Στα πλαίσια αυτής της διπλωματικής εργασίας μελετήσαμε μεθόδους κωδικοποίησης με χρήση πινάκων ισοτιμίας μεγάλων διαστάσεων που έχουν χρησιμοποιηθεί και εφαρμοσθεί μέχρι τώρα σε προηγούμενες μελέτες. Επιλέξαμε τη σχεδίαση ενός αποκωδικοποιητή, που στηρίζεται στο WiMAX – 802.16e ΙΕΕΕ πρότυπο μετάδοσης και συγκεκριμένα με χρήση πομπού και δέκτη με περισσότερες από μία κεραίες. Παρουσιάζουμε, λοιπόν τη θεωρία που συσχετίζεται με το θέμα αυτό τόσο από την πλευρά της κωδικοποίησης όσο κι από την πλευρά της ασύρματης ΜΙΜΟ μετάδοσης και το πρότυπο WiMAX. Αναλύουμε κάθε τμήμα του συστήματός που προσομοιώνουμε και παραθέτουμε τα αποτελέσματα της προσομοίωσης. / -

Στην παρούσα διατριβή μελετάται η σύμφωνη αλληλεπίδραση ημιαγώγιμων νανοδομών με ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Κατά την αλληλεπίδραση αυτή μπορούν να προκύψουν ενδιαφέροντα φαινόμενα, με αρκετές τεχνολογικές εφαρμογές τόσο στο άμεσο όσο και στο προσεχές μέλλον. Οι σημαντικότερες από αυτές παρατηρούνται στη κβαντική τεχνολογία, στους κβαντικούς υπολογιστές και στις οπτικές επικοινωνίες δεδομένων. / In the present thesis is studied coherent interaction of semiconductor nanostructures with electromagnetic fields. Out of this interaction can result several interesting phenomena and this could be potentially useful in several areas of modern optical and quantum technology, such as quantum computers and optical communications.

Σκοπός της διπλωματικής εργασία είναι η μελέτη και μοντελοποίηση ενός δορυφορικού καναλιού. Το δορυφορικό κανάλι, όπως κάθε κανάλι είναι ένα μη-γραμμικό σύστημα που χαρακτηρίζεται από ποικίλους και απρόβλεπτους παράγοντες που αλλοιώνουν την αρχική πληροφορία. Οι καιρικές συνθήκες που επικρατούν σε μια περιοχή για παράδειγμα επηρεάζουν το κανάλι προκαλώντας μεταβολή της ισχύος με τυχαίο τρόπο, γεγονός το οποίο δυσκολεύει την πρόβλεψη της συμπεριφοράς του. Για το λόγο αυτό έγινε προσπάθεια ανάπτυξης ενός δυναμικού μοντέλου που θα μπορεί να εξομοιώνει τη συμπεριφορά ενός τέτοιου καναλιού, δίνοντας τις πιθανές καταστάσεις στις οποίες μπορεί να βρεθεί. Συγκεκριμένα τα φαινόμενα τα οποία μελετήθηκαν είναι η εξασθένιση λόγω βροχής, η απορρόφηση από υγρασία και οξυγόνο και η τροποσφαιρική σκέδαση. Η κατασκευή του μοντέλου έγινε με τη χρήση και επεξεργασία μετεωρολογικών δεδομένων από την Ε.Μ.Υ. Επίσης, έγινε προσπάθεια μοντελοποίησης του ενισχυτή ισχύος (TWTA) ο οποίος συναντάται τόσο στο δορυφόρο όσο και κεντρικό σταθμό βάσης στη γη. / The objective of this project is the study and the modeling of a satellite channel. The satellite channel, as any satellite channel, is a non-linear system that is characterized by multiple and unpredictable factors that alter the initial information. The weather conditions that exist in an region affect the channel causing random power fluctuations and result in unpredictable performance. Thus, a dynamic model has been developed that simulates the performance of such a channel by predicting possible conditions that can arise. More specifically, the phenomena that have been studied is the rain attenuation, gaseous absorption and the tropospheric scintillation. The model was implemented through the use and analysis of meteorological data taken from the Hellenic National Meteorological Service. In addition, a high power amplifier (TWTA) that can be found both in the satellite and the central base station.

