Beyond 5G RIS mmWave Systems: Where Communication and Localization Meet

Upcoming beyond fifth generation (5G) communications systems aim at further enhancing key performance indicators and fully supporting brand-new use cases by embracing emerging techniques, e.g., reconfigurable intelligent surface (RIS), integrated communication, localization, and sensing, and mmWave/THz communications. The wireless intelligence empowered by state-of-the-art artificial intelligence techniques has been widely considered at the transceivers, and now the paradigm is deemed to be shifted to the smart control of radio propagation environment by virtue of RISs. In this paper, we argue that to harness the full potential of RISs, localization and communication must be tightly coupled. This is in sharp contrast to 5G and earlier generations, where localization was a minor additional service. To support this, we first introduce the fundamentals of RIS mmWave channel modeling, followed by RIS channel state information acquisition and link establishment. Then, we deal with the connection between localization and communications, from a separate and joint perspective

Characterization of Spatial-Temporal Channel Statistics from Indoor Measurement Data at D Band

Millimeter-wave (mmWave) and D Band (110--170~GHz) frequencies are poised to play a pivotal role in the advancement of sixth-generation (6G) systems and beyond, owing to their ability to enhance performance metrics such as capacity, ultra-low latency, and spectral efficiency. This paper concentrates on deriving statistical insights into power, delay, and the number of paths based on measurements conducted across four distinct locations at a center frequency of 143.1 GHz. The findings underscore the suitability of various distributions in characterizing power behavior in line-of-sight (LOS) scenarios, including lognormal, Nakagami, gamma, and beta distributions, whereas the loglogistic distribution gives the optimal fit for power distribution in non-line-of-sight (NLOS) scenarios. Moreover, the exponential distribution shows to be the most appropriate model for the delay distribution in both LOS and NLOS scenarios. In terms of the number of paths, observations indicate a tendency for the highest concentration within the 10 m to 30 m distance range between the transmitter (Tx) and receiver (Rx). These insights shed light on the statistical nature of D band propagation characteristics, which are vital for informing the design and optimization of future 6G communication systemsComment: 6 pages, 22 figure

D4.2 Intelligent D-Band wireless systems and networks initial designs

This deliverable gives the results of the ARIADNE project's Task 4.2: Machine Learning based network intelligence. It presents the work conducted on various aspects of network management to deliver system level, qualitative solutions that leverage diverse machine learning techniques. The different chapters present system level, simulation and algorithmic models based on multi-agent reinforcement learning, deep reinforcement learning, learning automata for complex event forecasting, system level model for proactive handovers and resource allocation, model-driven deep learning-based channel estimation and feedbacks as well as strategies for deployment of machine learning based solutions. In short, the D4.2 provides results on promising AI and ML based methods along with their limitations and potentials that have been investigated in the ARIADNE project

