Ασύρματες Επικοινωνίες

Γενικά

• Κωδικός: ΠΛΕ07081
• Εξάμηνο: 7ο
• Επίπεδο Σπουδών: Προπτυχιακό
• Τύπος μαθήματος: Ειδίκευσης
• Γλώσσα διδασκαλίας και εξετάσεων: Ελληνικά
• Το μάθημα διατίθεται σε φοιτητές Erasmus
• Μονάδες ECTS: 5
• Διδάσκοντες: Τσίτσος Στυλιανός
• Συντονιστής: Τσίτσος Στυλιανός
• Πρόγραμμα Μαθημάτων:
  • Πα 09:00 - 12:00: Θ (Ε.ΤΗΛ.ΔΙΚΤ.)
  • Πα 12:00 - 13:00: Ε (Ε.ΤΗΛ.ΔΙΚΤ.)

Περιεχόμενα μαθήματος

• Εφαρμογές και απαιτήσεις ασύρματων υπηρεσιών επικοινωνιών o Ιστορική αναδρομή
• Τύποι ασύρματων υπηρεσιών
• Απαιτήσεις για τις υπηρεσίες
• Οικονομικά και κοινωνικά ζητήματα
• Οι τεχνικές προκλήσεις των συστημάτων ασύρματων επικοινωνιών
• Φαινόμενο πολυόδευσης
• Περιορισμοί φάσματος ραδιοσυχνοτήτων
• Απαίτηση για χαμηλή κατανάλωση ενέργειας
• Κινητικότητα χρηστών
• Συστήματα περιορισμένα από θόρυβο και παρεμβολές
• Προϋπολογισμός ζεύξης συστημάτων
• Το κανάλι ασύρματης διάδοσης
• Μηχανισμοί διάδοσης
• Ελεύθερος χώρος
• Ανάκλαση και διάθλαση
• Περίθλαση
• Σκέδαση
• Κυματοδήγηση
• Στατιστική περιγραφή του ασύρματου καναλιού
• Το χρονικά αμετάβλητο μοντέλο δύο οδεύσεων
• Το χρονικά μεταβαλλόμενο μοντέλο δύο οδεύσεων
• Απόσβεση μικρής κλίμακας χωρίς δεσπόζουσα συνιστώσα
• Απόσβεση μικρής κλίμακας με δεσπόζουσα συνιστώσα
• Φάσμα Doppler και χρονική αλλαγή καναλιού
• Η χρονική εξάρτηση της απόσβεσης
• Απόσβεση μεγάλης κλίμακας
• Χαρακτηρισμός ευρυζωνικού και κατευθυντικού καναλιού
• Οι αιτίες για τη διασπορά της καθυστέρησης
• Θεωρητική περιγραφή συστημάτων ασύρματων καναλιών
• Το μοντέλο WSSUS
• Συμπυκνωμένες παράμετροι
• Υπερ-ευρεία κανάλια
• Περιγραφή κατευθυντικού καναλιού
• Μοντέλα ασύρματων καναλιών
• Μοντέλα στενής ζώνης
• Μοντέλα ευρείας ζώνης
• Κατευθυντικά μοντέλα
• Προσδιοριστικές μέθοδοι μοντέλων καναλιών
• Εμπειρικά μοντέλα καναλιών (Okumura-Hata, COST 231, COST 207, ITU-R, κλπ)
• Κεραίες o Βασικά χαρακτηριστικά κεραιών
• Κεραίες για ασύρματους σταθμούς (συσκευές)
• Κεραίες για σταθμούς βάσης
• Διαφορισμός
• Η αρχή του διαφορισμού
• Μικρο-διαφορισμός
• Μακρο-διαφορισμός και πολλαπλή εκπομπή
• Συνδυασμός σημάτων
• Πιθανότητα σφάλματος σε αποσβένον κανάλι με διαφορική λήψη
• Διαφορισμός στη μετάδοση
• Συστήματα με πολλαπλές κεραίες
• Έξυπνες κεραίες
• Συστήματα πολλαπλής εισόδου και εξόδου (MIMO)
• Προτυποποιημένα ασύρματα συστήματα
• Γνωστικός πομποδέκτης (αρχιτεκτονική, αρχές διασύνδεσης, επισκόπηση, διαχείριση και διαμοιρασμός φάσματος)
• Συνεργατικές επικοινωνίες, επικοινωνίες αναμετάδοσης και πολλαπλών βημάτων
• o Συστήματα κινητών επικοινωνιών (GSM, WCDMA/UMTS, LTE)
• WiMax/IEEE 802.16
• WLANs

Μαθησιακοί Στόχοι

Ο στόχος του μαθήματος είναι να εφοδιάσει το φοιτητή με τις απαραίτητες γνώσεις για να κατανοήσει τις βασικές αρχές λειτουργίας και σχεδιασμού που διέπουν τη λειτουργία των ασύρματων συστημάτων επικοινωνιών.