Για περιοχές με μικρή ή καθόλου επίγεια τηλεπικοινωνιακή υποδομή η επικοινωνία μέσω δορυφορικής σύνδεσης είναι μία αποτελεσματική και λογικού κόστους λύση. Το DVB-RCS (Digital Video Broadcast - Return Channel System) standard επιτρέπει την αμφίδρομη μετάδοση IP κίνησης πάνω από δορυφορικό κανάλι κάνοντας έτσι δυνατή την VoIP επικοινωνία μέσω δορυφόρου. Η μετάδοση VoIP μέσω μιας δορυφορικής σύνδεσης όμως, μπορεί προκαλέσει ορισμένα προβλήματα τόσο στην ίδια την ποιότητα της VoIP συνδιάλεξης, όσο και σε άλλες υπηρεσίες που ενδεχομένως μοιράζονται με τις VoIP ροές το διαθέσιμο εύρος ζώνης του δορυφορικού καναλιού. Η διπλωματική αυτή εργασία επικεντρώνεται στη μελέτη και ανάπτυξη end to end μηχανισμών ελέγχου του ρυθμού κωδικοποίησης και μετάδοσης στα VoIP τερματικά τηλέφωνα ανάλογα με τον βαθμό συμφόρησης του καναλιού, ώστε να αξιοποιείται πιο αποτελεσματικά το διαθέσιμο εύρος ζώνης του καναλιού μετάδοσης (δορυφορικού ή μη), να αντιμετωπίζεται ενδεχόμενη συμφόρησή του, να βελτιώνεται η ποιότητα της συνδιάλεξης, να αυξάνεται ο μέγιστος αριθμός των ταυτόχρονων συνδιαλέξεων για ένα δεδομένο εύρος ζώνης και να εξασφαλίζεται ο δίκαιος διαμοιρασμός του διαθέσιμου εύρους ζώνης ανάμεσα στις TCP και VoIP ροές. Σε αυτά τα πλαίσια αρχικά εξετάζονται οι παράγοντες που επιδρούν στην ποιότητα της VoIP υπηρεσίας, παρουσιάζονται ορισμένοι τρόποι για την αξιολόγηση της και γίνεται μελέτη της χρήσης του TFRC (TCP- Friendly Rate Control) μηχανισμού σε VoIP εφαρμογές. Προτείνεται ένας νέος, πολύ απλός στην υλοποίηση, μηχανισμός ελέγχου μετάδοσης για VoIP ροές, που αντιθέτως με τους υπάρχοντες μηχανισμούς, στοχεύει ταυτόχρονα στην βελτίωση της ποιότητας της συνδιάλεξης και στην φιλικότητα προς τις TCP ροές. Αναλύονται επίσης η δομή, η λειτουργία και ορισμένα θέματα υλοποίησης του VoIP τερματικού συστήματος που αναπτύχθηκε (σε μορφή λογισμικού) στα πλαίσια αυτής της διπλωματικής εργασίας και που υλοποιεί τον προτεινόμενο μηχανισμό ελέγχου μετάδοσης. / For areas with limited or no terrestrial telecommunication infrastructure, communication via satellite is a cost effective alternative. The DVB-RCS (Digital Video Broadcast - Return Channel System) standard supports the bidirectional transmission of IP data, making VoIP communication via satellite possible. However, the transmission of VoIP through a satellite link raises some serious issues concerning the VoIP quality of service and the plain functionality of other applications that might share the same link with the VoIP flows. This thesis focuses in the study and the development of end to end rate control mechanisms in VoIP terminal phones, which mechanisms can enhance the utilization of the available channel (satellite or not) bandwidth, tackle potential congestion, enhance the conversational quality, increase the maximum number of simultaneous VoIP conversations for a given bandwidth, and ensure that bandwidth is being fairly shared between TCP and VoIP flows. The factors that affect the VoIP quality of service, the ways this quality can be evaluated and the use of TFRC (TCP- Friendly Rate Control) mechanism in VoIP are discussed. A new, easy-to-implement rate control mechanism which, in contrast to the existing mechanisms, targets on both conversational quality enhancement and TCP friendliness is proposed. Finally, some implementation issues, regarding the VoIP terminal software system that it has been developed as part of this thesis and implements the proposed rate control mechanism, are discussed.

