Η διπλωματική αυτή σκοπό έχει να μελετήσει στρατηγικές οι οποίες έχουν ως στόχο την αύξηση της αποδοτικότητας με κριτήριο την ενέργεια σε ad hoc δίκτυα. Σε αυτού του είδους τα δίκτυα η ενέργεια είναι κρίσιμος πόρος και η εξοικονόμησή της είναι κρίσιμος παράγοντας. Θα ακολουθήσουμε τον αλγόριθμο δρομολόγησης multi-cost με cost vectors πολλών παραμέτρων. Με βάση αυτά τα cost vectors ένα σύνολο από candidate paths θα υπολογιστούν για κάθε ζευγάρι κόμβων source-destination και μια συνάρτηση βελτιστοποίησης χρησιμοποιείται για να επιλεχθεί το βέλτιστο από αυτά. Οι παράμετροι που μας ενδιαφέρουν είναι ο αριθμός των hops σε ένα μονοπάτι, η υπολειπόμενη ενέργεια και η ισχύς μετάδοσης των κόμβων σε ένα μονοπάτι καθώς και η παρεμβολή που δημιουργείται από την μετάδοση ενός κόμβου. Αυτές οι παράμετροι συνδυάζονται σε ποικίλες συναρτήσεις βελτιστοποίησης οι οποίες αντιστοιχούν σε διαφορετικούς αλγόριθμους δρομολόγησης και οι οποίοι εξετάζονται για την επιλογή του βέλτιστου μονοπατιού. Λαμβάνοντας υπόψη όλες αυτές τις συναρτήσεις εξετάζουμε την συμπεριφορά του δικτύου προσέχοντας την κατανάλωση ενέργειας, το throughput κα. Από τα πειράματα καταλήγουμε στις βέλτιστες από τις συναρτήσεις βελτιστοποίησης. / In this work we study the combination of multi-cost routing and variable transmission power in wireless ad hoc networks. We assume that the nodes have power control capabilities and can adjust their transmission power to their desired level. We propose algorithms for selecting the routes to be followed by the packets and the transmission power to be used by the nodes at each hop in order to reduce interference and energy consumption, and improve network performance. The cost parameters used by the proposed interference/energy-aware routing algorithms are the number of hops of the paths, the interference caused to other nodes, the node residual energies, and the node transmission powers. In the experiments conducted we examine the resulting network performance with respect to energy consumption, packet delay, frequency of collisions, and other parameters of interest. Our results show that the proposed routing algorithms significantly improve network performance and lifetime.

Η ΒΥΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. / Τα ψηφιακά συστήματα UWB (Ultra Wide-Band) παρέχουν τη δυνατότητα ασύρματης μετάδοσης σε πολύ υψηλό ρυθμό. Λόγω του μεγάλου εύρους ζώνης, το κανάλι εισάγει πολλαπλές ανακλάσεις οι οποίες φέρουν μεγάλο ποσοστό της ωφέλιμης ενέργειας του μεταδιδόμενου σήματος. Η ικανότητα του δέκτη για σύλληψη όσο το δυνατόν περισσότερης ωφέλιμης ενέργειας έχει αντίκτυπο στη συνολική απόδοση του συστήματος. Η χρήση της τεχνικής διαμόρφωσης με πολύπλεξη συχνότητας ορθογωνίων φερουσών (OFDM), που στην συγκεκριμένη περίπτωση (UWB) συνδυάζεται με πολυζωνική (Multi-band) μετάδοση, απλοποιεί τη διαχείριση του συνολικού φάσματος συχνοτήτων. Όμως η διαμόρφωση OFDM παρουσιάζει ιδιαίτερη ευαισθησία σε προβλήματα τόσο διασυμβολικής παρεμβολής (ISI) όσο και διακαναλικής παρεμβολής (ICI), λόγω του έντονου διασκορπιστικού χαρακτήρα του καναλιού καθώς επίσης και τυχόν αποκλίσεων που εμφανίζονται στους ταλαντωτές πομπού-δέκτη. Τα παραπάνω επιβάλλουν τη χρήση σύνθετων αλγορίθμων συγχρονισμού και συντονισμού (time and frequency synchronization) μεταξύ πομπού και δέκτη για την ομαλή λειτουργία. Στα πλαίσια της διπλωματικής αυτής θα πραγματοποιηθεί επιλογή κατάλληλων αλγορίθμων για τα προαναφερθέντα προβλήματα, οι οποίοι θα πρέπει να πληρούν τις προδιαγραφές του υπό διαμόρφωση διεθνούς προτύπου 802.15.3α και θα αναπτυχθούν βέλτιστες αρχιτεκτονικές VLSI, με στόχο τόσο το χαμηλό κόστος υλοποίησης όσο και την χαμηλή κατανάλωση ισχύος. / In this project have been studied the low power VLSI architecture for synchronization algorithms in Multi-band UWB Wireless systems. The main issues are timing and frequency synchronization algorithms.

Στα πλαίσια εκπόνησης της παρούσας διπλωματικής εργασίας πραγματοποιείται μια αναλυτική παρουσίαση των μεθόδων αριθμητικής επίλυσης εξισώσεων, ήτοι διχοτόμησης, Regula Falsi, τέμνουσας και Newton-Raphson, καθώς και των τύπων παρεμβολής των προς τα εμπρός και προς τα πίσω διαφορών των Newton-Gregory. Επίσης γίνεται παρουσίαση του αντίστοιχου λογισμικού προγράμματος εφαρμογής της εκπαιδευτικής διαδικασίας. Ο στόχος εδώ είναι η εφαρμογή υπολογιστικών συστημάτων, καθώς αναφέρεται σε λογισμικό εφαρμογής, των μεθόδων και των τύπων παρεμβολής, κατά την παράδοση του μαθήματος της Αριθμητικής Ανάλυσης I του Α' έτους σπουδών. Στην πρώτη ενότητα γίνεται λεπτομερής ανάλυση των τεσσάρων μεθόδων αριθμητικής επίλυσης εξισώσεων και των τύπων παρεμβολής. Η επόμενη ενότητα αναφέρεται στο λογισμικό πρόγραμμα, το οποίο έχει δημιουργηθεί στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας, καθώς επίσης και στον τρόπο εφαρμογής του κατά την διάρκεια της διδασκαλίας. Και τέλος, στην τρίτη ενότητα γίνεται εικονογραφημένη παρουσίαση του λογισμικού προγράμματος. / In this Thesis, the numerical methods of bisection, Regula Falsi, secant and Newton-Raphson for solving nonlinear equations, as well as the forward and backward differences interpolation formulae of Newton-Gregory are presented in detail with emphasis on the educational procedure. The corresponding software application program for the educational process is also given. The aim is to present the application of the above methods of Numerical Analysis to first year students in Mathematics. The first section presents the analysis of the four numerical methods for solving equations and the two interpolation formulae. The second section refers to the software program, which has been developed as part of the thesis, in order to be applied during teaching the course. Finally, the third section is a representation of the software program.

