Αποτελεί γεγονός ότι τα κινητά τηλέφωνα χρησιμοποιούνται με όλο και αυξανόμενο ρυθμό για τη συλλογή μεγάλου όγκου δεδομένων αποσκοπώντας στην ανάλυση της ανθρώπινης συμπεριφοράς. Όσο τα κινητά τηλέφωνα εξελίσσονται και τα smartphones διαμορφώνουν μια έντονα ανταγωνιστική και επικερδή αγορά, δημιουργούνται νέα δεδομένα στις λειτουργίες και τις εφαρμογές των κινητών. Η λίστα επαφών μπορεί πλέον να αποτελείται από χιλιάδες εγγραφές καθιστώντας αρκετά χρονοβόρα την αναζήτηση κάποιας επαφής. Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζεται η πιθανότητα ο χρήστης να καλέσει μια επαφή του βάσει της τρέχουσας τοποθεσίας και του αρχείου κλήσεών του. Η εξαγωγή αυτών των πιθανοτήτων απαιτεί την ομαδοποίηση των κλήσεων του χρήστη βάσει της τοποθεσίας του. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση κατάλληλου αλγορίθμου clustering, ο οποίος κατηγοριοποιεί γεωγραφικά τις κλήσεις του χρήστη. Επίσης, έχοντας πρόσβαση στο αρχείο κλήσεων του χρήστη επιστρέφονται από τον αλγόριθμο ποιες επαφές έχουν κληθεί από κάθε τοποθεσία που έχει κάνει κλήση ο χρήστης. Αξιοποιώντας αυτή την πληροφορία υπολογίζεται η πιθανότητα να κληθεί κάθε μία από τις επαφές του από τη συγκεκριμένη τοποθεσία. Ο αλγόριθμος που παρουσιάζεται στη διπλωματική εργασία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την δημιουργία μιας πιο εύχρηστης λίστας επαφών. Τα περισσότερα κινητά διαθέτουν την επιλογή να ορίσει ο χρήστης ποιες επαφές του είναι αυτές που χρησιμοποιεί πιο συχνά αλλά και το αρχείο κλήσεων που εμφανίζει τις κλήσεις με χρονολογική σειρά. Σε καμία από αυτές τις επιλογές δεν αποτελεί παράγοντας η γεωγραφική τοποθεσία του χρήστη. Ο άνθρωπος ως μέλος της κοινωνίας χρησιμοποιεί το κινητό του τηλέφωνο ως μέσο επικοινωνίας και αλληλεπίδρασης με άλλους ανθρώπους. Κατά τη διάρκεια της ημέρας οι τοποθεσίες που επισκέπτεται ο χρήστης διαφέρουν ανάλογα με την επαγγελματική του ιδιότητα, την προσωπικότητα, την ηλικία αλλά την περίοδο του χρόνου. Τις ώρες που ο άνθρωπος βρίσκεται στο χώρο εργασίας του, είναι πιο πιθανό να επικοινωνεί τηλεφωνικά με συνεργάτες του ενώ το βράδυ όταν βρίσκεται στην εστία του είναι αναμενόμενο να συνομιλεί με οικείους και φίλους. Επίσης ειδικές περίοδοι του χρόνου όπως οι διακοπές των γιορτών ή οι διακοπές το καλοκαίρι, συνεπάγονται οι άνθρωποι να ταξιδεύουν στις πόλεις από όπου κατάγονται. Καθίσταται σαφές ότι σε αυτές τις περιπτώσεις η επικοινωνία του χρήστη διαφοροποιείται καλώντας επαφές που δεν χρησιμοποιεί στην καθημερινότητα του. Η τοποθεσία του ατόμου αποτελεί συνεπώς κύριο παράγοντα στην επιλογή της επαφής με την οποία θα επικοινωνήσει. Τέλος, αξιολογήθηκαν τα αποτελέσματα και η ακρίβεια της προσέγγισης που παρουσιάστηκε στη διπλωματική εργασία και εξήχθησαν τα αντίστοιχα συμπεράσματα. / It is a fact that mobile phones are used with an increasing pace to collect large amounts of data in order to analyze the human behavior. As mobile phones evolve and smartphones are shaping a highly competitive and lucrative market, new data on functions and mobile applications are created. The contact list is now composed of thousands of records making it quite time consuming to search a contact. This thesis presents the possibility for the user to call a contact under the current location and call log. The algorithm presented in this thesis could be used to create a more user-friendly contact list. Most mobile devices give the user the option to set which contacts are those used most often and the call log that shows calls in chronological order. None of these options take under consideration the geographical location of the user. Man as a member of society uses a mobile phone as a medium of communication and interaction with other people. During the day the sites the user visits vary depending on the professional status, personality, age, but the time period. The time that the man is in the workplace, they are more likely to communicate by phone with colleagues whereas in the evening when at home, it is expected to talk with relatives and friends. Also specific periods of time such as vacation holiday or summer vacation, involve people to travel to cities where they originate from. It is clear that in these cases the communication of the user differs calling contacts not used in everyday life. The location of the individual is therefore a key factor in the selection of contact which will communicate. Finally, the results and the accuracy of the approach presented in the thesis were evaluated and we exported the corresponding conclusions.