Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της μετάδοσης δεδομένων πάνω από Κινητά Δίκτυα 3ης Γενιάς και συγκεκριμένα του δικτύου UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems). Την τελευταία δεκαετία τόσο η Κυψελωτή Κινητή Τηλεφωνία όσο και το Διαδίκτυο έχουν γνωρίσει τρομακτική εξάπλωση παγκοσμίως. Η ανάγκη του ανθρώπου για κινητικότητα από τη μια, και η ανάγκη για πρόσβαση σε πληροφορία και υπηρεσίες από την άλλη, οδήγησε στη σύγκλιση των δυο παραπάνω «κόσμων» μέσα από τα Κινητά Δίκτυα 3ης Γενιάς. Το δίκτυο UMTS, οδηγείται προς τη φιλοσοφία ενός all-IP δικτύου, που επιτρέπει πρόσβαση υψηλών ταχυτήτων στο Διαδίκτυο. Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζεται αναλυτικά η αρχιτεκτονική και λειτουργική δομή του UMTS δίκτυο, ξεκινώντας από τα γενικά χαρακτηριστικά του, σε ότι αφορά το χρησιμοποιούμενο φάσμα, την αξιοποίηση του διατιθέμενου εύρους ζώνης και τη δομή των κυψελών του UMTS. Στη συνέχεια παρουσιάζεται η αρχιτεκτονική του δικτύου, με αναφορά στον εξοπλισμό του χρήστη, το Δίκτυο Επίγειας Ασύρματης Πρόσβασης (UTRAN) και το Δίκτυο Κορμού (Core Network), ενώ παρουσιάζονται και τα πρωτόκολλα σηματοδοσίας και επιπέδου χρήστη εντός του UMTS. Στη συνέχεια η εργασία ασχολείται με το θέμα της παροχής Ποιότητας Υπηρεσίας (Quality of Service – QoS) στο δίκτυο UMTS. Παρουσιάζονται οι τάξεις QoS και τα χαρακτηριστικά τους στο UMTS, και οι παράμετροι που αυτές παίρνουν για συγκεκριμένες υπηρεσίες (φωνή, video, εφαρμογές ροής πολυμέσων κτλ.). Παράλληλα με την Ποιότητα Υπηρεσίας, παρουσιάζεται και η υπηρεσία MBMS (Multimedia Broadcast / Multicast Service) που έχει σχεδιαστεί για το UMTS δίκτυο και αναλύεται η δομή και ο τρόπος υλοποίησης των λειτουργιών της, οι διαδικασίες υπηρεσιών MBMS, οι παράμετροι που αυτή παίρνει και γίνεται και ανάλυση των επιμέρους λειτουργιών της. Το δεύτερο μέρος της εργασίας αφορά την πειραματική αξιολόγηση του δικτύου UMTS στον εξομοιωτή ns-2, σε ότι αφορά τη μετάδοση διαφορετικών ειδών κίνησης και την αποτελεσματικότητα των διαφορετικών πρωτοκόλλων. Αρχικά περιγράφεται ο τρόπος παραγωγής κίνησης για τον εξομοιωτή και των μεθόδων που χρησιμοποιήθηκαν προς την κατεύθυνση αυτή. Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των πειραμάτων για την απόδοση του πρωτοκόλλου TCP πάνω από το δίκτυο UMTS, και παρουσιάζονται τα προβλήματα που προκύπτουν στη χρήση του πρωτοκόλλου αυτού, κυρίως λόγο του υψηλού bit error rate που παρουσιάζεται στο ασύρματο κανάλι. Μελετώνται σενάρια χρήσης που χρησιμοποιούν τόσο UMTS DCH (Dedicated Channels), όσο και HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) μεταδόσεις. Με σκοπό τη μελέτη της μετάδοσης και πολυμεσικού περιεχομένου πάνω από το UMTS, έγιναν αντίστοιχα πειράματα στον εξομοιωτή και διαπιστώθηκε η δυνατότητα του UMTS να εγγυηθεί τις διαφορετικές απαιτήσεις αυτού του είδους κίνησης (κυρίως σε ότι αφορά την καθυστέρηση των πακέτων) και τη «φιλική» προς το TCP πρωτόκολλο συνύπαρξη στο δίκτυο. Τέλος, στη διπλωματική αυτή εργασία προτείνεται ένα σχήμα, για την ανάπτυξη ενός συστήματος μετάδοσης πολυμεσικού περιεχομένου πάνω από UMTS, το οποίο λαμβάνει υπόψη του την τρέχουσα κατάσταση του δικτύου και προσαρμόζει τη ροή των πολυμεσικών δεδομένων σε αυτή. / The purpose of this dissertation is to study data transmission using Third Generation (3G) Mobile Networks and in particular using the Universal Mobile Telecommunications Systems (UMTS) network. Over the last decade, Cellular Mobile Telephony and Internet have spread rapidly worldwide. The need for mobility on the one side and on the other side the need for access to information and services, led to the convergence of the two worlds using Third Generation Mobile Networks. The UMTS network is slowly becoming an all-IP network that allows high speed data Internet connection. This dissertation discusses the UMTS network’s architectural and functional framework starting from the general characteristics of the available bandwidth and the UMTS cells’ structure. The architectural design of the network is presented next with respect to the user’s equipment, the Universal Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) and the Core Network, followed by the signaling protocol and the user level within UMTS. After that, the dissertation covers Quality of Service (QoS) issues while using the UMTS network. The two QoS groups are presented along with their UMTS characteristics, and certain parameters for specific services (such as voice, video, multimedia streaming applications, etc.). In addition, the Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS) is discussed. MBMS is a service designed for the UMTS network and the procedure and services of its functionality are being analysed. The second part of this dissertation deals with the experimental evaluation of the UMTS network in the ns-2 simulator, regarding the transmission of different types of traffic and the efficiency of the different protocols. The method of the traffic generation is being discussed at first, along with the implemented modules. Following that, the results from the experiments on TCP protocol performance over the UMTS air interface are being presented and some issues that raise up due to the high bit error rate that occur in the wireless channel are being discussed. In this case, we study the performance of both UMTS Dedicated Channels (DCH) and the High Speed Downlink Packet Access) transmissions. In order to study the transmission of multimedia content over the UMTS, some experiments took place, and showed that UMTS is able of guaranteeing the different requirements of this type of traffic, especially regarding the packets’ time delays and the friendly behavior against the TCP protocol, when coexisting in the network traffic load. Finally, this dissertation proposes a scheme for developing a multimedia content transmission system over UMTS, which takes into consideration the current state of the network and adapts the multimedia data stream to these conditions.

