Η παρούσα διπλωματική εργασία με τίτλο «Οργάνωση βιβλιοθηκών ηλεκτρικών συμβόλων στο AutoCAD για σχεδίαση ηλεκτρικών εγκαταστάσεων εξωτερικών χώρων (κήποι, πλατείες κτλ)», επεξεργάζεται την κατασκευή μιας βιβλιοθήκης ηλεκτρικών συμβόλων. Η επεξεργασία αυτή γίνεται σε σχεδιαστικό επίπεδο, με τη χρήση των δυνατοτήτων που παρέχει η έκδοση AutoCAD 2008, καθώς και σε προγραμματιστικό επίπεδο σε γλώσσα AutoLISP για τη σύνταξη του κώδικα που υλοποιεί τη βιβλιοθήκη. Στηρίζεται στο Πρότυπο ΕΛΟΤ HD – 384 και αντλεί τα διαγράμματά του από το Πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ 60617.08. «Γραφικά σύμβολα για διαγράμματα». Για την επίτευξη των παραπάνω στόχων η εργασία χωρίζεται σε τρία βασικά κεφάλαια τα οποία εξετάζουν τα εργαλεία σχεδίασης που παρέχει το AutoCAD 2008 για τη σχεδίαση των συμβόλων μας. Γίνεται ανάλυση του Προτύπου ΕΛΟΤ HD – 384 και συγκρίνεται με τον παλαιότερο ΚΕΗΕ (σε περίπτωση που ο χρήστης της βιβλιοθήκης ασχοληθεί με την επέκταση παλαιότερων ηλεκτρολογικών σχεδίων). Τέλος αναλύεται βήμα προς βήμα η κατασκευή κάθε συμβόλου της βιβλιοθήκης, οι μετατροπές και οι μορφοποιήσεις που απαιτούνται και ο κώδικας που χρειάζεται, ώστε τα ηλεκτρικά σύμβολα που σχεδιάσαμε να αποτελέσουν μέρος μιας χρηστικής βιβλιοθήκης. Τα συμπεράσματα της παρούσας εργασίας συνοψίζονται στο γεγονός ότι η επιλογή εξειδικευμένων συμβόλων για μια ηλεκτρολογική εγκατάσταση, βάσει του ισχύοντος Προτύπου ΕΛΟΤ HD – 384 και η δημιουργία μιας βιβλιοθήκης, διευκολύνει σημαντικά τον μηχανικό και κάθε σχεδιαστή ηλεκτρικών εγκαταστάσεων, παρέχοντάς του ένα εύχρηστο εργαλείο στην εργασία του. / The present thesis entitled “Constuction of electrical libraries in AutoCAD, for outdoor electrical installations (gardens, squares etc)” is based on ELOT HD – 384 Standard and ELOT EN 60617.08. “Graphical symbols for diagrams” Standard. The subject of the project is the creation of an electrical library of symbols for outdoor electrical installations. In order to achieve the best possible scientific approach of the subject – matter, this thesis is divided into three main chapters. In the first chapter the designing tools provided by AutoCAD 2008 are thoroughly examined. The second chapter consists of an analysis of “ELOT HD – 384 Standard”, dissecting its regulations compared with the standards of “KEHE”, the former official electrical regulation in Greece. In the final part there is a step by step description of the construction of an electrical library, including all the formatting needed during the procedure, as well as the code in AutoLISP which accomplishes our library. The conclusion of the thesis leads to the fact that collecting specific symbols to create an electrical library results to facilitate each and every electrical engineer or designer, by providing a useful tool for one’s scientific work.

