Τηλεπικοινωνιακός θόρυβος: αιτίες και επιλύσεις

Abstract

Η εργασία αυτή θα έχει ως θέμα τον τηλεπικοινωνιακό θόρυβο που προκύπτει με εστίαση στις αιτίες και τους τρόπους αντιμετώπισης αυτού του προβλήματος. Ο κλάδος της τηλεφωνίας έχει αυξήσει τη χωρητικότητα του δικτύου, προκειμένου να αντιμετωπίσει την αύξηση της κίνησης. Κατά συνέπεια, υπάρχει τεράστια πίεση στην υποδομή δικτύου, όπου αναζητούνται πιο οικονομικά αποδοτικές, ευέλικτες και υψηλής ταχύτητας λύσεις συνδεσιμότητας. Από αυτή την άποψη, τα συστήματα μαζικής πολλαπλής εισόδου και πολλαπλής εξόδου και τα συστήματα επικοινωνίας χιλιοστομετρικών κυμάτων είναι νέες τεχνολογίες φυσικού επιπέδου, οι οποίες υπόσχονται να διευκολύνουν την αύξηση της χωρητικότητας του δικτύου. Ωστόσο, αυτές οι τεχνολογίες είναι εξαιρετικά επιρρεπείς σε βλάβες υλικού, όπως ο θόρυβος φάσης που προκαλείται από θορυβώδεις ταλαντωτές. Επιπλέον, τα ασύρματα δίκτυα backhaul αποτελούν μια αποτελεσματική λύση για τη μεταφορά δεδομένων με τη χρήση αστερισμών σήματος υψηλής τάξης, οι οποίοι είναι επίσης ευαίσθητοι σε βλάβες από θόρυβο φάσης. Η ανάλυση των επιδόσεων των ασύρματων συστημάτων επικοινωνίας που επηρεάζονται από το θόρυβο φάσης των ταλαντωτών και ο σχεδιασμός συστημάτων που λειτουργούν αποτελεσματικά σε συνθήκες ισχυρού θορύβου φάσης αποτελούν κρίσιμα προβλήματα στη θεωρία των επικοινωνιών. Η κρισιμότητα αυτών των προβλημάτων επιτείνεται με το αυξανόμενο ενδιαφέρον για τις νέες τεχνολογίες φυσικού στρώματος και την ανάπτυξη ασύρματων δικτύων οπισθοπορείας. Τα παραπάνω ζητήματα αποτελούν το κύριο κίνητρο για την παρούσα εργασία, όπου θα αναλύσουμε την επίδραση του θορύβου φάσης στην απόδοση του συστήματος και τους αλγορίθμους για τον μετριασμό του θορύβου φάσης και των επιπτώσεών του. Στο δεύτερο κεφάλαιο θα αναλυθεί ο θόρυβος φάσης, όπου θα αναφέρονται οι πηγές θορύβου και τα μοντέλα θορύβου φάσης. [9] Στο τρίτο κεφάλαιο θα παρουσιαστούν τα μοντέλα συστημάτων επικοινωνίας παρουσίας θορύβου φάσης. Από αυτά θα αναλυθούν τα μοντέλα συστήματος SISO με θόρυβο φάσης καθώς και το μοντέλο συστήματος SISO με θόρυβο φάσης και εξασθένιση καναλιού. Θα παρουσιαστούν, τέλος, συστήματα MIMO και συστήματα MIMO πολλαπλών χρηστών και μαζικής MIMO. Το τέταρτο κεφάλαιο θα αναφέρεται στα εργαλεία για την ανάλυση και το σχεδιασμό επικοινωνιακών συστημάτων με θόρυβο φάσης. Επιπλέον, θα παρουσιαστούν οι μέθοδοι εξαγωγής συμπερασμάτων κατά Bayes και οι εφαρμογές τους σε συστήματα SISO με θόρυβο φάσης, ο ανιχνευτής συμβόλων MAP καθώς και τα γραφήματα παραγόντων και αλγόριθμος αθροιστικού προϊόντος και το μεταβλητό πλαίσιο Μπέιζ. Τέλος, θα γίνει αναφορά στη χωρητικότητα καναλιών θορύβου φάσης και στη θεωρία τυχαίων πινάκων και ασυμπτωτικά αποτελέσματα. Το πέμπτο κεφάλαιο θα έχει ως θέμα το σχεδιασμό του συστήματος παρουσία θορύβου φάσης. Θα παρουσιάζονται οι προσεγγίσεις σχεδιασμού για συστήματα SISO με θόρυβο φάσης και ο τρόπος παρακολούθησης του θορύβου φάσης. Τέλος, θα αναλυθούν οι αλγόριθμοι κοινής εκτίμησης φάσης-ανίχνευσης δεδομένων, ο σχεδιασμός αστερισμού και η Κωδικοποίηση. Στο έκτο κεφάλαιο θα αναλυθεί η Μαζική ΜΙΜΟ με διαταραχές θορύβου φάσης και το κανάλι MU-MIMO Uplink. Θα αναλυθεί, επίσης, η Μαζική ΜΙΜΟ και η Μαζική ΜΙΜΟ με θόρυβο φάσης. Τέλος, θα παρουσιάζεται η εκπαίδευση Uplink, η μετάδοση δεδομένων και το εναλλακτικό όριο χωρητικότητας για μαζική ΜΙΜΟ με θόρυβο φάσης. Τέλος, το έβδομο κεφάλαιο θα αποτελεί το υλοποιητικό μέρος της εργασίας.