Η σχεδίαση μικροεπεξεργαστών είναι μια πολύπλοκη και σύνθετη διαδικασία, η οποία δυσκολεύει όσο οι τεχνολογικές εξελίξεις προχωράνε. Οι μελετητές της απόδοσης των μικροεπεξεργαστών, για να μελετήσουν την απόδοση ενός συστήματος καταλήγουν στη χρησιμοποίηση πλήρους προσομοίωσης, καάτι που είναι εξαιρετικά πολύπλοκο και χρονοβόρο. Σε αυτή την εργασία παρουσιάζεται ένα αναλυτικό μοντέλο που μοντελοποιεί τις επιδόσεις του επεξεργαστή με βάση το πρόγραμμα που εκτελεί και τα δομικά του χαρακτηριστικά. Το μοντέλο αυτό βασίζεται πάνω σε έναν εκτός σειράς υπερβαθμωτό επεξεργαστή. Η μοντελοποίηση βασίζεται στο γεγονός ότι ένας υπερβαθμωτός επεξεργαστής ο οποίος είναι ισορροπημένος διατηρεί σταθερή την απόδοση του εκτός αν συναντήσει ανασχετικά γεγονότα, όπως αποτυχία πρόσβασης στην κρυφή μνήμη ή λάθος στην πρόβλεψη διακλάδωσης. Τα δεδομένα του προγράμματος συλλέγονται κατά την εκτέλεση του προγράμματος με τη χρήση ενός εργαλείου παρεμβολής κώδικα σε εκτελέσιμο αρχείο, το οποίο ονομάζεται DIOTA. Παρουσιάζεται το μοντέλο σταθερής απόδοσης και μετριέται ο αντίκτυπος του κάθε ανασχετικού γεγονότος ξεχωριστά. / Microprocessor design is a complex and difficult process which day by day is getting more difficult as technology advances. Designers, in order to study the efficiency of a microprocessor tend to use full cycle simulation, which is extremely complex and time-consuming. In this thesis, an analytical model is presented, which is modelling the perfonmance of a proccessor in account with the executable and processor's functional characteristics. The model is based on an out of order superscalar processor. The modelling is based on the fact that a balanced superscalar processor is maintaining a steady performance rate, unless a disruptive miss event happens, such as a data cache miss or a branch misprediction. The data from the executable are gathered by using a binary rewriting tool, called DIOTA. The steady state model is being presented, and the impact of each miss event is measured.

Ο σκοπός αυτής της εργασίας είναι να προωθηθεί ένας οδηγός σχετικά με τις κατασκευαστικές προδιαγραφές και την απόδοση των ηλεκτρομαγνητικών ανηχοικών θαλάμων και των εσωτερικών εγκαταστάσεων δοκιμής. Εντούτοις, απαιτείται κάποια γνώση ηλεκτρομαγνητικών μετρήσεων, για να εξασφαλιστεί ότι όλοι οι εφαρμόσιμοι κατασκευαστικοί παράγοντες, έχουν εφαρμοστεί στις καταστάσεις που θα ζητηθούν. Η μέτρηση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων περιλαμβάνει μεγάλο αριθμό ηλεκτρονικών συσκευών. Αυτές οι συσκευές μπορούν να ταξινομηθούν σε άμεσους ή σε έμμεσους εκπομπούς. Η μέτρηση των άμεσων εκπομπών (όπως οι κεραίες) ή η εκπομπή της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας, όπως στη διατομή του ραντάρ, απαιτεί εξειδικευμένες εγκαταστάσεις. Ο καθορισμός του επιπέδου ακτινοβολίας από τους έμμεσους εκπομπούς όπως οι ψηφιακές συσκευές ή ο καθορισμός του επιπέδου «ευαισθησίας» που έχει μια ηλεκτρονική συσκευή, όσον αφορά ένα εισερχόμενο ηλεκτρομαγνητικό κύμα περιλαμβάνει επίσης τη μέτρηση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στις εγκαταστάσεις που σχεδιάζονται συγκεκριμένα για τη μέτρηση που πραγματοποιείται. Ηλεκτρομαγνητικό κύμα είναι το αποτέλεσμα από την επιτάχυνση των ηλεκτρικών φορτίων. Το ηλεκτρικό πεδίο λόγω μιας ανεπιθύμητης φόρτισης (σε κάποια δοκιμή ή στην ομοιόμορφη κίνηση σε μια ευθεία γραμμή) κατευθύνεται ακτινωτά και μειώνεται ως το τετράγωνο της απόστασης από τη φόρτιση. Εντούτοις, η επιτάχυνση της φόρτισης προκαλεί αύξηση του ηλεκτρικού πεδίου, και μειώνεται γραμμικά με την απόσταση. Στην πράξη, σχεδόν πάντα υπάρχει ενδιαφέρον για τα μακροσκοπικά αποτελέσματα. Στην μακροσκοπική κλίμακα, η αλληλεξάρτηση μεταξύ των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων περιγράφεται από μαθηματική άποψη από τις εξισώσεις Maxwell [ 2 ..3 ]. Τα μαθηματικά των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων και των σχετικών μέσων χρησιμοποιούν την διανυσματική ανάλυση. Η ανάλυση μπορεί να αναμιχθεί πολύ, σε πολλά προβλήματα, ειδικά εκείνα που περιλαμβάνουν τη διάδοση στα μη ισοτροπικά , μη-αμοιβαία, μη γραμμικά, ή ανομοιογενή μέσα. Αν και ορισμένα προβλήματα στις ηλεκτρομαγνητικές μετρήσεις μπορούν να απαιτήσουν την εφαρμογή πιο λεπτομερών μαθηματικών. Στους ανηχοικούς θαλάμους πραγματοποιούνται δύο ειδών δοκιμές, η δοκιμή ηλεκτρομαγνητικής παρεμβολής (EMI) και η δοκιμή ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας (EMC). Ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή (EMI) είναι κάθε σήμα ή εκπομπή που ακτινοβολείται στον χώρο ή άγεται σε καλώδια τροφοδοσίας ή σημάτων και θέτει σε κίνδυνο τη λειτουργία συστημάτων ασύρματης πλοήγησης ή άλλες υπηρεσίες ασφαλείας ή υποβαθμίζει, παρεμποδίζει ή διακόπτει επανειλημμένα μια αδειοδοτημένη υπηρεσία ασύρματων επικοινωνιών. Στις υπηρεσίες ασυρμάτων επικοινωνιών περιλαμβάνονται, ενδεικτικά, οι εμπορικές εκπομπές AM/FM, η τηλεόραση, η κινητή τηλεφωνία, τα ραντάρ, ο έλεγχος εναέριας κυκλοφορίας, η τηλεειδοποίηση και οι Υπηρεσίες Προσωπικής Επικοινωνίας (Personal Communication Services ή PCS). Αυτές οι αδειοδοτημένες και οι μη αδειδοτημένες υπηρεσίες ασυρμάτων επικοινωνιών, όπως το WLAN ή το Bluetooth, μαζί με ακούσιους πομπούς όπως ψηφιακές συσκευές, συμπεριλαμβανομένων συστημάτων υπολογιστών, συμβάλλουν στο ηλεκτρομαγνητικό περιβάλλον. Η ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα (ΗΜΣ) είναι η δυνατότητα στοιχείων του ηλεκτρονικού εξοπλισμού να λειτουργούν ομαλά μαζί, μέσα σε ηλεκτρονικό περιβάλλον. Παρόλο που το συγκεκριμένο σύστημα υπολογιστή έχει σχεδιαστεί και έχει προσδιοριστεί ως συμβατό με τα όρια που καθορίζονται από το φορέα κανονισμών για ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές, δεν παρέχεται κανενός είδους εγγύηση ότι δεν θα υπάρξει παρεμβολή σε μία συγκεκριμένη εγκατάσταση. Τα προϊόντα της EMC Corporation είναι σχεδιασμένα, ελεγμένα και κατηγοριοποιημένα σύμφωνα με το συγκεκριμένο ηλεκτρομαγνητικό περιβάλλον χρήσης τους. Αυτές οι κατηγορίες ηλεκτρομαγνητικού περιβάλλοντος αναφέρονται γενικά στους ακόλουθους εναρμονισμένους ορισμούς: • Τα προϊόντα κατηγορίας B προορίζονται για χρήση σε οικιακά περιβάλλοντα, αλλά μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε μη οικιακά περιβάλλοντα. Σημείωση: Οικιακό περιβάλλον είναι ένα περιβάλλον όπου η χρήση πομπών ραδιοσυχνοτήτων και τηλεοπτικών δεκτών μπορεί να είναι αναμενόμενη σε απόσταση 10 m από το σημείο που