Κινητές και Δορυφορικές Επικοινωνίες [open] (323-400100)

Δημοσθένης Βουγιούκας

Περιγραφή

 

 

Το μάθημα αποτελείται από μια σειρά διαλέξεων που εξετάζουν τα ζητήματα των συστημάτων κινητών και δορυφορικών επικοινωνιών. Οι πτυχές που εξετάζονται περιλαμβάνουν την ανάλυση, σχεδίαση και αξιολόγηση των ασύρματων και δορυφορικών συστημάτων, μαζί με τη γνώση των ασύρματων ζητημάτων διάδοσης, τον χαρακτηρισμό και κατανόηση του φυσικού στρώματος και υπηρεσίες των προηγμένων κινητών και δορυφορικών συστημάτων.

CC - Αναφορά - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή
Περιεχόμενο μαθήματος

Στοιχεία ραδιοσυστημάτων κινητών επικοινωνιών (τύποι κυψελών, τύποι διαύλων επικοινωνίας, λειτουργίες κυψελωτών συστημάτων, η έννοια της κυψέλης και της επαναχρησιμοποίησης συχνοτήτων). Πρόσβαση στο δίαυλο (πολλαπλή πρόσβαση, τυχαία πρόσβαση). Τηλεπικοινωνιακή κίνηση και απόδοση συστημάτων κινητών επικοινωνιών. Παρεμβολές και θόρυβος. Παραδείγματα σχεδίασης κυψελωτών συστημάτων. Φαινόμενα και μηχανισμοί διάδοσης. Σκέδαση, περίθλαση και διαθέσιμα μοντέλα απωλειών διάδοσης. Χαρακτηρισμός διαύλων. Μηχανική των Τροχιών στις Δορυφορικές Επικοινωνίες (Κεπλεριανές τροχιές, παράμετροι τροχιών, γήινη τροχιά, γεωμετρία γης-δορυφόρου, επίγειοι σταθμοί και θέση δορυφόρου, σύγκριση και διαταράξεις τροχιών). Ανάλυση & Σχεδίαση Δορυφορικών Ζεύξεων (χαρακτηριστικές παράμετροι κεραιών και Η/Μ κυμάτων, εκπομπή και λήψη, παράγοντες που επιδρούν στη μετάδοση, θόρυβος, δείκτες ποιότητας, τεχνικές αντιστάθμισης των επιδράσεων του μέσου μετάδοσης). Τεχνικές μετάδοσης (βασικές αρχές αναλογικής και ψηφιακής εκπομπής των σημάτων βασικής ζώνης). Τεχνικές πολλαπλής πρόσβασης στα δορυφορικά δίκτυα. Παραδείγματα σχεδίασης για σταθερά και κινητά συστήματα δορυφορικών επικοινωνιών.

Μαθησιακοί στόχοι

Στόχος του μαθήματος είναι η κατανόηση των βασικών αρχών λειτουργίας των ψηφιακών κυψελωτών συστημάτων κινητών και δορυφορικών  επικοινωνιών καθώς και των μεθοδολογιών ανάλυσης και σχεδίασης των συστημάτων αυτών. Αυτή η σειρά μαθημάτων παρέχει ένα σε βάθος υπόβαθρο των τεχνικών που υιοθετούν τα συστήματα κινητών και δορυφορικών επικοινωνιών, καθώς επίσης υπάρχει και μια αναπροσαρμογή της κατάστασης προόδου στις νέες τεχνολογίες και τα μελλοντικά συστήματα. Το μάθημα έχει σχεδιαστεί για να ικανοποιήσει τις ανάγκες της ελληνικής και ευρωπαϊκής αγοράς σχετικά με την έξυπνη εξειδίκευση σε ένα ευρύ φάσμα θεμάτων σχετικά με τα δίκτυα επικοινωνιών.