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία, μελετώνται οι παρεμβολές σε σύγχρονα δίκτυα κινητών επικοινωνιών. Το πρώτο κεφάλαιο είναι η εισαγωγή της διπλωματικής εργασίας και αναφέρεται στο ασύρματο κανάλι και περιληπτικά στη διάδοση των κυμάτων σε αυτό. Στο δεύτερο κεφάλαιο, αναλύονται τα είδη των παρεμβολών κατά τη λήψη ενός σήματος που μεταδίδεται στο ασύρματο κανάλι και οι μηχανισμοί με τους οποίους διαδίδονται οι παρεμβολές. Επιπλέον, γίνεται αναφορά στην εξασθένηση διάδοσης που υφίσταται ένα σήμα και αναλύονται οι διαλείψεις μεγάλης κλίμακας και οι διαλείψεις μικρής κλίμακας (επίπεδες ως προς τη συχνότητα και επιλεκτικές ως προς τη συχνότητα). Στη συνέχεια, στο τρίτο κεφάλαιο, αναφέρονται οι στόχοι και τα γενικά χαρακτηριστικά ενός δικτύου UMTS, γίνεται μία επισκόπηση της τεχνολογίας CDMA και αναλύεται η διαχείριση των πόρων του ραδιο-δικτύου. Στο τέταρτο κεφάλαιο, αναφέρονται οι τύποι, οι στόχοι και οι διαδικασίες μεταπομπής (handover) σε 3ης γενιάς WCDMA συστήματα. Ιδιαιτέρως αναλύεται η ήπια μεταπομπή (soft handover), η οποία εισήχθη με την τεχνολογία CDMA και με βάση την οποία θα εξετάσουμε τις παρεμβολές και τη χωρητικότητα του συστήματος αναλύοντας την επίδρασή της σε αυτά. Στο πέμπτο κεφάλαιο, παρουσιάζονται το μοντέλο του ραδιο-διαύλου, το σενάριο του συστήματος και οι υποθέσεις που χρησιμοποιούνται στην παρούσα διπλωματική εργασία. Έπειτα, αναλύονται οι παρεμβολές στην κατερχόμενη ζεύξη, αξιολογούνται οι συνέπειες του soft handover στις παρεμβολές στην κατερχόμενη ζεύξη και εκτιμάται η επίδοση του soft handover σε επίπεδο ζεύξης μελετώντας την επίδραση του soft handover στην κατανομή ισχύος για τα αφιερωμένα κανάλια της κατερχόμενης ζεύξης. Τέλος, στο έκτο κεφάλαιο, αναλύεται η επίδοση του soft handover σε επίπεδο συστήματος χρησιμοποιώντας ως δείκτη αναφοράς το κέρδος στη χωρητικότητα (soft handover gain) της κατερχόμενης ζεύξης, η οποία έχει άμεση σχέση με τη στάθμη των παρεμβολών σε ένα σύστημα CDMA, που έχει περιοριστικό χαρακτήρα λόγω των παρεμβολών. / -

Η ΕΕΕ αποτελείται από τέσσερα κεφάλαια και δύο παραρτήματα, ενώ για την καλύτερη κατανόηση και εξοικείωση του αναγνώστη με τις έννοιες και όρους που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία των κινητών επικοινωνιών παρατίθεται ένα σχετικό γλωσσάριο στο τέλος του κειμένου. Το πρώτο κεφάλαιο έχει τίτλο “εισαγωγή στα κυψελωτά συστήματα κινητής τηλεφωνίας” και αποτελεί ουσιαστικά μια εισαγωγή στις βασικές αρχές της κινητής κιυψελωτής τηλεφωνίας. Η εισαγωγή αυτή είναι απαραίτητη προκειμένου να γίνει ομαλά η μετάβαση σε σύνθετες έννοιες που διέπουν την λειτουργία των συστημάτων κινητής τηλεφωνίας. Το δεύτερο κεφάλαιο έχει τον τίτλο “το κανάλι μετάδοσης στις κινητές ραδιοεπικοινωνίες” και αναφέρεται στις ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά που λαμβάνουν χώρα κατά την ασύρματη μετάδοση της πληροφορίας. Οι ιδιότητες των ηλ/κων κυμάτων, και της ατμόσφαιρας που αποτελεί το μέσο μετάδοσης στις ασύρματες επικοινωνίες καθώς και η μορφολογία του περιβάλλοντος ραδιομετάδοσης είναι μερικές από τις παραμέτρους που διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στην ποιότητα των κινητών επικοινωνιών και για τον λόγο αυτό μελετώνται και εν συνεχεία μοντελοποιούνται προκειμένου να επιτύχουμε την μεγαλύτερη δυνατή απόδοση των συστημάτων αυτών. Το τρίτο κεφάλαιο είναι αφιερωμένο αποκλειστικά στο παγκόσμιο σύστημα κινητής τηλεφωνίας G.S.M. Ως γνωστόν, το G.S.M είναι το πιο διαδεδομένο σύστημα κινητών επικοινωνιών και ως εκ τούτου μία εργασία που αναφέρεται σε συστήματα κινητής τηλεφωνίας έχει ως σημείο αναφοράς το G.S.M. Το τέταρτο και τελευταίο κεφάλαιο της ΕΕΕ αναφέρεται στο καθολικό σύστημα κινητών επικοινωνιών UMTS. Το UMTS είναι το σύστημα κινητών επικοινωνιών 3ης γενιάς, το οποίο ουσιαστικά έκανε πραγματικότητα την πάγια απαίτηση από την πλευρά των χρηστών – συνδρομητών για επικοινωνία “οπουδήποτε, οποτεδήποτε, οτιδήποτε”. Η εργασία κλείνει με δύο παραρτήματα. Το παράρτημα Α αποτελεί μία εισαγωγική περιγραφή στο σύστημα σηματοδοσίας Νο 7. Στις περισσότερες περιπτώσεις ο χρήστης κινητής τηλεφωνίας αγνοεί την ύπαρξη του δικτύου σηματοδοσίας το οποίο ουσιαστικά αλλά αφανώς και αθόρυβα «τρέχει» παράλληλα με το δίκτυο μετάδοσης πληροφοριών. Δίνεται λοιπόν η