Τα τελευταία χρόνια παρατηρήθηκε μια ραγδαία αύξηση στα ασύρματα συστήματα επικοινωνίας και τις σχετικές εφαρμογές. Μετά από αυτές τις εξελίξεις, το κλασικό σύστημα αδειοδότησης και κατόπιν αποκλειστικής χρήσης του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος οδηγείται στα όριά του, καθώς πλέον πολύ λίγες περιοχές του φάσματος είναι ελεύθερες. Ωστόσο, αρκετές έρευνες που πραγματοποιήθηκαν από οργανισμούς όπως η Ομοσπονδιακή Επιτροπή Επικοινωνιών (Federal Communications Commission – FCC) στην Αμερική κατέδειξαν ότι μεγάλες περιοχές του ήδη αδειοδοτημένου φάσματος παραμένουν ανενεργές για σημαντικά χρονικά διαστήματα σε ορισμένες γεωγραφικές περιοχές. Μια νέα επαναστατική τεχνολογία που αποσκοπεί στην αποδοτικότερη χρησιμοποίηση του φάσματος είναι οι Γνωστικές Επικοινωνίες (Cognitive Radio). Η τεχνολογία αυτή θα υποστηρίζει “έξυπνα” τερματικά τα οποία θα είναι ενήμερα για το ασύρματο περιβάλλον τους και, ανάλογα με τις επικρατούσες συνθήκες και τις ανάγκες των χρηστών θα προσαρμόζουν κάποιες παραμέτρους της μετάδοσής τους, με πιο σημαντική την μπάντα μετάδοσης. Με άλλα λόγια, ένα Cognitive Radio θα ανιχνεύει το φάσμα και θα εντοπίζει φασματικές οπές (spectrum holes), περιοχές δηλαδή του φάσματος που τη δεδομένη στιγμή δεν χρησιμοποιούνται από τον πρωταρχικό χρήστη τους, και θα χρησιμοποιεί αυτές τις οπές για να μεταδώσει πληροφορία. Επιπλέον, το Cognitive Radio θα είναι ικανό να αναγνωρίζει ακριβώς τα συστήματα επικοινωνίας που υπάρχουν γύρω του (3G, WLAN,...) και θα μπορεί να συνδέεται σε αυτά, εφ' όσον ο χρήστης διαθέτει την κατάλληλη άδεια. Από τα παραπάνω γίνεται φανερό ότι ένα πολύ σημαντικό κομμάτι των γνωστικών επικοινωνιών είναι η ανίχνευση του φάσματος (spectrum sensing). Έχουν προταθεί αρκετοί αλγόριθμοι οι οποίοι είτε ανιχνεύουν την παρουσία πρωτεύοντος χρήστη, είτε κάνουν μια πιο λεπτομερή εκτίμηση του φάσματος αποσκοπώντας στην ταυτοποίηση του παρόντος τηλεπικοινωνιακού συστήματος. Επίσης ενδιαφέρον παρουσιάζει και η δυνατότητα συνεργασίας μεταξύ πολλών χρηστών κατά την ανίχνευση, η οποία έχει αποδειχθεί ότι παρέχει ανοσία σε φαινόμενα όπως multipath fading και shadowing. Σε αυτή την εργασία μελετάται και υλοποιείται μία τεχνική ανίχνευσης φάσματος και ταυτοποίησης σήματος, η οποία αξιοποιεί την a priori διαθέσιμη πληροφορία για τα πρωτεύοντα σήματα (εύρος ζώνης, κεντρική συχνότητα) για να αναγνωρίσει τον τύπο του σήματος. Η τεχνική εφαρμόζεται επίσης σε ένα συνεργατικό σενάριο, όπου πολλοί δευτερεύοντες χρήστες ανταλλάσσουν πληροφορία με στόχο την ακριβέστερη εκτίμηση του φάσματος. Διαπιστώνεται ότι η τεχνική καταφέρνει να διακρίνει μεταξύ διαφορετικών σημάτων, ακόμα και όταν αυτά επικαλύπτονται μερικώς στη συχνότητα. Επιπλέον, η συνεργασία οδηγεί σε μεγαλύτερη πιθανότητα ανίχνευσης και σε λιγότερα σφάλματα ταυτοποίησης. / In recent years, there has been a rapid increase in the number of wireless telecommunications systems and relevant applications. After these