kth.sePublikationer
1 - 3 av 3
rss atomLänk till träfflistan
Permanent länk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
  • Presentation: 2024-05-06 09:00 B3, Stockholm
    Gürgünoglu, Doga
    KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Intelligenta system, Reglerteknik.
    Channel Estimation Aspects of Reconfigurable Intelligent Surfaces2024Licentiatavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    In the sixth generation of wireless communication systems (6G), there exist multiple candidate enabling technologies that help the wireless network satisfy the ever-increasing demand for speed, coverage, reliability, and mobility. Among these technologies, reconfigurable intelligent surfaces (RISs) extend the coverage of a wireless network into dead zones, increase capacity, and facilitate integrated sensing and communications tasks by consuming very low power, thus contributing to energy efficiency as well.

    RISs are meta-material-based devices whose electromagnetic reflection characteristics can be controlled externally to cater to the needs of the communication links. Most ubiquitously, this comes in the form of adding a desired phase shift to an incident wave before reflecting it, which can be used to phase-align multiple incident waves to increase the strength of the signal at the receiver and provide coverage to an area that otherwise would be a dead zone.

    While this portrays an image of a dream technology that would boost the existing wireless networks significantly, RISs do not come without engineering problems. First of all, the individual elements do not exhibit ideal reflection characteristics, that is, they attenuate the incident signal in a fashion depending on the configured phase shift. This creates the phenomenon called "phase-dependent amplitude". Another problem caused by RISs is the channel estimation overhead. In a multiple-antenna communication system, the channel between two terminals is as complex as the product of the number of antennas at each end. However, when an RIS comes into the equation, the cascade of the transmitter-RIS and RIS-receiver channels has a complexity further multiplied by the number of RIS elements. Consequently, the channel estimation process to utilize the RIS effectively becomes more demanding, that is, more pilot signals are required to estimate the channel for coherent reception. This adversely affects the effective data rate within a communication system since more resources need to be spent for pilot transmission and fewer resources can be allocated for data transmission. While there exists some work on reducing the channel dimensions by exploiting the channel structure, this problem persists for unstructured channels. In addition, for the wireless networks using multiple RISs, a new kind of pilot contamination arises, which is the main topic of this thesis.

    In the first part of this thesis, we study this new kind of pilot contamination in a multi-operator context, where two operators provide services to their respective served users and share a single site. Each operator has a single dedicated RIS and they use disjoint frequency bands, but each RIS inadvertently reflects the transmitted uplink signals of the user equipment devices in multiple bands. Consequently, the concurrent reflection of pilot signals during the channel estimation phase introduces a new inter-operator pilot contamination effect. We investigate the implications of this effect in systems with either deterministic or correlated Rayleigh fading channels, specifically focusing on its impact on channel estimation quality, signal equalization, and channel capacity. The numerical results demonstrate the substantial degradation in system performance caused by this phenomenon and highlight the pressing need to address inter-operator pilot contamination in multi-operator RIS deployments. To combat the negative effect of this new type of pilot contamination, we propose to use orthogonal RIS configurations during uplink pilot transmission, which can mitigate or eliminate the negative effect of inter-operator pilot contamination at the expense of some inter-operator information exchange and orchestration.

    In the second part of this thesis, we consider a single-operator-two-RIS integrated sensing and communication (ISAC) system where the single user is both a communication terminal and a positioning target. Based on the uplink positioning pilots, the base station aims to estimate both the communication channel and the user's position within the indoor environment by estimating the angle of arrival (AoA) of the impinging signals on both RISs and then exploiting the system and array geometries to estimate the user position and user channels respectively. Although there is a single operator, due to the presence of multiple RISs, pilot contamination occurs through the same physical means as multi-operator pilot contamination unless the channel estimation process is parameterized. Since the communication links are considered to be pure line-of-sight (LOS), their structure allows the reduction of the number of unknown parameters. Consequently, the reduction of information caused by pilot contamination does not affect the channel estimation procedure, hence the pilot contamination is overcome. On the other hand, the position of the user is determined by intersecting the lines drawn along the AoA estimates. We adopt the Cramér-Rao Lower Bound (CRLB), the lower bound on the mean squared error (MSE) of any unbiased estimator, for both channel estimation and positioning. Our numerical results show that it is possible to utilize positioning pilots for parametric channel estimation when the wireless links are LOS.

