Beamforming Techniques for Optimizing Channel Capacity in Wireless Communications

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Salmi, Jussi
dc.contributor.author Väisänen, Niko
dc.date.accessioned 2018-02-23T14:32:43Z
dc.date.available 2018-02-23T14:32:43Z
dc.date.issued 2018-02-13
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/30118
dc.description.abstract Many modern devices rely on wireless Internet connection. This has increased the demand for high performance wireless networks. However, the traditional single-transmitting single-receiving antenna systems cannot provide the desired data rates and latencies in the future. The capacity of wireless communication systems can be increased by using more than one transmitting and receiving antennas. These multiple-input multiple-output (MIMO) systems allow the use of advanced signal precoding methods including beamforming. This method enables transmission of several concurrent data streams by controlling the electromagnetic wave interference. In this thesis, we review various beamforming techniques for single user and multi-user MIMO systems. In the single user case, the well-known eigen-beamforming method is derived, which achieves the optimal channel capacity. In the multi-user MIMO context, we focus on zero-forcing techniques that are based on a zero inter-user interference constraint. Finally, we define a new geometry-based MIMO channel model that is used for beamforming simulations. Results indicate that using beamforming can yield substantial increase in performance compared to the traditional communication systems. en
dc.description.abstract Monet nykyajan laitteet vaativat toimiakseen langattoman internet-yhteyden. Lisääntyvä älylaitteiden määrä on kasvattanut tarvetta korkean suorituskyvyn langattomille tietoverkoille. Perinteiset yhden lähetys- ja vastaanottoantennin viestintäsysteemit eivät kuitenkaan pysty tulevaisuudessa tuottamaan tarvittavia datansiirtonopeuksia ja viiveaikoja. Langattomassa viestinnässä kapasiteettia voidaan kasvattaa käyttämällä useita lähetys- ja vastaanottoantenneja. Nämä niin kutsutut MIMO-systeemit mahdollistavat edistyneiden koodaustekniikoiden käyttämisen. Yksi näistä tekniikoista on keilanmuodostus, jonka avulla voidaan lähettää useita datapaketteja samanaikaisesti. Menetelmä perustuu sähkömagneettisten aaltojen superpositioperiaatteen hyödyntämiseen. Tässä diplomityössä tarkastellaan useita keilanmuodostustekniikoita sekä yhden että monen käyttäjän MIMO-systeemeissä. Yhden käyttäjän tapauksessa johdetaan tunnettu menetelmä, joka saavuttaa optimaalisen kanavakapasiteetin. Usean käyttäjän MIMO-systeemien yhteydessä taas keskitytään tekniikoihin, joissa käyttäjien väliset häiriöt minimoidaan. Lopuksi määritellään uusi geometriaperusteinen kanavamalli, jota käytetään keilanmuodostussimulaatioissa. Tulokset osoittavat, että keilanmuodostusta käyttämällä voidaan parantaa merkittävästi langattomien viestintäsysteemien suorituskykyä. fi
dc.format.extent 84 + 12
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.title Beamforming Techniques for Optimizing Channel Capacity in Wireless Communications en
dc.title Langattoman viestinnän kanavakapasiteetin optimointi keilanmuodostustekniikalla fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Perustieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword beamforming en
dc.subject.keyword channel capacity en
dc.subject.keyword channel model en
dc.subject.keyword MIMO en
dc.subject.keyword eigen-beamforming en
dc.subject.keyword zero-forcing beamforming en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201802231655
dc.programme.major Mathematics fi
dc.programme.mcode SCI3054 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Hollanti, Camilla
dc.programme Master’s Programme in Mathematics and Operations Research fi
local.aalto.electroniconly yes
local.aalto.openaccess yes


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account