Στην εποχή που διανύουμε ο ρόλος των επικοινωνιών και η σημασία τους στην ζωή των ανθρώπων αυξάνεται με ταχείς ρυθμούς, πόσο μάλλον όταν μιλάμε για τις κινητές επικοινωνίες οι οποίες χαρακτηρίζονται από αμεσότητα, ταχύτητα και αξιοπιστία. Τα συστήματα κινητών επικοινωνιών εξελίσσονται ταχύτατα, με εκθετική άνοδο την τελευταία εικοσαετία, όπου το UMTS(W-CDMA) σύστημα καθιερώθηκε και αποτελεί πλέον την βάση των μελλοντικών εξελίξεων. Με την παρούσα διπλωματική εργασία με τίτλο «Διερεύνηση φαινομένων σκίασης (shadowing) σε συστήματα κυτταρικής κινητής τηλεφωνίας τρίτης γενιάς», αφού πρώτα εξετάσουμε το σύστημα τρίτης γενιάς όσον αφορά την αρχιτεκτονική του, τη δομή του και τα μοντέλα τα οποία ακολουθεί η διάδοση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, προσπαθούμε να εξετάσουμε σε ένα συνηθισμένο περιβάλλον λειτουργίας του τη συμπεριφορά του και τη μοντελοποίησή του σε σχέση με ένα καταλυτικό φαινόμενο που δυσχεραίνει τις επικοινωνίες και εξασθενεί το προς μετάδοση σήμα, τη σκίαση. Με τη μοντελοποίηση αυτή προσπαθούμε να επιβεβαιώσουμε τη χρήση ορισμένων μοντέλων αλλά και να καταγράψουμε καινούρια στοιχεία και συμπεριφορές στο προς μελέτη περιβάλλον. Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζουμε το δίκτυο τρίτης γενιάς και τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του όσον αφορά τις υπηρεσίες που περιβάλει, την πολυπλεξία και κωδικοποίηση που εφαρμόζει στην μετάδοση και τέλος την αρχιτεκτονική του. Στο δεύτερο κεφάλαιο κάνουμε μια επισκόπηση ως προς την δομή που χαρακτηρίζει τα συστήματα κινητών επικοινωνιών, εστιάζοντας στον γεωγραφικό διαχωρισμό και στη χρήση των διαθέσιμων συχνοτήτων και στην αρχιτεκτονική τους η οποία είναι αυτή που επιτρέπει τις επιμέρους λειτουργίες να φθάσουν εις πέρας. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται εκτενής αναφορά στα μοντέλα που περιγράφουν την ηλεκτρομαγνητική διάδοση με τα χαρακτηριστικά του προτύπου των κινητών επικοινωνιών UMTS, για το εσωτερικό περιβάλλον που μας ενδιαφέρει. Σ’αυτό το κεφάλαιο δίνεται μια πρώτη αίσθηση του σημαντικού ρόλου των απωλειών και πως αυτές επηρεάζουν τις επικοινωνίες γενικότερα. Εστιάζουμε βέβαια στις απώλειες που προκαλούνται από το φαινόμενο της σκίασης. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζουμε το φαινόμενο της σκίασης μεμονωμένα καθώς επίσης και τα μαθηματικά μοντέλα Lognormal και Gamma, που χρησιμοποιούνται για να περιγραφεί η ιδιαίτερη συμπεριφορά του ανωτέρω φαινομένου. Τέλος, στο πέμπτο κεφάλαιο όλα τα παραπάνω παίρνουν μορφή με την πειραματική διαδικασία και τη θεωρητική μοντελοποίηση της συμπεριφοράς του καναλιού μετάδοσης σε εσωτερικό περιβάλλον και με χαρακτηριστικά UMTS, όσον αφορά την λαμβανόμενη ισχύ και τις απώλειες που προκαλούνται από το φαινόμενο της σκίασης. / Nowadays the communication’s role and their significance in man’s life are being evolved rapidly, particularly regarding the mobile communications system which is characterized by immediacy, speed and reliability .The mobile communications systems are developing rapidly, with exponential development over the past twenty years, whereas the UMTS (W-CDMA) standard has been established and from now on is the base for the developments to come .With the present study titled «Researching shadowing phenomena in 3G cellular mobile telephony systems», after we examine the architecture , the structure and the propagation models of the 3G communications system, we later examine as well the modeling of a propagation channel regarding the problems that causes the phenomenon of shadowing in weakening the transmitted signal and in making the communications difficult to happen. With this modeling we try to confirm the use of certain models and as well to write down new data and behaviors in the examined environment. In the first chapter, we present the 3G network and its unique characteristics regarding the provided services, the multiplexing and the coding that uses and finally its architecture. In the second chapter, we introduce the structure of the cellular mobile communications systems focusing in the geographical distinction and in the use of the available frequencies and in its architecture which makes all of the above to happen. In the third chapter, we make an extensive presentation of the propagation models including UMTS’s characteristics, for the indoor environment of our concern. In this particular chapter, we understand for the first time the important role that losses take part and how do they affect mobile communications in general. In the fourth chapter, we make a presentation of the shadowing phenomenon and this only, as well the mathematical models of Lognormal and Gamma distributions which are used to describe the behavior of the above phenomenon. Finally, in the fifth chapter all of the above take actual form with the experimental procedure and the theoretical modeling of the behavior that the propagation channel in an indoor environment with UMTS’s characteristics has, regarding the power reception and the losses caused by the shadowing phenomenon.