    Publikationen är tillgänglig i fulltext från 2024-05-06 16:25
  • Presentation: 2024-05-06 13:00 B1, Brinellvägen 23, KTH Campus, Stockholm
    Afridi, Muhammad Amjad
    KTH, Skolan för arkitektur och samhällsbyggnad (ABE), Byggvetenskap, Byggnadsmaterial. Skellefteå Municipality, Strömsörgatan 15, 93134 Skellefteå, Sweden.
    Municipal street pavement maintenance and management practices in Sweden2024Licentiatavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Ett väl fungerande gatunät är avgörande för den socioekonomiska utvecklingen av en region. Gatunätet underlättar inte bara mobiliteten för människor och varor utan möjliggör också väl fungerande samhällstjänster. Effektiv användning av skattebetalarnas pengar åstadkommas genom att man underhåller gatunätet i gott skick och tillgodoser att man uppnår hållbarhetsmålen. Detta kräver att man implementerar optimala underhållsstrategier.

    Syftet med denna studie är att analysera vägunderhållsmetoder för vägbeläggningar inklusive utmaningar som svenska kommuner står inför. Särskilt fokus är på asfaltbeläggningar inom gatunätet. Vidare ingår att integrera ett hållbarhetsverktyg för vägunderhåll som möjliggör att man kan välja underhållsåtgärder som bidrar till att gatunätsförvaltningen kan nå kommunala hållbarhetsmålen. Studien syftar slutligen till att förbättra kommunala gatuunderhållsstrategier genom att implementera maskininlärningsmodeller inom ett vägförvaltningssystem (PMS).

    Inom Licentiatavhandlingen genomfördes tre studier – två fallstudier och en enkät med svenska kommuner. En fallstudie utforskar tillämpningen av hållbarhetsramverk, medan den andra undersöker användningen av maskininlärningsmodeller vid kommunalt underhåll av asfaltbeläggningar. Enkäten undersöker praxis och utmaningar för kommunala gatunätsförvaltningar vid underhåll av asfaltbeläggningar.

    Hållbarhetsverktyget SUNRA (Sustainability National Road Administrations) anpassades till Trafikverket för att främja hållbarhet inom vägförvaltning på statliga vägar. I denna studie har verktyget testats, tillämpats och förfinats för att sätta hållbarhetsmål och övervaka hållbarhetsprestanda på projektbasis inom både Trafikverket och kommunala sammanhang. Målet var att förenkla verktyget så att det passar för investering, återinvestering, underhåll och driftsprojekt och även för att förbättra användbarheten för olika användare. Vidare studerades hur verktyget kunde bidra till hållbarhet, identifiera drivkrafter och hinder för dess tillämpning, användbarhet och anpassningsbarhet till projekt med varierande komplexitet. Resultaten indikerar att verktyget kan användas och anpassas för investeringar, återinvesteringar, underhåll och driftsprojekt under planeringsstadiet. Det är också lämpligt för små kommunala etableringar, konstruktion eller ombyggnad av bostadsområden och regelbundet underhåll.

    Den webbaserad enkätundersökning skickades ut till alla Svenska kommuner (290 stycken) för att få information om aktuell praxis och utmaningar för gatuunderhåll på kommunal nivå. Svar på enkäten mottogs från (148 stycken) 51 procent av kommunerna. Studien visar att vanliga vägbeläggningsproblem inkluderar slaghål, ojämnheter och krackelering, där de vanligaste orsakerna är åldrande beläggning, belastning från tung trafik och tidigare åtgärder gjorda i asfaltsytan. Ett kallt klimat och befolkningstäthet är viktiga faktorer som bidrar till vägbeläggningsförsämringen. Användning av automatiska metoder för insamling av vägbeläggningars tillstånd med vägytemätningsfordon och kommersiella PMS är mycket begränsad. Istället används främst subjektiva okulära besiktningsmetoder vid bedömningen av tillståndet bland de kommuner som använder PMS. Budgettilldelningen för underhåll och ombyggnad är högre i de norra regionerna i landet samt i tätbefolkade kommuner.