developments, the traditional system of licensing and exclusive use of the radio spectrum is driven to its limits, since very few regions of the spectrum are free anymore. However, a number of measurements performed by organizations such as the Federal Communications Commission (FCC) in the USA have shown that large regions of licensed spectrum remain idle for significant portions of time, in certain geographic areas. Cognitive Radio is a new, revolutionary technology that aims in more efficient use of the spectrum. This technology supports “intelligent” terminals which are aware of their wireless environment and, depending on present circumstances and user needs they can adjust certain parameters of their transmissions, mainly the transmission band. In other words, a Cognitive Radio senses the radio spectrum and detects spectrum holes, i.e. regions of the spectrum that are currently not used by their primary user, and uses these holes to transmit. In addition, Cognitive Radio is expected to be able to identify the communication systems in its environment and connect to them, as long as the user has proper authorization. It then becomes obvious that spectrum sensing is a very important part of Cognitive Radio. A number of algorithms have been proposed that either detect the presence of a primary user, or perform a more detailed estimation of the spectrum in order to accurately identify the current communication standard. The possibility of cooperation between many users during sensing has also attracted interest, since it has proven to provide immunity against channel effects such as multipath fading and shadowing. In this work, a spectrum sensing and signal identification technique is studied and implemented that takes advantage of a priori information available about the primary systems (signal bandwidth, center frequency), in order to characterize the signal type. The technique is also applied to a collaborative scenario, where many secondary users exchange information to more accurately estimate the spectrum. It is seen that this technique is able to distinguish different signals, even when they partially overlap in frequency. Furthermore, it is shown that cooperation leads to a greater probability of detection and a lower identification error rate.

Σε αυτή την εργασία, αφού παρουσιαστεί αναλυτικά η τεχνολογία UWB, μελετούνται από τη βιβλιογραφία τρόποι για την εκτίμηση του ασύρματου καναλιού με χρήση δεδομένων εκπαίδευσης. Στη συνέχεια, υπάρχει μια ανάλυση της προσομοίωσης που έγινε με τη βοήθεια του λογισμικού MATLΑB η οποία υλοποιεί τον πομπό, το κανάλι και το δέκτη με εκτιμητή καναλιού και στο τέλος μελετάται η απόδοση του συστήματος. / This report presents the UWB impulse radio technology and contains a relevant study of channel estimation techniques. In next chapters there is a MATLAB simulation for the full system and the channel estimator subsystem and conclusions are made.