Γενικές Ικανότητες

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
• Ομαδική Εργασία
• Σχεδιασμός και Διαχείριση Έργων
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

Μέθοδοι Διδασκαλίας

Θεωρητική από έδρας διδασκαλία με συζήτηση και ενεργή συμμετοχή των φοιτητών. Οι διαλέξεις του μαθήματος υποστηρίζονται από διαφάνειες παρουσίασης του συνόλου της εκπαιδευτικής ύλης, ενώ ο λευκός πίνακας χρησιμοποιείται:

• για την εμβάθυνση επιλεγμένων θεματικών ενοτήτων,
• για την προαγωγή της ενεργούς συμμετοχής των φοιτητών στη βήμα-προς-βήμα επίλυση προβλημάτων,
• τη διεξοδική επίλυση Ασκήσεων Πράξης.

Το μάθημα υποστηρίζεται από εξοπλισμό για τη μέτρηση παραμέτρων τεχνολογιών συστημάτων κινητών επικοινωνιών στο φυσικό επίπεδο (φασματικό αναλυτή και ευρυζωνική διακριβωμένη κεραία).

Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών

Υποστήριξη Μαθησιακής διαδικασίας δια μέσου της ηλεκτρονικής πλατφόρμας μάθησης του μαθήματος, όπου περιλαμβάνονται:

• Οι διαφάνειες των διαλέξεων,
• Εκφωνήσεις και λεπτομερείς λύσεις των κυριοτέρων ασκήσεων για κάθε επιμέρους ενότητα,
• Διδακτικές σημειώσεις προσαρμοσμένες στη φυσιογνωμία του προσφερόμενου προγράμματος σπουδών, Επικοινωνία με φοιτητές μέσω e-mail.

Οργάνωση Διδασκαλίας

Αξιολόγηση Φοιτητών

Ο τελικός βαθμός του μαθήματος διαμορφώνεται κατά 70% από τον βαθμό του θεωρητικού μέρους και κατά 30% από τον βαθμό του εργαστηριακού, υπό την προϋπόθεση ότι ο φοιτητής έχει αξιολογηθεί με προβιβάσιμο βαθμό σε κάθε μέρος του μαθήματος.

Ο βαθμός του θεωρητικού μέρους διαμορφώνεται από γραπτή τελική εξέταση.

1. Η γραπτή τελική εξέταση του θεωρητικού μέρους δύναται να περιλαμβάνει:
   • Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής,
   • Επίλυση προβλημάτων εφαρμογής των γνώσεων που αποκτήθηκαν,
   • Ερωτήσεις σύντομης απάντησης,
   • Συγκριτική αξιολόγηση στοιχείων θεωρίας.
2. Η εξέταση των Εργαστηριακών Ασκήσεων πραγματοποιείται με τη συνεχή αξιολόγηση των εργαστηριακών δεξιοτήτων και της θεωρητικής γνώσης που αποκτήθηκαν στα πλαίσια της διδασκαλίας του μαθήματος με τη μέθοδο της συνεχούς αξιολόγησης.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

Συγγράμματα μέσω του συστήματος ΕΥΔΟΞΟΣ

• Rappaport, Theodore, Ασύρματες Επικοινωνίες: Αρχές και Πρακτική, ISBN: 960-512-467Χ, Εκδόσεις Χ. ΓΚΙΟΥΡΔΑ & ΣΙΑ ΕΕ, 2006.
• Stallings, William, Ασύρματες Επικοινωνίες και Δίκτυα, ISBN-13: 9789604182130, Εκδόσεις Α. ΤΖΙΟΛΑ και ΥΙΟΙ Α.Ε., 2007.

Συμπληρωματική προτεινόμενη βιβλιογραφία

• Mohesen Guizani and Hsiao-Hwa Chen, The Future of Wireless Networks: Architectures, Protocols, and Services (Wireless Networks and Mobile Communications), ISBN-13: 9781482220940, CRC Press (7 Sept. 2015).
• Keith Q. T. Zhang, Wireless Communications, ISBN-13: 978-1119978671 Wiley; (14 Dec. 2015).
• Mathuranathan Viswanathan, Wireless Communication Systems in Matlab, Amazon Digital Services LLC, ASIN: B07NQCLPV7; (13 Feb. 2019).