Hakemusasioiden opas käräjäsihteereille : case: Helsingin käräjäoikeus

Suoritin oikeustradenomiopintoihin kuuluvan ammatillisen harjoittelun Helsingin käräjäoikeudessa ja harjoittelun päätyttyä jatkoin siellä käräjäsihteerin työtehtävissä. Opinnäytetyön tarkoituksena oli tuottaa ajantasainen ja helposti päivitettävä hakemusasioiden opas Helsingin käräjäoikeuden kansliahenkilökunnalle. Oikeudellisina lähteinä olen käyttänyt pääasiassa oikeuskirjallisuutta, lainsäädäntöä sekä viranomaislähteitä. Työn toimeksiantajana on Helsingin käräjäoikeuden 1. osasto, sillä hakemusasioita koskevat olemassa olevat oppaat olivat huonosti kirjoitettuja, sisällöltään puutteellisia tai vanhentuneita taikka tietyistä asioista opas puuttui kokonaan. Hakemusasiat ovat yksi käräjäoikeuksissa käsiteltävistä asiaryhmistä. Hakemusasioihin luetaan muun muassa avioerot, edunvalvontaa koskevat asiat, lapsen huoltoa, asumista ja tapaamisoikeutta koskevat asiat, adoptiot sekä pesänselvittäjän ja pesänjakajan määräämistä koskevat asiat. Olen rajannut tämän opinnäytetyön ulkopuolelle kaikki insolvenssioikeudelliset hakemusasiat, koska niitä käsitellään Helsingin käräjäoikeudessa muulla kuin 1. osastolla. Tässä opinnäytetyössä on kaksi osaa: teoreettinen ja toiminnallinen. Ensimmäisessä osiossa tarkastelen erilaisten hakemusasioiden oikeudellista taustaa nimenomaan käräjäsihteerin työnkuvaa silmällä pitäen ja se on tarkoitettu hakemusasioiden kanssa työskenteleville käräjäsihteereille asioiden käsittelyn taustatueksi. Jälkimmäinen osio käsittää käytännönläheisemmän oppaan sihteerityöskentelyyn ensimmäisessä osiossa mainituista hakemusasioista.Non-contentious civil case guide for secretaries : case: the District Court of Helsinki I did my legal competence practical training of Bachelor of Business Administration in the District Court of Helsinki and after the practical training period ended I stayed on as a secretary. The purpose of this thesis was to produce an up-to-date and easily updateable non-contentious civil case guide for the office staff of the District Court of Helsinki. I have used judicial literature, legislation and official publications as source material. The guide was conducted in association with the 1st Department of the District Court of Helsinki, because existing guides for non-contentious civil cases were either poorly written, their contents were inadequate or outdated or there was no guide for a particular type of case at all. Non-contentious civil cases are a group of cases in district courts. Divorces, supervision of one’s interests, custody, residence and visiting rights of a child, adoptions and assignments of executors are examples of such cases. I have excluded insolvency cases from this thesis as they are handled in another department in the District Court of Helsinki. There are two parts in this thesis: theoretical and functional. In the first part I will examine the juridical background of different types of non-contentious civil cases from a secretary’s perspective and it is meant as background support for secretaries handling non-contentious civil cases. The latter part of this thesis is a more practical guide for secretaries handling the aforementioned cases