ευκαιρία μέσα από το παράρτημα αυτό να γίνει γνωστή η ύπαρξη του δικτύου σηματοδοσίας Νο 7 (SS#7), όπου περιγράφονται τα λειτουργικά χαρακτηριστικά του (διαστρωματωμένη αρχιτεκτονική, σημεία σηματοδοσίας κλπ.) ενώ γίνεται αναφορά στα είδη των μηνυμάτων σηματοδοσίας και στον τρόπο που ανταλλάσσονται τα μηνύματα αυτά μεταξύ των δομικών στοιχείων του δικτύου SS#7. Στο παράρτημα Β αναφέρονται κάποια βασικά στοιχεία από την «δημοφιλή» τεχνική κωδικοποίησης Linear Predictive Coding (LPC), η οποία στην Ελληνική αποδίδεται ως Γραμμική Προγνωστική Κωδικοποίηση. Η LPC είναι η τεχνική εκείνη που χρησιμοποιείται στο σύνολο σχεδόν των ψηφιακών συστημάτων επικοινωνίας, χάρη στις εγγενείς ιδιότητές της, και επομένως βρίσκει επίσης εφαρμογή και στο G.S.M, ως ένα κατεξοχήν ψηφιακό σύστημα κινητής τηλεφωνίας. Ωστόσο, η εφαρμογή της LPC δεν περιορίζεται μόνο στο G.S.M αλλά εκτείνεται μέχρι τα σημερινά συστήματα 3ης γενιάς. Τέλος, θα ήθελα να αναφέρω δύο λόγια για τις δυσκολίες που συνάντησα καθόλη την διάρκεια συγγραφής της εργασίας αυτής. Η ΕΕΕ, με την παρούσα μορφή, είναι το αποτέλεσμα μιας πολύμηνης προσπάθειας και συνεχούς μελέτης ενός ιδιαίτερα σύνθετου και πολυδιάστατου αντικειμένου έρευνας, όπως είναι τα συστήματα κινητής τηλεφωνίας. Παρά το γεγονός ότι η βιβλιογραφία υπήρξε επαρκής, οι έννοιες και οι τεχνικές δυσκολίες με τις οποίες ήρθα, πολλές φορές, αντιμέτωπος ήταν κάτι το πρωτόγνωρο, το οποίο αρκετές φορές μου έδινε την εντύπωση του ανυπέρβλητου. Θα ήθελα λοιπόν, να ζητήσω εκ των προτέρων την κατανόηση του αναγνώστη για οποιαδήποτε λάθη ή παραλείψεις οι οποίες φυσικά με βαρύνουν στο ακέραιο. / -

- / -

Τα συστήματα κινητής τηλεφωνίας απαιτούν οι κινητές συσκευές να βρίσκονται στην περιοχή κάλυψης ενός σταθμού βάσης για να μπορεί να διεξαχθεί επικοινωνία. Τι συμβαίνει όμως όταν ένα κινητό τερματικό βρεθεί σε περιοχή που δεν καλύπτεται από σταθμό βάσης; Αυτό μπορεί να συμβεί είτε σε περίπτωση που η περιοχή είναι απομονωμένη ώστε να μη έχει καταστεί συμφέρον να αναπτυχθεί υποδομή κινητής επικοινωνίας, είτε αν βρίσκεται στην επικράτεια υποανάπτυκτης χώρας όπου οι υποδομές είναι απαρχαιωμένες ή ανύπαρκτες, είτε οι υποδομές της περιοχής έχουν καταστραφεί ή καταστεί πρακτικά μη λειτουργικές λόγω απρόσμενων συμβάντων (πόλεμοι, σεισμοί, παλίρροιες, κλπ). Τα κινητά συστήματα δορυφορικών επικοινωνιών αναπτύχθηκαν ακριβώς για να παρέχουν αξιόπιστες υπηρεσίες επικοινωνιών «παντού και πάντοτε». Ειδικά, την δεκαετία 1990 που άρχισε η ευρεία χρήση κινητών επικοινωνιών, αντιμετωπίστηκε το αρχικά το πρόβλημα περιορισμένης κάλυψης λόγω μη επαρκούς επίγειας υποδομής. Η ιδέα ήταν να εξυπηρετούνται οι συνδρομητές από δορυφόρους αντί σταθμών βάσης, οι οποίοι θα παρείχαν παγκόσμια κάλυψη και θα παρέμειναν ανεπηρέαστοι από τις εξελίξεις στην Γη. Συνεπώς, δεν θα απαιτούνταν πρόσθετες υποδομές για κάλυψη περιοχών αλλά οι αρχικοί αστερισμοί δορυφόρων να παρείχαν αδιάκοπη κάλυψη. Ωστόσο λόγω της υψηλής χρέωσης δορυφορικής επικοινωνίας, της αδυναμίας παροχής εξαρχής των διαφημιζόμενων υπηρεσιών και του ανταγωνισμού από τα επίγεια συστήματα κινητής τηλεφωνίας, κάποια από τα δορυφορικά κινητά συστήματα (Iridium, Globalstar) οδηγήθηκαν σε χρεωκοπία στις αρχές της δεκαετίας 2000. Τα συστήματα αυτά εξαγοράστηκαν και ανασυστάθηκαν, και εξυπηρετούν εκατοντάδες χιλιάδων συνδρομητών, ενώ ετοιμάζονται για την εκτόξευση νέας γενεάς δορυφόρων. Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τις τεχνικές διαφορικής λήψης στα συστήματα κινητών δορυφορικών επικοινωνιών και γίνεται προσομοίωση της διαφορικής λήψης σήματος δορυφόρου από πλευράς χρήστη. Για να καταστούν όμως σαφέστερες στον χρήστη οι τεχνικές αυτές, προηγείται επισκόπηση των αρχών επικοινωνίας και της αρχιτεκτονικής των συστημάτων αυτών, ενώ μελετώνται και τεχνικές επεξεργασίας που εφαρμόζονται στο κινητό δορυφορικό σήμα. Συγκεκριμένα, στο Κεφάλαιο 1, αναφέρονται οι αρχές κινητών δορυφορικών επικοινωνιών, δηλαδή η συχνότητες επικοινωνίας, οι τροχιές των δορυφόρων, τα φαινόμενα διάδοσης στο ασύρματο δορυφορικό μονοπάτι, η κάλυψη των δορυφόρων κινητών επικοινωνιών, οι δορυφορικές ζεύξεις και οι τεχνικές μεταπομπής του κινητού σήματος. Στο Κεφάλαιο 2, αναλύεται η αρχιτεκτονική των δορυφορικών συστημάτων κινητών επικοινωνιών, δηλαδή όλες οι συνιστώσες διαστήματος και εδάφους από τις οποίες απαρτίζεται ένα δορυφορικό σύστημα που επιτελεί υπηρεσίες κινητών επικοινωνιών. Έμφαση δίνεται