Radioresurssien hallinta langattomassa tietoliikenteessä: keilanmuodostus, lähetystehon ja -nopeuden säätö

Effective sharing of the radio spectrum in current and future multi-user radio communication systems is important for the maximisation of communication capacity. Efficient sharing requires obtaining the target ratio between signal and interference powers defined by the requested services for every user with minimum use of resources. In this thesis, three radio resource management techniques – transmission power control, adaptive beamforming, and transmission rate management – are considered separately and jointly in attacking the problem of radio channel sharing. Transmission power control balances the signal-to-interference ratios of the connections, adaptive beamforming performs spatial filtering of signal in antenna arrays, and transmission rate management controls communication speeds of all connections in the system. This thesis proposes an algorithm for block proportional–integral transmission power control. It combines the ideas of updating the transmission powers of different connections in blocks of chosen connections and using a multiple-input, multiple-output proportional–integral controller in the transmission power balancing. The algorithm is compared to the single-input, single-output proportional–integral controller scenario and is seen to offer faster convergence to the optimal transmission powers. Adaptive beamforming weight vector prediction algorithms are introduced for decreasing the negative impact of the beamformer delay on the system performance. The prediction algorithms are based on autoregressive-moving average models, where parameters are updated using recursive least squares technique. This thesis takes practical approaches to joint beamforming and power control. Separate solutions are proposed for the receiving and transmission beamforming systems. Both solutions are based on making SINR estimates according to the covariance matrices of desired signals, which can be applied in transmission power control of corresponding connections. For transmission rate management, the feasibility of applying the power control point of view is taken. Solutions are based on the channel measurements and allocation of rates on the basis of the interference. The approach results in rate allocations that are fairer between users than those obtained via maximisation of communications capacity. In addition to cellular radio systems, this thesis addresses radio resource management of wireless sensor networks. Antenna array beamforming solutions are considered in receivers and transmitters of star-topology sensor networks.Radiospektrin tehokas jakaminen on tärkeää nykyisissä ja tulevaisuuden monen käyttäjän radiokommunikaatiojärjestelmissä tiedonvälityskapasiteetin maksimoimiseksi. Tehokas jakaminen vaatii tavoiteltujen signaali-interferenssi -suhteiden saavuttamista kaikkien käyttäjien kohdalla mahdollisimman vähin käytetyin resurssein. Tässä väitöskirjassa kolmea radioresurssien hallintatekniikkaa, lähetystehon säätöä, keilanmuodostusta ja lähetysnopeuden säätöä, käytetään yhdessä ja erikseen radioresurssien hallinnassa. Lähetystehon säätö tasapainottaa eri yhteyksien signaali-interferenssi -suhteita, keilanmuodostus suodattaa signaaleita tilallisessa suunnassa moniantennijärjestelmissä ja lähetysnopeuden säätö määrää tiedonvälitysnopeudet järjestelmän kaikille moninopeuksisille yhteyksille. Tämä väitöskirja ehdottaa lähetystehon säätöön lohkotyyppistä PI-säädintä. Se yhdistää ideat lähetystehojen päivityksestä usean lähettimen ryhmissä ja MIMO-tyyppisen PI-säätimen käyttämisessä. Algoritmia verrataan yhden lähettimen PI-säädettyyn versioon ja se tarjoaa nopeamman suppenemisen optimaaliseen lähetystehoon. Adaptiivisen keilanmuodostuksen painovektorin ennustamiseen esitellään algoritmit vähentämään keilanmuodostimen viiveen aiheuttamaa tehokkuuden laskua. Ennustusalgoritmit perustuvat autoregressiivisiin liikkuvan keskiarvon malleihin, joissa parametrit päivitetään rekursiivisen pienimmän neliösumman menetelmällä. Väitöskirja ottaa käytännöllisiä näkökulmia yhdistettyyn keilanmuodostukseen ja tehönsäätöön. Eri ratkaisuja on tutkittu lähettävien ja vastaanottavien moniantenniryhmien tapauksissa. Ratkaisut perustuvat signaali-interferenssi -suhteen arvioimiseen signaaleiden kovarianssimatriiseista, joiden avulla tehosäätöä voidaan parantaa. Väitöskirjassa kehitetään lähetysnopeuden säätöä tehonsäädön toteutettavuusnäkökulmasta. Ratkaisut perustuvat kanavamittauksiin ja nopeuksien asettamiseen interferenssin perusteella. Tuloksena saadaan tasapuolisempia lähetysnopeuksien jakoja käyttäjien välille kuin algoritmeilla, jotka perustuvat lähetyskapasiteetin maksimoimiseen. Solukkoradioverkkojen lisäksi väitöskirja käsittelee langattomien anturiverkkojen radioresurssien hallintaa. Moniantennijärjestelmiä tutkitaan sekä lähettimissä että vastaanottimissa tähtitopologian omaavissa anturiverkkojärjestelmissä. Erityisesti käsitellään anturinoodeja, jotka eivät sisällä vastaanotinta.reviewe