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.

Σε έναν κόσμο που αλλάζει με ταχύτατους ρυθμούς, που η γνώση σχεδόν διπλασιάζεται κάθε 10 χρόνια, η χρήση των κινητών δικτύων τρίτης γενιάς έχει αρχίσει να επεκτείνεται. Ειδικά σε μια χώρα όπως η Ελλάδα που η μορφολογία του εδάφους δεν επιτρέπει την χρησιμοποιήση των οπτικών ινών, η ασύρματη επικοινωνία αποκτά πολύ σημαντικό ρόλο. Το τελευταίο καιρό έχει επεκταθεί η χρήση των κινητών δικτύων 3ης γενιάς, που αντικαθιστούν τα προηγούμενα της 2ης γενιάς προσφέροντας στους χρήστες παραπάνω υπηρεσίες. Οι προηγμένες υπηρεσίες που παρέχονται σε ομάδες κινητών χρηστών είναι εφάμιλες με αυτές των συμβατικών ενσύρματων δικτύων όπως mobile internet, mobile streaming, mobile TV κ.α. Στην περίπτωση του ενσύρματου δικτύου είναι εύκολο να κατανοήσουμε ότι ο multicast αυτός μηχανισμός αποστέλνει τα δεδομένα μόνο μία φορα πάνω απο κάθε σύνδεσμο,που είναι τμήμα των μονοπατιών των προορισμών. Στα κινητά δίκτυα που έχουμε την MBMS υπηρεσία (Multimedia Broadcast / Multicast Service) που υποστηρίζει IP εφαρμογές πανεκπομπής (broadcact) και πολυεκπομπής (multicast) επιτρέποντας με αυτό τον τρόπο την παροχή υπηρεσιών υψηλού ρυθμού μετάδοσης σε πολλαπλούς χρήστες με οικονομικό τρόπο. Η multicast μετάδοση δεδομένων σε κινητά δίκτυα επικοινωνιών βρίσκεται ακόμη στο στάδιο των δοκιμών και της προτυποποίησης της. Ένας multicast μηχανισμός μεταδίδει τα δεδομένα μόνο μία φορά πάνω από κάθε ασύρματο σύνδεσμο που αποτελεί τμήμα των μονοπατιών προς τους προορισμούς-κινητούς χρήστες. Αντικείμενο στην προκείμενη διπλωματική εργασία είναι η μελέτη της τεχνολογιας hsdpa για την μετάδοση multicast δεδομένων σε δίκτυα κινητών επικοινωνών Τρίτης γενιάς .Οπου η σημαντικότερη πρόκληση που αντιμετωπίζει σήμερα η παγκόσμια αγορά κινητών τηλεπικοινωνιών είναι η παροχή νέων, ελκυστικών και διαδραστικών υπηρεσιών προς τους τελικούς χρήστες. Η τεχνολογία High Speed Packet Access (HSPA) αποτελεί τη φυσιολογική εξέλιξη του WCDMA προς αυτή την κατεύθυνση, η οποία πολλές φορές συναντάται και ως 3.5G ή 3G+, προκειμένου να δηλώσει την αναβάθμιση του 3G (UMTS) και ήδη έχει υιοθετηθεί από πολλά δίκτυα κινητής τηλεφωνίας ανά τον κόσμο. Η εισαγωγή του HSPA κρίθηκε απαραίτητη καθώς, στην πράξη, οι μέγιστοι ρυθμοί μετάδοσης για τα UMTS δίκτυα αποδείχθηκαν χαμηλοί για εφαρμογές πολυμέσων. Ουσιαστικά, το HSPA αποτελεί μία σημαντική αναβάθμιση των UMTS δικτύων προσφέροντας υψηλότερο εύρος ζώνης στους κινητούς χρήστες και αυξημένη χωρητικότητα για τους τηλεπικοινωνιακούς παρόχους με αποτέλεσμα την παροχή υπηρεσιών και εφαρμογών αυξημένης διαδραστικότητας. Η ορολογία HSPA αναφέρεται σε μία γενικότερη έννοια που υιοθετήθηκε από το UMTS Forum προκειμένου να τονίσει τις αναβαθμίσεις του UMTS Radio Interface στις εκδόσεις 5 και 6 του 3GPP στάνταρ. Η συμβολή της HSPA τεχνολογίας, προσεγγίζει μόνο το δίκτυο πρόσβασης, δηλαδή το UTRAN, χωρίς να επεμβαίνει καθόλου στη δομή και τη λειτουργικότητα του Core Network του UMTS. Πιο συγκεκριμένα, το HSPA αναφέρεται σε βελτιώσεις που πραγματοποιήθηκαν τόσο στον κατερχόμενο ασύρματο σύνδεσμο, μέσω του High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) όσο και στον ανερχόμενο, μέσω του High Speed Uplink Packet Access (HSUPA). Αξίζει να αναφερθεί ότι τόσο το HSDPA όσο και το HSUPA μπορούν να υλοποιηθούν στο ίδιο εύρος ζώνης με το UMTS (των 5 MHz), γεγονός που επιτρέπει την παράλληλη λειτουργία τόσο του HSPA όσο και του κλασσικού UMTS. / Due to rapid growth of mobile communications technology, the demand for wireless multimedia communications thrives in today’s consumer and corporate market. The need to evolve multimedia applications and services is at a critical point given the proliferation and integration of wireless systems. Consequently, there is a great interest in using the IP-based networks to provide multimedia services. One of the most important areas in which the issues are being debated, is the development of standards for the Universal Mobile Telecommunications System (UMTS). UMTS constitutes the third generation (3G) of cellular wireless networks which aims to provide high-speed data access along with real time voice calls. Wireless data is one of the major boosters of wireless communications and one of the main motivations of the next generation standards. Through the 3G mobile networks, the mobile users have the opportunity to run applications and realize services that offered until today only by wired networks. Such broadband services are mobile Internet, mobile TV, mobile gaming, mobile streaming, video calls etc. High Speed Packet Access (HSPA) constitutes a significant step towards the so-called Mobile Broadband. HSPA supports both downlink and uplink communication through the HSDPA and HSUPA channels, respectively. HSPA promises the provision of enhanced end-users’ experience with a wide range of novel, interactive applications, faster performance and reduced