χρησιμοποιείται το προϊόν. • Τα προϊόντα κατηγορίας A προορίζονται για χρήση σε μη οικιακά περιβάλλοντα. Τα προϊόντα κατηγορίας A μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε οικιακά περιβάλλοντα, αλλά ενδέχεται να προκαλέσουν παρεμβολές και να απαιτηθεί η λήψη διορθωτικών μέτρων από το χρήστη. Εάν αυτός ο εξοπλισμός προκαλέσει παρεμβολή σε υπηρεσίες ραδιοεπικοινωνιών, η οποία παρεμβολή διαπιστώνεται ενεργοποιώντας και απενεργοποιώντας τον εξοπλισμό, επιχειρήστε να διορθώσετε την παρεμβολή ενεργώντας ως εξής: • Επαναπροσανατολισμός της κεραίας λήψης. • Αλλαγή θέσης του υπολογιστή σε σχέση με το δέκτη. • Μετακίνηση του υπολογιστή μακριά από το δέκτη. • Σύνδεση του υπολογιστή σε διαφορετική πρίζα έτσι ώστε ο υπολογιστής και ο δέκτης να βρίσκονται σε διαφορετικά κυκλώματα. Εάν είναι απαραίτητο, επικοινωνήστε με έναν τεχνικό υποστήριξης της EMC Corporation ή κάποιο εξειδικευμένο τεχνικό ραδιοφώνων/τηλεοράσεων ή ειδικό ΗΜΣ για περαιτέρω υποδείξεις. Ο εξοπλισμός τεχνολογίας πληροφοριών (ITE) που περιλαμβάνει περιφερειακά όπως κάρτες επέκτασης, εκτυπωτές, συσκευές εισόδου/εξόδου (I/O), οθόνες κ.λπ., και οι οποίες είναι ενσωματωμένες μέσα στο σύστημα ή συνδεδεμένες σε αυτόν, πρέπει να συμμορφώνεται με την κατηγορία ηλεκτρομαγνητικού περιβάλλοντος του υπολογιστή. / The purpose of this paper is to provide a guide on the design and performance specification of electromagnetic anechoic chambers or indoor test facilities. However, some knowledge of electromagnetic measurements is required to ensure that all applicable design factors have been applied in any given design situation. The measurement of electromagnetic waves involves a large number of electronic devices. These devices can be categorized as intentional or unintentional radiators. Measurement of intentional radiators (such as antennas) or the scattering facilities. Determining the level of radiation from unintentional radiators such as digital devices or determining the level of immunity an electronic device has with respect to an impinging electromagnetic wave also involves the measurement of electromagnetic waves in testing facilities designed specifically for the measurement to be performed. Electromagnetic waves result from the acceleration of electric charges. The electric field due to an unaccelerated charge (one at rest or in uniform motion in a straight line) is radially directed and decreases as the square of the distance from the charge. However, the acceleration of the charge gives rise to a tangential component of the electric field, and this decreases linearly with distance. This time-varying electric field has associated with it a time varying magnetic field, together, they comprise an electromagnetic field. An electromagnetic field that decreases linearly with distance represents an outward radiation. In practice, one is almost always concerned with macroscopic effects resulting from acceleration of gross numbers of charges. On the macroscopic scale, the interrelationship between electric and magnetic fields is described mathematically by Maxwell’s equations. An additional set of equations called constitutive relationships specifies the characteristics of the medium in which the field exists. The mathematics of electromagnetic fields and the associated media makes use of vector and tensor analysis. The analysis can become very involved in many problems, especially those involving propagation in nonisotropic, nonreciprocal, nonlinear, or nonhomogeneous media. Although certain problems in electromagnetic measurements can require application of more detailed mathematics. In anechoic chambers, take place two types of tests, the electromagnetic interference test (EMI) and the electromagnetic compatibility testing (EMC). Electromagnetic interference (EMI) is any signal or emission radiated in space or is induced in cables or signals and threatening the operation of wireless navigation services or other security or degrade, obstruct or repeatedly interrupts a licensed radio communications service. In wireless communications services including, without limitation, commercial broadcasting AM / FM, TV, mobile telephony, radar, air traffic control, paging and personal communications services (Personal Communication Services or PCS). These licensed and non licensed wireless communications such as WLAN or Bluetooth, along with unintentional transmitters such as digital devices, including computer systems, contribute to the electromagnetic environment. The electromagnetic compatibility (EMC) is the potential components of electronic equipment to operate seamlessly together in an electronic environment. While this computer system has been designed and determined to be compatible with the limits set by the service regulations for electromagnetic interference, there is no guarantee that interference will not occur in a particular installation. Its products are EMC Corporation is designed, tested and categorized according to the specific electromagnetic environment of use. These types of electromagnetic environment generally refers to the following harmonized definitions: • Products category B for use in domestic environments, but can also be used in non-domestic environments. Note: the domestic environment is an environment where the use of RF transmitters and television receivers may be expected within 10 m from where the product is used. • Class A products are intended for use in non-domestic environments. Class A products can also be used in domestic environments, but it may cause interference and require remedial action by the user. If this equipment cause interference to radio services, which insert shows activating and disabling the equipment, try to correct the interference by acting as follows: • Reorient the receiving antenna. • Relocating the computer to the receiver. • Move the computer away from the receiver. • Connect the computer into a different outlet so that computer and receiver are on different circuits. If necessary, contact technical support EMC Corporation or any qualified radio / TV technician or special EMC for further instructions. Information technology equipment (ITE), including peripherals such as expansion cards, printers, input / output (I / O), monitors, etc., which are embedded in the system or connected to it, must comply with Category electromagnetic environment of the computer.