Οι επικοινωνίες με χρήση πολλαπλών κεραιών αποτελούν μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία προκειμένου να αντιμετωπιστεί αποδοτικά το φαινόμενο της τυχαίας εξασθένησης που παρουσιάζει ο ασύρματος τηλεπικοινωνιακός δίαυλος (κανάλι). Τα συστήματα επικοινωνίας στα οποία τόσο ο δέκτης όσο και ο πομπός είναι εξοπλισμένοι με περισσότερες της μιας κεραίας ορίζουν ένα σύστημα πολλαπλών εισόδων πολλαπλών εξόδων (Multiple Input Multiple Output, MIMO) στο οποίο η πιθανότητα όλα τα κανάλια που ορίζονται να βρίσκονται σε εξασθένηση είναι σαφώς μικρότερη σε σχέση με τα συστήματα που χρησιμοποιούν μόνο μια κεραία (χωρική διαφορετικότητα, spatial diversity). Συνήθως, σε ένα σύστημα MIMO, ο πομπός εκτελεί μια επεξεργασία γνωστή με το όνομα “χώρο-χρονική κωδικοποίηση” (space-time coding) προκειμένου να βελτιώσει την απόδοση του συστήματος σε σχέση με την πιθανότητα λανθασμένης μετάδοσης. Πρόσφατα, (1) προτάθηκε μια νέα τεχνική βελτίωσης της πιθανότητας εσφαλμένης μετάδοσης σε ένα σύστημα το οποίο χρησιμοποιεί την τεχνική της επαναμετάδοσης (retransmission). Η τεχνική αυτή έγκειται στην τροποποίηση του κανόνα με βάση τον οποίο τα δυαδικά προς μετάδοση δεδομένα απεικονίζονται σε σύμβολα, σε κάθε επαναμετάδοση. Αντικείμενο της εργασίας αποτελεί η εφαρμογή της προαναφερθείσας τεχνικής σε ένα σύστημα MIMO όπου ο πομπός του συστήματος θα χρησιμοποιεί έναν διαφορετικό κανόνα απεικόνισης των δυαδικών δεδομένων σε σύμβολα σε κάθε έναν από τους κλάδους των κεραιών εκπομπής. Επιμέρους στόχοι της εργασίας είναι: 1. Η σύγκριση της τεχνικής με διάφορες γνωστές τεχνικές χωρο-χρονικής κωδικοποίησης. 2. Ο συνδυασμός της τεχνικής με τεχνικές χωρο-χρονικής κωδικοποίησης. 3. Η διερεύνηση της επιπλέον πολυπλοκότητας που απαιτείται στο δέκτη λόγω της χρήσης της τεχνικής αυτής, ειδικά στην περίπτωση όπου το εμπλεκόμενο MIMO κανάλι είναι συχνοτικά επιλεκτικό και απαιτείται η χρήση κάποιου ισοσταθμιστή. / In this project, we present a simple, but effective method of enhancing and exploiting diversity from multiple packet transmissions in systems that employ nonbinary linear modulations such as phase-shift keying (PSK) and quadrature amplitude modulation (QAM). This diversity improvement results from redesigning the symbol mapping for each packet transmission. By developing a general framework for evaluating the upper bound of the bit error rate (BER) with multiple transmissions, a criterion to obtain optimal symbol mappings is attained. The optimal adaptation scheme reduces to solutions of the well known quadratic assignment problem (QAP). Symbol mapping adaptation only requires a small increase in receiver complexity but provides very substantial BER gains when applied to additive white Gaussian noise (AWGN) and flat-fading channels. My own idea in this research was the combination of this Constellation Remapping technique with the Alamouti code. The results that extracted from this combination shows that this method leads to lower BER compared with the corresponding BER of the Alamouti code (only) and the corresponding BER of the conventional Constellation Remapping technique.

Τα ασύρματα συστήματα πολλαπλών κεραιών MIMO αποτελούν ένα από τα βασικά μέτωπα ανάπτυξης των τηλεπικοινωνιών. Ωστόσο η εξαιρετικά τυχαία φύση τους καθώς και η αλληλεπίδραση μεταξύ των πολλαπλών ροών δεδομένων επιβάλει την χρήση σύγχρονων τεχνικών ισοστάθμισης. Η προσαρμοστική ισοστάθμιση στο δέκτη ενός τηλεπικοινωνιακού συστήματος χρησιμοποιείται για την αντιμετώπιση της δυναμικής φύσης του ασύρματου καναλιού και την ανίχνευση των αλλαγών στα χαρακτηριστικά του. Επίσης, μη γραμμικές τεχνικές ισοστάθμισης ανατροφοδότησης συμβόλων είναι απαραίτητες για την απομάκρυνση της διασυμβολικής παρεμβολής που παρουσιάζεται στα συγκεκριμένα συστήματα. Η παρούσα εργασία ασχολείται με μεθόδους προσαρμοστικής ισοστάθμισης στο δέκτη ενός τηλεπικοινωνιακού συστήματος. Διακρίνουμε