delays. Furthermore, from the operators’ prism, HSPA ensures improved network performance, increased capacity and higher coverage. Multimedia Broadcast Multicast Service (MBMS) is a novel framework, extending the existing UMTS infrastructure that constitutes a significant step towards the so-called Mobile Broadband. MBMS is intended to efficiently use network and radio resources, both in the core network and, most importantly, in the air interface of UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN), where the bottleneck is placed to a large group of users. Actually, MBMS is a point-to-multipoint service in which data is transmitted from a single source entity to multiple destinations, allowing the networks resources to be shared. MBMS is an efficient way to support the plethora of the emerging wireless multimedia and application services such as IP Video Conferencing, Streaming Video by supporting both broadcast and multicast transmission modes. Long Term Evolution (LTE) will stretch the performance of 3G systems with improved coverage and system capacity, as well as increased data rates and reduced latency. LTE also provides a tight integration between unicast and multicast/broadcast MBMS transport bearers. Moreover, it also takes 3G-MBMS one step further to provide highly efficient multi-cell broadcast. By transmitting not only identical signals from multiple cell sites (with identical coding and modulation), but also synchronize the transmission timing between cells, the signal at the mobile terminal will appear exactly as a signal transmitted from a single cell site and subject to multi-path propagation. There is a growing demand for wireless data applications, which although face low penetration today, are expected to gain high interest in future mobile networks. These applications actually reflect a modern, future way of communication among mobile users. For instance, mobile TV is expected to be a ‘killer’ application for 3G’s. Such mobile TV services include streaming live TV (news, weather forecasts etc.) and streaming video (such as video clips). All the above constitute a series of some indicative emerging applications that necessitate advanced transmission techniques. However, increased improvements have to be made both in the uplink and downlink transmission and in better radio resource management, in order to meet future demands and provide rich multimedia services to large users’ population. In addition, several obstacles, mainly regarding the interoperability and ubiquitous access between different access technologies and services, have to be overcome (thus leading to 4G). The main target of this dissertation is the study of power control issues, the development and the performance evaluation of an efficient power scheme for the provision of broadband, multicast services and applications to mobile users. This will be effectively implemented through the efficient use of MBMS and HSPA technologies in both 3G and its evolution LTE. An important aspect of this work is the investigation of the selection of the most efficient radio bearer for the transmission of MBMS multicast data. MBMS services can be provided in each cell by either multiple Point to Point (PTP) channels or by a single Point to Multipoint (PTM) channel. PTM transmission uses a single channel reaching down to the cell edge, which conveys identical traffic. On the other hand, PTP transmission uses dedicated channel allocated to each user, which conveys identical content. Obviously, a decision has to be made on the threshold between these two approaches. Therefore, improvements of the currently existing Counting Mechanism in MBMS will be studied. Although relative research work in this field considers the need for a power-based Counting Mechanism and not a UE-based Counting Mechanism, the case of HSDPA usage in such a power mechanism could be further investigated, taking also into account the availability of multi-mode cells. This could lead to an optimal scheme for the MBMS Counting Mechanism. The fundamental selection criterion of channel type is the amount of base station power required to transmit to a group of users. To this direction, the role of power control in the MBMS multicast transmission in UMTS is studied and analysed. A power control scheme for the efficient radio bearer selection in MBMS is then proposed. The choice of the most efficient transport channel in terms of power consumption is a key point for the MBMS since a wrong transport channel selection for the transmission of the MBMS data could result to a significant decrease in the total capacity of the system. Various UMTS transport channels are examined for the transmission of the multicast data and a new algorithm is proposed for the more efficient usage of power resources in the base station

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.