- / -

- / -

Το αντικείμενο της παρούσης διατριβής είναι η μοντελοποίηση με χρήση στοχαστικών διαδικασιών, ασυρμάτων μη επιλεκτικών στη συχνότητα καναλιών με διαλείψεις (frequency non-selective fading channels). Η γνώση και μοντελοποίηση των χρονικών μεταβολών των ασυρμάτων καναλιών είναι αναγκαία για ένα πλήθος σύγχρονων εφαρμογών όπως μεταξύ άλλων η εκτίμηση της ταχύτητας κίνησης της φορητής συσκευής, μεταγωγή (handoff), δυναμική καταχώρηση συχνοτήτων και ο δυναμικός έλεγχος της ισχύος εκπομπής της φορητής μονάδας. Επίσης, βασιζόμενοι σε στοχαστικά μοντέλα, μπορούν να εκτιμηθούν διάφορα μεγέθη των καναλιών, όπως η μέση χρονική διάρκεια των ριπών σφαλμάτων (error bursts) και η απόδοση των χρησιμοποιουμένων πρωτοκόλλων επικοινωνίας. Στην παρούσα διατριβή μελετώνται μη επιλεκτικά στη συχνότητα κανάλια με διαλείψεις για κινητές συσκευές λήψης (mobile fading channels) και στατικά κανάλια με διαλείψεις (fixed wireless fading channels). Στην πρώτη περίπτωση διερευνάται το πρόβλημα του στατικού πομπού με κινούμενο δέκτη, ενώ στη δεύτερη περίπτωση διερευνάται το πρόβλημα όπου η κατάσταση τόσο του πομπού όσο και του δέκτη είναι στατική. Στα μη επιλεκτικά στη συχνότητα κανάλια των κινητών συσκευών, οι χρονικές μεταβολές συμβαίνουν λόγω της ταυτόχρονης άφιξης πολυοδευουσών συνιστωσών (multipath components) στον κινητό δέκτη. Οι συνιστώσες αυτές έχουν τυχαία φάση, συνεπώς προκαλούν στο λαμβανόμενο σήμα ταχείες αυξομειώσεις, λόγω του ότι μπορούν να υπερτίθενται με τυχαίο τρόπο. Με τη σειρά τους, οι πολυοδεύουσες συνιστώσες μπορούν να καταφθάνουν στον κινητό δέκτη διαδιδόμενες σε δυο ή τρεις διαστάσεις. Το τελευταίο εξαρτάται από το αν καταφθάνουν υπό κάποια γωνία ανύψωσης σε σχέση με το επίπεδο κίνησης του δέκτη . Οι χρονικές μεταβολές του λαμβανόμενου σήματος επηρεάζονται επίσης από το φαινόμενο της σκίασης (shadowing ή shadow fading), το οποίο έχει ως αποτέλεσμα η μέση τιμή αυτού να παίρνει τυχαίες τιμές σε κάθε τοπική περιοχή (local area). Η σκίαση είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης των πολυοδευουσών συνιστωσών με υψηλά κτήρια και εμπόδια, ώστε μέρος της ισχύος να μη φθάνει στον κινητό δέκτη. Στα στατικά μη επιλεκτικά στη συχνότητα κανάλια, οι τυχαίες φάσεις των πολυοδευουσών συνιστωσών και κατά συνέπεια οι χρονικές μεταβολές του λαμβανομένου σήματος είναι αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης αυτών των συνιστωσών με τα κινούμενα αντικείμενα / σκεδαστές του καναλιού. Η γνώση των βασικών στοχαστικών διαδικασιών που χρησιμοποιούνται για την μοντελοποίηση του λαμβανόμενου σήματος σε ασύρματα κανάλια κρίνεται απαραίτητη. Κατάλληλες τροποποιήσεις και επεξεργασία αυτών των διαδικασιών οδήγησαν στα περισσότερα εκ των αποτελεσμάτων της παρούσης διατριβής. Αυτές οι διαδικασίες είναι το εκτεταμένο μοντέλο Suzuki (extended Suzuki model) και το μοντέλο του Loo (Loo model). Η πρώτη διαδικασία προκύπτει από το πολλαπλασιασμό μιας διαδικασίας Rice και μιας κανονικής λογαριθμικής (lognormal) διαδικασίας (μοντέλο Rice-lognormal). Η δεύτερη διαδικασία προκύπτει ως το μέτρο της πρόσθεσης δυο διανυσμάτων, όπου το πλάτος του ενός ακολουθεί την κατανομή Rayleigh, ενώ το πλάτος του άλλου ακολουθεί την κατανομή lognormal. Οι διαδικασίες αυτές ανήκουν στην κατηγορία των σύνθετων στοχαστικών (composite stochastic), αφού μοντελοποιούν ταυτόχρονα την επίδραση της σκίασης και της πολυόδευσης σε μη επιλεκτικά στη συχνότητα κανάλια κινητών συσκευών λήψης. Όσο αφορά τα στατικά ασύρματα