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Degrees of Freedom of Full-Duplex Multiantenna Cellular Networks
We study the degrees of freedom (DoF) of cellular networks in which a full
duplex (FD) base station (BS) equipped with multiple transmit and receive
antennas communicates with multiple mobile users. We consider two different
scenarios. In the first scenario, we study the case when half duplex (HD)
users, partitioned to either the uplink (UL) set or the downlink (DL) set,
simultaneously communicate with the FD BS. In the second scenario, we study the
case when FD users simultaneously communicate UL and DL data with the FD BS.
Unlike conventional HD only systems, inter-user interference (within the cell)
may severely limit the DoF, and must be carefully taken into account. With the
goal of providing theoretical guidelines for designing such FD systems, we
completely characterize the sum DoF of each of the two different FD cellular
networks by developing an achievable scheme and obtaining a matching upper
bound. The key idea of the proposed scheme is to carefully allocate UL and DL
information streams using interference alignment and beamforming techniques. By
comparing the DoFs of the considered FD systems with those of the conventional
HD systems, we establish the DoF gain by enabling FD operation in various
configurations. As a consequence of the result, we show that the DoF can
approach the two-fold gain over the HD systems when the number of users becomes
large enough as compared to the number of antennas at the BS.Comment: 21 pages, 16 figures, a shorter version of this paper has been
submitted to the IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT)
201
Theory of magnetic field-induced metaelectric critical end point in BiMnO
A recent experiment on the multiferroic BiMnO compound under a strong
applied magnetic field revealed a rich phase diagram driven by the coupling of
magnetic and charge (dipolar) degrees of freedom. Based on the
exchange-striction mechanism, we propose here a theoretical model with the
intent to capture the interplay of the spin and dipolar moments in the presence
of a magnetic field in BiMnO. Experimentally observed behavior of the
dielectric constants, magnetic susceptibility, and the polarization is, for the
most part, reproduced by our model. The critical behavior observed near the
polarization reversal point in the phase diagram is interpreted as
arising from the proximity to the critical end point.Comment: Theory; relevant experiment uploaded as arXiv:0810.190
Physical properties of transparent perovskite oxides (Ba,La)SnO3 with high electrical mobility at room temperature
Transparent electronic materials are increasingly in demand for a variety of
optoelectronic applications. BaSnO3 is a semiconducting oxide with a large band
gap of more than 3.1 eV. Recently, we discovered that La doped BaSnO3 exhibits
unusually high electrical mobility of 320 cm^2(Vs)^-1 at room temperature and
superior thermal stability at high temperatures [H. J. Kim et al. Appl. Phys.
Express. 5, 061102 (2012)]. Following that work, we report various physical
properties of (Ba,La)SnO3 single crystals and films including
temperature-dependent transport and phonon properties, optical properties and
first-principles calculations. We find that almost doping-independent mobility
of 200-300 cm^2(Vs)^-1 is realized in the single crystals in a broad doping
range from 1.0x10^19 to 4.0x10^20 cm^-3. Moreover, the conductivity of ~10^4
ohm^-1cm^-1 reached at the latter carrier density is comparable to the highest
value. We attribute the high mobility to several physical properties of
(Ba,La)SnO3: a small effective mass coming from the ideal Sn-O-Sn bonding,
small disorder effects due to the doping away from the SnO2 conduction channel,
and reduced carrier scattering due to the high dielectric constant. The
observation of a reduced mobility of ~70 cm^2(Vs)^-1 in the film is mainly
attributed to additional carrier-scatterings which are presumably created by
the lattice mismatch between the substrate SrTiO3 and (Ba,La)SnO3. The main
optical gap of (Ba,La)SnO3 single crystals remained at about 3.33 eV and the
in-gap states only slightly increased, thus maintaining optical transparency in