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη των μεθόδων βελτιστοποίησης της ποιότητας των παρεχομένων υπηρεσιών των δικτύων κυτταρικής τηλεφωνίας τρίτης γενιάς σε διαλειπτικό περιβάλλον. Αρχικά γίνεται μια σύντομη ιστορική αναδρομή στην εξέλιξη των συστημάτων κινητών επικοινωνιών και παρουσιάζεται το σημαντικότερο πρότυπο τρίτης γενιάς, το UMTS και τα ιδιαίτερα τεχνικά χαρακτηριστικά του. Στην συνέχεια αναλύεται το LTE το οποίο αποτελεί την τελευταία εξέλιξη των δικτύων τρίτης γενιάς και αναμένεται να αντικαταστήσει το UMTS στο άμεσο μέλλον αποτελώντας στην πραγματικότητα τον πρόδρομο των συστημάτων τέταρτης γενιάς. Στην συνέχεια εστιάζουμε στα διαλειπτικά κανάλια αναλύοντας τα φαινόμενα που παρατηρούνται σε αυτά και τα στατιστικά μοντέλα μέσα από τα οποία περιγράφονται. Παράλληλα διερευνάται η επίδραση των φαινομένων αυτών (θετική ή αρνητική) στο QoS των δικτύων τρίτης γενιάς βάσει των χαρακτηριστικών τους (όπως παρουσιάστηκαν στο κεφάλαιο 1) και οι δυνατότητες για περαιτέρω βελτιστοποίηση κατα τον σχεδιασμό των δικτύων και την σωστή εκμετάλλευση των χαρακτηριστικών του περιβάλλοντος όδευσης. Ιδιαίτερη αναφορά γίνεται στα μοντέλα εσωτερικού χώρου λόγω του μεγάλου φορτίου κίνησης που καλούνται να εξυπηρετήσουν. Στο τελευταίο μέρος παρουσιάζεται η διαδικασία παραμετροποίησης κάποιων σημαντικών μοντέλων και τα αποτελέσματα των εξομοιώσεων που έγιναν στον χώρο του κτηρίου των Ηλεκτρολόγων Μηχανικών. / The subject of this diploma thesis is the study of the optimization techniques of the quality of service for third generation cellular telephony networks in fading enviroment. After a short presentation of the evolution of the systems of wireless telecommunications, it is discussed UMTS the most important third generation system which dominated the european market and its technical features. LTE is also introduced, the system which is expected to replace UMTS in the near future while being the predecessor of the fourth generation systems. Then we focus on the fading channels analysing the phenomena wich are related to them and analysing the statistical models that describe them. It is also studied the effect (positive or negative) of these phenomena on the QoS of the third generation networks and the optimization methods which can be applied during the network designing process with special reference to the indoor propagation models because of the big amount of traffic load that they are asked to serve. At the last chapter of the thesis there is a presentation of the parameter setting procedure for some important models and the outcomes of the simulation that took place in the building of Electronic Engineering.

Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν ο προσδιορισμός της υπερπολωσιμότητας δεύτερης τάξης διάφορων φουλλερενίων, παραγώγων φουλλερενίων και διθειολενικών συμπλόκων και η συσχέτιση αυτής με τη χημική δομή των υπό μελέτη υλικών. Για τη μελέτη των μη-γραμμικών οπτικών ιδιοτήτων των υλικών αυτών χρησιμοποιήθηκε η τεχνική Z-scan. Η μη-γραμμική τους απόκριση μελετήθηκε για παλμική διέγερση 35 ps και 8 ns, στα 532 και 1064 nm. Παράγοντες όπως ενίσχυση λόγω συντονισμού, μείωση της συμμετρίας, απεντοπισμός ηλεκτρονίων και μεταφορά φορτίου βρέθηκαν ότι επηρεάζουν σημαντικά τις μη-γραμμικές οπτικές ιδιότητες των συστημάτων αυτών. / The objective of this thesis was the determination of the second-order hyperpolarizability of some fullerenes, fullerene derivatives and dithiolene complexes and the understanding of the relation between the hyperpolarizability and the molecular structure. The non-linear optical properties of the above systems were investigated by the Z-scan technique. In particular, their non-linear optical response was studied under pulsed laser excitation having duration 35 ps and 8 ns, at 532 and 1064 nm. Several factors, like resonant enhancement, symmetry reduction, electron delocalization and charge transfer, were found to influence significantly the non-linear optical properties of these molecules.