Nanoscale sensor networks:the THz band as a communication channel

Abstract This thesis focuses on THz band channel modeling and characterization. This vast frequency band spans from 100 GHz to 10 THz. The approximately 10,000 GHz bandwidth together with advances in THz capable electronics have made this band highly potential for many future applications, e.g., imaging and nanodevice-to-nanodevice communications. The latter is the reference application of this thesis and it focuses on the communication among very small and simple devices. The main focus of the thesis is on the THz channel characterization. Therefore, the channel models presented herein are also suitable for communications at macroscopic scale. The THz band offers opportunities, but has many problems as well. One of these is molecular absorption, which causes frequency selective fading to signals. The fading is caused by the signals’ energy absorption in the resonance frequencies of the molecules in the communication medium. Based on the conservation of energy, the absorption is understood to cause a new type of noise in the THz links: transmission induced noise. This noise component is analyzed from multiple physical viewpoints. The THz signals have short enough wavelengths to theoretically allow scattering on aerosols in the atmosphere. Scattering causes frequency dependent loss of the signals, but also a signal spread in time over multiple scattering events. It is shown here that in some specific atmospheric conditions the scattering causes signal loss and time spread. In addition to the theoretical channel models, measurements on a variety of propagation phenomena are con- ducted and analyzed. These include penetration losses, rough surface reflections and scattering, and diffraction. Through the measurements, it can be shown that the THz band communications is feasible in non-line-of-sight (NLOS) conditions in spite of the above phenomena. In the last part of this thesis, stochastic geometry is applied to the THz band in order to estimate the mean interference power and outage probabilities in dense networks formed from nanodevices. Because of the large losses in the channel, large interference levels require large numbers of devices. Stochastic geometry offers perfect tools to estimate the mean interference, and also in the case of directional antennas, which are most likely implemented in all the THz band devices due to large power losses in the channel.Tiivistelmä Tämä väitöskirja paneutuu THz-taajuisien kanavien mallintamiseen. Tämä valtavan laaja kaista ulottuu sadasta gigahertsistä aina kymmeneen terahertsiin asti. Noin 10000 GHz:n kaistanleveys, yhdistettynä THz-taajuudet mahdollistavien elektroniikan komponenttien kehitykseen, tekee tästä kaistasta erittäin houkuttelevan vaihtoehdon moniin tulevaisuuden sovelluksiin. Näitä ovat mm. kuvantaminen ja nanolaitteiden välinen tietoliikenne. Viimeisin on tämän väitöskirjan viitekehys ja keskittyy hyvin pienien ja yksinkertaisien laitteiden väliseen viestintään. Työn keskittyy pääosin THz-kanavamallinnukseen, joten esitettyjä tuloksia voidaan hyödyntää myös nanoskaalaa suuremmissa verkoissa. THz-taajuudet avaavat mahdollisuuksia, mutta tuovat myös ongelmia. Yksi näistä on molekulaariabsorptio, joka aiheuttaa taajuusselektiivistä häipymää signaaleihin. Tämä ilmiö johtuu sähkömagneetisen energian absorbotumisesta ilman molekyylien resonanssitaajuuksilla. Sen on myös arveltu johtavan uudenlaisen kohinan syntyyn, lähetysten indusoimaan kohinaan, perustuen energian säilymislakiin. Lähetysten indusoimaa kohinaa tutkitaan tässä työssä erilaisista fysikaalisista näkökulmista. THz-taajuisen säteilyn aallonpituus on riittävän lyhyt mahdollistamaan sironta ilmassa olevista aerosoleista. Sironta aerosoleista johtaa taajusriippuvaan signaalitehon häviöön, mutta myös signaalitehon leviämiseen ajassa monisironnan kautta. Työssä todennetaan, että sopivissa olosuhteissa sironta lisää häviöitä ja viivehajetta kanavassa. Teoreettisten kanavamallien lisäksi analysoidaan mittauksin alemmilta taajuusalueilta tuttuja etenemisilmiöitä, kuten signaalin läpäisyä, heijastuksia ja sirontaa pinnoilta, sekä diffraktioita. Mittausten kautta voidaan näyttää, että THz-taajuinen tiedonsiirtolinkki voidaan luoda myös ilman näköyhteyttä yllä mainittujen ilmiöiden kautta. Työn viimeisessä osassa sovelletaan stokastista geometriaa THz-taajuuksille keskimääräisen häiriötehon ja toimintakyvyttömyystodennäköisyyden selvittämiseksi tiheissä nanolaitteiden muodostamissa verkoissa. Isojen kanavahäviöiden takia suuri häiriötaso vaatii suuren määrän laitteita. Stokastinen geometria antaa täydelliset työkalut häiriötason estimointiin. Tätä voidaan myös hyödyntää suuntaavien antennien tapauksessa, joita tullaan suurella todennäköisyydellä käyttämään kaikissa THz-laitteissa johtuen suurista signaalihäviöistä kanavassa

Analysis of received power via RIS in near field LOS channels

Abstract The reconfigurable intelligent surfaces (RISs) are expected to be a cheap way to extend service areas of base stations. This is especially promising in the millimeter wave and THz bands (from 30 GHz to +300 GHz) where base station coverage is expected to be modest and suffer greatly from blockages. As the RISs can potentially be large (physically and via number of sub-elements), there is a good change that a user is in the near field of the RIS. This paper considers RIS near field propagation and achievable power levels close to these surfaces. Ideal energy levels are looked into among with the impact of beamforming and beam squinting. Human safety issues close to these surfaces are also analyzed from the energy density point of view. It is shown that the achievable received power in the near field are very good, but the beam squinting may have a significant impact on the received power and frequency response. We also conclude that RISs are safe for humans even at close proximity due to relatively large channel losses in the reflected channels and hence low power densities in the air