Ο αριθμός των συνδρομητών κινητής τηλεφωνίας έχει αυξηθεί σημαντικά τα τελευταία χρόνια. Σε μεγάλο βαθμό οι φωνητικές υπηρεσίες εξυπηρετούνται από κινητά δίκτυα, ενώ παράλληλα αυξήθηκε σε μεγάλο βαθμό η χρήση των δεδομένων στα δίκτυα εκείνα που εφαρμόστηκε το 3GPP High Speed Packet Access (HSPA), αποδεικνύοντας ότι οι χρήστες επιδοκιμάζουν τη χρήση δεδομένων που παρέχονται ασύρματα με ευρυζωνικές ταχύτητες. Ο μέσος αριθμός χρήσης δεδομένων ξεπερνά τα εκατοντάδες megabytes ανά χρήστη κάθε μήνα. Τα ασύρματα δίκτυα πρέπει να αυξήσουν τις ταχύτητες μετάδοσης δεδομένων έτσι ώστε να πλησιάσουν εκείνες της ενσύρματης επικοινωνίας. Οι χρήστες είναι συνηθισμένοι να χρησιμοποιούν ενσύρματα δίκτυα και έτσι περιμένουν από τα ασύρματα δίκτυα να προσφέρουν συγκρίσιμες αποδόσεις με χαμηλό κόστος μετάδοσης δεδομένων. Το 3GPP Long Term Evolution (LTE) είναι σχεδιασμένο να επιτύχει αυτούς τους στόχους. Η τεχνολογία LTE προσφέρει κλιμακωτό εύρος ζώνης (απο 1.25 έως 20 MHz) με ρυθμούς μετάδοσης στα 100 Mbps για τον κατερχόμενο σύνδεσμο και στα 50 Mbps για τον ανερχόμενο. Αυτές οι πτυχές συνοδευόμενες από την τεχνολογία πρόσβασης που χρησιμοποιείται, η οποία είναι η OFDM (Orthogonal frequency division multiplexing), βελτιώνουν τη ρυθμαπόδοση του χρήστη και τη χωρητικότητα, ενώ μειώνουν τις καθυστερήσεις προσφέροντας παράλληλα βελτιωμένες συνθήκες κατά την κινητικότητα του χρήστη. Η OFDM προσφέρει επίσης μεγαλύτερη ανέχεια σε φαινόμενα όπως η εξασθένιση και το multipath σε σύγκριση με τεχνολογίες που εφαρμόζονταν σε προηγούμενα δίκτυα. Επίσης, είναι σημαντικό να αναφερθεί ότι το LTE χρησιμοποιεί τη μεταγωγή πακέτων και χρησιμοποιεί την τεχνολογία πολλαπλών κεραιών καθώς επίσης πολυπλεξία στο επίπεδο του χρόνου και της συχνότητας. Τέλος, υποστηρίζει unicast και multicast μετάδοση, τόσο σε microcell (κελιά μικρότερου εύρους) όσο και macrocell (μεγαλύτερα κελιά) περιβάλλον. Το αντικείμενο που μελετάται σε αυτή τη διπλωματική είναι το πρόβλημα του περιορισμού των παρεμβολών οι οποίες επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό την απόδοση των LTE συστημάτων. Ιδιαίερη μελέτη γίνεται όσο αφορά στην Inter Cell παρεμβολή και στις Inter Cell Interference Coordination τεχνικές. Συγκεκριμένα, η έρευνα εστιάζει στη βελτίωση της απόδοσης των χρηστών μειώνοντας την παρεμβολή μέσω διαφόρων σχημάτων επαναχρησιμοποίησης συχνότητας. / The number of mobile subscribers has increased tremendously in recent years. Voice communication has become mobile in a massive way and the mobile is the preferred way for voice communication. At the same time the data usage has grown fast in those networks where 3GPP High Speed Packet Access (HSPA) was introduced indicating that the users find value in broadband wireless data. The average data consumption exceeds hundreds of Megabytes per subscriber per month. Wireless networks must make data rates higher in order to match the user experience provided by wireline networks. When customers are used to wireline performance, they expect the wireless network to offer comparable performance with low cost of data delivery. 3GPP Long Term Evolution (LTE) is designed to meet those targets. LTE technology offers scalable bandwidth (from 1.25 up to 20 MHz), with transmission rates of 100 Mbps in downlink and 50 Mbps in uplink. These aspects accompanied with the access technology used, which is the OFDM (Orthogonal frequency division multiplexing), improves end-user throughputs, sector capacity and reduces user plane latency, bringing significantly improved user experience with full mobility. OFDM also offers bigger tolerance in phenomena such as multipath and fading compared to technologies used in previous mobile networks. It is also important to be mentioned that LTE is fully packet switched and uses multiple antenna techniques along with FDD and TDD duplexing. Finally, it supports unicast and multicast transmission, in both microcell and macrocell environment. The subject studied in this thesis is the problem of mitigating Interferences which dramatically affects the performance of LTE system. Extensive study is done concerning Inter Cell Interference and Inter Cell Interference Coordination techniques. In particular, research focuses in enhancing users’ performance by reducing interference via varius schemes of frequency reuse.

Τα τελευταία χρόνια πολλές ερευνητικές ομάδες εστίασαν στην ταυτοποίηση γονιδίων που ενέχονται σε διάφορες βιολογικές διεργασίες και η Δροσόφιλα αποτέλεσε τον ιδανικό οργανισμό-μοντέλο λόγω της διαθεσιμότητας πολλών γενετικών εργαλείων. Η ανάπτυξη της τεχνολογίας της RNA παρεμβολής ευνόησε ιδιαίτερα την ευρείας κλίμακας γενετική ανάλυση στη Δροσόφιλα. Εκμεταλλευόμενοι τα διαθέσιμα εργαλεία πραγματοποιήσαμε μία μελέτη σάρωσης βασισμένη σε RNAi για γονίδια που εμπλέκονται στη μορφογένεση του συστήματος των σωματικών μυών και του επιθηλίου του φτερού της Drosophila melanogaster. Συνολικά, εξετάσαμε 321 γονίδια με συστημική ή ιστοειδική RNAi σιώπηση στο μεσόδερμα ή με συνδυασμό και των δύο και ταυτοποιήσαμε 58 γονίδια άγνωστης λειτουργίας τα οποία χρειάζονται για την ανάπτυξη και ομοιόσταση του εμβρυϊκού/προνυμφικού μυϊκού συστήματος. Περιέργως, στις μισές σχεδόν περιπτώσεις δεν παρατηρήσαμε φαινότυπο θνησιμότητας πλήρους διεισδυτικότητας, γεγονός που υποδεικνύει ότι ο αριθμός των γονιδίων που συμμετέχουν στη συγκεκριμένη διεργασία είναι μεγαλύτερος από αυτόν που έχει προβλεφθεί με βάσει τα αποτελέσματα μίας ευρείας κλίμακας μελέτης σάρωσης με RNAi στο μυϊκό σύστημα που ολοκληρώθηκε πρόσφατα. Επιπλέον, μελετήσαμε 242 γονίδια με ιστοειδική σιώπηση στα επιθήλια και ταυτοποιήσαμε 32, τα οποία είναι απαραίτητα για τη βιωσιμότητα, και 24, τα οποία είναι αναγκαία για τη μορφοποίηση του ενήλικου φτερού. Από τα γονίδια που έδωσαν θετικό αποτέλεσμα επιλέξαμε ένα το οποίο είναι απαραίτητο και για τις δύο διεργασίες, το chd64. Το chd64 κωδικοποιεί μία πρωτεΐνη που αποτελείται από μία δομική περιοχή με ομολογία στις καλπονίνες (CH) και ένα μοτίβο CLIK23 και παρουσιάζει 42% και 43% ταυτότητα με τις τρανσγελίνες 2 και 3 των θηλαστικών αντιστοίχως. Οι τρανσγελίνες συνιστούν μία οικογένεια πρωτεϊνών που εμφανίζουν υψηλό βαθμό συντήρησης και συμμετέχουν στο σχηματισμό δεσμίδων και στη σταθεροποίηση των ινιδίων ακτίνης. Το γονιδίωμα της Δροσόφιλας εμπεριέχει τρεις διαφορετικούς γενετικούς τόπους: CG4694 ή Mp20, CG14996 ή Chd64 and CG5023, σε πλήρη αναλογία με τα γονιδιώματα των θηλαστικών. Τα προκαταρκτικά αποτελέσματα μας έδειξαν ότι από τα γονίδια που κωδικοποιούν τις τρεις τρανσγελίνες της Δροσόφιλας μόνο το Chd64 είναι απαραίτητο για τη βιωσιμότητα και τη σωστή ανάπτυξη των μυϊκών