Στη παρούσα διατριβή μελετούμε την αλληλεπίδραση ατόμων αλκαλίων (νατρίου-Na και καλίου-K) με σύμφωνη πηγή ακτινοβολίας (laser). Συγκεκριμένα παρουσιάζουμε: i) Την επίδραση της καταστρεπτικής κβαντικής συμβολής (destructive quantum interference), η οποία εμφανίζεται στη διαδρομή-1, του ατομικού K υπό nsec διφωτονική διέγερση. Η καταστρεπτική κβαντική συμβολή οδηγεί στη γραμμική απόκριση των εσωτερικά παραγόμενων εντάσεων των ακτινοβολιών στις μεταβάσεις των παραγόμενων πεδίων της διαδρομής-1. Το φαινόμενο αυτό μελετάται για διάφορες τιμές των παραμέτρων: της μέγιστης έντασης της διεγείρουσας ακτινοβολίας του laser, του διφωτονικού αποσυντονισμού, της ατομικής πυκνότητας και του μήκους διάδοσης των ακτινοβολιών, όταν οι δύο από τις τρείς αυτές παραμέτρους παραμένουν σταθερές. Επίσης, μελετούμε τις προυποθέσεις του κορεσμού της διαδρομής-1 για ισχυρότερη ένταση του εξωτερικού πεδίου laser και κατόπιν δείχνουμε ότι η διαδρομή-2, εμφανίζεται, έχοντας πρώτα κορεσθεί η διαδρομή-1, στις μικρές ατομικές πυκνότητες. Επιπρόσθετα, παρουσιάζουμε τις προυποθέσεις επαγωγής ενός είδους ατομικής μνήμης (optical free induction memory) όταν ο παλμός laser υποστεί απότομη πτώση στο μέγιστο του (truncated pulse). ii) Τις συνθήκες εκείνες οι οποίες ευθύνονται για την εμφάνιση αξονικής ή/και κωνικής εκπομπής της διαδρομής-1, και διαδρομής-2, αντίστοιχα, για διάφορες ατομικές πυκνότητες, υπό fsec διφωτονική διέγερση του ατομικού K. iii) Την παραγωγή ακτινοβολιών από σύμφωνη παραμετρική μίξη (parametric four-wave mixing) ή και μερικώς σύμφωνο μηχανισμό όπως η ενισχυμένη αυθόρμητη εκπομπή (amplified spontaneous emission) ή υπέρ σκέδαση- Raman (stimulated hyper-Raman scattering), όταν το nsec πεδίο laser διεγείρει με δύο φωτόνια την μετάβαση 4S1/2-6S1/2, καθώς και την μετάβαση 4S1/2-7S1/2, αντίστοιχα. Εστιάζουμε κατά μείζονα λόγο τη μελέτη μας στη διαδρομή-2, στήν μονόδρομη (unidirectional) και στήν αμφίδρομη (bidirectional) διάδοση της ακτινοβολίας του πεδίου laser. iv) Την γέννεση της κωνικής τρίτης αρμονικής (conical third harmonic generation-THG) σε μεταλλικούς ατμούς Na και K υπό fsec διέγερση. Στη περίπτωση του Na (μέσο με κανονική διασπορά) βρίσκουμε ότι η χαρακτηριστική δακτυλοειδή δομή του κώνου της τρίτης αρμονικής οφείλεται στήν επίδραση κυρίως του τανυστικού όρου πέμπτης τάξης ο οποίος σχετίζεται με την μίξη έξι κυμάτων. Ακόμα, δείχνουμε, ότι στη περίπτωση του K (μέσο με αρνητική διασπορά) η εκπομπή μακρινού πεδίου (far field emission) της κωνικής τρίτης αρμονικής, παρουσιάζει ορισμένες διαφοροποιήσεις σε σχέση με αυτή του Na. Το όλο φαινόμενο αντιμετωπίζεται φαινομενολογικά. / In the doctorate dissertation is studied the effect of the wave mixing of laser light with the internally generated fields of the alkali vapors, such as the sodium (Na) and the potassium (K) respectively. Specifically it was studied: ι) The numerical simulation of the four-level system, when a two-photon nsec field excites the transition 4S1/2-6S1/2 of potassium atom. It is shown that the destructive quantum interference is responsible for the reduction of the non-linearity of path-1, in which, the parameters of the system, such as the two-photon detuning, the atomic density and the laser maximum intensity, play an important role. Moreover the saturation of the path-1 has as a consequence the passage of the energy to the atomic path-2, which activates later than the path-1, in low atomic density of atomic K. A truncated excitation pulse is able to induced phenomena of atomic memory in which the providing excitation intensity is able to be stored in the system. The optical free induction memory (OFIM) is observed in the truncated nsec excitation of the transition 4S1/2-6S1/2. This type of atomic memory is studied via the evolution of the density matrix element s12, for specific selection of the two-photon detuning. ii) The conditions which are responsible for the axial or/and conical emission of radiation of path-1 and of path-2, respectively under the fsec two-photon excitation respectively. iii) The production of coherent (parametric four-wave mixing) or/and partially coherent (amplified spontaneous emission or stimulated hyper-Raman scattering) radiation when the nsec laser field excites with two-photons the transition 4S1/2-6S1/2, and the transition 4S1/2-7S1/2, of atomic potassium respectively. It is also studied the emissions of the path-2 in the unidirectional and the bidirectional propagation (counter-propagation) of the laser field in the nsec 4S1/2-6S1/2 two-photon excitation. iv) The conical third harmonic generation (THG) in Na and K vapor under the fsec excitation. It is proved that the third harmonic generation of Na, (normally dispersive medium), in the laser wavelength range of 1770-2200 nm, is mainly a result of six-wave mixing. The fifth order tensor term dominates against the third order term, (which is connected with the four-wave mixing process), as it is shown theoretically. In the case of Κ vapor (negative dispersion medium), in the laser wavelength range of 1200-2180 nm, the observed conical emission appears similarities and dissimilarities with the Na one respectively. The THG generation of Κ interpreted in a phenomenological way.

