Μέτρηση και εκτίμηση αβεβαιότητας ηλεκτρομαγνητικού πεδίου σε σύγχρονα συστήματα ασύρματων ευρυζωνικών επικοινωνιών
Authors: Στρατάκης Δημήτριος 
Published: January 2014

Η παρούσα διδακτορική διατριβή ασχολείται με τα προβλήματα μέτρησης των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων με τους πιο ευρέως διαδεδομένους σήμερα τρόπους, δηλαδή τις μετρήσεις ευρείας ζώνης και τις μετρήσεις στενής ζώνης. Για τις μετρήσεις ευρείας ζώνης, αναπτύσσεται γενική μεθοδολογία υπολογισμού της συνολικής αβεβαιότητας του μετρούμενου πεδίου και στην περίπτωση των σημειακών μετρήσεων και στην περίπτωση των μετρήσεων χωρικής μέσης τιμής. Για τις μετρήσεις στενής ζώνης προτείνονται μέθοδοι τόσο στην περίπτωση χρήσης κατευθυντικών κεραιών όσο και στην περίπτωση χρήσης διπολικών ή ισοτροπικών κεραιών. Οι προτεινόμενες μέθοδοι μπορούν να εφαρμοστούν είτε για ένα ξεχωριστό σήμα είτε για μια συγκεκριμένη συχνοτική ζώνη είτε για ένα μεγαλύτερο συχνοτικό εύρος ανάλογα με τις εκάστοτε απαιτήσεις και τις δυνατότητες των οργάνων μέτρησης. Ειδικά, για τις κατευθυντικές μετρήσεις στενής ζώνης, αναπτύσσεται μεθοδολογία για την λήψη του μέγιστου πεδίου από μια συγκεκριμένη κατεύθυνση, χωρίς την εκ των προτέρων γνώση της γωνίας λήψης και την μεσολάβηση του χειριστή για τον εντοπισμό της. Επιπλέον, για την αξιολόγηση της έκθεσης με βάση τα αποτελέσματα πολλαπλών μετρήσεων στενής ζώνης προτείνονται τόσο για μετρήσεις σημείου όσο και για μετρήσεις χωρικής μέσης τιμής, μέθοδοι υπολογισμού του αθροίσματος των πηλίκων έκθεσης που αποτελεί και το μέτρο για τον χαρακτηρισμό της έκθεσης σε σχέση με τα υιοθετημένα επίπεδα αναφοράς. Για την εκτίμηση της χωρικής μέσης τιμής επιλέχθηκε η μέθοδος ράστερ χωρικών σημείων, λόγω της αξιοπιστίας της ως προς την επαναληψιμότητα των αποτελεσμάτων των μετρήσεων και προτείνεται η χρήση ράστερ τύπου τετραέδρου αφού με μικρό αριθμό χωρικών σημείων που προσομοιώνουν τις διαστάσεις του εκτιθέμενου σώματος δίνει αποτελέσματα με μικρότερες αποκλίσεις από ράστερ περισσοτέρων σημείων. Αυτό είναι σημαντικό για την μείωση του απαιτούμενου αριθμού μετρήσεων και του αντίστοιχου χρόνου. Φυσικά, η ίδια μεθοδολογία μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιοδήποτε τύπο ράστερ, ανάλογα με τον σκοπό που εξυπηρετούν οι μετρήσεις. Επίσης, προτείνεται πρακτική μεθοδολογία υπολογισμού των μέγιστων πιθανών πεδίων από συστήματα κινητών επικοινωνιών 2ης γενιάς που έχουν μεταβλητή ισχύ, ανάλογη με τον αριθμό των εξυπηρετούμενων συνδρομητών. Η προτεινόμενη μεθοδολογία για τα συστήματα αυτά ελαχιστοποιεί τον απαιτούμενο χρόνο μετρήσεων εξαλείφοντας ταυτόχρονα πιθανά σφάλματα των χειριστών του συστήματος μέτρησης, και δεν προϋποθέτει την εκ των προτέρων γνώση της κατανομής συχνοτήτων στους σταθμούς βάσης των διαφόρων παρόχων του δικτύου, κάτι το οποίο συνήθως δεν είναι γνωστό στην πράξη. Σε όλες τις περιπτώσεις μετρήσεων στενής ζώνης που εξετάζονται, προτείνονται μέθοδοι υπολογισμού της συνολικής αβεβαιότητας των συνολικών πεδιακών εντάσεων και του συνολικού αθροίσματος των πηλίκων έκθεσης, και για μετρήσεις σημείου και για μετρήσεις χωρικής μέσης τιμής. Οι μέθοδοι που προτείνονται είναι γενικές και μπορούν να εφαρμοστούν είτε σε μετρήσεις με κατευθυντικές κεραίες είτε με διπολικές κεραίες, είτε με ισοτροπικές κεραίες, είτε σε μετρήσεις που απαιτούν τον συνδυασμό των παραπάνω κεραιών σε μικρό ή σε μεγάλο εύρος φάσματος, ανεξάρτητα από τους τύπους των συστημάτων επικοινωνίας που λειτουργούν σε αυτό.