και επιθηλιακών ιστών. Για να μελετήσουμε τη λειτουργία του γονιδίου ήταναπαραίτητο: α) να διερευνήσουμε το πρότυπο έκφρασης του και β) να αξιολογήσουμε τα αποτελέσματα της απώλειας λειτουργίας του σε διαφορετικούς ιστούς. Έτσι, δημιουργήσαμε διαγονιδιακές μύγες που έφεραν τυχαίες ενθέσεις ενός γενωμικού τμήματος του γονιδίου συζευγμένου με GFP που επέτρεπε την παρατήρηση του ενδογενούς προτύπου έκφρασης του γονιδίου σε ζωντανό οργανισμό κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης. Ταυτόχρονα, δημιουργήσαμε ένα αντίσωμα έναντι ολόκληρης της πρωτεΐνης Chd64. Επιπλέον, προμηθευτήκαμε δύο UAS:chd64IR στελέχη και πολλά διαφορετικά GAL4 στελέχη με σκοπό να μελετήσουμε την επίδραση της μειορρύθμισης του chd64 σε διαφορετικούς ιστούς. Τέλος, δημιουργήσαμε δύο ελλείψεις που απομακρύνουν το chd64. Τα δεδομένα που έχουμε ως τώρα δείχνουν ότι το chd64 εκφράζεται έντονα στον εμβρυϊκό/προνυμφικό πεπτικό σωλήνα, στα αιμοκύτταρα, στην τραχεία, στο νευρικό σύστημα, στα περιτραχειακά κύτταρα Inka, στους εμβρυϊκούς δίσκους, στους σιελογόνους αδένες, στην επιδερμίδα και στα τενόντια κύτταρα. Επιπλέον, διαπιστώσαμε έκφραση του γονιδίου στα θυλακοκύτταρα και μισχοειδή κύτταρα των ωοθυλακίων. Σε όλους τους παραπάνω κυτταρικούς τύπους η πρωτεΐνη συσσωρεύεται στο κυτταρόπλασμα και στην περιφέρεια του κυττάρου. Λεπτομερέστερη ανάλυση των μεγάλων κυττάρων των σιελογόνων αδένων έδειξε ότι η πρωτεΐνη εντοπίζεται σε μεβρανικές δομές που αντιστοιχούν στο ενδοπλασματικό δίκτυο και στο φλοιό του κυττάρου, όπου συνεντοπίζεται με την ακτίνη. Οι μελέτες απώλειας λειτουργίας έδειξαν ότι έκφραση του chd64 είναι απαραίτητη για τη βιωσιμότητα και τη μορφολογία ή/και λειτουργικότητα των μαλπιγγιανών σωληναρίων. Συγκεκριμένα, διαπιστώσαμε ότι η αναστολή της ζυγωτικής έκφρασης του γονιδίου οδηγεί σε διόγκωση των μαλπιγγιανών σωληναρίων και σχετίζεται με τη μη φυσιολογική υποκυτταρική κατανομή της DE-καδερίνης. Ωστόσο, ο τρόπος δράσης του γονιδίου στην προαναφερθείσα διαδικασία παραμένει άγνωστος. Η απομάκρυνση της μητρικής προέλευσης Chd64 πρωτεΐνης και η εκτενέστερη εξέταση της διαδικασίας καθορισμού και της πολικότητας των κυττάρων που συγκροτούν τα μαλπιγγιανά σωληνάρια σε αγρίου τύπου και μεταλλαγμένο γενετικό υπόβαθρο με τη χρήση κατάλληλων μαρτύρων θα μας δώσουν νέες πληροφορίες σχετικά με τη λειτουργία του γονίδιου σε ολόκληρο τον οργανισμό. / In the past years many research groups have focused in the identification of genes that are involved in distinct biological processes and Drosophila has provided the ideal model-organism due to the availability of several genetic tools. The introduction of RNAi technology has greatly facilitated the conduction of many large scale genetic analyses in Drosophila. Taking advantage of the available tools we conducted an RNAi-based screen for genes involved in the morphogenesis of the somatic muscle system and wing epithelium of Drosophila melanogaster. Collectively, we tested 321 genes with either systemic or tissue-specific RNAi silencing in the mesoderm or a combination of both and discovered 58 novel genes which are required for proper development and homeostasis of the embryonic/larval muscular system. Surprisingly, in almost half of the cases we did not observe a lethal phenotype of complete penetrance arguing that the number of genes involved in the particular process is greater than the one estimated based on the results of a recently completed genome-wide scale RNAi-based muscle screen. In addition, we tested 242 genes by tissue-specific gene inactivation in the epithelia and identified 32 that are required for adult viability and 24 that are indispensible for proper adult wing morphogenesis. Among our positive hits we selected one that is required for both processes for further examination, namely chd64. Chd64 encodes a protein that consists of a calponin-homology (CH) domain and a CLIK23 motif and exhibits 42% and 43% identity with the mammalian transgelins 2 and 3 respectively. Transgelins comprise a highly conserved family of proteins that have been implicated in the bundling and stabilization of actin filaments. The Drosophila genome bears three distinct loci: CG4694 or Mp20, CG14996 or Chd64 and CG5023 by complete analogy to the mammalian genomes. Our initial results showed that out of the three genes that code for the fly transgelins only chd64 is required for viability and the proper development of muscle and epithelial tissues. In order to gain insight into the function of chd64 it was crucial to: a) explore the expression pattern of the gene and b) evaluate the effects of chd64 loss of function in diverse tissues. Thus, we generated transgenic flies that bear random insertions of a GFP-tagged genomic fragment for the gene that allowed us to visualize the endogenous gene expression pattern in the living organism throughout development. Meanwhile, we developed an antibody against the full-length Chd64 protein. Inaddition, we obtained two different UAS:chd64IR strains and many tissue specific GAL4 strains in order to explore the effects of chd64 knock-down in the specific tissues. Finally we generated two deletions that remove chd64. Our data so far indicate that chd64 is largely expressed in the embryonic/larval gut, hemocytes, trachea, nervous system, peritracheal Inka cells, imaginal discs, salivary glands, epidermis and tendon cells. In addition, we observed chd64 expression in the follicle and stalk cells of egg chambers. In all the above mentioned cell types the protein is accumulated in the cytoplasm and periphery. More detailed analysis using the large salivary gland cells shows that Chd64 is specifically localized in some membranous structures of the cytoplasm corresponding to the ER and in the cell cortex where it colocalises with actin. Our loss of function studies demonstrate that chd64 expression is indispensable for viability and for the normal morphology and/or function of malpighian tubules. We specifically observed that the ablation of chd64 zygotic expression results in the appearance of bloated tubules and is involved in the abnormal subcellular distribution of DE-cadherin. However the mode of the gene’s action in the above mentioned procedure remains unknown. Consequently, we conclude that chd64 exhibits a complicated expression pattern during development and is required for viability. Removal of the maternally derived Chd64 protein and further examination of malpighian tubule cell specification and polarity using specific markers in wild type and mutant backgrounds will provide a novel insight on the gene’s functions in the whole organism.