τις εξής περιπτώσεις προσαρμοστικών αλγορίθμων για την ελαχιστοποίηση του σφάλματος, του αλγορίθμου Αναδρομικών Ελαχίστων Τετραγώνων (RLS), του επαναληπτικού αλγορίθμου Συζυγών Κλίσεων (CG) και του επαναληπτικού αλγορίθμου τροποποιημένων Συζυγών Κλίσεων (MCG). Όπως διαπιστώνουμε, όταν οι παραπάνω αλγόριθμοι χρησιμοποιηθούν με γραμμικές τεχνικές ισοστάθμισης έχουμε πολύ αργή σύγκλιση και γενικά υψηλό όριο σφάλματος. Συμπεραίνουμε λοιπόν ότι, προκειμένου να έχουμε γρήγορη σύγκλιση των προσαρμοστικών αλγορίθμων και αντιμετώπιση της διασυμβολικής παρεμβολής για τα συστήματα MIMO, είναι απαραίτητη η χρήση μη γραμμικών τεχνικών ισοστάθμισης. Αρχικά χρησιμοποιούμε την μέθοδο της γενικευμένης ανατροφοδότησης συμβόλων GDFE ενώ στη συνέχεια μελετάμε μία σύγχρονη τεχνική ανατροφοδότησης συμβόλων που χρησιμοποιεί ένα κριτήριο διάταξης για την ακύρωση των συμβόλων (OSIC ή V-BLAST). Όπως διαπιστώνεται και από τις εξομοιώσεις η συγκεκριμένη τεχνική επιτυγχάνει το χαμηλότερο όριο σφάλματος, αλλά με αυξημένο υπολογιστικό κόστος. Επίσης, διαπιστώνουμε ότι η εφαρμογή της τεχνικής αυτής με χρήση του τροποποιημένου αλγορίθμου Συζυγών Κλίσεων δεν είναι εφικτή. Στα πλαίσια αυτής της εργασίας, περιγράφουμε μια συγκεκριμένη υλοποίηση της τεχνικής διατεταγμένης ακύρωσης που κάνει χρήση του αλγορίθμου Αναδρομικών Ελαχίστων Τετραγώνων με μειωμένη πολυπλοκότητα. Στη συνέχεια γενικεύουμε την εφαρμογή της για την περίπτωση των αλγορίθμων Συζυγών Κλίσεων, και διαπιστώνουμε ότι ο τροποποιημένος αλγόριθμος Συζυγών Κλίσεων δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ούτε σε αυτήν την περίπτωση. Για την υλοποίηση ενός συστήματος OSIC με χρήση του αλγορίθμου Συζυγών Κλίσεων είναι απαραίτητη η χρήση ενός αλγορίθμου που δεν έχει χρονική εξάρτηση σύγκλισης, όπως είναι ο βασικός αλγόριθμος Συζυγών Κλίσεων. / Wireless systems with multiple antenna configurations has recently emerged as one of the most significant technical breaktroughs in modern communications. However, because of the extremly random nature of the wireless channels, we have to use modern equalization methods in order to defeat the signal degradation. Adaptive equalization at the receiver of the telecommunication system can be used to compete this dynamic nature of the wireless channel and track the changes of its characteristics. Furthermore, nonlinear decision feedback methods are nessesary for the cancellation of the intersymbol interference which occurs with these systems. This work involves with adaptive equalization methods at the receiver of the telecommunication system. We use the following adaptive algorithms so as to minimize the error : the Recursive Least Squares algorithm (RLS), the iterative Conjugate Gradient algorithm (CG) and the iterative Modified Conjugate Gradient algorithm (MCG). When these algorithms are used with linear methods, they give very slow converge and high final error. So, it is neccessary to use nonlinear equalization methods in order to succeed fast converge rate and deal with the increazed intersymbol interference for MIMO systems. Firstly we use the generalized decision feedback method (GDFE), and then the modern method of ordered successive cancellation method (OSIC or V-BLAST). Based on the emulations we conclude that the last method succeed the lower error, but with high computational cost. Furthermore, we can't use OSIC method with Modified Conjugate Gradient algorithm. In this work, we describe a specific implementation of the OSIC method which uses RLS algorithm with low computational complexity. So we generalize its usage with the Conjugate Gradient algorithms. Finaly, we conclude that we can't also use MCG with OSIC method with low computational complexity. In order to construct an OSIC system based on Conjugate Gradient algorithm, the algorithm must not operate on time basis, like basic Conjugate Gradient algorithm does.