    Manuellt insamlade vägbeläggningsdata för åren 2014 och 2018 från Skellefteå kommun användes för att bedöma möjligheterna med modeller framtagna med maskininlärning jämfört med det uppmätta beläggningsindexet (PCI).  Maskininlärningsmodellerna Linjär Regression (LR), Random Forest (RF) och Neural Network (NN) tillsammans med flera variabelkombinationer testades. RF-modellen, som använder parvisa variabler av åldrande av vägbeläggning (A) och beläggningsskador (D) data, visade, för villagator, konsekvent högre precision jämfört med de andra modellerna. Däremot presterade RF-modeller konstruerade med parvisa variabler av A och trafik (T) konsekvent bättre precision, för icke-villagator (dvs. huvudgator, matargator och industrigator) än andra modeller. Betydelsen av ingående variabler varierar beroende på modellens komplexitet och det avsedda vägbeläggningsmålet. Trots det framträder variabel A konsekvent som den dominerande faktorn för att förutsäga beläggningsskick i modeller för både villa- och icke-villagator.

    Vidare utvärdering av modellerna och förenkling av SUNRA-verktyget för att förbättra vägbeläggningens prestanda och hållbarhet rekommenderas.

    Ladda ner (pdf)
    Kappan_utan artiklar
  • Presentation: 2024-05-13 13:00 Amiga, https://kth-se.zoom.us/j/68751222626, Stockholm
    Behdad, Zinat
    KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Datavetenskap, Kommunikationssystem, CoS.
    Integrated Sensing and Communication in Cell-Free Massive MIMO2024Licentiatavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Framtida mobila nätverk förväntas inte bara förbättra kommunikations-prestanda utan även mögliggöra nya applikationer baserade på sensorer. Dettaunderstryker den avgörande rollen för Integrerad avkänning och kommunika-tion (ISAC) i sjätte generationens (6G) och efterföljande mobila nätverk. Densömlösa integrationen av sensorer och kommunikation medför utmaningar iutrullning och resursallokering. Cellfria massiva flerantennsystem (MIMO-nätverk), kännetecknade av flera distribuerade åtkomstpunkter, erbjuder enlovande infrastruktur för implementering av ISAC. Dock kräver den effektivarealiseringen av ISAC samverkande design och optimering av resursallokering.I denna avhandling studerar vi ISAC inom cellfria massiva MIMO-system,med särskild tonvikt på att utveckla effektallokeringsalgoritmer under olikascenarier.Vi utforskar två scenarier: att utnyttja befintliga kommunikationssignaleroch att inkludera ytterligare sensorssignaler. Vi föreslår effektallokeringsalgo-ritmer med målet att maximera sensorsprestandan samtidigt som kommunika-tions och effektbegränsningar uppfylls. Dessutom utvecklar vi två detektorerbaserade på maximum a posteriori ratio test (MAPRT) under störningsfriaoch störda scenarier. Resultaten visar att användning av ytterligare sensors-signaler förbättrar sensorsprestandan, särskilt i scenarier där målet har lågreflektivitet. Dessutom, även om den störkänsliga detektorn kräver mer avan-cerad bearbetning, leder den till bättre sensorsprestanda. Vidare introducerarvi sensorerspektral effektivitet (SE) för att mäta effekten av resursblocksan-vändning och framhäva integrationsfördelarna med ISAC över ortogonala re-sursdelningsmetoder.I den andra delen av avhandlingen studerar vi energieffektivitetsaspek-terna av ISAC i cellfria massiva MIMO-system med användare med ultra-tillförlitlig låg-latens (URLLC) kommunikation. Vi föreslår en effektalloke-ringsalgoritm med syfte att maximera systemets energieffektivitet samtidigtsom kommunikations- och sensorskraven uppfylls. Vi utför en jämförande ana-lys mellan de föreslagna effektallokeringsalgoritmerna och ett URLLC-ensamttillvägagångssätt som tar hänsyn enbart till URLLC- och effektkrav. Resul-taten avslöjar att medan URLLC-ensamma algoritmen utmärker sig i energi-effektivitet, kan den inte stödja sensorskraven. Dessutom studerar vi effektenav ISAC på slut till slut (inklusive radios och bearbetning) energiförbruk-ning. Särskilt presenterar vi giga-operationer per sekund (GOPS) analys förbåde kommunikations- och sensorsuppgifter. Två optimeringsproblem formu-leras och löses för att minimera överförings- och slut till slut energi genomblocklängd- och effektoptimering. Resultaten indikerar att medan slut till slutenergiminimering erbjuder betydande energibesparingar, minskar dess effek-tivitet med sensorintegrationen på grund av bearbetningsenergikrav.

    Ladda ner fulltext (pdf)
    fulltext