Η αντιμετώπιση της περιορισμένης χωρικής ανάλυσης των εικόνων, η οποία οφείλεται στους φυσικούς περιορισμούς που εμφανίζουν οι αισθητήρες σύλληψης εικόνας, αποτελεί το αντικείμενο μελέτης της παρούσας διδακτορικής διατριβής. Στη διατριβή αυτή αρχικά γίνεται προσπάθεια μοντελοποίησης της λειτουργίας του ψηφιοποιητή εικόνας κατά τη δημιουργία αντίγραφου ενός εγγράφου μέσω απλών μοντέλων. Στην εξομοίωση της λειτουργίας του ψηφιοποιητή, το προτεινόμενο μοντέλο θα πρέπει να προτιμηθεί έναντι των μοντέλων Gaussian και Cauchy, που συναντώνται στη βιβλιογραφία, καθώς είναι ισοδύναμο στην απόδοση, απλούστερο στην υλοποίηση και δεν παρουσιάζει εξάρτηση από συγκεκριμένα χαρακτηριστικά λειτουργίας του ψηφιοποιητή. Έπειτα, μορφοποιούνται νέες μέθοδοι για τη βελτίωση της χωρικής ανάλυσης σε εικόνες. Προτείνεται μέθοδος μη ομοιόμορφης παρεμβολής για ανακατασκευή εικόνας Super-Resolution (SR). Αποδεικνύεται πειραματικά πως η προτεινόμενη μέθοδος η οποία χρησιμοποιεί την παρεμβολή Kriging υπερτερεί της μεθόδου η οποία δημιουργεί το πλέγμα υψηλής ανάλυσης μέσω της σταθμισμένης παρεμβολής κοντινότερου γείτονα που αποτελεί συμβατική τεχνική. Επίσης, παρουσιάζονται τρεις νέες μέθοδοι για στοχαστική ανακατασκευή εικόνας SR regularized. Ο εκτιμητής Tukey σε συνδυασμό με το Bilateral Total Variation (BTV) regularization, ο εκτιμητής Lorentzian σε συνδυασμό με το BTV regularization και ο εκτιμητής Huber συνδυασμένος με το BTV regularization είναι οι τρεις μέθοδοι που προτείνονται. Μία πρόσθετη καινοτομία αποτελεί η απευθείας σύγκριση των τριών εκτιμητών Tukey, Lorentzian και Huber στην ανακατασκευή εικόνας super-resolution, άρα στην απόρριψη outliers. Η απόδοση των προτεινόμενων μεθόδων συγκρίνεται απευθείας με εκείνη μίας τεχνικής SR regularized που υπάρχει στη βιβλιογραφία, η οποία αποδεικνύεται κατώτερη. Σημειώνεται πως τα πειραματικά αποτελέσματα οδηγούν σε επαλήθευση της θεωρίας εύρωστης στατιστικής συμπεριφοράς. Επίσης, εκπονείται μία πρωτότυπη μελέτη σχετικά με την επίδραση που έχει κάθε ένας από τους όρους έκφρασης πιστότητας στα δεδομένα και regularization στη διαμόρφωση του αποτελέσματος της ανακατασκευής εικόνας SR. Τα συμπεράσματα που προκύπτουν βοηθούν στην επιλογή μίας αποτελεσματικής μεθόδου για ανακατασκευή εικόνας SR ανάμεσα σε διάφορες υποψήφιες μεθόδους για κάποια δεδομένη ακολουθία εικόνων χαμηλής ανάλυσης. Τέλος, προτείνεται μία μέθοδος παρεμβολής σε εικόνα μέσω νευρωνικού δικτύου. Χάρη στην προτεινόμενη τεχνική εκπαίδευσης το νευρωνικό δίκτυο μαθαίνει το point spread function του ψηφιοποιητή εικόνας. Τα πειραματικά αποτελέσματα αποδεικνύουν πως η προτεινόμενη μέθοδος υπερτερεί σε σχέση με τους κλασικούς αλγόριθμους δικυβικής παρεμβολής και παρεμβολής spline. Η τεχνική που προτείνεται εξετάζει για πρώτη φορά το ζήτημα της σειράς της παρουσίασης των δεδομένων εκπαίδευσης στην είσοδο του νευρωνικού δικτύου. / Coping with the limited spatial resolution of images, which is caused by the physical limitations of image sensors, is the objective of this thesis. Initially, an effort to model the scanner function when generating a document copy by means of simple models is made. In a task of scanner function simulation the proposed model should be preferred over the Gaussian and Cauchy models met in bibliography as it is equivalent in performance, simpler in implementation and does not present any dependence on certain scanner characteristics. Afterwards, new methods for improving images spatial resolution are formulated. A nonuniform interpolation method for Super-Resolution (SR) image reconstruction is proposed. Experimentation proves that the proposed method employing Kriging interpolation predominates over the method which creates the high-resolution grid by means of the weighted nearest neighbor interpolation that is a conventional interpolation technique. Also, three new methods for stochastic regularized SR image reconstruction are presented. The Tukey error norm in combination with the Bilateral Total Variation (BTV) regularization, the Lorentzian error norm in combination with the BTV regularization and the Huber error norm combined with the BTV regularization are the three proposed methods. An additional novelty is the direct comparison of the three estimators Tukey, Lorentzian and Huber in the task of super-resolution image reconstruction, thus in rejecting outliers. The performance of the proposed methods proves superior to that of a regularized SR technique met in bibliography. Experimental results verify the robust statistics theory. Moreover, a novel study which considers the effect of each one of the data-fidelity and regularization terms on the SR image reconstruction result is carried out. The conclusions reached help to select an effective SR image reconstruction method, among several potential ones, for a given low-resolution sequence of frames. Finally, an image interpolation method employing a neural network is proposed. The presented training procedure results in the network learning the scanner point spread function. Experimental results prove that the proposed technique predominates over the classical algorithms of bicubic and spline interpolation. The proposed method is novel as it treats, for the first time, the issue of the training data presentation order to the neural network input.

Wireless communication systems require advanced techniques at the transmitter and at the receiver that improve the performance in hostile radio environments. The received signal is significantly distorted due to the dynamic nature of the wireless channel caused by multipath fading and Doppler spread. In order to mitigate the negative impact of the channel to the received signal quality, techniques as equalization and diversity are usually employed in the system design. During the transmission, the phenomenon of inter-symbol interference (ISI) occurs at the receiver due to the time dispersion of the involved channels. Hence, several delayed replicas of previous symbols interfere with the current symbol. Equalization is usually employed in order to combat the effect of the ISI. Several implementations for equalization filters have been proposed, including linear and non-linear processing, providing complexity-performance trade-offs. It is known that the length of the equalization filter determines the complexity of the technique. Since the wireless channels are characterized by long and sparse impulse responses, the conventional equalizers require high computational complexity due to the large size of their filters. In this dissertation, we have further investigated the long standing problem of equalization in light of the recently derived theory of compressed sampling (CS) for sparse and redundant representations. The developed heuristic