Μοντελοποίηση καναλιού και αξιολόγηση επίδοσης ασύρματων επίγειων και δορυφορικών συστημάτων επικοινωνιών νέας γενιάς υψηλών ταχυτήτων

Abstract

In this Doctoral thesis, channel modeling for next generation high data rate wireless terrestrial and satellite communication systems operating at high frequency is studied. The use of high frequency (above 20 GHz) in these communication systems offers high bandwidth and so high data rates. However, tropospheric phenomena affect the received power and set the system on outage. For this reason, in this thesis, a number of novel methodologies for channel modeling are designed. These models try to capture the first and second order statistics of rain attenuation and scintillation due to tropospheric turbulence. Finally, the performance of a number of wireless terrestrial and satellite communication systems is evaluated.

Το αντικείμενο της Διδακτορικής Διατριβής ανήκει στη γνωστική περιοχή των Ασυρμάτων και Δορυφορικών Επικοινωνιών. Πιο συγκεκριμένα αφορά τη μοντελοποίηση του καναλιού για τα νέας γενιάς ασύρματα επίγεια και δορυφορικά δίκτυα υψηλών ταχυτήτων καθώς και η αξιολόγηση της επίδοσης αυτών. Η χρήση υψηλών συχνοτήτων (πάνω από 20 GHz) σε ασύρματα επίγεια και δορυφορικά δίκτυα προσφέρουν υψηλό εύρος ζώνης και επομένως υψηλές ταχύτητες μετάδοσης δεδομένων. Στις υψηλές συχνότητες, τα φυσικά φαινόμενα που λαμβάνουν χώρα στην τροπόσφαιρα επηρεάζουν την ισχύ του λαμβανόμενου σήματος και θέτουν το σύστημα σε αποκοπή. Γι’ αυτό το λόγο, στο πλαίσιο της Διδακτορική Διατριβής προτείνονται, μελετώνται και σχεδιάζονται πληθώρα καινοτόμων μεθοδολογιών μοντελοποίησης καναλιού για τις απώλειες της ισχύς και τις χρονικές μεταβολές του σήματος σε περίπτωση παρουσίας βροχόπτωσης και λόγω του στροβιλισμού στην τροπόσφαιρα τόσο όσον αφορά στα στατιστικά χαρακτηριστικά πρώτης τάξης (π.χ. Συνάρτηση Πυκνότητας Πιθανότητας) και δεύτερης τάξης (Φάσμα ισχύος, αυτοσυσχέτιση). Τέλος, αξιολογείται η επίδοση ενός μεγάλου αριθμού ασυρμάτων και δορυφορικών δικτύων νέας γενιάς υπολογίζοντας τη πιθανότητα αποκοπής και τη χωρητικότητα αποκοπής.