the visible region. Based on these, we suggest that the doped BaSnO3 system
holds great potential for realizing all perovskite-based, transparent
high-frequency high-power functional devices as well as highly mobile
two-dimensional electron gas via interface control of heterostructured films.Comment: 31 pages, 7 figure
Dynamical mean-field theory of Hubbard-Holstein model at half-filling: Zero temperature metal-insulator and insulator-insulator transitions
We study the Hubbard-Holstein model, which includes both the
electron-electron and electron-phonon interactions characterized by and
, respectively, employing the dynamical mean-field theory combined with
Wilson's numerical renormalization group technique. A zero temperature phase
diagram of metal-insulator and insulator-insulator transitions at half-filling
is mapped out which exhibits the interplay between and . As () is
increased, a metal to Mott-Hubbard insulator (bipolaron insulator) transition
occurs, and the two insulating states are distinct and can not be adiabatically
connected. The nature of and transitions between the three states are
discussed.Comment: 5 pages, 4 figures. Submitted to Physical Review Letter
Studie zum Eingangsbereich - Formvarianten und Bedeutung gezeigt am Beispiel von Wohnhochhäusern (1953-1969) in West-Berlin
Architektur ist eine Kunst, die dem Gebrauchzweck dient; sie formt Raum, in dem wir leben und schafft den äußeren Rahmen um unser Dasein. Den Schlüssel für den Gebrauch der Architektur liefert der Eingang, durch ihn erschließt sich das Gebäude als umbauter Raum. Allerdings ist das Problem der Erschließung des Gebäudes nicht einfach damit getan, daß man zwischen dem Innen- und Außenraum eine Öffnung herstellt, was diese Frage auf eine einfache technische Lösung reduzieren würde. Über den Gebrauchzweck hinaus ist der Eingangsbereich der Ort, an dem die Gegensätze zwischen Innen und Außen hart aufeinander stoßen. Je nach Beschaffenheit des Eingangs ändern sich die charakteristischen Merkmale jedes einzeln. Es ist damit der Ort eines entscheidend wichtigen Architekturerlebnisses. Das heißt, daß das gesellschaftliche und kulturelle Bild sich im Eingangsbereich widerspiegeln soll, und die angemessene Strukturbildung im Eingangsbereich das Anknüpfen der Identitätsgefühle an die bauliche Umgebung fördern und informationsästhetischen Ansatz zeigen kann. Die Wohnform von Hochhäusern ist eine bereits akzeptierte Lebensform in den Großstädten. In West-Berlin, wie in fast allen westdeutschen Großstädten, wurde nach dem Zweiten Weltkrieg der Bau von Hochhäusern stark vorangetrieben. Von 1953 bis 1969 erlangten die Wohnhochhäuser im sozialen Wohnungsbau eine Schlüsselbedeutung. In diesem Zeitraum ergab sich wesentlich eine negative Wirkung aus den minimalen ökonomischen und gestalterischen Aufwand der Erschließungsräume; Probleme hinsichtlich Kommunikation, Distanzierung trotz Nähe, Identität des Zuhauses und dem daraus resultierenden Vandalismus. Im Wohnungsbau ist der Eingangsbereich ein wichtiger Teil als eine öffentliche Einrichtung, die jeder Bewohner in Anspruch nimmt. Die Bewohner sammeln die Architekturerlebnisse an jedem Ort, und sie wandeln sich allmählich in Gesamtbild, das die Identität dieses Orts erhält. Diese Identität, die uns beim Zurückkehren von der wilden Anonymität das Sicherheitsgefühl der Gebundenheit schenkt. Die Eigenschaften von Eingängen im Allgemeinen, die Einflußfaktoren auf den Eingangsbereich, der unterschiedliche Charakter des Eingangsbereiches hinsichtlich der Bautypen, der Eingangsbereich von Wohnbaten und seine Elemente; sie sind die unverzichtbare Grundlagen der Eingangsbereiche. Anhand dieser Erkenntnisse können die Bestandsaufnahme und Analyse der Eingangsbereiche von Wohnhochhäusern in Wedt-Berlin durchgeführt werden. Daraus resultieren typologische Übersichten und Charakteristika des Eingangsbereiches von betrachteten Wohnhochhäusern in West-Berlin. Als das Fazit der Untersuchungen können die Eingangsbereiche von betrachteten Wohnhochhäusern in West-Berlin mit diesen Ergebnissen bewertet und daher die gestalterischen Prinzipien für die Überlegung der Umgestaltungsmöglichkeiten empfohlen werden
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