κανάλια, οι χρονικές μεταβολές τους καθορίζονται κάνοντας χρήση μιας κατάλληλης διαδικασίας Rice. Η δημιουργία ενός καινούργιου στοχαστικού μοντέλου για κανάλια κινητών συσκευών με διαλείψεις ήταν το ένα από τα αποτελέσματα της παρούσης διατριβής. Συγκεκριμένα, προέκυψε μια νέα σύνθετη στοχαστική διαδικασία, η οποία ανήκει στην κατηγορία των μοντέλων τύπου Suzuki και προκύπτει από τον πολλαπλασιασμό μιας διαδικασίας Weibull και μια κανονικής λογαριθμικής (lognormal) διαδικασίας (μοντέλο Weibull-lognormal). Το σύνθετο μοντέλο Weibull-lognormal παρουσιάζεται στην απλή του μορφή με δυσδιάστατη ισοτροπική σκέδαση (two dimensional-2D isotropic scattering) και σε μια τροποποιημένη εκδοχή με δυσδιάστατη ανισοτροπική σκέδαση (anisotropic scattering). Στη συνέχεια, η εισαγωγή τρισδιάστατης (three dimensional-3D) ανισοτροπικής σκέδασης στο εκτεταμένο μοντέλο Suzuki και στο μοντέλο του Loo επέτρεψε να καθοριστεί με ακρίβεια η επίδραση αυτής στις χρονικές μεταβολές μη επιλεκτικών στη συχνότητα καναλιών για κινητές συσκευές λήψης. Η τρισδιάστατη σκέδαση μοντελοποιήθηκε θεωρώντας κατάλληλες κατανομές των γωνιών άφιξης (angle of arrival-AOA) των πολυοδευουσών συνιστωσών, τόσο στο αζιμούθιο επίπεδο (azimuth plane) κίνησης του δέκτη, όσο και στο κάθετο επίπεδο ανύψωσης (elevation plane). Τέλος, μελετήθηκε το στατικό μη επιλεκτικό στη συχνότητα ασύρματο κανάλι. Πιο συγκεκριμένα, η κινητικότητα των σκεδαστών σε αυτά τα κανάλια μοντελοποιήθηκε κατάλληλα μέσω τριών κατανομών πιθανότητας για τις ταχύτητες των σκεδαστών. Στη συνέχεια, η κινητικότητα των σκεδαστών συνδέθηκε με αναλυτικό τρόπο με τις χρονικές μεταβολές αυτών των καναλιών. / The topic of this thesis is to study frequency non-selective wireless fading channels using stochastic processes. Knowledge and modeling of wireless channel time variations is essential for a variety of modern applications such as estimation of the mobile receiver velocity, handoff, dynamic frequency allocation, power control of the mobile unit emitted power and so on. Moreover, based on stochastic models, we are able to estimate several channel metrics such as average time duration of error bursts and the performance of the utilized communication protocols. This thesis studies frequency non-selective mobile fading channels and fixed wireless channels. The former have static transmitter and mobile receiver, while the latter have both static transmitter and receiver. In mobile channels, time variations (fades) occur due to the simultaneous arrival of multipath components at the mobile receiver. Those components have random phases, thus they cause in the received signal rapid fluctuations as they are added randomly. In turn, the multipath components can arrive at the mobile receiver via a two or a three dimensional propagation scenario. Time variations are also affected by the shadowing effect, which causes variations to the received signal local mean. Shadowing results from the interaction of multipath components with tall buildings and obstacles such that a part of the power does not arrive at the mobile receiver. In frequency non-selective fixed wireless channels, the random phases of the multipath components and consequently the time variations arise from the interaction of those components with the channel mobile objects/scatterers. Τhe knowledge of the main stochastic processes used to model the received signal in wireless channels is necessary. Most of the results in this