στα υποσυστήματα του τηλεπικοινωνιακού δορυφόρου που αποτελεί την κεντρική συνιστώσα κάθε δορυφορικού συστήματος. Γίνεται αναφορά και στην επίγεια υποδομή που παρέχει υποστήριξη στους δορυφόρους και διασύνδεση με τα άλλα δίκτυα επικοινωνιών. Ακολουθεί περιγραφή της αρχιτεκτονικής των δύο πιο δημοφιλών δορυφορικών συστημάτων υπηρεσιών κινητών επικοινωνιών, Iridium και Globalstar. Πλέον όλα τα σήματα κινητών επικοινωνιών είναι ψηφιακά, καθότι η ψηφιακή τεχνολογία προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα έναντι της αναλογικής. Στο Κεφάλαιο 3, αναλύονται οι ψηφιακές τεχνικές που εφαρμόζονται στο δορυφορικό σήμα κινητών επικοινωνιών ακολουθώντας όλα τα στάδια από την ψηφιοποίηση του αναλογικού σήματος που παράγεται από τον ομιλητή, τις διάφορες μορφές κωδικοποίησης, πολυπλεξίας, διαμόρφωσης και τέλος, πολλαπλής πρόσβασης στον δορυφορικό αναμεταδότη. Το Κεφάλαιο 4 μπαίνει στην καρδιά της διπλωματικής εργασίας, δηλαδή τις τεχνικές διαφορισμού. Αναφέρονται γενικά οι τεχνικές διαφορισμού πομπού και δέκτη, και ο δέκτης RAKE για διαφορική λήψη κινητού τηλεφώνου. Επιπλέον αναλύονται οι διαδικασίες διαφορισμού που λαμβάνουν χώρα σε όλο το εύρος ενός δορυφορικού συστήματος κατά την διεξαγωγή κλήσης, που εμπλέκουν δύο ή περισσότερες πύλες και δύο ή περισσότερους δορυφόρους. Τέλος, στο Κεφάλαιο 5, γίνεται προσομοίωση της διαφορικής λήψης τηλεφωνικού σήματος CDMA που εκπέμπεται από πολλαπλούς δορυφόρους που βρίσκονται εντός του οπτικού πεδίου ενός δορυφορικού τηλεφώνου. Τα σήματα των δορυφόρων λαμβάνονται από τον δέκτη RAKE του τηλεφώνου και συνδυάζονται σε ένα συνεκτικό σήμα με κάποια τεχνική συνδυασμού. Βάσει των αποτελεσμάτων των προσομοιώσεων θα αξιολογηθεί η ποιότητα του λαμβανόμενου σήματος για κάθε πρόσθετο δορυφόρο και για κάθε τεχνική συνδυασμού διαφορισμού. / The mobile satellite systems were developed with the ambitious goal to provide reliable service “anywhere, anytime”. Whereas the cellular mobile systems depend on ground infrastructure in order to be operational, the mobile satellite systems indeed can still work even where ground infrastructure is inadequate or destroyed by unexpected events such as earthquakes, tides or wars. The concept of mobile satellite systems is that mobile satellite phones communicate directly with a fleet of dozens of satellites just like cell phones communicate with base stations. In such a way, communication can be delivered uninterrupted by events on Earth, as well as the need for additional ground infrastructure can be bypassed. However, due to high satellite service charges, inability to provide the advertised services and high competition from terrestrial cellular systems some of mobile satellite systems (Iridium, Globalstar) fell into bankruptcy in early 2000s. These systems were taken over and reestablished and are currently serving hundreds of thousands customers, while been prepared to launch a new generation of satellites. The purpose of the present diploma thesis is to study the reception techniques in the mobile satellite systems. Eventually, the diversity reception is simulated for the case of a satellite phone receiving signal from four LEO satellites, inspired by the Globalstar system. In order that the function of a MSS can be understood, before the presentation of the simulation, the principles of mobile satellite communications are presented, following the architecture of an MSS and the digital signal techniques that are utilized in mobile satellite communications. Specifically, in Chapter 1 the principles of mobile satellite communications are reviewed. We start with the types of mobile satellite services and frequency allocation. Then the communications satellites orbits are mentioned with emphasis to the advantages and disadvantages of each orbit that determines its utilization in satellite communications. We proceed with the mobile satellite links, the coverage of a LEO satellite and the handover techniques that are necessary in order to guarantee uninterrupted connection and seamless switching during a call. In Chapter 2, the architecture of a mobile satellite system is analyzed, i.e. the components of which a mobile satellite system is comprised. At first, we will take an insight in the structure and the various systems of a communications satellite. In addition, we will see the structure of the ground segment that supports the satellites