Koesuunnittelu vaahdon ulkonäön analysoinnissa

Prosessiteollisuudessa eräs käytetyimmistä arvokkaiden aineiden rikastusmenetelmistä on vaahdotus. Sitä käytetään erityisesti kaivosteollisuudessa arvomineraalien rikastamiseen. Vaahdotus tarkoittaa ilmakuplien käyttöä pienten mineraalihiukkasten erottamiseen malmilietteestä. Vaahdotusprosessin tila voidaan nähdä vaahdotuskennon päällä olevan vaahdon ulkonäöstä. Kuvankäsittelymenetelmien kehitys on tehnyt mahdolliseksi reaaliaikaisen numeerisen datan keruun vaahdotusprosessin säätöä silmälläpitäen. Kuvadatan käytön hyödyntämistä vaahdotusprosessin valvontaan ja säätöön tutkittiin tekemällä ja suorittamalla koesuunnitelma. Tuloksena saatiin tietoa vaahdon ulkonäöstä ja vaahdotusprosessin käyttäytymisestä erilaisissa säätöolosuhteissa. Kokeet tehtiin Outokummun Pyhäsalmen rikastamon sinkkipiirissä lokakuussa 1998. Kokeet suunniteltiin siten, että viiden säätömuuttujan (vaahdotusöljy, kuparisulfaatti, ksantaatti, pH-arvo ja ilmavirtaus) vaikutusten tilastolliset merkittävyydet vastemuuttujiin (prosessimuuttujat ja kuvamuuttujat) pystyttiin päättelemään. Kokeet tehtiin käyttämällä 3[5-1] osafaktorikoesuunnitelmaa, mikä sisälsi 81 koetta säätömuuttujien eri arvojen kombinaatioilla. Mittaukset tehtiin sinkkivaahdotuspiirin ensimmäisessä esivaahdotuskennossa. Kuvankaappauslaitteisto oli asennettu kyseisen kennon päälle rikasterännin viereen. Ensimmäinen esivaahdotuskenno oli valittu sen vuoksi, että sillä on suuri merkitys koko vaahdotuksen onnistumisen kannalta. Kokeiden tuloksena voidaan päätellä, että vaahdon sinkkipitoisuutta voidaan estimoida vaahdon värin perusteella. Uusia kuvamuuttujia voidaan käyttää prosessin tuotantonopeuden ohjaamiseen. Tuotantonopeutta kuvaava laatusuure käyttäytyy epälineaarisesti, koska se on vaahdon sinkkipitoisuuden ja vaahdon virtausnopeuden tulo. Kuvamuuttujien antaman tiedon yhdistäminen perinteiseen prosessidataan antaa hyvän mahdollisuuden parantaa nykyisiä säätöstrategioita

Transactive memory systems and team innovation a curvilinear approach

Purpose - The purpose of this paper is to hypothesize a curvilinear relation between transactive memory systems (TMS) and team innovation by integrating diverging conceptual and research findings in TMS research. While increasingly argued to enhance team innovation, TMS also have negative effects on team processes and outcomes. Design/methodology/approach - The authors tested the hypothesis through hierarchical linear regression analyses using data obtained from 124 technical research teams. Findings - Logistic regressions support the hypothesis, showing an inverse U-shaped relationship between TMS and team innovation, measured by patents received. Research limitations/implications - The average within team response rate was relatively low, and the findings are driven by a limited number of teams with patents. Practical implications - The findings suggest that research teams with moderate levels of TMS are the most effective in terms of patents received. Originality/value - To the best of the authors\u27 knowledge, this is the first empirical study to linkTMS to team innovation and to test the potential counterproductive effects of TMS on team innovation

How Participative Safety Matters More in Team Innovation as Team Size Increases

Purpose: The purpose of this study was to investigate if there is a moderating relation between team size and team innovation. Design/Methodology/Approach: Data used in statistical analyses were obtained from 531 employees in 124 technology research teams. Findings: The findings support the hypothesis, showing that not only team size, but also team size together with participative safety facilitates team innovation. Implications: The findings show that not only large teams, but also large teams with participative safety are innovative. Team leaders thus need to ensure that collaborative rather than competitive environment prevails in their teams. Originality/Value: This is one of the first studies to assess team innovation by patents received and to provide evidence of the moderating relation of participative safety between team size and team innovation

Moderating effects of transformational leadership between external team learning and research team performance outcomes

A growing body of empirical research examines the effects of external team learning on team performance. While previous studies suggest that external learning activities enhance team performance, the contingencies of such activities have received less research attention. This study examines the moderating effects of transformational team leadership between external team learning and two team performance outcomes: (1) accepted and published articles in peer-reviewed scientific journals, and (2) project occupancy rate. The study was conducted with 124 research teams. Supporting the hypotheses, the findings show that transformational leadership has a positive moderating effect between external team learning and both team performance outcomes

Transactive memory systems in research team innovation: A moderated mediation analysis

While transactive memory systems (TMS) have conceptually been linked to team innovation, empirical support is still scarce. This study, by integrating team innovation and TMS research, provides a moderated mediation model with a set of hypotheses that link task orientation, TMS, and transformational leadership on innovation in research teams. Data were derived from 124 research teams in Finland. Hierarchical regression and moderated mediation analyses show that TMS partially mediate the positive relation between task orientation and team innovation. Transformational leadership positively moderated the relationship between TMS and team innovation. The theoretical contributions and practical implications of the findings are considered, and directions for future research are suggested