Υλοποίηση ζεύξης κινητών επικοινωνιών και μετρήσεις ισχύος στη συχνότητα 2.4GHz σε εσωτερικό χώρο.

Abstract

Prediction of the propagation of radio-waves, is a hard and time consuming task. Even in an outdoor environment, there are many mechanisms that affect the received power (reflection, diffraction, scattering). Indoor radio propagation is dominated by the same mechanisms as outdoor. However, the variability of the environment is much greater and propagation inside buildings is strongly influenced by specific features such as the layout of the building, the construction materials etc. Herein, we attempt a description of the basic mechanisms that affect radio-wave propagation, by focusing in indoor propagation. The measurements conduct at the frequency of 2.3GHz with moving receiver and stable transmitter. Also detailed description of the laboratories and hallways, in which our measurements of the received power were conducted, was made in order to extract better conclusions. The measurements were separated into four groups, depending on the following scenarios: A)Measurements with transmission and reception inside a laboratory B)Measurements with transmission from outside the laboratory and reception inside the laboratory C)Measurements in the corridors of the Institute D)Measurements with an obstacle in the line-of-site (LOS) between of the transmission with the reception. The most important conclusions, extracted from the measurements, are listed below. The dimensions of the room/laboratory may affect significantly the received signal level. The latter may, also, vary greatly depending on whether interior doors are open or closed. The layout of a corridor (i.e., the formation of a corner) is another factor that may play an important role, as far as indoor propagation is concerned. Moreover, we estimated the losses due to construction materials such as brick walls and metal doors. Signal losses from a brick wall, 20cm thick, may reach 9dB, whereas a metal door may produce signal losses up to 20dB.

Η πρόβλεψη της διάδοσης του ηλεκτρομαγνητικού κύματος, είναι μια δύσκολη και πολύπλοκη διαδικασία. Ακόμα και στον εξωτερικό χώρο υπάρχουν πάρα πολλοί παράγοντες οι οποίοι επηρεάζουν το σήμα (ανακλάσεις, ατμοσφαιρική απορρόφηση, διαθλάσεις, κ.α.). Είναι εύκολο να φανταστούμε ότι οι παραπάνω παράγοντες είναι πολύ περισσότεροι και δημιουργούν πολύ πιο έντονα φαινόμενα σε ένα εσωτερικό περιβάλλον. Στην παρούσα πτυχιακή εργασία περιγράφουμε τους μηχανισμούς διάδοσης και τους παράγοντες οι οποίοι επηρεάζουν το ηλεκτρομαγνητικό κύμα, εστιάζοντας στη διάδοση σε εσωτερικό χώρο. Αμέσως μετά ακολουθεί μια λεπτομερής περιγραφή των χώρων, καθώς και του τρόπου διεξαγωγής των μετρήσεων ισχύος. Οι μετρήσεις ισχύος χωρίστηκαν σε τέσσερεις ομάδες ανάλογα με τη θέση των συστημάτων εκπομπής/λήψης και το χώρο μέτρησης: 1)Μετρήσεις ισχύος με εκπομπή/λήψη μέσα από εργαστηριακή αίθουσα 2)Μετρήσεις ισχύος με εκπομπή έξω και λήψη μέσα στην αίθουσα 3)Μετρήσεις ισχύος στους διαδρόμους του Τμήματος Ηλεκτρονικής, ΑΤΕΙΘ 4)Μετρήσεις με παρεμβολή εμποδίου (πόρτα, τοίχος) στην οπτική επαφή πομπού-δέκτη Από τα παραπάνω σενάρια εξάγαμε συμπεράσματα τα οποία μας βοηθούν στην κατανόηση του τρόπου διάδοσης του ηλεκτρομαγνητικού κύματος σε εσωτερικό περιβάλλον. Μερικά από τα συμπεράσματα που προέκυψαν είναι ότι οι διαστάσεις του χώρου επηρεάζουν τη λαμβανόμενη ισχύ, όπως το πλάτος στις εργαστηριακές αίθουσες και η γωνία που υπάρχει στους διαδρόμους Α,Β και Δ. Επίσης, μετρήσαμε τις απώλειες που δέχεται το σήμα από τα κατασκευαστικά εμπόδια όπως τοίχους και πόρτες. Ενδεικτικά αναφέρουμε ότι μια μεταλλική πόρτα προκαλεί μια πτώση ισχύος της τάξεως των 20dB και ένας τοίχος από τούβλα, πάχους 20cm, προκαλεί πτώση ισχύος 9dB.