thesis were derived by appropriate modifications and further development of those processes, which are the extended Suzuki model and the Loo model. The former arises by multiplying a Rice and a lognormal process. The latter arises as the amplitude of the sum of a Rayleigh and a lognormal phasor vector. Both processes belong to the category of composite stochastic as they simultaneously model the influence of shadowing and multipath propagation in frequency non-selective mobile channels. As for the fixed wireless channels, the time variations of them are determined through a suitable Rice process. The creation of a novel stochastic model for mobile fading channels was one achievement of this thesis. Α new stochastic process pertaining to the Suzuki class of models was derived, which arises by multiplying a Weibull and a lognormal process (Weibull-lognormal model). The composite Weibull-lognormal model is presented in its simple form with two dimensional (2D) isotropic scattering and in a modified version with two dimensional anisotropic scattering. Afterwards, the utilization of three dimensional (3D) anisotropic scattering in the extended Suzuki and Loo models allowed us to accurately determine the impact of three dimensional scattering on the time variations of frequency non-selective mobile channels. Three dimensional scattering was modeled by considering suitable distributions for the multipath angle of arrival (AOA) at both the azimuth receiver’s plane and the vertical elevation plane. Finally, the narrowband fixed wireless channel was studied. More specifically, the scatterers’ mobility at fixed wireless channels was appropriately modeled via three probability distributions for the scatterers’ velocities. Afterwards, the scatterers’ mobility was analytically connected with the time variations of those channels.

Στην εποχή που διανύουμε ο ρόλος των επικοινωνιών και η σημασία τους στην ζωή των ανθρώπων αυξάνεται με ταχείς ρυθμούς, πόσο μάλλον όταν μιλάμε για τις κινητές επικοινωνίες οι οποίες χαρακτηρίζονται από αμεσότητα, ταχύτητα και αξιοπιστία. Τα συστήματα κινητών επικοινωνιών εξελίσσονται ταχύτατα, με εκθετική άνοδο την τελευταία εικοσαετία, όπου το UMTS(W-CDMA) σύστημα καθιερώθηκε και αποτελεί πλέον την βάση των μελλοντικών εξελίξεων. Με την παρούσα διπλωματική εργασία με τίτλο «Διερεύνηση φαινομένων σκίασης (shadowing) σε συστήματα κυτταρικής κινητής τηλεφωνίας τρίτης γενιάς», αφού πρώτα εξετάσουμε το σύστημα τρίτης γενιάς όσον αφορά την αρχιτεκτονική του, τη δομή του και τα μοντέλα τα οποία ακολουθεί η διάδοση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, προσπαθούμε να εξετάσουμε σε ένα συνηθισμένο περιβάλλον λειτουργίας του τη συμπεριφορά του και τη μοντελοποίησή του σε σχέση με ένα καταλυτικό φαινόμενο που δυσχεραίνει τις επικοινωνίες και εξασθενεί το προς μετάδοση σήμα, τη σκίαση. Με τη μοντελοποίηση αυτή προσπαθούμε να επιβεβαιώσουμε τη χρήση ορισμένων μοντέλων αλλά και να καταγράψουμε καινούρια στοιχεία και συμπεριφορές στο προς μελέτη περιβάλλον. Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζουμε το δίκτυο τρίτης γενιάς και τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του όσον αφορά τις υπηρεσίες που περιβάλει, την πολυπλεξία και κωδικοποίηση που εφαρμόζει στην μετάδοση και τέλος την αρχιτεκτονική του. Στο δεύτερο κεφάλαιο κάνουμε μια επισκόπηση ως προς την δομή που χαρακτηρίζει τα συστήματα κινητών επικοινωνιών, εστιάζοντας στον γεωγραφικό διαχωρισμό και στη χρήση των διαθέσιμων συχνοτήτων και στην αρχιτεκτονική τους η οποία είναι αυτή που επιτρέπει τις επιμέρους λειτουργίες να φθάσουν εις πέρας. