Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζονται τεχνικές μετάδοσης σε ασύρματα συστήματα επικοινωνιών και μελετάται η επίδοσή τους με χρήση προσομοιώσεων. Κύριος στόχος είναι η παρουσίαση και η μελέτη τεχνικών ποικιλότητας, που χρησιμοποιούνται στα ασύρματα συστήματα επικοινωνιών, ώστε να αντιμετωπιστούν οι διαλείψεις του καναλιού και να βελτιωθεί η αξιοπιστία της επικοινωνίας. Αρχικά, εισάγεται το μοντέλο του ασύρματου καναλιού ως ένα σύστημα και εξετάζεται το φαινόμενο των διαλείψεων που επηρεάζει τη διάδοση του σήματος. Παρουσιάζονται, επίσης, πιθανοτικά μοντέλα του ασύρματου καναλιού, τα οποία χρησιμοποιούνται για την πρόβλεψη της συμπεριφοράς του καναλιού και για τη σχεδίαση ασύρματων συστημάτων. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται συνοπτικά διάφορες τεχνικές διαμόρφωσης και μελετάται, μέσω προσομοιώσεων, η απόδοση ασύρματων συστημάτων που χρησιμοποιούν μία κεραία σε πομπό και δέκτη (SISO) για μετάδοση μέσω καναλιού Λευκού Προσθετικού Γκαουσιανού Θορύβου (AWGN) και μέσω καναλιού Rayleigh επίπεδων διαλείψεων. Ακολουθεί η παρουσίαση και η μελέτη τεχνικών ποικιλότητας (diversity), που εφαρμόζονται είτε στον πομπό συστημάτων με πολλές κεραίες στον πομπό και μία κεραία στο δέκτη (MISO) είτε στο δέκτη συστημάτων με μία κεραία στον πομπό και πολλές κεραίες στο δέκτη (SIMO) και έχουν ως στόχο τη βελτίωση της επίδοσης των συστημάτων σε περιβάλλοντα διαλείψεων. Συγκεκριμένα, μελετώνται οι τεχνικές Maximal Ratio Combining (MRC) και selective combining για χρήση σε δέκτες συστημάτων SIMO, καθώς και η τεχνική Maximal Ratio Transmission (MRT) και ο χωροχρονικός κώδικας Alamouti για χρήση σε πομπούς συστημάτων MISO. H εργασία ολοκληρώνεται με τη σύγκριση των τεχνικών ως προς το κέρδος ισχύος (power gain) και το κέρδος ποικιλότητας (diversity gain) που επιτυγχάνουν. / The topic of this thesis is the study of transmission techniques for wireless communication systems and the evaluation of their performance using simulations. The main goal is to present and study diversity techniques, which are employed in wireless communications systems in order to address the effects of channel fading and improve the reliability of communication. First, the system model of the wireless channel is introduced, and the impact on the fading effect on the propagation of the signals is examined. Moreover, probabilistic models are presented for the wireless channel, which are used for the prediction of the behavior of the channel and for the design of wireless communication systems. Then modulation techniques are presented and their performance is evaluated for wireless systems that employ one antenna at both the transmitter and the receiver (SISO) and transmit over the Additive White Gaussian Noise (AWGN) channel and the flat-fading Rayleigh channel. The study of SISO systems is followed by the presentation of diversity techniques that are used either at the transmitter of systems with many antennas at the transmitter and one antenna at the receiver (MISO) or at the receiver of systems with a single antenna at the transmitter and many antennas at the receiver (SIMO). Diversity techniques aim at improving the performance of wireless systems in fading environments. More precisely, the Maximal Ratio Combining (MRC) and the Selective Combining technique are studied for use at receivers of SIMO systems, whereas the Maximal Ratio Transmission (MRT) technique and the Alamouti space-time code are considered for transmitters of MISO systems. The thesis concludes with a comparison of the power gain and the diversity gain that is achieved by the diversity techniques.

Η διπλωματική εργασία περιλαμβάνει τη μελέτη αλλά και την προσομοίωση ευφυούς κεραίας για την υποστήριξη εξειδικευμένων επικοινωνιακών υπηρεσιών και χωρίζεται σε έξι κυρίως κεφάλαια. Το 1ο κεφάλαιο αναλύει τις τεχνικές παραμέτρους των συστοιχιών κεραίας που είναι απαραίτητες για τη μελέτη. Στο 2ο κεφάλαιο γίνεται μια σε βάθος ανάλυση του κυψελοειδούς συστήματος κινητής επικοινωνίας και διακρίνουμε την περίπτωση του στατικού φωτισμού και της κεραιοσυστοιχίας που περιστρέφεται αποτελούμενη από έξυπνες κεραίες. Στο 3ο και στο 4ο κεφάλαιο μέσω διαγραμμάτων ροής (flow charts) δείχνουμε όλες τις απαραίτητες ενέργειες και τα στοιχεία που πρέπει να λάβουμε υπ’ όψιν για το σχεδιασμό και την κατασκευή του αντίστοιχου κεραιοσυστήματος. Στο 5ο κεφάλαιο αναφέρουμε τρόπους κατασκευής μιας συστοιχίας για την κάθε περίπτωση και τα συστατικά μέρη από τα οποία πρέπει να αποτελείται. Τέλος, το 6ο κεφάλαιο περιλαμβάνει γενικά συμπεράσματα και μελλοντικές χρήσεις των ευφυών κεραιών. / This thesis includes the study and simulation of smart antenna in support of specialized communications services, and is divided into six main chapters. The first chapter analyzes the technical parameters of antenna arrays that are needed for the study. In the second chapter is an in-depth analysis of cellular mobile communication system and distinguish the case of static lighting and rotating antenna array consisting of smart antennas. In the 3rd and 4th chapter through flowcharts are shown all the necessary steps and details that must be taken into account for the design and construction of the corresponding antenna system. The 5th chapter addresses how manufacturing an array for each case and the components of which must be composed. Finally, the sixth chapter contains general conclusions and future uses of smart antennas.