algorithms for equalization, can exploit either the sparsity of the channel impulse response (CIR), or the sparsity of the equalizer filters, in order to derive efficient implementation designs. To this end, building on basis pursuit and matching pursuit techniques new equalization schemes have been proposed that exhibit considerable computational savings, increased performance properties and short training sequence requirements. Our main contribution for this part is the Stochastic Gradient Pursuit algorithm for sparse adaptive equalization. An alternative approach to combat ISI is based on the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system. In this system, the entire channel is divided into many narrow subchannels, so as the transmitted signals to be orthogonal to each other, despite their spectral overlap. However, in the case of doubly selective channels, the Doppler effect destroys the orthogonality between subcarriers. Thus, similarly to ISI, the effect of intercarrier interference (ICI) is introduced at the receiver, where symbols which belong to other subcarriers interfere with the current one. Considering this problem, we have developed iterative algorithms which recursively cancels the ICI at the receiver, providing performance-complexity trade-offs. For low or medium Doppler spreads, the typical approach is to approximate the frequency-domain channel matrix with a banded one. On this premise, we derived reduced-rank preconditioned conjugate gradient (PCG) algorithms in order to estimate the equalization matrix with a reduced number of iterations. Also developed an improved PCG algorithm with the same complexity order, using the Galerkin projections theory. However, in rapidly changing environments, a severe ICI is introduced and the banded approximation results in significant performance degradation. In order to recover this performance loss, we developed regularized estimation framework for ICI equalization, with linear complexity with respect the the number of the subcarriers. Moreover, we proposed a new equalization technique which has the potential to completely cancel the ICI. This approach works in a successive manner through a number of stages, conveying from the fully-connected ordered successive interference cancellation architecture (OSIC) in order to fully suppress the residual interference at each stage of the equalizer. On the other hand, diversity can improve the performance of the communication system by sending the information symbols through multiple signal paths, each of which fades independently. One approach to obtain diversity is through cooperative transmission, considering a group of nearby terminals (relays) as forming one virtual antenna array and applying a spatial beamforming technique so as to optimize the communication via them. Such beamforming techniques differ from their classical counterparts where the array elements are located in a common processing unit, due to the distribution of the relays in the space. In this setting, we developed new distributed algorithms which enable the relay cooperation for the computation of the beamforming weights leveraging the computational abilities of the relays. Each relay can estimate only the corresponding entry of the principal eigenvector, combining data from its network neighbours. The proposed algorithms are applied to two distributed beamforming schemes for relay networks. In the first scheme, the beamforming vector is computed through minimization of a total transmit power subject to the receiver quality-of-service (QoS) constraint. In the second scheme, the beamforming weights are obtained through maximization of the receiver SNR subject to a total transmit power constraint. Moreover, the proposed algorithms operate blindly, implying that no training data are required to be transmitted to the relays, and adaptively, exhibiting a quite short convergence period. / Τα συστήματα ασύρματων επικοινωνιών απαιτούν εξειδικευμένες τεχνικές στον πομπό και στον δέκτη, οι οποίες να βελτιώνουν την απόδοση του συστήματος σε εχθρικά περιβάλλοντα ασύρματης μετάδοσης. Λόγω της δυναμικής φύσης του ασύρματου καναλιού, που περιγράφεται από τα φαινόμενα της απόσβεσης, της πολυδιόδευσης και του Doppler, το λαμβανόμενο σήμα είναι παραμορφωμένο σε σημαντικό βαθμό. Για να αναιρέσουμε αυτήν την αρνητική επίδραση του καναλιού στην ποιότητα του λαμβανόμενου σήματος, κατά τον σχεδιασμό του συστήματος συνήθως υιοθετούνται τεχνικές όπως η ισοστάθμιση και η ποικιλομορφία. Ένα φαινόμενο που προκύπτει στο δέκτη ενός ασύρματου συστήματος επικοινωνίας, λόγω της χρονικής διασποράς που παρουσιάζουν τα κανάλια, είναι η διασυμβολική παρεμβολή, όπου χρονικά καθυστερημένα αντίγραφα προηγούμενων συμβόλων παρεμβάλουν με το τρέχων σύμβολο. Ένας τρόπος για την αντιμετώπιση του φαινομένου αυτού, είναι μέσω της ισοστάθμισης στο δέκτη, όπου χρησιμοποιώντας γραμμικές και μη-γραμμικές τεχνικές επεξεργασίας, τα μεταδιδόμενα σύμβολα ανιχνεύονται από το ληφθέν σήμα. Ωστόσο, συνήθως τα ασύρματα κανάλια χαρακτηρίζονται από κρουστικές αποκρούσεις μεγάλου μήκους αλλά λίγων μη μηδενικών συντελεστών, και σε αυτήν την περίπτωση η υπολογιστική πολυπλοκότητα των συνήθων τεχνικών είναι πολύ υψηλή. Στα πλαίσια αυτής της διατριβής, αναπτύχθηκαν νέοι ευριστικοί αλγόριθμοι για το πρόβλημα της ισοστάθμισης, οι οποίοι εκμεταλλεύονται είτε την αραιότητα της κρουστικής απόκρισης είναι την αραιότητα του αντιστρόφου φίλτρου, προκειμένου να παραχθούν αποδοτικές υλοποιήσεις. Θεωρώντας τον μη γραμμικό ισοσταθμιστή ανατροφοδότησης-απόφασης, έχει δειχθεί ότι κάτω από συνήθεις υποθέσεις για τους συντελεστές της κρουστικής απόκρισης του καναλιού, το εμπρόσθιο φίλτρο και το φίλτρο ανατροφοδότησης μπορούν να αναπαρασταθούν από αραιά διανύσματα. Για τον σκοπό αυτό, τεχνικές Συμπιεσμένης Καταγραφής, οι οποίες έχουν χρησιμοποιηθεί κατα κόρον σε προβλήματα ταυτοποίησης συστήματος, μπορούν να βελτιώσουν σε μεγάλο βαθμό την απόδοση κλασσικών ισοσταθμιστών που δεν λαμβάνουν υπόψιν τους την αραιότητα των διανυσμάτων. Έχοντας ως βάση τις τεχνικές basis pursuit και matching pursuit, αναπτύχθηκαν νέα σχήματα ισοσταθμιστών τα οποία παρουσιάζουν αξιοσημείωτη μείωση στο υπολογιστικό κόστος. Επίσης, αντίθετα με τη συνήθη πρακτική ταυτοποίησης συστήματος, αναπτύχθηκε νέος ευριστικό αλγόριθμος για το πρόβλημα αραιής προσαρμοστικής ισοστάθμισης, με την ονομασία Stochastic Gradient Pursuit. Επιπλέον, ο αλγόριθμος αυτός επεκτάθηκε και για την περίπτωση όπου ο αριθμός των μη μηδενικών στοιχείων του ισοσταθμιστή είναι άγνωστος. Μία διαφορετική προσέγγιση για την αντιμετώπιση του φαινομένου της διασυμβολικής παρεμβολής είναι μέσω του συστήματος orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM), όπου το συνολικό κανάλι χωρίζεται σε πολλά