοινωνιών το οποίο εξυπηρετείται από αναμεταδότες (Relays). Εξετάζονται οι περιπτώσεις και των δύο ειδών αναμεταδοτών: Regenerative Relays και Non Regenerative Relays. Πιο συγκεκριμένα, στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια εισαγωγή για τα χαρακτηριστικά του ασύρματου καναλιού διάδοσης. Παρουσιάζονται οι συναρτήσεις πυκνότητας πιθανότητας (PDF) για την κατανομή Nakagami-m, την κατανομή Rayleigh, η οποία αποτελεί μια ειδική περίπτωση της Nakagami-m κατανομής, η κατανομή Rice και η κατανομή Generalized-K η οποία είναι περίπτωση Composite Fading. Στη συνέχεια, στο δεύτερο κεφάλαιο μελετάται η μέθοδος Moment Generating Function (MGF). Στη θεωρία των πιθανοτήτων και στη στατιστική η moment generating function μιας τυχαίας μεταβλητής αποτελεί έναν εναλλακτικό ορισμό για την κατανομή της πιθανότητας. Οι προσομοιώσεις αφορούν σε ψηφιακές διαμορφώσεις BPSK και QPSK ενώ τα περιβάλλοντα διάδοσης χαρακτηρίζονται από τις κατανομές Nakagami-m και Rayleigh. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της επίδοσης των αναμεταδοτών. Καταρχάς, μελετήθηκαν οι Non Regenerative CSI (Channel State Information) Relays οι οποίοι μελετούν τα χαρακτηριστικά του καναλιού και με βάση αυτά αποφασίζουν το Gain με το οποίο θα πολλαπλασιάσουν το εισερχόμενο σήμα. Ενδεικτικά παρουσιάζονται και οι τιμές του Gain που επιλέχθηκαν από τον αναμεταδότη για διάφορες περιπτώσεις. Εν συνεχεία, εξετάζεται η περίπτωση των Non Regenerative Relays with Fixed Gain, όπου γίνεται μια σύγκριση όσον αφορά στην τιμή του Gain που επιλέγεται. Στο τέλος του κεφαλαίου αυτού, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα για τους Regenerative Relays σε σύγκριση με τους Non Regenerative CSI Relays. Οι προσομοιώσεις έγιναν σε περιβάλλοντα διαλείψεων Nakagami-m και Generalized-K, ενώ οι ψηφιακές διαμορφώσεις που χρησιμοποιήθηκαν ήταν οι QPSK και 16-QAM. Η επίδοση των αναμεταδοτών μελετάται ως προς τους ρυθμούς σφαλμάτων SER και BER. Για κάθε γραφική παράσταση ακολουθεί ο κώδικας matlab που την υλοποιεί, ενώ στο τέλος την εργασίας παρατίθεται με τη μορφή παραρτήματος συνολικά ο κώδικας για όλες τις γραφικές παραστάσεις.