and the user segment. Additionally the Iridium and Globalstar are presented that follow totally opposite philosophies in all implementation and function aspects. Digital technology has managed to prevail over its analog counterpart in most satellite communications thanks to its inherent advantages. The most common digital signal techniques will be reviewed in Chapter 3 concerning the MSS. Specifically, source coding, channel coding, line coding, modulation, multiplexing, multiple access, pulse shaping, and equalization techniques are taken into account since all these techniques are implemented in almost every wireless digital communication, rendering the digital signal resistant to wireless channel impairments as well as bandwidth effective. In Chapter 4, diversity analysis takes place. Diversity is a technique whereby multiple replicas of a signal are sent over a wireless channel so as to mitigate fading. We will see the various diversity techniques along with the diversity combining techniques which are used to finally combine the received signals into a single coherent signal. Furthermore, a reader will learn about some diversity techniques used in mobile satellite systems involving multiple satellites and gateways during call establishment and routing. Finally, the knowledge acquired from the previous chapters will help understand the process of diversity reception in the case of a satellite phone. In Chapter 5, the signal reception by a satellite phone from four LEO satellites is simulated by use of the Matlab programming tool. Every satellite is presumed to transmit a replica of the same signal based on the CDMA spread spectrum technique whereas the signals arrive at the phone following different paths (path diversity). Hence the received signal is comprised of four multipath components arriving at the receiver at different times. The satellite phone includes a RAKE receiver which is composed of four fingers or braches each synchronized to a multipath component. The RAKE receiver combines the multipath components using each of the SC, EGC and MRC techniques. Conclusively, the signal-to-noise ratio (SNR) and energy per bit to noise power spectral density ratio (Eb/N0) are measured as a function of the number of RAKE receiver fingers and the combining technique. The simulation results will denote the importance of diversity in the quality of the received signal in a multipath environment as well as the efficiency of each of the combining techniques.

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως αντικείμενο τη μελέτη τεχνικών αντιμετώπισης θορύβων και παρεμβολών σε αστικό περιβάλλον κυτταρικής κινητής τηλεφωνίας τρίτης γενιάς. Ξεκινώντας γίνεται αναφορά στις κινητές επικοινωνίες, την ιστορική τους διαδρομή, από τα πρώτα τους βήματα τη δεκαετία του 1940 εως τη σημερινή 4η γενιά και τη ραγδαία άνθισή τους τις τελευταίες δεκαετίες. Περιγράφεται αναλυτικά η κυτταρική ιδέα ανάπτυξης των τηλεπικοινωνιακών συστημάτων, οι βασικές αρχές της και τα τεχνικά χαρακτηριστικά της καθώς και τα διεθνή πρότυπα από τα οποία ορίζεται. Ακολουθεί η αναλυτική περιγραφή του συστήματος UMTS, το οποίο δίνει το στίγμα της κυτταρικής κινητής τηλεφωνίας 3ης γενιάς, ενώ το τρίτο κεφάλαιο πραγματεύεται την ασύρματη μετάδοση σε ανοιχτό χώρο, τα μοντέλα διάδοσης και τους διάφορους παράγοντες που μπορεί να επηρεάσουν ένα ασύρματο κανάλι. Ο θόρυβος και οι παρεμβολές ορίζονται και περιγράφονται διεξοδικά στο τέταρτο κεφάλαιο.Στο πέμπτο κεφάλαιο αναπτύσσονται οι τεχνικές αντιμετώπισής τους και στη συνέχεια ακοιλουθεί η περιγραφή μιας συγκεκριμένης τοπολογίας. / The objective of this work is the study of the different reduction techniques for Noise and Interference in 3G cellular mobile telecommunication systems at an urban environment.First a reference is made in mobile communications, their historic journey and their rapid evolution in recent decades.An analytical specification of the cellular concept of development, the technical characteristics and the international standards is made.Follows the description of the umts,the wireless transmission in an environment, the diffusion model and factors that may affect a wireless channel.The noise and interference are defined and described.Chapter five describes the reduction methods,at chapter six a specific topology is described and at last there are some conclusions.

