Μελέτη παραμέτρων σχεδίασης δορυφορικού συστήματος κινητών επικοινωνιών

• Κύριος συγγραφέας: Πελεκούδας-Οικονόμου, Φίλιππος
• Άλλοι συγγραφείς: Κωτσόπουλος, Σταύρος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2018
• Θέματα: Δορυφορικά συστήματα επικοινωνιών; Απώλειες; Ισολογισμός ισχύος; Satellite communication systems; Link; Attenuation; Budget; 621.384 156

Η ανάλυση και σχεδίαση μίας δορυφορικής ζεύξης αποτελεί τη σημαντικότερη επικοινωνιακή λειτουργία ενός δορυφορικού συστήματος. Η ποιότητα της δορυφορικής ζεύξης επηρεάζεται σημαντικά από το ασύρματο περιβάλλον διάδοσης και είναι ευθύνη του μηχανικού των δορυφορικών συστημάτων να προβλέψει τον βαθμό της επίδρασης επί του μεταδιδόμενου ραδιοκύματος. Κατά την διάδοση του ηλεκτρομαγνητικού σήματος εκτός απο τις απώλειες λόγω της απόστασης, καθώς το σήμα διαπερνά απο τα διάφορα επίπεδα της ατμόσφαιρας, υπόκειται σε μία σειρά από μηχανισμούς εξασθένησης και μεταβολής των χαρακτηριστικών του. Ορισμένοι από αυτούς είναι τα φαινόμενα που σχετίζονται με τον δείκτη διάθλασης, όπως η πολυδιαδρομική διάδοση και η σκέδαση, καθώς και άλλες απώλειες που προκαλούνται καθώς το σήμα περνά απο την τροπόσφαιρα και την ιονόσφαιρα. Επιπλέον τα δορυφορικά συστήματα αντιμετωπίζουν προβλήματα εξαιτίας του θορύβου που προκαλείται από διάφορες κατηγορίες πηγών, καθώς και από την ολίσθηση συχνότητας, εξαιτίας του φαινομένου Doppler. Είναι σημαντικό ο σχεδιαστής να βελτιστοποιήσει τη συνολική ζεύξη και να παρέχει αξιόπιστη και καλής ποιότητας επικοινωνία χωρίς να υφίστανται φαινόμενα κλήσεων που ξεθωριάζουν ή ακόμα και διακοπή της επικοινωνίας. Στην παρούσα διπλωματική εργασία θα διεξαχθεί μια ολοκληρωμένη ανάλυση των σημαντικών παραμέτρων που διέπουν τον σχεδιασμό μιας δορυφορικής επικοινωνιακής ζεύξης. Η σημασία κάθε μίας από αυτές τις παραμέτρους θα εξηγηθεί αναλυτικά έναντι της συνολικής απόδοσης της ζεύξης, όσον αφορά τόσο την ποσότητα όσο και την ποιότητα των υπηρεσιών που παρέχονται από τη ζεύξη. Στο 1ο Κεφάλαιο αναλύθηκαν οι βασικές αρχές για την υλοποίηση των δορυφορικών συστημάτων, η δομή του κινητού δορυφορικού δικτύου, οι τροχιές των δορυφόρων στα κινητά δορυφορικά δίκτυα, τα προβλήματα που αντιμετωπίζουν τα συστήματα μη γεωστατικών δορυφόρων, οι ζώνες συχνοτήτων και οι μέθοδοι πρόσβασης του καναλιού, οι μηχανισμοί διάδοσης του κύματος, οι διαλείψεις και οι απώλειες που υφίσταται το κύμα κατά την διάδοση, διάφορες τεχνικές αντιστάθμισης της εξασθένησης και έγινε μια αναφορά σχετικά με την διαθεσιμότητα και την αξιοπιστία του συστήματος κατά την σχεδίαση των δορυφορικών ζεύξεων. Στο 2ο Κεφάλαιο αναλύθηκε ένα μοντέλο υπολογισμού των εξασθενήσεων που υφίσταται το κύμα απο την κεραία εκπομπής του δορυφόρου έως την κεραία του επίγειου δέκτη, με βάση κυρίως τις Συστάσεις της ITU. Αναλύθηκαν οι τύποι υπολογισμού τους και η σχέση που τις συνδέει με την λαμβανόμενη ισχύ. Επίσης αναλύθηκαν οι εξισώσεις για τον προσδιορισμό του θορύβου του συστήματος που είναι απαραίτητος για την κατάρτιση του προϋπολογισμού της ζεύξης δηλαδή τον υπολογισμό των λόγων C/No, Eb/No και G/T που χαρακτηρίζουν την ποιότητα της ζεύξης. Στο 3ο Κεφάλαιο γίνεται η προσομοίωση της κάτω ζεύξης του δορυφορικού καναλιού για Γεωστατικούς δορυφόρους. Μέσω ενός κώδικα Matlab που αναπτύχθηκε για την παρούσα διπλωματική εργασία ο οποίος λειτουργεί με βάση ψηφιακούς χάρτες για την λήψη τοπικών δεδομένων, εισάγουμε διάφορες τιμές στις παραμέτρους εισόδου και παρατηρούμε πως επηρεάζεται το κανάλι ανάλογα με τις παραμέτρους αυτές, και κατά συνέπεια και οι τιμές της λαμβανόμενης ισχύος και των λόγων προσδιορισμού της αξιολόγησης της ζεύξης. Τέλος γίνεται ο ισολογισμός ισχύων για την περίπτωση όπου υπάρχει οπτική επαφή, και δεν υπάρχουν διαλείψεις μεταξύ πομπού και δέκτη. Στο 4ο Κεφάλαιο χρησιμοποιούνται τα κατάλληλα στατιστικά μοντέλα για την πρόβλεψη του λαμβανόμενου σήματος για την περίπτωση όπου έχουμε κινητούς συνδρομητές δηλαδή όταν ο πομπός και ο δέκτης του συστήματος δεν έχουν στη γενική περίπτωση σταθερές θέσεις και το περιβάλλον τους μεταβάλλεται συνεχώς. Βασιζόμενοι στα τρία στατιστικά μοντέλα που αναλύονται, σε δύο μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν με την χρήση πεδιομέτρου και με την χρήση του Matlab, υπολογίζονται οι πιθανότητες PDF και CDF και γίνεται ο προσδιορισμός του κατά πόσο αληθής είναι η τιμή της μέτρησης και την πιθανότητα η υπολογισθείσα τιμή της στάθμης του λαμβανόμενου σήματος να ήταν κάτω η ίση με το κατώφλι ευαισθησίας του δέκτη.