Μελέτη χωρητικότητας συστημάτων πολλαπλών εισόδων-πολλαπλών εξόδων (ΜΙΜΟ)

Abstract

Σκοπός της διπλωματικής εργασίας, είναι η θεωρητική μελέτη και προσομοίωση των συστημάτων MIMO ενός χρήστη, εστιάζοντας όμως το ενδιαφέρον στη χωρητικότητα που μπορεί να επιτευχθεί με αυτά τα συστήματα και σε βασικούς παράγοντες που μπορούν να την επηρεάσουν. Τα συστήματα πολλαπλών εισόδων – πολλαπλών εξόδων (multiple input – multiple output, MIMO) αποτελούν ένα νέο πεδίο έρευνας στο χώρο των ασύρματων επικοινωνιών. Βασικό χαρακτηριστικό αυτών των συστημάτων είναι η χρήση περισσότερων της μίας κεραιών στο πομπό και το δέκτη, γεγονός που όπως θα δούμε υπόσχεται βελτίωση σε θέματα όπως για παράδειγμα η αξιοπιστία και η χωρητικότητα. Αρχικά αναφέρονται οι βασικοί μηχανισμοί διάδοσης σε ασύρματο δίαυλο και μία εισαγωγή στα συστήματα MIMO. Ακολούθως παρουσιάζονται εποπτικά οι κατηγορίες συστημάτων SISO, SIMO, MISO και MIMO, αποδεικνύοντας αναλυτικά και την έκφραση της χωρητικότητας που ισχύει σε κάθε μία κατηγορία. Στη συνέχεια καλύπτεται το βασικό θεωρητικό υπόβαθρο των συστημάτων MIMO και υπολογίζεται αναλυτικά η χωρητικότητα στην περίπτωση καναλιών που υπόκεινται σε διαλείψεις Rayleigh και Rician. Επίσης, εξετάζεται και η επίδραση στη χωρητικότητα καναλιών επιλεκτικών ως προς τη συχνότητα καθώς και την επίδραση που έχει το φαινόμενο της χωρικής συσχέτισης. Τέλος, παρουσιάζεται μία εισαγωγή στην τεχνική της εικονικής αναπαράστασης καναλιών (virtual channel representation) και της εφαρμογής της για τον υπολογισμό της χωρητικότητας MIMO.