Βασικός άξονας της παρούσας διατριβής είναι οι σχετικιστικοί υπολογισμοί πολυτροπικών μοντέλων περιστρεϕόμενων αστέρων νετρονίων. Επειδή δεν υπάρχει ακριβής αναλυτική λύση των εξισώσεων του Einstein για το ϐαρυτικό πεδίο ενός περιστρεϕόμενου αστέρα νετρονίων, επιχειρούμε την αϱιθμητική επίλυση στο μιγαδικό επίπεδο όλων των διαϕορικών εξισώσεων, που εμπεριέχονται στην διαταρακτική μέθοδο του Hartle. Δίνουμε έμϕαση στον υπολογισμό φυσικών ποσοτήτων, που περιγράϕουν την γεωμετρία ταχέως περιστρεϕόμενων μοντέλων. Συγκρίνοντας τα αριθμητικά αποτελέσματα που ϐρίσκουμε με ορισμένες πολύπλοκες επαναληπτικές μεθόδους, ελέγχουμε την αξιόλογη ϐελτίωση των αποτελεσμάτων μας, έναντι εκείνων που δίνονται από το κλασσικό διαταρακτικό σχήμα του Hartle. Η παρούσα διατριβή χωρίζεται σε τέσσερα μέρη, που αναπτύσσονται στα κεϕάλαια 1, 2, 3 και 4. Στο πρώτο κεϕάλαιο, ϑα εστιάσουμε την προσοχή μας στο σύστημα διαφορικών εξισώσεων Oppenheimer − Volkov, που εξάγονται από τις εξισώσεις πεδίου του Einstein. Σε συνδυασμό με μια καταστατική εξίσωση περιγράφουμε σχετικιστικά πολυτροπικά μοντέλα μη περιστρεϕόμενων αστέρων νετρονίων σε υδροστατική ισορροπία. Ακολούθως, περιγράϕουμε ένα καθαϱά σχετικιστικό φαινόμενο, τον συρμό των αδρανειακών συστημάτων λόγω της περιστροϕής του αστέρα. Στην συνέχεια, χρησιμοποιούμε την μέθοδο διαταραχής του Hartle, σύμϕωνα με την οποία δεχόμαστε ότι ο στατικός αστέρας είναι το αδιατάρακτο σύστημα, πάνω στο οποίο εϕαρμόζουμε μικρές διαταραχές (ϑεωρώντας την ομοιόμορϕη περιστροϕή ως διαταραχή) και έτσι υπολογίζουμε τις διορθώσεις στην μάζα και την ακτίνα, λόγω των σϕαιρικών και τετραπολικών παραμορϕώσεων. Τέλος, εϕαρμόζουμε μία διαταρακτική προσέγγιση με όρους τρίτης τάξης στην γωνιακή ταχύτητα. Στο δεύτερο κεϕάλαιο, ϑα κάνουμε μια εκτενή περιγραϕή της στρατηγικής του μιγαδικού επιπέδου (Complex-Plane Strategy, εν συντομία CPS). Σύμϕωνα με αυτή την μέθοδο, η αριθμητική ολοκλήρωση των διαϕορικών εξισώσεων γίνεται στο μιγαδικό επίπεδο και όλες οι εμπλεκόμενες συναρτήσεις του προβλήματός μας είναι μιγαδικές, μιγαδικής μεταβλητής. Συνεπώς, για την αποϕυγή διαϕόρων ιδιομορϕιών ή και απροσδιόριστων μορϕών, που προκύπτουν από τις οριακές συνθήκες του προβλήματος, κυρίως στο κέντρο και στην επιϕάνεια του αστέρα, μας δίνεται η δυνατότητα να επιλέξουμε ένα κατάλληλο μιγαδικό μονοπάτι για την εκτέλεση πάνω σ΄ αυτό της αριθμητικής ολοκλήρωσης των διαϕορικών εξισώσεων. Επιπλέον, οι αριθμητικές ολοκληϱώσεις όλων των διαϕορικών εξισώσεων του προβλήματος συνεχίζονται πολύ πέραν της επιϕάνειας του αδιατάρακτου μοντέλου, με αποτέλεσμα η ακτίνα υπολογίζεται εύκολα ως η ϱίζα του πραγματικού μέρους της συνάρτησης της πυκνότητας (χωρίς να είμαστε αναγκασμένοι να εκτελέσουμε οποιεσδήποτε αριθμητικές προεκβολές, που είναι γνωστό ότι επιϕέρουν σημαντικά σϕάλματα). Στο τρίτο κεϕάλαιο, υπολογίζουμε σημαντικές φυσικές ποσότητες που αφορούν τον αστέρα νετρονίων, ολοκληρώνοντας αριθμητικά ένα σύστημα διαφορικών εξισώσεων πρώτης τάξης. Ιδιαίτερα, υπολογίζουμε το σύνορο της περιστρεϕόμενης αστρικής δομής με δύο τρόπους. Ο πρώτος είναι με ϐάση την κλασική διαπραγμάτευση της διαταρακτικής μεθόδου του Hartle και ο δεύτερος με τον αλγόριθμο λεπτής ϱύθμισης που αναπτύσσουμε με την ϐοήθεια του οποίου παίρνουμε αξιόλογα αριθμητικά αποτελέσματα. Στην συνέχεια περιγράϕουμε το λογισμικό πακέτο ATOMFT System. Ακολούθως, με την ϐοήθεια των λύσεων των διαϕορικών εξισώσεων τρίτης τάξης ως προς την γωνιακή ταχύτητα, υπολογίζουμε τις διορθώσεις στην στροϕορμή, την ϱοπή αδράνειας, την περιστροϕική κινητική ενέργεια και την ϐαρυτική δυναμική ενέργεια του αστέρα. Εϕαρμόζοντας τέλος μια κατάλληλη μέθοδο, υπολογίζουμε το όριο της μάζας διαϕυγής. Στο τέταρτο κεϕάλαιο, εκθέτουμε πίνακες αποτελεσμάτων και κάποιες σημαντικές γραϕικές παραστάσεις. Δίνουμε επίσης ορισμένες λεπτομέρειες της εϕαρμογής του προγράμματός μας. Επιπλέον, δίνουμε έμϕαση στο γνωστό «παράδοξο» που αϕορά την μέθοδο διαταραχών του Hartle,σύμϕωνα με την οποία αυτή η μέθοδος αν και αντιπροσωπεύει μια προσέγγιση αργής πεϱιστροϕής ενός αστέρα νετρονίων, δίνει αξιόλογα αποτελέσματα ακόμη και όταν εϕαρμόζεται σε ταχέως περιστρεϕόμενα μοντέλα. Στην παρούσα έρευνα αϕαιρέσαμε τον κρίσιμο περιορισμό του τερματισμού των αριθμητικών ολοκληρώσεων λίγο πριν από την επιϕάνεια του μη περιστρεϕόμενου αστέρα, συνεχίζοντας την ολοκλήρωση αρκετά πέραν του συνόρου του. Αυτό σημαίνει ότι η CPS ¨γνωρίζει¨ την παραμόρϕωση που προκαλείται από την περιστροϕή για ένα αρκετά εκτεταμένο διάστημα που περιβάλλει την αρχικά σϕαιρική μορϕή του αστέρα. Συνεπώς, για τους υπολογισμούς που απαιτούνται για τον περιστρεϕόμενο αστέρα, η CPS δεν προεκβάλλει ποτέ, με αποτέλεσμα τα σϕάλματα των υπολογισμών είναι πολύ μικρά. Τέλος, λαμβάνοντας υπόψη κατάλληλα στους υπολογισμούς μας ένα