Βιβλιογραφία

Βιβλία

  • Α. Κανάτας, Φ. Κωνσταντίνου, Γ. Πάντος «Συστήματα Κινητών Επικοινωνιών», Παπασωτηρίου, 2008.
  • G. Maral, M. Bousquet, “Δορυφορικές Επικοινωνίες : Συστήματα, Τεχνικές και Τεχνολογία”, 5η Έκδοση, Εκδόσεις Τζιόλα, 2012.
  • Theodore Rappaport, “Wireless Communications, Principles and Practice”, 2η Έκδοση, Prentice Hall, 2002.
  • J. D. Parsons, The Mobile Radio Propagation Channel, John Wiley & Sons Ltd., 1992
  • A. Molisch, Wireless Communications, 2nd ed. Wiley, 2010.
  • G. Stuber, Principles of Mobile Communication, 2nd Edition, Kluwer Academic Publishers
  • Holma and Toskala, WCDMA for UMTS, 3rd Edition, Wiley, 2004.
  • Χ. Καψάλης, Κ. Κωττής,  “Δορυφορικές Επικοινωνίες”, Εκδόσεις Τζιόλα, 2005
  • Sheriff, Hu, “Mobile Satellite Communication Networks”, 2001
  • D. Roddy, Satellite Communications, 3rd edition McGraw-Hill, 2001.
  • S. Ohmori, H. Wakana, and S. ­Kawase, Mobile Satellite Communications. Artech House Publishers, USA, 1997.
  • T. Ha, Digital Satellite Communications, McGraw Hill, 1990.

On line readings

Μέθοδοι διδασκαλίας

Διδασκαλία καθ΄ έδρας και συμπληρωματική-ενισχυτική εκπαίδευση μέσω ασύγχρονης πλατφόρμας.

Μέθοδοι αξιολόγησης

Οι φοιτητές αξιολογούνται μέσω γραπτών τελικών εξετάσεων και συμπεριλαμβάνεται ο βαθμός ασκήσεων προς παράδοση.

Η εξέταση γίνεται με ανοιχτές σημειώσεις, με χρήση υπολογιστή τσέπης (calculator).

Προαπαιτούμενα

Προαπαιτούνται γνώσεις τηλεπικοινωνιών και ασύρματων επικοινωνιών.

Διδάσκοντες

 

Ο Δρ. Δημοσθένης Βουγιούκας είναι Μόνιμος Επίκουρος Καθηγητής στο Τμήμα Μηχανικών Πληροφοριακών και Επικοινωνιακών Συστημάτων της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Αιγαίου, ενώ από τον Σεπτέμβριο του 2004 διετέλεσε ως διδάσκων σύμφωνα με το Π.Δ. 407/80 στο ίδιο τμήμα. Στο εν λόγω τμήμα είναι Διευθυντής του Εργαστηρίου Συστημάτων Υπολογιστών και Επικοινωνιών. Αποφοίτησε από το τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του ΕΜΠ το 1996. Από το ίδιο τμήμα ανακηρύχθηκε Διδάκτορας Μηχανικός το 2003 με εξειδίκευση στις Ασύρματες και Κινητές Τηλεπικοινωνίες. Κατέχει επίσης μεταπτυχιακό δίπλωμα ειδίκευσης Χρηματοοικονομικών Συστημάτων (ΜΒΑ) από το διατμηματικό πρόγραμμα του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου σε συνεργασία με το Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών και το Πανεπιστήμιο Πειραιά το 2006.

Ομάδα στόχος

Οι φοιτητές/απόφοιτοι τμημάτων Πληροφορικής, Μηχανικών Πληροφοριακής  και Πολυτεχνικών Σχολών Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών.

Ενδιαφερόμενοι για τη θεματική περιοχή των ασύρματων και κινητών επικοινωνιών.

Προτεινόμενα συγγράμματα
  • Α. Κανάτας, Φ. Κωνσταντίνου, Γ. Πάντος «Συστήματα Κινητών Επικοινωνιών», Παπασωτηρίου, 2008.
  • G. Maral, M. Bousquet, “Δορυφορικές Επικοινωνίες : Συστήματα, Τεχνικές και Τεχνολογία”, 5η Έκδοση, Εκδόσεις Τζιόλα, 2012.
  • Theodore Rappaport, “Wireless Communications, Principles and Practice”, 2η Έκδοση, Prentice Hall, 2002.
  • J. D. Parsons, The Mobile Radio Propagation Channel, John Wiley & Sons Ltd., 1992
  • A. Molisch, Wireless Communications, 2nd ed. Wiley, 2010.
  • G. Stuber, Principles of Mobile Communication, 2nd Edition, Kluwer Academic Publishers
  • Holma and Toskala, WCDMA for UMTS, 3rd Edition, Wiley, 2004.
  • Χ. Καψάλης, Κ. Κωττής,  “Δορυφορικές Επικοινωνίες”, Εκδόσεις Τζιόλα, 2005
  • Sheriff, Hu, “Mobile Satellite Communication Networks”, 2001
  • D. Roddy, Satellite Communications, 3rd edition McGraw-Hill, 2001.
  • S. Ohmori, H. Wakana, and S. ­Kawase, Mobile Satellite Communications. Artech House Publishers, USA, 1997.
  • T. Ha, Digital Satellite Communications, McGraw Hill, 1990.