Η παρούσα ειδική ερευνητική εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια του Διατμηματικού Προγράμματος Μεταπτυχιακών Σπουδών στην “Ηλεκτρονική και Επεξεργασία της Πληροφορίας” στο τμήμα Φυσικής του Πανεπιστήμιου Πατρών. Ο στόχος της παρούσας εργασίας είναι η δημιουργία ενός αναπτυξιακού συστήματος για την υλοποίηση εφαρμογών που απαιτούν τη χρήση του δικτύου κινητής τηλεφωνίας. Το σύστημα αυτό θα πρέπει να μπορεί να λειτουργήσει αυτόνομα χωρίς υποστήριξη υπολογιστή. Το σύστημα έχει τη δυνατότητα χρήσης του δικτύου κινητής τηλεφωνίας (φωνή και δεδομένα) μέσω της χρήσης GSM Modem. Η αλληλεπίδραση με τον χρήστη γίνεται μέσω έγχρωμης οθόνης αφής με ενσωματωμένο resistive touch controller, που συμβάλει στην αυτόνομη λειτουργία του συστήματος. Το DSK 6713, που ενσωματώνει το TMS320C6713 DSP χρονίζεται στα 225 MHz, χρησιμοποιείται σαν κεντρική μονάδα για τη διασύνδεση αυτών αλλά και για την ανάπτυξη της όποιας εφαρμογής. Στο DSP υπάρχει διασυνδεδεμένος Audio Codec, μνήμη RAM και DMA Controller. To DSK C6713 δίνει τη δυνατότητα μέσω θυρών που έχει διαθέσιμες για την διασύνδεση και άλλων εξωτερικών συσκευών όπως κάμερα και SD card. Μαζί με το σύστημα αναπτύχθηκε και κώδικας για την επικοινωνία των υποσυστημάτων, καθώς και μία εφαρμογή γραφικού ισοσταθμιστή που κάνει χρήση δυνατοτήτων του συστήματος για την επίδειξη ορθής λειτουργίας αυτού. Το πρώτο κεφάλαιο αναφέρεται στην διασύνδεση των υποσυστημάτων και στους περιορισμούς που υπήρχαν από την κάθε πλευρά. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφονται τα υποσυστήματα που αποτελούν το αναπτυξιακό. Στο τρίτο κεφάλαιο αναλύεται η εφαρμογή που αναπτύχθηκε στην κεντρική μονάδα, ενώ στο τέταρτο κεφάλαιο το τμήμα της εφαρμογής που αναπτύχθηκε στην οθόνη αφής. Τέλος στο τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της εφαρμογής που υλοποιήθηκε . / This special research work was performed in the frame of the requirements of the M.Sc. "Electronics & Computers" in the Department of Physics at the University of Patras. The purpose of this study is to create a development system for developing applications that require the use of the mobile network. This system should be able to work independently without computer support. The system has the ability to use the mobile network (voice and data) by using GSM Modem. The user interaction is via color touch screen with an integrated resistive touch controller, which contributes to the autonomous system operation. The DSK C6713, which incorporates the TMS320C6713 DSP, that is clocked at 225 MHz, is used as a central unit for interconnecting these and for the development of any application. The DSP is interconnected with an Audio Codec, a RAM Memory and a DMA Controller. The DSK C6713 enables interconnection with other external devices such as camera and SD card. In addition, a code was developed for the communication of the subsystems. An application of a graphic equalizer was developed too, in order to make use of the system capabilities to demonstrate proper operation of this. The first chapter deals with the interconnection of the subsystems and the restrictions that existed on each side. The second chapter describes the subsystems that constitute the development. In the third chapter is described the application developed in the central unit while the fourth chapter presents the section of the application that was developed on the touch screen. Finally the last chapter presents the results of the application that were implemented.

Αρχικά θα μελετήσουμε κάποιες έννοιες σχετικές με το δίκτυο της κινητής τηλεφωνίας και θα ασχοληθούμε πιο συγκεκριμένα με τα υποσυστήματα που μεταφέρουν τα γραπτά μηνύματα κινητής τηλεφωνίας. Κύριο μέλημά μας όμως αποτελεί η ανάλυση του τρόπου αποθήκευσης των μηνυμάτων σε συσκευές κινητής τηλεφωνίας και πιο συγκεκριμένα σε συσκευές που έχουν εγκατεστημένο το λειτουργικό σύστημα Android. Θα μελετήσουμε το λειτουργικό σύστημα Android και θα δούμε ποια είναι τα σημαντικότερα πλεονεκτήματά του, ώστε ένας χρήστης να επιλέξει το συγκεκριμένο λειτουργικό σύστημα για τη συσκευή του, αλλά και γιατί αποτελεί πλέον κυρίαρχο λειτουργικό σύστημα για την ανάπτυξη μικροεφαρμογών από τους προγραμματιστές. Ως προς το λειτουργικό Android θα αναλύσουμε εκτενέστερα τον τρόπο αποθήκευσης των γραπτών μηνυμάτων και θα δούμε πως το Android δομεί το κείμενο των μηνυμάτων και τις διάφορες πληροφορίες που παρέχονται από το ίδιο το δίκτυο της κινητής τηλεφωνίας. Θα αναλύσουμε τα σύντομα γραπτά μηνύματα κινητής τηλεφωνίας, γνωστά και ως sms, που είναι η υπηρεσία σύμφωνα με την οποία οι χρήστες ανταλλάσσουν αποκλειστικά κείμενο διατυπώνοντας συναισθήματα, σκέψεις, καθώς και σημαντικές πληροφορίες. Οι πληροφορίες αυτές αποθηκεύονται στη συσκευή κάθε χρήστη και κάθε συσκευή αποτελεί το μοναδικό οικιακό αποθηκευτικό μέσο σε όλο το δίκτυο της κινητής τηλεφωνίας. Οι πληροφορίες που αποθηκεύεται στα sms, αποτελεί σύνθετο πρόβλημα ανάλυσης, καθώς απαρτίζεται από ελλιπής προτάσεις, μεικτό περιεχόμενο ελληνικών και greeklish γραμμάτων, καθώς και συντομογραφίες που ακολουθούν ένα προσωπικό τρόπο γραφής κάποιων λέξεων δίχως να ακολουθείται κάποια νόρμα σύνταξης, ορθογραφίας και συλλαβισμού στο κείμενο. Θα δούμε πως μπορούμε με κατάλληλο φιλτράρισμα της πληροφορίας των γραπτών μηνυμάτων να προσεγγίσουμε όσο το δυνατόν περισσότερο την ανθρώπινη λογική γραφής. Θα αναλύσουμε τα φιλτραρισμένα δεδομένα και θα περιγράψουμε πως μπορεί και ο ίδιος ο χρήστης να συμβάλλει σημαντικά στο φιλτράρισμα αυτό αποκλείοντας λέξεις της αρεσκείας του από τα σύνολο των δεδομένων που θα χρησιμοποιηθούν για ευρετηριοποίηση και πως αυτό επηρεάζει σημαντικά την απόδοση της αναζήτησης. Θα επικεντρωθούμε στις πιο διαδεδομένες δομές δεδομένων που χρησιμοποιούνται για ευρετηριοποίηση και θα αναλύσουμε ποια είναι η κατάλληλότερη δομή που πρέπει να χρησιμοποιηθεί στην περίπτωσή μας και πως αυτή τροποποιήθηκε για το σκοπό της μελέτης μας. Θα αναλύσουμε πως η μετατροπή αυτή αποτέλεσε σημαντική εξέλιξη στην απόδοση του ευρετηρίου μας και πως η αναζήτηση με τη χρήση του ανεστραμμένου ευρετηρίου που αναπτύξαμε απογειώνει την ταχύτητα ανάκτησης των δεδομένων των μηνυμάτων. Τέλος, παραθέτουμε την εφαρμογή που αναπτύξαμε με τη χρήση της γλώσσας προγραμματισμού Java για το λειτουργικό σύστημα Android που ενσωματώνει το ανεστραμμένο ευρετήριο που αναπτύξαμε και βοηθά στην αναζήτηση οποιασδήποτε πληροφορίας από τα γραπτά μηνύματα είτε απευθείας από τη βάση των μηνυμάτων του Android είτε χρησιμοποιώντας το ευρετήριο. / In the current thesis an inverted index was designed for Adroid sms messages which is speeding the information retrieval from the sms database.