Τα σύγχρονα τηλεπικοινωνιακά συστήματα, καθώς επίσης και οι επόμενες γενιές τους, πρέπει να προσαρμόζονται για να υποστηρίζουν ένα μεγάλο αριθμό από υπηρεσίες με διαφορετικές απαιτήσεις ποιότητας. Για παράδειγμα, στα κυψελικά συστήματα, οι κυψέλες μικραίνουν σε μέγεθος και αυξάνονται σε πλήθος για να υποστηρίζουν ένα συνεχώς αυξανόμενο πλήθος χρηστών. Επίσης, σε μια άλλη κατεύθυνση, τα δίκτυα αισθητήρων αποτελούνται από μικρές συσκευές που εισάγουν περιορισμούς μεγέϑους, ενέργειας και επεξεργαστικής ισχύος. Αυτά τα δυο παραδείγματα επιδεικνύου τόσο την αυξανόμενη πολυπλοκότητα των τηλεπικοινωνιακών συστημάτων όσο και τις ιδιαίτερες απαιτήσεις που υπάρχουν στους μεμονωμένους κόμβους τους. Τα τηλεπικοινωνιακά συστήματα πολλαπλών εισόδων και εξόδων έχουν την δυνατότητα να προσφέρουν αυξημένη χωρητικότητα και αξιοπιστία στην μετάδοση δεδομένων μέσω της έννοιας της χωρικής ποικιλομορφίας (space diversity). Συγκεκριμένα, αυτό επιτυγχάνεται με την μετάδοση της ζητούμενης πληροφορίας μέσω ενός αριθμού από διαφορετικά χωρικά μονοπάτια τα οποία δημιουργούνται από την ύπαρξη πολλαπλών κεραιών στον πομπό ή/και στον δέκτη. Ωστόσο, η προαναφερόμενη πολυπλοκότητα στα τηλεπικοινωνιακά συστήματα και οι ιδιαίτερες απαιτήσεις των κόμβων έχουν ως αποτέλεσμα να μην επαρκούν οι τεχνικές που έχουν αναπτυχθεί. Μια πιθανή διέξοδο έρχεται να δώσει η ιδέα της συνεργασίας. Η έννοια της συνεργασίας έχει διάφορες οπτικές γωνίες σε ένα τηλεπικοινωνιακό σύστημα. Πρώτον, αν οι συσκευές δεν μπορούν να υποστηρίξουν πολλαπλές κεραίες (π.χ. λόγω μεγέϑους όπως στα δίκτυα αισθητήρων και στα κινητά τηλέφωνα), σίγουρα μπορούν να συνεργαστούν ώστε με έναν κατανεμημένο τρόπο να προσφέρουν σε επίπεδο συστήματος τα απαραίτητα διαφορετικά χωρικά μονοπάτια. Δεύτερον, ακόμη και αν είναι δυνατή η χρήση πολλαπλών κεραιών σε κάποιον κόμβο ενός δικτύου, π.χ. σε σταθμούς ϐάσης κυψελικών συστημάτων, ο αριθμός τους μπορεί απλώς να μην αρκεί λόγω της αυξημένης πολυπλοκότητας και του μεγέθους του δικτύου. Η κατάλληλη χρήση συνεργατικών κόμβων μπορεί να δώσει επίσης λύση στον εν λόγω περιορισμό.Η παρούσα διδακτορική διατριβή ϑα ϐασιστεί πάνω σε συνεργατικά συστήματα υπό την πρώτη οπτική γωνία που παρουσιάστηκε παραπάνω. Συγκεκριμένα, ϑα ϑεωϱηθεί ένα συνεργατικό δίκτυο με τρεις κόμβους, δηλαδή μια πηγή, έναν αναμεταδότη και έναν προορισμό. ϑα μελετηθούν τεχνικές εκτίμησης των καναλιών που συμμετέχουν στην μετάδοση της πληροφορίας αναδεικνύοντας τα ϐασικά χαρακτηριστικά που εισάγει η έννοια της συνεργασίας στις εν λόγω τεχνικές. Επίσης, ϑα παρουσιαστούν υλοποιήσεις διαφόρων συνεργατικών πρωτοκόλλων μετάδοσης σε ένα πραγματικό τηλεπικοινωνιακό σύστημα προσφέροντας έτσι την απαραίτητη πρακτική διαίσθηση πίσω από αυτά τα συστήματα. Συγκεκριμένα, αφού παρουσιαστούν κάποιες ϐασικές έννοιες για τις συνεργατικές επικοινωνίες και την λειτουργία της εκτίμησης καναλιών, ϑα μελετηθεί το πρόβλημα εκτίμησης με μερική επίβλεψη σε σχέση με το μοντέλο του συνεργατικού συστήματος που ϑεωρήθηκε. Προτείνονται εναλλακτικά σχήματα για την υλοποίηση του εκτιμητή καθώς επίσης και ένας απλός σχεδιασμός της ακολουθίας συμβόλων που υποβοηθάει το εφαρμοζόμενο κριτήριο ετεροσυσχέτισης. ΄Ολες οι έννοιες που παρουσιάζονται σε αυτό το κεφάλαιο υποστηρίζονται με πειραματικά και ημιαναλυτικά επιχειρήματα. Στην συνέχεια, παρουσιάζεται το πρόβλημα σχεδιασμού της κατανομής ενέργειας σε σύμβολα εκμάθησης για την εκτίμηση συσχετισμένων καναλιών. Αφού περιγραφεί το προς μελέτη πρόβλημα, ϑα επικεντρωθούμε στο κριτήριο ελαχίστων τετραγώνων για το οποίο παρουσιάζονται η ϐέλτιστη και τρεις υποβέλτιστες λύσεις που συνοδεύονται από χρήσιμα συμπεράσματα και παρατηρήσεις. ΄Επειτα, μελετάται το κριτήριο ελάχιστου μέσου τετραγωνικού σφάλματος για δυο περιπτώσεις. Στην πρώτη, παρουσιάζεται μια ανάλυση χειρότερης περίπτωσης και γίνεται η σύνδεση των λύσεων του προβλήματος με τις λύσεις του προηγούμενου κριτηρίου. Επίσης, υπό την υπόθεση των καναλιών χωρίς συσχέτιση, παρουσιάζεται η ϐέλτιστη λύση για τον σχεδιασμό της ακολουθίας των συμβόλων εκμάθησης. Στην τρίτη κατεύθυνση, ϑα παρουσιαστεί αρχικά το σύστημα στο οποίο ϑα υλοποιηθούν και εκτελεστούν τα πρωτόκολλα συνεργατικής επικοινωνίας. Στην συνέχεια, παρουσιάζονται τα εν λόγω σχήματα και το κεφάλαιο καταλήγει με την πειραματική διαδικασία, την παρουσίαση και αξιολόγηση των αποτελεσμάτων καθώς