στενά υπο-κανάλια, με τέτοιον τρόπο ώστε τα μεταδιδόμενα σήματα να είναι ορθογώνια μεταξύ τους, παρότι παρουσιάζουν φασματική επικάλυψη. Ωστόσο, σε χρονικά και συχνοτικά επιλεκτικά κανάλια, το φαινόμενο Doppler καταστρέφει την ορθογωνιότητα των υπο-καναλιών. Σε αυτήν την περίπτωση, παρόμοια με το φαινόμενο της διασυμβολικής παρεμβολής, εμφανίζεται το φαινόμενο της διακαναλικής παρεμβολής, όπου τα σύμβολα που ανήκουν σε διαφορετικά υπο-κανάλια παρεμβάλουν στο τρέχον. Θεωρώντας αυτό το πρόβλημα, αναπτύχθηκαν νέα σχήματα ισοστάθμισης που ακυρώνουν διαδοχικά την παρεμβολή αυτή, παρέχοντας έναν συμβιβασμό μεταξύ της απόδοσης και της πολυπλοκότητας. Στις περιπτώσεις όπου το φαινόμενο Doppler δεν είναι τόσο ισχυρό, η συνήθης τακτική είναι η προσέγγιση του πίνακα του καναλιού με έναν πίνακα ζώνης. Με αυτό το σκεπτικό, αναπτύχθηκαν αλγόριθμοι μειωμένης τάξης που βασίζονται στην επαναληπτική μέθοδο preconditioned conjugate gradient (PCG), προκειμένου να εκτιμήσουμε τον πίνακα ισοστάθμισης με έναν μειωμένο αριθμό επαναλήψεων. Επίσης, αναπτύχθηκαν τεχνικές που βασίζονται σε προβολές Galerkin για την βελτίωση της απόδοσης των συστημάτων χωρίς να αυξάνουν σημαντικά την πολυπλοκότητα. Ωστόσο, για τις περιπτώσεις όπου το φαινόμενο Doppler έχει ισχυρή επίδραση στο δέκτη του τηλεπικοινωνιακού συστήματος, όπως στις περιπτώσεις πολύ δυναμικών καναλιών, τότε η προσέγγιση με τον πίνακα ζώνης μειώνει σημαντικά την απόδοση του συστήματος. Με στόχο να ανακτήσουμε την απώλεια αυτή, αναπτύχθηκαν τεχνικές κανονικοποιημένης εκτίμησης, με γραμμική πολυπλοκότητα σε σχέση με τον αριθμό των υπο-καναλιών. Επιπρόσθετα, αναπτύχθηκε ένα νέο σχήμα ισοστάθμισης που έχει την δυνατότητα να ακυρώσει πλήρως την διακαναλική παρεμβολή. Το συγκεκριμένο σχήμα λειτουργεί βασιζόμενο σε έναν αριθμό διαδοχικών σταδίων, ακολουθώντας την φιλοσοφία της αρχιτεκτονικής fully-connected ordered successive interference cancellation (OSIC), με στόχο να μειώσει την εναπομείναντα παρεμβολή σε κάθε στάδιο του ισοσταθμιστή Η απόδοση ενός τηλεπικοινωνιακού συστήματος μπορεί επίσης να βελτιωθεί με την χρήση τεχνικών ποικιλομορφίας, δηλαδή με την μετάδοση των συμβόλων μέσω πολλών ανεξάρτητων μονοπατιών. Μία τεχνική ποικιλομορφίας είναι η συνεργατική μετάδοση, όπου μία ομάδα κοντινών τερματικών (relays) σχηματίζουν μία εικονική συστοιχία κεραιών και τεχνικές διαμόρφωσης λοβού μετάδοσης χρησιμοποιούνται προκειμένου να βελτιστοποιηθεί η επικοινωνία μέσω των τερματικών. Οι συγκεκριμένες τεχνικές διαμόρφωσης λοβού μετάδοσης, διαφέρουν από τις κλασσικές όπου η συστοιχία κεραιών βρίσκεται τοποθετημένη σε έναν κόμβο, καθώς τα τερματικά κατανέμονται στον χώρο. Υπό αυτές τις συνθήκες, αναπτύχθηκαν κατανεμημένοι αλγόριθμοι οι οποίοι εκμεταλλεύονται την επικοινωνία και τις υπολογιστικές δυνατότητες των τερματικών για τον υπολογισμό των συνιστωσών του διανύσματος διαμόρφωσης λοβού μετάδοσης. Κάθε τερματικό εκτιμά μόνο την αντίστοιχη συνιστώσα από το κύριο ιδιοδιάνυσμα, συνδιάζοντας δεδομένα από τα γειτονικά τερματικά. Οι προτεινόμενοι αλγόριθμοι εφαρμόστηκαν σε δύο σχήματα κατανεμημένης μετάδοσης μέσω ενδιάμεσων κόμβων. Στο πρώτο σχήμα, τα βάρη του διανύσματος διαμόρφωσης λοβού μετάδοσης υπολογίστηκαν με βάση την ελαχιστοποίηση της συνολικής ισχύος μετάδοσης υπό τον περιορισμό συγκεκριμένου κατωφλίου για την ποιότητα του λαμβανόμενου σήματος. Στο δεύτερο σχήμα, υπολογίστηκαν μεγιστοποιώντας την ποιότητα του λαμβανόμενου σήματος υπό τον περιορισμό ενός κατωφλίου για την συνολική ισχύ μετάδοσης. Επιπλέον, οι αλγόριθμοι που αναπτύχθηκαν λειτουργούν τυφλά, δηλαδή χωρίς φάση εκπαίδευσης, και προσαρμοστικά με μικρό διάστημα σύγκλισης.

Η χωροχρονική μπλοκ κωδικοποίηση (STBC) αποτελεί μία αποδοτική και ευρέως διαδεδομένη τεχνική διαφορετικότητας μετάδοσης για την αντιμετώπιση του φαινομένου της εξασθένησης στις ασύρματες επικοινωνίες. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι ο ορθογώνιος κώδικας του σχήματος Alamouti, ο οποίος με δύο κεραίες μετάδοσης επιτυγχάνει τη μέγιστη χωρική διαφορετικότητα στο μέγιστο δυνατό ρυθμό μετάδοσης, για οποιονδήποτε (πραγματικό ή μιγαδικό) αστερισμό συμβόλων. Ωστόσο, το σχήμα Alamouti έχει σχεδιαστεί για συχνοτικά επίπεδα κανάλια. Στην παρούσα εργασία μελετούμε την εφαρμογή STBC σε κανάλια συχνοτικά επιλεκτικής εξασθένησης. Εστιάζουμε κυρίως στο συνδυασμό του σχήματος Alamouti με τεχνικές εξάλειψης της διασυμβολικής παρεμβολής, εξετάζοντας τα σχήματα OFDM-STBC, FDE-STBC και TR-STBC, που έχουν προταθεί στη βιβλιογραφία. Επιπρόσθετα των συμβατικών δεκτών, για τα δύο τελευταία σχήματα περιγράφουμε και προσαρμοστικούς δέκτες, οι οποίοι παρακολουθούν τις μεταβολές του καναλιού, χωρίς να απαιτούν την ακριβή εκτίμησή του. Η έρευνα πάνω στα προηγούμενα σχήματα οδήγησε σε ορισμένα αξιόλογα αποτελέσματα. Κατ’ αρχήν, αποδεικνύουμε ότι τα σχήματα FDE-STBC και TR-STBC είναι ισοδύναμα, μολονότι καθένα εφαρμόζει διαφορετική κωδικοποίηση στα μεταδιδόμενα δεδομένα. Επίσης, σχεδιάζουμε έναν νέο δέκτη για το σχήμα TR-STBC, τον οποίο αναπτύσσουμε και σε προσαρμοστική μορφή. Βασικό πλεονέκτημα του προτεινόμενου δέκτη είναι ότι εκμεταλλεύεται τους κυκλικούς πίνακες συνέλιξης για τη μείωση της πολυπλοκότητας αποκωδικοποίησης. Τέλος, η απόδοση κάθε σχήματος και δέκτη αξιολογείται σε διάφορες συνθήκες εξασθένησης μέσω προσομοιώσεων σε υπολογιστικό περιβάλλον. / Space-time block coding (STBC) is an effective and widely used transmit diversity technique to combat multipath fading in wireless communication systems. A prominent example of STBC is the orthogonal code of Alamouti scheme, which achieves full spatial diversity at full transmission rate for two transmit antennas and any (real or complex) signal constellation. However, Alamouti scheme has been designed only for frequency-flat channels. In this thesis we study the application of STBC in frequency-selective channels. We mainly focus on combining Alamouti scheme with techniques for mitigating intersymbol interference, by studying several schemes (OFDM-STBC, FDE-STBC and TR-STBC) that have been proposed in literature. In addition to the conventional receivers, for FDE-STBC and TR-STBC we describe adaptive receivers too, which have the ability of tracking channel variations, without requiring explicit channel estimation. Research made upon the above schemes has come to some remarkable results. First, we prove that TR-STBC and FDE-STBC are equivalent, although each one encodes differently the transmitted data. Then, we design a new receiver for TR-STBC, which exploits the circulant convolution matrices, in order to reduce decoding complexity and we, also, develop an adaptive structure for the proposed receiver. At last, we evaluate the performance of all the described schemes and receivers in different fading conditions, by using computer simulations.