ορισμένο αριθμό συνθηκών, συνδυάζοντας την κλασική διαπραγμάτευση του διαταρακτικού σχήματος του Hartle και τις σχέσεις που απορρέουν από την δομή της στρατηγικής του μιγαδικού επιπέδου, οδηγηθήκαμε τελικά στην επινόηση του αλγόριθμου λεπτής ϱύθμισης, αποτέλεσμα του οποίου είναι η σημαντική ϐελτίωση της ακρίβειας των αριθμητικών αποτελεσμάτων που αϕορούν την γεωμετρία του συνόρου του αστέρα νετρονίων. ΄Αμεση συνέπεια όλων αυτών είναι ο υπολογισμός με ικανοποιητική ακρίβεια του ορίου της μάζας διαϕυγής, εϕαρμόζοντας μια κατάλληλη μέθοδο. / In the present dissertation we solve numerically in the complex plane all the differential equations involved in Hartle’s perturbation method for computing general-relativistic polytropic models of rotating neutron stars. We give emphasis on computing quantities describing the geometry of models in rapid rotation. Compared to numerical results obtained by certain sophisticated iterative methods, we verify appreciable improvement of our results vs to those given by the classical Hartle’s perturbative scheme. The description of the present investigation is constituted by four parts and has as follows. In the first chapter, we start to describe the nonrotating neutron star model. Then, according to "Hartle’s perturbation method", the solid rotation is added as a perturbation. So, the equations of structure for uniformly rotating stars are given up to second order in the angular velocity and the distortions to mass and radius are calculated as corrections owing to spherical and quadrupole deformations. Subsequently, the equations are given up to third order in the angular velocity. In the second chapter, we describe extensively the numerical method called Complex-Plane Strategy (abbreviated CPS). According to this method, we solve numerically in the complex plane all the differential equations involved in Hartle’s perturbation method. Any function of our problem is interpreted as a complex-valued function of a complex variable. CPS offers an alternative for avoiding any singularities and/or indeterminate forms, especially near the center and the surface of the nonrotating star, by performing numerical integration along a proper complex path. Moreover, the numerical integrations of all the differential equations governing the problem are continued well beyond the surface of the nonrotating star, thus, the radius is readily calculated as root of the density function (without been forced to perform any numerical extrapolations). In the third chapter, we solve numerically in the complex plane the system of first-order differential equations resulting from Hartle’s perturbation method. We give emphasis on computing the boundary of the rotating configuration by the so-called fine tuning algorithm which gives appreciably improved results. Then, we describe the software systems that we use in our investigation, with emphasis on the ATOMFT System. Finally, we compute the third order corrections in the uniform angular velocity for the angular momentum, moment of inertia, rotational kinetical energy and gravitational potential energy. Furthermore, we describe a method for computing the mass-shedding limit. In the fourth chapter, we present several numerical results and some significant graphical representations. We also give certain details of our program implementation. Concluding, we emphasize on the well-known "paradox" concerning Hartle’s perturbation method, according to which this method, although representing a slow-rotation approximation, gives remarkably accurate results even when applied to rapidly rotating models. In the present work, we have removed the certain critical limitations of terminating integrations below the radius of the star. Instead, the numerical integration of our problem continues well beyond the boundary of the star. This means that CPS knows the distortion to be caused by rotation over a sufficiently extended space surrounding the initially spherical configuration. So, to the computation of a particular rotating configuration, CPS never extrapolates beyond the end of the function tables computed by such extended numerical integrations. It is exactly the avoidance of any extrapolation which keeps the error in the computations appreciably small. Finally, we have properly taken into account certain conditions matching Hartle’s perturbative scheme and the relations arising in the framework of the Complex-Plane Strategy. This treatment has led to the fine tuning algorithm which, in turn, has improved appreciably the accuracy of our numerical results related to the geometry of the star’s boundary. Consequently, the mass-shedding limit can be calculated using a proper procedure which gives remarkably accurate results.