Ενότητες

Σκοπός
Βασικοί παράγοντες για την παροχή κινητών και προσωπικών επικοινωνιών
Τύποι Κυψελών
Κυψελωτά Δίκτυα Επικοινωνιών
Δομικά Στοιχεία Συστήματος Κινητών Επικοινωνιών
Διαχωρισμός Ασύρματων Συστημάτων
Τύποι Διαύλων
Εξέλιξη Ασύρματων Επικοινωνιών
Συστήματα Ασύρματης Τηλεφωνίας
Ασύρματα Τοπικά Δίκτυα
Ασύρματα Προσωπικά Δίκτυα
Ασύρματα Μητροπολιτικά Δίκτυα

Τύποι Κυψελών
Κυψελωτή δομή
Επαναχρησιμοποίηση συχνοτήτων
Εμβαδό κυψέλης

Σχεδιασμός Κυψελών
Τηλεπικοινωνιακή Κίνηση
Μοντέλο Erlang-B
Μοντέλο Erlang-C
Μεταπομπή
Ασύρματη Πρόσβαση

Εισαγωγή στα προβλήματα ασύρματης διάδοσης
Μηχανισμοί διάδοσης
Φαινόμενα διάδοσης
Διαλείψεις – Ένα χωρικό φαινόμενο
Είδη Διαλείψεων
Χρονική Διασπορά και ISI
Μοντελοποίηση Ραδιοδιαύλου
Απώλειες Διάδοσης

Ανάκλαση από Σφαιρική Επιφάνεια
Ανάκλαση και Σκέδαση από Τραχιά Επιφάνεια
Αρχή του Huygens - Περίθλαση σε Αιχμή
Ελλειψοειδή και Ζώνες Fresnel
Knife Edge Diffraction
Περίθλαση από Ευθεία Ακμή Πάνω από Επίπεδο Έδαφος  - σε Εμπόδιο Πεπερασμένου Εύρους - από Στρογγυλεμένο Εμπόδιο - Περίθλαση από Πολλαπλές Ευθείες Ακμές
Μοντέλα Απωλειών Διάδοσης
Εμπειρικά Εξωτερικών Χώρων
Ημι-Εμπειρικά Εξωτερικών Χώρων
Μοντέλα Βασισμένα σε Ιδεώδεις Δομές
Αναλυτικά Εξωτερικών Χώρων
Εμπειρικά Εσωτερικών Χώρων

Σκίαση και Διαλείψεις Σκίασης
Μοντέλο Απλής Κλίσης
Λογαριθμοκανονική (Lognormal) Κατανομή
Καθορισμός Περιοχής Κάλυψης
Υπολογισμός Ακτίνας Κάλυψης
Εμπειρικός Προσδιορισμός Συντελεστή Απωλειών Διάδοσης και Τυπικής Απόκλισης

Συνάρτηση Μεταφοράς & Κρουστική Απόκριση
Χωρικά Μεταβαλλόμενη Κρουστική Απόκριση
Παράμετροι Χαρακτηρισμού Ραδιο-Διαύλου

Ιστορική Αναδρομή
Πλεονεκτήματα και Μειονεκτήματα Δορυφορικών Επικοινωνιών
Τροχιές
Πλεονεκτήματα και Μειονεκτήματα Τροχιών
Οργανισμοί και Κατηγορίες Δορυφορικών Επικοινωνιών
Διαστημικό και Επίγειο Τμήμα
Αναμεταδότης και Δορυφορικός Δίαυλος
Δέσμες κεραιών

Νόμοι
Εξίσωση Τροχιάς
Γεωμετρία Γης-Δορυφόρου
Είδη Τροχιών
Παράμετροι τροχιών

Κεραίες και Πόλωση Κεραιών
Απώλειες Διάδοσης
Θόρυβος
Ενεργός Θερμοκρασία Θορύβου
Σηματοθορυβικός λόγος
Επίδραση της βροχής
Ατμοσφαιρικές Κατακριμνήσεις
Περιθώριο Ασφάλειας
Αναδίπλωση Ισχύος

Ανοικτό Ακαδ. Μάθημα

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα
Επίπεδο: A

Αρ. Επισκέψεων :  3953
Αρ. Προβολών :  13352