Η εισαγωγή των νέων Τεχνολογιών της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών (ΤΠΕ) στην εκπαίδευση αποτελεί πλέον γεγονός παγκοσμίως συμβάλλοντας ουσιαστικά στη βελτίωση των διαδικασιών διδασκαλίας , μάθησης και απόκτησης γνώσεων αλλά και δημιουργώντας περιβάλλοντα για την ανάπτυξη ιδιαίτερων δεξιοτήτων . Καθοριστικό ρόλο στην πραγματικότητα αυτή έχει διαδραματίσει η ραγδαία ανάπτυξη του διαδικτύου και οι επιμέρους εφαρμογές του . Τα τελευταία χρόνια η πρόσβαση στον παγκόσμιο ιστό δεν περιορίζεται στους επιτραπέζιους υπολογιστές αλλά πλέον περιλαμβάνει τα κινητά τηλέφωνα , τα PDAs και γενικότερα κάθε είδους κινητή συσκευή . Μάλιστα στις αναπτυσσόμενες χώρες ο αριθμός των χρηστών που πλοηγούνται στον παγκόσμιο ιστό είναι μεγαλύτερος από τον αντίστοιχο αυτών που πλοηγούνται μέσω επιτραπέζιων υπολογιστών . Τα παραπάνω γεγονότα έχουν ως φυσικό επακόλουθο την δημιουργία και συνεχή ανάπτυξη ενός νέου είδους εκπαίδευσης : την κινητή ηλεκτρονική μάθηση (mobile e-learning) , η οποία βασίζεται στην ιδέα της μάθησης μέσω κινητών συσκευών οπουδήποτε οποιαδήποτε στιγμή θα χαρακτηρίσει τις νέες στρατηγικές, τις πρακτικές , τα εργαλεία , τις εφαρμογές , και τους πόρους για να εκπληρώσει την υπόσχεση της πανταχού παρούσας, προσωπικής, και συνδεδεμένης εκμάθησης, Στόχος της διπλωματικής εργασίας είναι να μελετήσει και να συγκρίνει τις διαθέσιμες εφαρμογές , εργαλεία , Συστήματα Διαχείρισης Μάθησης (ΣΔΜ) & Λειτουργικά Συστήματα κινητών συσκευών ώστε να αξιολογήσει τις εκπαιδευτικές δυνατότητες τους και να καθορίσει αν μπορούν να συμβάλλουν στην παροχή αποτελεσματικής κινητής ηλεκτρονικής μάθησης στους χρήστες τους . / The integration of the Information and Communication Technologies (ICT) in the field of education is nowadays a fact worldwide contributing in improving the teaching methods , learning and knowledge gaining as well as creating environments which facilitate the development of special skills . The vast development of the Web and its applications have played a key role establishing the current reality. During the last years the access to the Web , not only from desktop PCs but from mobile devices too , such as mobile phones and PDAs , is a fact. Furthermore , in developing countries the number of users that browse the Web through mobile devices is larger than the number of users that browse the web from desktop PCs . As a natural consequence of the above facts a new kind learning has emerged and constantly been developed ever since : Mobile e-learning , based on the idea of learning with mobile devices anywhere at any time , which will feature new strategies , practices , tools, applications and resources to fulfill the promise of ubiquitous , personal and connected learning . The aim of this thesis is to study and compare the available applications, tools, Learning Management Systems and mobile Operating Systems in order to evaluate their educational potentials and to determine whether they are capable of contributing to providing effective mobile e-learning to their users .

