Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη και η παρουσίαση της μεθόδου πολύπλεξης OFDM. Στο Κεφάλαιο 2 γίνεται αναφορά στα ασύρματα κανάλια επικοινωνίας. Παρουσιάζεται το κανάλι πολλαπλής διόδευσης με διαλείψεις (multipath fading), καθώς και το μοντέλο βασικής ζώνης του ασύρματου συστήματος. Η αναφορά σε φυσικές παραμέτρους του καναλιού, όπως η συνοχή στο χρόνο (coherence time) και η συνοχή εύρους ζώνης (coherence bandwidth), καθώς και σε έννοιες όπως η εξάπλωση Doppler (Doppler spread) και η εξάπλωση καθυστέρησης (delay spread), οδηγεί στην κατηγοριοποίηση των ασύρματων καναλιών. Επίσης παρουσιάζονται διάφορα στατιστικά μοντέλα για το κανάλι πολλαπλής διόδευσης με διαλείψεις. Στη συνέχεια, στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζονται μέθοδοι ανίχνευσης και διαφοροποίησης (diversity). Η διαφοροποίηση είναι ένας τρόπος βελτίωσης της απόδοσης της μετάδοσης μέσω καναλιού. Παρουσιάζονται δυο είδη ανίχνευσης: Η σύμφωνη ανίχνευση, όπου ο δέκτης έχει γνώση του καναλιού και η μη σύμφωνη ανίχνευση, όπου ο δέκτης δε γνωρίζει το κανάλι και συγκρίνονται οι πιθανότητες σφάλματος κάθε περίπτωσης. Επίσης μελετώνται τρία είδη διαφοροποίησης: η διαφοροποίηση στο χρόνο, στο χώρο και στη συχνότητα. Βασική αρχή της μεθόδου OFDM, η οποία αναλύεται εκτενώς στο 4ο κεφάλαιο, είναι η ταυτόχρονη μετάδοση πολλών ροών σε χαμηλό ρυθμό σε περισσότερες από μια υποφέρουσες αντί για μετάδοση μιας ροής με γρήγορο ρυθμό σε όλο το φάσμα. Η OFDM αποτελεί μέθοδο διαμόρφωσης, αλλά και πολυπλεξίας. Γίνεται εκτενής αναφορά στο μαθηματικό υπόβαθρο της διαμόρφωσης OFDM και παρουσιάζονται τρόποι αντιμετώπισης τόσο της διασυμβολικής όσο και της διακαναλικής παρεμβολής. Η διασυμβολική παρεμβολή αντιμετωπίζεται με την κυκλική επέκταση του συμβόλου OFDM, ενώ η διακαναλική παρεμβολή με τη χρήση ορθογώνιων υποφερουσών. Επίσης παρουσιάζεται η τεχνική windowing. Τέλος, αναφέρονται βασικές παράμετροι που λαμβάνονται υπόψη για τη σχεδίαση συστημάτων OFDM, όπως ο αριθμός υποφερουσών, ο χρόνος φύλαξης (guard time), η διάρκεια συμβόλου, το εύρος ζώνης (bandwidth), και ο ρυθμός μετάδοσης (bit rate). Στο Κεφάλαιο 5 προσομοιώνεται ένα σύστημα OFDM σε διάφορα περιβάλλοντα μετάδοσης (διάφορα είδη καναλιών). Παρατίθενται τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων και γίνεται αποτίμηση και σύγκριση, για την εξαγωγή συμπερασμάτων. / The main objective of this Diploma thesis is a comprehensive presentation of the OFDM method. In Chapter 2, the wireless channel is presented, multipath fading is described, and the baseband equivalent of the wireless system is introduced. The consideration of physical parameters such as the coherence time, the coherence bandwidth, the Doppler spread and the delay spread leads to a categorization of wireless channels. Several statistical models for multipath fading are also surveyed. Chapter 3 introduces detection and diversity techniques. Diversity can be used to improve the performance of transmission over the channel. There are two types of detection: coherent and non-coherent. In coherent detection, in contrast to non- coherent, the receiver has full knowledge of the channel. Moreover, three diversity techniques are studied: time, space and frequency diversity. In Chapter 4, the basics of OFDM are presented. OFDM is a special case of multicarrier transmission, where a single data stream is transmitted over a number of lower-rate subcarriers. It is also a combination of modulation and multiplexing. It is explained how an OFDM signal is formed, how cyclic extension helps mitigate Inter-Symbol Interference (ISI), and how orthogonality between the modulated subcarriers eliminates Inter Channel Interference (ICI) in the absence of frequency offsets. Windowing is also presented. Basic design rules are given on how to choose the OFDM parameters, such as the guard time, the symbol duration, the bandwidth, and the bit rate. Finally, an OFDM system is simulated in Chapter 5. The simulations take place in different channel environments. The results of the simulations are compared, in order to draw conclusions.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε και κατασκευάστηκε ένα σύστημα προσομοίωσης και εξομοίωσης των χαρακτηριστικών διαφόρων καναλιών επικοινωνίας ως προς την υποβάθμιση του σήματος και το θόρυβο που αυτά εισάγουν. Για τη διαδικασία σχεδίασης, υλοποίησης και ελέγχου του συστήματος, καθώς και για την εκτέλεση των πειραμάτων χρησιμοποιήθηκε η αναπτυξιακή πλατφόρμα ZedBoard. Στο πρώτο μέ- ρος της εργασίας παρουσιάζονται και αναλύονται τα μοντέλα των υποσυστημάτων που απαρτίζουν το κανάλι, καθώς και η υλοποίησή τους σε λογισμικό και υλικό. Οι δύο κύ- ριες μονάδες επεξεργασίας στο κανάλι είναι ένα FIR φίλτρο και μία γεννήτρια θορύβου. Το φίλτρο χρησιμοποιείται ως το στοιχείο που υποβαθμίζει το σήμα εισόδου, ενώ η γεννήτρια θορύβου εισάγει το τυχαίο σήμα στο κανάλι επικοινωνίας. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας αναλύεται η αρχιτεκτονική του τελικού συστήματος, οι διεπαφές Ε/Ε που χρησιμοποιήθηκαν καθώς και η λογική ελέγχου που ακολουθήθηκε. Τέλος, περιγράφουμε την επικοινωνία και τη λογική ελέγχου του συστήματος, σε επίπεδο εντολών από το περιβάλλον της MATLAB. / The purpose of this thesis is to study and implement a simulation and emulation system of the characteristics of different communications channels concerning the degradation of the signal and the noise they introduce. For the process of design, implementation and monitoring of the system as well as to perform the experiment the ZedBoard development platform was used.In the first part we present and analyze the models of the subsystems which constitute the communication channel and also their implementation in software and hardware. The two main processing units in the channel is a FIR filter and a noise generator. The filter is used as the element that lowers the power of the input signal and the noise generator introduces the random signal to the communication channel.In the second part we analyze the architecture of the final system, the I / O interfaces used and the control logic followed.Finally, we describe the communication and control logic of the system. The commands used for this purpose are developed using the computing environment of MATLAB.