Σχεδιασμός πομποδεκτών για ασύρματα ψηφιακά τηλεπικοινωνιακά συστήματα
Creators: name: Λιούμπας, Αθανάσιος Σ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2009
Subjects: Σχεδιασμός πομποδεκτών
Κανάλια διαλείψεων
Transceivers design
Fading channels

description: Τα συμπέρασμα που προκύπτουν από τη διεθνή έρευνα έχουν καταστήσει σαφές ότι η συνεχής βελτίωση των ασύρματων τηλεπικοινωνιακών συστημάτων συμβαδίζει με την ικανότητα αντιμετώπισης των αντίξοων συνθηκών μετάδοσης που εισάγουν τα ασύρματα κανάλια. Θέτοντας το στόχο αυτό, ως βάση, η παρούσα διατριβή πραγματεύεται το σχεδιασμό πομποδεκτών για ασύρματα φηφιακά τηλεπικοινωνιακά συστήματα που λειτουργούν σε κανάλια διαλείψεων, δίνοντας σημασία στη χαμηλή πολυπλοκότητά τους, διατηρώντας ταυτόχρονα όσο το δυνατόν υψηλότερες επιδόσεις. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη σχεδίαση πομποδεκτών που δεν διαθέτουν δυνατότητες εκτίμησης της στιγμιαίας κατάστασης του ασύρματου καναλιού, καθώς αυτή αποτελεί μια από τις δυσκολότερες και περισσότερο πολύπλοκες διαδιακασίες. Το κλειδί για την επίτευξη αυτού του στόχου αποτέλεσε η εκτενής μελέτη των καναλιών διαλείψεων και η σύνδεση της στατιστικής συμπεριφοράς τους με την πιθανότητα σφάλματος. Προς αυτήν την κατεύθυνση, παρουσιάζεται ένα απλό μακροπρόθεσμο κριτήριο εκτίμησης της ποιότητας ασύρματων καναλιών που συνδέεται με τα στατιστικά χαρακτηριστικά του καναλιού και όχι με τη στιγμιαία απόκριση αυτού. Η σύγκρισή του με κλασσικά κριτήρια σε γενικευμένα μοντέλα διαλείψεων, αποδεικνύει την αυξημένη αξιοπιστία του να προβλέπει την πιθανότητα σφάλματος σε τηλεπικοινωνιακά συστήματα. Αξιοποιώντας το κριτήριο αυτό, προτείνεται μια μέθοδος για τα συστήματα διαφορικής λήψης που δεν διαθέτουν τη δυνατότητα εκτίμησης του καναλιού, ώστε να αντιμετωπιστεί το σημαντικότερο μειονέκτημά τους, η απώλεια συνδυασμού, η οποία καθιστά τη λειουργία τους σε συγκεκριμένες συνθήκες απαγορευτική. Στην ίδια λογική, παρουσιάζεται στη συνέχεια ο βέλτιστος δέκτης της κατηγορίας αυτής, ο οποίος λειτουργεί υπό οποιεσδήποτε συνθήκες καναλιού με το βέλτιστο τρόπο, επιτυγχάνοντας δηλαδή την ελάχιστη δυνατή πιθανότητα σφάλματος. Οι επιδόσεις πομποδεκτών χαμηλής πολυπλοκότητας βελτιώνονται ακόμα περισσότερο με τη σχεδίαση ενός συστήματος προσαρμοσμένης διαμόρφωσης με απουσία εκτίμησης της στιγμιαίας κατάστασης του καναλιού, ενώ παράλλληλα αναθεωρούνται οι απαιτήσεις των συστημάτων προσαρμοσμένης εκπομπής. Επιπρόσθετα, στο πλαίσιο της ελάττωσης της πολυπλοκότητας σε δέκτες διαφορικής λήψης, προτείνεται μια μέθοδος για τη μείωση των ενεργών κλάδων διαφορισμού σε δέκτες γενικευμένης επιλογής, οδηγώντας σε μείωση της καταναλισκόμενης ενέργειας και των υπολογιστικών πόρων
description: Through the worldwide research on wireless communications, it becomes increasingly clear that the dominant consideration in the design of systems employing such technologies will be their ability to perform adequately over channels perturbed by a host of impairments. Based on this target, this dissertation aims at designing low-complexity digital transceivers operating over wireless fading channels. Special emphasis is placed upon designing transceivers with no channel estimation capabil- ities, since the latter is one of the most di±cult tasks performed at the receiver. The key to achieving this goal, was the thorough study of fading channels, as well as the connection of the fading statistics with the error performance of communications systems. Towards this concept, a long-term performance criterion is presented, which is proved to be more reliable compared to classic ones, regarding the error performance estimation. Utilizing the proposed long-term criterion, a novel method is developed, which is applied to equal gain diversity systems, enabling them to operate over fading channels with strong power decay profiles. Under the same concept, an optimum receiver is proposed, which does not ne- cessitate any channel amplitude estimation and operates optimally over any fading conditions, achieving the minimum error performance. The performance of low-complexity transceivers is improved by employing a novel adaptive- modulation system, in the absence of channel estimation, while the requirements of adaptive- transmission systems are revisited. Furthermore, under the framework for reducing the complexity of diversity systems, a novel adaptive generalized selection combining receiver is introduced, which limits the number of activated diversity branches, leading to lower energy and power resources consumption