Στα κυψελωτά δίκτυα κινητών επικοινωνιών, η διαρκής κίνηση των κινητών συσκευών δημιουργεί την ανάγκη ύπαρξης μηχανισμών οι οποίοι θα διασφαλίζουν το αδιάλειπτο της επικοινωνίας «εν κινήσει». Αυτό ακριβώς επιτυγχάνεται με την εφαρμογή μηχανισμών μεταπομπής, οι οποίοι, με τρόπο διάφανο προς την κινητή συσκευή, συνδέονται δυναμικά με το καταλληλότερο σημείο εκπομπής τηλεπικοινωνιακού σήματος (Σταθμός Βάσης) που εκπέμπει στην ευρύτερη περιοχή. Στην παρούσα μελέτη παρουσιάζονται και αναλύονται οι υπάρχουσες κατηγορίες μεταπομπής, ενώ δίνεται ιδιαίτερη έμφαση σε αυτές που είναι εφαρμόσιμες στα δίκτυα τρίτης γενιάς (3G). Μία από τις σημαντικότερες κατηγοριοποιήσεις των τύπων μεταπομπής είναι αυτή σε σκληρού τύπου (hard) και μαλακού τύπου (soft ή softer). Σημαντικό πλεονέκτημα του μαλακού τύπου μεταπομπής είναι η διασφάλιση της ανεξαρτησίας καναλιών (channel diversity) η οποία τελικά οδηγεί σε αλγορίθμους μεταπομπής που καταναλώνουν μικρότερες ποσότητες ενέργειας. Από την άλλη στις μεταπομπές μαλακού τύπου γίνεται χρήση περισσότερων πόρων του δικτύου και υπάρχει μεγαλύτερη πολυπλοκότητα. Στην παρούσα μελέτη μελετώνται οι τεχνικές οι οποίες χρησιμοποιούνται για να ληφθεί η απόφαση εκτέλεσης μεταπομπής. Βασικές κατηγορίες αλγορίθμων απόφασης μεταπομπής είναι αυτοί που στηρίζονται στη στάθμη της ισχύος του λαμβανόμενου σήματος, αυτοί που στηρίζονται σε fuzzy logic και οι αλγόριθμοι προτεραιότητας. Στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας μελετάται και αναλύεται κριτικά η σχετική βιβλιογραφική έρευνα που έχει διενεργηθεί και εξακολουθεί να διεξάγεται σχετικά με την εφαρμογή αλγορίθμων μεταπομπής, με έμφαση στις τεχνικές μεταπομπής που βρίσκουν εφαρμογή σε συστήματα CDMA (Code Division Multiple Access). Επιπλέον, υλοποιείται και προσομοιάζεται, ένα μοντέλο το οποίο συνδυάζει τεχνικές «Γκρι Προβλέψεων» (Grey Prediction) με κλασσικούς μηχανισμούς μεταπομπής με στόχο τη βελτιστοποίηση του πλήθους των εκτελούμενων μεταπομπών, ελαχιστοποιώντας ταυτόχρονα την πιθανότητα απόρριψης κλήσεων (call blocking probability). Η ταυτόχρονη χρήση και αξιοποίηση και των τριών εργαλείων (Matlab, Simulink και Stateflow) απλοποιεί την υλοποίηση και ταυτόχρονα διευκολύνει την αξιολόγηση των παραγόμενων αποτελεσμάτων. Ο βασικός δείκτης επίδοσης με τον οποίο αξιολογείται ο αλγόριθμος που υλοποιείται, είναι το πλήθος των μεταπομπών που εκτελούνται, ενώ οι εκτελεσθείσες προσομοιώσεις στηρίζονται σε τιμές των παραμέτρων που έχουν προταθεί στο (Saeed Changiz Rezaei, Hossein Khalaj, 2005), συνδυασμένες με διάφορες τιμές Υστέρησης (Hysteresis). Προκύπτει ότι καθώς αυξάνεται η τιμή της Υστέρησης, ο αριθμός των μεταπομπών που εκτελούνται μειώνεται, όπως άλλωστε αναμενόταν. Τέλος, θα πρέπει να επισημανθεί ότι, η πολύ μεγάλη συχνότητα δειγματοληψιών του εν λόγω μοντέλου σε συνδυασμό με την ομαλότητα κίνησης της κινητής συσκευής και την καλή προβλεπτική ικανότητα του Αλγορίθμου Grey Prediction, οδηγεί στον υπολογισμό μιας πολύ ομαλής ακολουθίας διαδοχικών τιμών ισχύος των λαμβανόμενων σημάτων και τελικά σε ελαχιστοποίηση του αριθμού των μεταπομπών που διενεργούνται. / In cellular mobile networks, the continuous movement of mobile devices creates the need for mechanisms that are necessary to ensure continuity of communication. This is exactly what is achieved by applying handover mechanisms, which connect the mobile device, dynamically and transparently with appropriate emission point (base station) in the region. In the present work, existing categories of handover, with a particular emphasis on those applicable to third-generation networks (3G), are studied and analyzed. One of the major classifications of handovers is that in hard and soft or softer handovers. An important advantage of soft handover is that it ensures the channel diversity which ultimately leads to handover algorithms that consume less energy. On the other hand, in the case of soft handover more network resources are required and greater complexity of the algorithms makes implementation harder. In this study, we studied the techniques used to decide if a handover should be executed in a mobile communication system. There are three basic categories of handover decision algorithms, i.e. those that are based on the level of the received signal power, the algorithms that are based on fuzzy logic and finally the priority algorithms. In the present study, we analyze critically the relevant literature on handover algorithms, emphasizing on those that can be applied in CDMA (Code Division Multiple Access) systems. In addition, we implement and simulate a model which combines "Grey Prediction" techniques with classical handover mechanisms to optimize the number of handovers performed while minimizing the call blocking probability. The simultaneous use and exploitation of three tools (Matlab, Simulink and Stateflow) simplifies the implementation and at the same time facilitates evaluation of the results. The key performance indicator used to evaluate algorithm’s performance is the number of handovers performed. Performed simulations are based on values of the parameters proposed in (Saeed Changiz Rezaei, Hossein Khalaj, 2005), combined with various values of Hysteresis. It is evident when looking at the simulation results, that the number of handovers performed decreases, as hysteresis increases. Finally, it should be noted that the very high sampling frequency of the model, combined with the smoothness of the mobile device motion and the good predictive ability of the Grey Prediction Algorithm, leads to the calculation of a very smooth sequence of consecutive values of the received signals and thus to the minimization of the number of handovers performed.