Μοντελοποίηση καναλιού για κινητές επικοινωνίες.

Abstract

Η παρούσα εργασία, αναφέρεται στη μοντελοποίηση ασύρματων καναλιών στις κινητές επικοινωνίες. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μία σύντομη αναφορά στις πρότυπες κινητές επικοινωνίες (1G,2G). Στο δεύτερο κεφάλαιο αναφέρονται οι μηχανισμοί διάδοσης ραδιοκυμάτων, οι απώλειες διάδοσης και τα αντίστοιχα μοντέλα ραδιοδιάδοσης ( εσωτερικών και εξωτερικών χώρων).Επίσης, παρουσιάζονται τα είδη διαλείψεων αλλά και οι βασικές κατανομές για μοντελοποίηση. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται μια επισκόπηση της μοντελοποίησης καναλιού για ευρυζωνικές επικοινωνίες και εξετάζουμε περιγραφές μεθόδων για τα κανάλια διάδοσης, όπως το WSSUS.Ύστερα, αναφέρουμε διάφορες προσεγγίσεις για μοντελοποίηση τέτοιων καναλιών. Μετά δίνουμε μία περίληψη των τυπικών τιμών για παραμέτρους καναλιών όπως είναι η καθυστέρηση διάδοσης. Το κεφάλαιο ολοκληρώνεται με μία περίληψη των μοντέλων καναλιών που έχουν εγκριθεί από διεθνείς οργανισμούς προτύπων για τα συστήματα όπως το GSM και το WCDMA. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται διάφορες προσεγγίσεις για εκτίμηση και μοντελοποίηση ασύρματων κινητών συστημάτων. Δόθηκε έμφαση στα γραμμικά ισοδύναμα μοντέλα βασικής ζώνης με μία δομή απομαστευμένης γραμμής καθυστέρησης και αναφέρθηκαν χρονικά αμετάβλητα και μεταβαλλόμενα μοντέλα. Μελετήθηκε η μοντελοποίηση επέκτασης βάσης για χρονικά μεταβαλλόμενα κανάλια όπου οι συναρτήσεις βάσης σχετίζονται με τις φυσικές παραμέτρους του καναλιού ( όπως είναι η καθυστέρηση διάδοσης και Doppler). Μετά αναφέρθηκε η μοντελοποίηση καναλιού από διάφορες προσεγγίσεις για εκτίμηση καναλιού, συμπεριλαμβανομένου τις προσεγγίσεις βασισμένες στην εκπαίδευση, τυφλές προσεγγίσεις, ημί-τυφλές προσεγγίσεις και προσεγγίσεις βασισμένες στο hidden plot. Εν τέλει, έχουν παρουσιαστεί αποτελέσματα προσομοίωσης για να απεικονίσουμε μερικές από τις προσεγγίσεις. Στο πέμπτο κεφάλαιο αναφερόμαστε στο σύστημα GSM που χρησιμοποιείται στις κινητές επικοινωνίες, στις υπηρεσίες που μας προσφέρει και στη γενική δομή του συστήματος. Στο έκτο κεφάλαιο παρουσιάζομαι τη τεχνολογία WCDMA και περιγράφουμε την αρχιτεκτονική της, τα πρωτόκολλα και τα κανάλια του UTRAN.

This paper refers in modeling wireless channels in mobile communications. The first chapter is a brief reference to the standard mobile communications. The second chapter presents the propagation mechanisms of radio waves, the corresponding propagation models(indoor and outdoor environments) and the path loss. Also, we present types of fading and the basic distributions for modeling. The third chapter presents an overview of channel modeling for broadband communications and we review description methods for propagation channels, in particular the WSSUS. Next, we discuss various approaches for modeling such channels. After, we give an overview of typical values for channel parameters e.g. delay spread. The chapter concludes with a summary of channel models that have been adopted by international standards organizations for systems like GSM and WCDMA. The fourth chapter presents different approaches to channel modeling and estimation for wireless mobile systems. Emphasis was given on the linear baseband equivalent models with a tapped delay line structure and both time- invariant and time-variant models are discussed. Basis expansion modeling for time-variant channels is also presented where the basis functions are related to the physical of the channel (such as Doppler and delay spread).Channel modeling is followed by a discussion of various approaches for channel estimation, including training-based approaches, blind approaches, Semiblind approaches and hidden-plot approaches. Finally, we present simulation results to portray some of the approaches. In the fifth channel we make a summary of GSM system that is used in mobile communications. We report the services that GSM offer to us and we give the general structure of the system. The sixth channel presents the WCDMA technology and describes the architecture, protocols and the channels of the WCDMA.