Väitös: Radiohäiriöiden hallinta tehostaa langattoman tietoliikenteen spektrinkäyttöä

Maailman niukkoja luonnonvaroja on käytettävä kestävästi ja tehokkaasti. Langattoman tietoliikenteen arvokkain luonnonvara on radiotaajuusspektri. Taajuusspektrien järkevä käyttö on välttämätöntä nykyisen ja seuraavan sukupolven Internet- ja dataviestinnän kannalta.

Väitöskirjassaan Sudharsan Srinivasan esittelee käytännönläheisesti teknisiä ratkaisuja, joiden avulla radiospektriä voidaan käyttää tehokkaammin.Esimerkiksi kognitiiviset radiot ja radiotaajuuksien dynaaminen käyttö sekä spektrin uudelleenkäyttö ovat innovatiivisia tekniikoita, jotka auttavat parantamaan spektrinkäytön tehokkuutta merkittävästi.

Uusia menetelmiä spektritehokkuuden lisäämiseen

Yksi spektritehokkaan langattoman tietoliikenteen mahdollistava tekniikka on radiohäiriöiden tehokkaampi hallinta ja poisto. Muiden käyttäjien radiosignaalien aiheuttamien häiriöiden poistaminen vastaanottimissa mahdollistaa radiotaajuuksien tehokkaamman käytön hyödyntämällä perinteisissä radiojärjestelmissä käyttämättä jääviä spektriaukkoja.

– Moniantennitekniikkaan perustuva häiriönpoisto (interference rejection combining) on yksi laajalti käytetyistä signaalinkäsittelytekniikoista edellisen ja nykyisen sukupolven radiojärjestelmissä. Tämän signaalinkäsittelymenetelmän kehittäminen ja käytännöllinen soveltamien kognitiiviseen radioon on yksi tutkimukseni ensisijaisista vaikuttimista, Srinivasan kertoo.

Toinen Srinivasanin tutkimusaiheista on tehokas radioresurssien allokointi, mikä on välttämätöntä spektrin optimaaliselle käytölle ja radiosignaaleiden muille käyttäjille aiheutuvien häiriöiden vähentämiselle.

Vaikka ongelman teoreettisen ymmärtämisen kehittäminen on ratkaisevan tärkeää, sen vaikutusten ymmärtäminen käytännön toteutuksessa on välttämätön edellytys sen hyödylliselle soveltamiselle. Tärkeitä radiolähettimien ja -vastaanottimien osia ovat RF-etupäät, joiden tehtävänä on muuntaa radiosignaalit digitaaliseen muotoon.

– Analogisen elektroniikan väistämättömien rajoitteiden vuoksi näiden osien suunnittelussa on monia haasteita. Väitöskirjassani tutkin ja raportoin myös radion etupään epätäydellisyyksien, erityisesti epälineaarisuuden vaikutuksia häiriönpoistossa ja tehokkaassa spektrin käytössä, hän lisää.

Sudharsan Srinivasan ehdottaa useita menetelmiä ja algoritmeja, joita voidaan käyttää spektritehokkuuden parantamiseen hallitsemalla ja poistamalla radiohäiriöitä tehokkaammin. Nämä algoritmit koostuvat erilaisista tekniikoista, kuten moniantennitekniikasta, kovarianssiestimoinnista, resurssien allokointimenetelmistä ja RF-epälineaarisuuden kompensoinnista, jotka parantavat vastaanottimen suorituskykyä ja radiojärjestelmän tehokkuutta häiriöiden alaisena.

*****

DI Sudharsan Srinivasanin tietoliikennetekniikan alaan kuuluva väitöskirjan Multiantenna Interference Mitigation Schemes and Resource Allocation for Cognitive Radio tutkitaan julkisesti Tampereen yliopiston informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunnassa perjantaina 11.11.2022 klo 12 alkaen Hervannan kampuksen Tietotalon salissa TB209 (Korkeakoulunkatu 1, Tampere). Vastaväittäjänä toimii tekniikan tohtori Kalle Ruttik Aalto-yliopistosta. Kustoksena toimii professori emeritus Markku Renfors informaatiotekniikan ja viestinnän tiedekunnasta.