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται εκτενής αναφορά στα μοντέλα που περιγράφουν την ηλεκτρομαγνητική διάδοση με τα χαρακτηριστικά του προτύπου των κινητών επικοινωνιών UMTS, για το εσωτερικό περιβάλλον που μας ενδιαφέρει. Σ’αυτό το κεφάλαιο δίνεται μια πρώτη αίσθηση του σημαντικού ρόλου των απωλειών και πως αυτές επηρεάζουν τις επικοινωνίες γενικότερα. Εστιάζουμε βέβαια στις απώλειες που προκαλούνται από το φαινόμενο της σκίασης. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζουμε το φαινόμενο της σκίασης μεμονωμένα καθώς επίσης και τα μαθηματικά μοντέλα Lognormal και Gamma, που χρησιμοποιούνται για να περιγραφεί η ιδιαίτερη συμπεριφορά του ανωτέρω φαινομένου. Τέλος, στο πέμπτο κεφάλαιο όλα τα παραπάνω παίρνουν μορφή με την πειραματική διαδικασία και τη θεωρητική μοντελοποίηση της συμπεριφοράς του καναλιού μετάδοσης σε εσωτερικό περιβάλλον και με χαρακτηριστικά UMTS, όσον αφορά την λαμβανόμενη ισχύ και τις απώλειες που προκαλούνται από το φαινόμενο της σκίασης. / Nowadays the communication’s role and their significance in man’s life are being evolved rapidly, particularly regarding the mobile communications system which is characterized by immediacy, speed and reliability .The mobile communications systems are developing rapidly, with exponential development over the past twenty years, whereas the UMTS (W-CDMA) standard has been established and from now on is the base for the developments to come .With the present study titled «Researching shadowing phenomena in 3G cellular mobile telephony systems», after we examine the architecture , the structure and the propagation models of the 3G communications system, we later examine as well the modeling of a propagation channel regarding the problems that causes the phenomenon of shadowing in weakening the transmitted signal and in making the communications difficult to happen. With this modeling we try to confirm the use of certain models and as well to write down new data and behaviors in the examined environment. In the first chapter, we present the 3G network and its unique characteristics regarding the provided services, the multiplexing and the coding that uses and finally its architecture. In the second chapter, we introduce the structure of the cellular mobile communications systems focusing in the geographical distinction and in the use of the available frequencies and in its architecture which makes all of the above to happen. In the third chapter, we make an extensive presentation of the propagation models including UMTS’s characteristics, for the indoor environment of our concern. In this particular chapter, we understand for the first time the important role that losses take part and how do they affect mobile communications in general. In the fourth chapter, we make a presentation of the shadowing phenomenon and this only, as well the mathematical models of Lognormal and Gamma distributions which are used to describe the behavior of the above phenomenon. Finally, in the fifth chapter all of the above take actual form with the experimental procedure and the theoretical modeling of the behavior that the propagation channel in an indoor environment with UMTS’s characteristics has, regarding the power reception and the losses caused by the shadowing phenomenon.