Abstrakti
Aika- ja taajuussynkronointi on oleellinen toiminto kaikissa langattomissa vastaanottimissa ja järjestelmissä. Nykyaikaisissa langattomissa järjestelmissä, kuten 4G- sekä tulevissa 5G-järjestelmissä, uudet langattomat teknologiat asettavat uusia haasteita myös synkronoinnille. Uusia synkronointiratkaisuja tarvitaan erityisesti moniantennijärjestelmissä sekä yhteis-toiminnallisissa järjestelmissä. Joissain sovelluksissa, esimerkiksi häiriönpoistossa ja kognitiivisissa radioissa, synkronointi on tehtävä vastaanottimessa tuntematta kaikkia signaalin lähetysparametreja, jolloin synkronointi on erityisen haastavaa. Myös sotilas-sovelluksissa, esimerkiksi tiedusteluvastaanottimien synkronoinnissa, on vastaavia tilanteita.
Tässä väitöskirjassa tutkitaan ja analysoidaan uusia menetelmiä aika- ja taajuussynkronointiin langattomissa järjestelmissä. Tutkimuksen kohteena ovat sekä monikantoaaltomodu-laatioon perustuvat OFDM-järjestelmät että suorahajotukseen perustuvat hajaspektri-järjestelmät. Työ koostuu seitsemästä erillisestä julkaisusta sekä yhteenvedosta, johon on koottu myös laaja kirjallisuuskatsaus aiheesta.
Suorahajotushajaspektrijärjestelmiin liittyen väitöskirjassa on tutkittu menetelmiä, joilla synkronointi voidaan tehdä tuntematta hajotuskoodia. Työssä on kehitetty aliavaruus-menetelmiin pohjautuva algoritmi synkronointiin ja hajotuskoodin estimointiin asynk-ronisissa monen käyttäjän hajaspektrijärjestelmissä. Menetelmällä voidaan saavuttaa lähes sovitettua suodatinta vastaava optimaalinen prosessointivahvistus. Tutkittuja menetelmiä voidaan käyttää häiriönpoistossa, kognitiivisissa radioissa sekä sotilassovelluksissa.
Väitöskirjassa on tutkittu myös synkronointimenetelmiä moniantennijärjestelmissä. Työssä on johdettu analyyttisiä tuloksia synkronoinnin onnistumisen todennäköisyydelle tilanteissa, joissa useampaa antennia käytetään sekä lähetys- että vastaanottopäässä lähetys-, vastaanotto- ja aikadiversiteetin parantamiseen. Analyyttisten tulosten on myös näytetty vastaavan simuloituja tuloksia.
Työssä on myös tutkittu optimaalisia lähetystapoja. Menetelmiä on simuloitu laajasti eri signaalikohinatasoilla, erilaisilla radiokanavan korrelaatioilla sekä Doppler-hajeilla. Tuloksilla on käyttöä esimerkiksi moniantennijärjestelmien suunnittelussa.Työssä on tutkittu myös aika- ja taajuuspoikkeamien vaikutuksia yhteistoiminnallisissa OFDM-järjestelmissä, ja näytetty vaikutusten olevan merkittävästi haitallisempia kuin perinteisissä OFDM-järjestelmissä. Näiden ongelmien ratkaisemiseksi työssä on tutkittu menetelmiä taajuuspoikkeamien estimointiin ja kehitetty uusia menetelmiä, joiden avulla taajuuspoikkeamat voidaan estimoida laskennallisesti yksinkertaisilla algoritmeilla. Menetelmillä saavutetaan alhainen estimoinnin keskineliövirhe, joka on hyvin lähellä Cramér-Raon alarajaa.
Julkaisun otsikon käännös | Kontribuutioita aika- ja taajuussynkronointiin langattomissa järjestelmissä |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-60-6332-4 |
Sähköinen ISBN | 978-952-60-6333-1 |
Tila | Julkaistu - 2015 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- synkronointi
- hajaspektritekniikka