Ασύρματα δίκτυα LTE: αξιολόγηση επίδοσης κατερχόμενης ζεύξης

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως σκοπό τη μελέτη και την ανάλυση των δικτύων LTE, τα οποία αποτελούν τη σύγχρονη εξέλιξη της τεχνολογίας στα ασύρματα κινητά δίκτυα 4ης γενιάς. Η εργασία αποτελείται από το θεωρητικό και το πρακτικό μέρος. Αρχικά γίνεται μια αναφορά στην ιστορική αναδρομή και εξέλιξη των κινητών δικτύων επικοινωνιών, από τα δίκτυα 1ης γενιάς έως τα σημερινά δίκτυα της 4ης γενιάς. Ακολουθεί η ανάλυση του τεχνολογικού προτύπουLTE, της αρχιτεκτονικής του καθώς και των επιπέδων του, ειδικότερα του φυσικού επιπέδου και του επιπέδου προσπέλασης. Εν συνεχεία,παρουσιάζονται διάφοροι αλγόριθμοι ελέγχου ισχύος καθώς και διάφορες τεχνικές μετρίασης της διακυψελικής παρεμβολής. Επίσης στο πλαίσιο της μεταπτυχιακής διατριβής, αξιολογήθηκε η επίδοση ενός δικτύου LTE με τη χρήση του προγράμματος Matlab. Σκοπός ήταν η μελέτη της συμπεριφοράς και της μεταβολής των μετρικών του μέσου ρυθμού εμφάνισης σφαλμάτων με σκοπό την αξιολόγηση της αξιοπιστίας του συστήματος, της ρυθμοαπόδοσης για τον υπολογισμό της κίνησης των δεδομένων που μπορούν να μεταδοθούν μέσω του διαύλου και της χωρητικότητας Shannon του καναλιού, για τον προσδιορισμό του μέγιστου δυνατού ρυθμού αξιόπιστης μετάδοσης μέσα από το κανάλι. Πιο συγκεκριμένα, αναπτύχθηκε μια προσομοίωση που βασίστηκε στις προδιαγραφές του LTE-TDD αποκλειστικά και μόνο για την περίπτωση της κατερχόμενης ζεύξης. Δηλαδή στην περίπτωση όπου ο σταθμός βάσης εξυπηρετεί ένα κινητό τερματικό, και συγκεκριμένα όταν το τερματικό χρησιμοποιεί έναν και μόνο πόρο (SU-MIMO). Η συγκεκριμένη τεχνική εφαρμόζεται μόνο στο Physical Downlink Shared Channel (PDSCH), το οποίο αποτελεί κανάλι του φυσικού επιπέδου. Όσο αφορά την τεχνική μετάδοσης ο προσομοιωτής υποστηρίζει μόνο την περίπτωση του Spatial Multiplexing. Τέλος, τα σχήματα διαμόρφωσης που χρησιμοποιούνται είναι τα 4QAM, 16QAM και 64QAM. Αξίζει να αναφερθεί το πλήθος των επιλογών που έχει ο χρήστης στη διάθεσή του μέσα από την προσομοίωση ώστε να αξιολογήσει τα αποτελέσματα και να εξαγάγει τα συμπεράσματά του, όσον αφορά πολλαπλές περιπτώσεις και πολλαπλά σενάρια κινητών επικοινωνιών του συγκεκριμένου τεχνολογικού προτύπου.