και την εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων. Στο τέλος της διατριβής περιγράφονται συνοπτικά τα ϐασικά συμπεράσματα που έχουν προκύψει και παρουσιάζονται κάποιες ενδιαφέρουσες νέες κατευθύνσεις. / Contemporary communication systems, as well as their next generations, are expected to adapt to a rapidly increasing number of desired applications and quality of service levels. For example, in cellular systems, the cells are getting smaller in size and larger in numbers in order to support the increasing number of users. Also, towards another direction, wireless sensor network consist of small devices that comply with stringent constraints such as size, consumed energy and computational power. These examples demonstrate both the high complexity of communication networks and the specific requirements that exist in individual communication nodes. Multiple input multiple output systems are capable of offering high capacity and reliable data communications utilizing the notion of spatial diversity. This is achieved by transmitting the desired information through different spatial paths that are created because of multiple antennas at the transmitter and/or the receiver side. However, the aforementioned complexity of communication networks and the specific requirements of the nodes have as a result that currently proposed techniques, for such systems, are inadequate. A possible solution to this dead end is the idea of cooperation. Cooperation has several aspects in a communication system. Firstly, if the nodes cannot support multiple antennas (e.g. due to size restriction as in sensor networks and mobile phones), they can cooperate in order to provide, in a distributed manner, the desired spatial paths. Secondly, even if multiple antennas can be used, as in base stations, their number might not be good enough because of the increased complexity and size of the network. The appropriate use of cooperative nodes can provide a solution to this problem, too. This dissertation has been focused on cooperative systems that are viewed according to the first aspect. Specifically, it has been assumed that the cooperative network consists of three nodes, a source, a relay and a destination. On this network, channel estimation techniques have been studied pointing out the main characteristics that are inherent to cooperation. Moreover, test-bed implementations have been provided for several well known cooperative schemes and protocols pointing out the practical aspects of such systems. In more detail, after the presentation of some introductory notions on cooperation and channel estimation, a semi-blind technique has been studied that is based on the so called cross-relation criterion. Two alternative schemes for constructing the channel estimator have been proposed as well as a simple training design procedure for improving the estimation performance has been devised. The results that have been produced are supported by semi analytic arguments and computer simulations. Then, a training design problem has been studied for a training based channel estimator. The design has been focused on the energy allocation of training symbols under the assumption that channel taps are correlated. After the description of the problem, the least squares criterion has been utilized and the optimal solution, along with three suboptimal ones, has been presented and useful conclusions have been drawn. Also, the problem has been studied under the minimum mean square error criterion for two cases. In the first one, a worst case analysis has been presented. There, a connection to the least squares solution was provided. In the second case, relaxing the assumption of correlated channel taps, the optimal solution has been presented. In the third direction, a number of well known protocols have been implemented in a test-bed system. A measurement campaign has been conducted to acquire the bit error performance and the computational complexity of the protocols. The protocols have been compared according to three different metrics and useful insights have been identified. The dissertation is concluded with a brief presentation of the main points that have been raised in the aforementioned directions. Moreover, new interesting research directions have been provided.