Gå til hovedinnhold
0
Hopp til hovedinnhold

Disputerer på M2M-kooperativ kommunikasjon

26. oktober disputerer Batool Talha for doktorgraden i IKT. Det er den fjerde disputasen på dette programmet, og den 25. disputasen på UiAs egne doktorgradsprogrammer.

Artikkelen er mer enn to år gammel, og kan inneholde utdatert informasjon.

Alle de fire UiA-disputasene i mobil kommunikasjon har handlet om å bedre signalkvaliteten ved mobil kommunikasjon. Fagmiljøet rundt doktorgradsprogrammet utmerker seg ved høy produksjon av vitenskapelige artikler og framleggelser ved store internasjonale konferanser.

Kooperativ kommunikasjon betegner et system der antennen på en mobil kan nyttiggjøre seg antennene til flere mobiler i samme område for å håndtere komplekse datamengder, mens M2M – som begrepet sier – innebærer at mobilen nyttiggjør seg nabomobilen for eksempelvis å øke signalstyrken. Fagtermen for beskrivelsen av hvordan signalene forplantes – eller spres – mellom mobiltelefonene er ”propagation”.

Her er kandidatens egen framstilling av avhandlingens innhold.

Mobil-til-mobil kooperative kommunikasjonssystemer:Kanalmodellering og systemytelsesanalyse

Av Batool Talha

De siste årene har det vært sterk økning i interessen for to teknologier for trådløs kommunikasjon, nemlig kooperativ kommunikasjon og M2M - mobil-til-mobil-kommunikasjon.

Årsaken er at kooperative systemer har en rekke fordeler, som for eksempel forbedret ytelse i forhold til path loss, diversitet og gevinster i forbindelse med multipleksing, balansert tjenestekvalitet, infrastrukturløs distribusjon og reduserte driftskostnader.

På den andre siden er det flere anvendelser av M2M-kommunikasjon - som programmer for å redusere trafikkulykker og forbedre trafikkflyt, tilby internett-tilgang i kjøretøy, støtte for kolonnekjøring, automatisk kjøring og fartskontroll.

Arbeidet med å høste fordelene av begge teknologiene har resultert i en fremvekst av M2M-kooperative kommunikasjonssystemer.

Spredningsanalyse

Design, utvikling, ytelsesanalyse og testing av slike kommunikasjonssystemer krever imidlertid en dyp innsikt i de viktigste egenskapene til forplantningsmiljøer i den virkelige verden. Derfor representerer en betydelig del av denne avhandlingen state-of-the-art innen modellering og analyse av M2M-kommunikasjonskanaler forbundet med mange praktiske forplantningsscenarier i kooperative systemer.

Spesielt smalbånd M2M-kommunikasjonskanaler ved forplantningsforhold med fri sikt og uten fri sikt er modellert og analysert.

Dessuten er to forskjellige typer av kanal-modeller - det vil si geometri-baserte modeller og ikke-geometriske modeller - studert.

Statistiske mengder, som for eksempel tidsautokorrelasjonsfunksjon, rom-tid-krysskorrelasjonsfunksjoner, sannsynlighetstetthetsfunksjonen, kumulativ fordelingsfunksjon, nivå-krysningsrate og gjennomsnittlig varighet av fades er diskutert i detalj.

I tillegg til kanalkapasitetsstatistikk tar etterforskningen i betraktning en rekke statistiske tiltak som for eksempel statistikken av øyeblikkelig signal-til-støy-forhold, gjennomsnittlig bitfeil-sannsynlighet, mengden av fading og sannsynlighet for forbindelsesbrudd, for å bestemme ytelsen av de nevnte systemene.

Doktorgradsarbeid med internasjonal spredning

Doktorgradsarbeidet er en del av prosjektet “Mobile-to-Mobile Communication Systems (M2M)”, og er finansiert av Norges forskningsråd.

Resultatet av forskningen utført ved UiA siden 2006 er et bokkapittel, to publiserte og en innsendt tidsskriftartikkel (alle som første forfatter), 13 konferansebidrag (12 som førsteforfatter, og én som annenforfatter), hvorav en av dem vant prisen som “Best Student Paper Award” på det 10. internasjonale symposium om Wireless Personal Multimedia Communications, WPMC 2007.

Disputasfakta:

Kandidaten:

Batool Talha er stipendiat ved Institutt for IKT (Institutt for informasjons- og kommunikasjonsteknologi), Mobile communications group ved Fakultet for teknologi og realfag ved Universitetet i Agder.

Ms Batool Talha har en bachelorgrad fra mai 2003 i elektroteknikk fra National University of Sciences & Technology (NUST), Pakistan. I oktober 2005 tok hun en Master of Science i elektronikk fra Universitetet i Gävle, Sverige.

Senere arbeidet hun som vitenskapelig assistent på et prosjekt, etablert i samarbeid med Aalborg Universitet (AAU) og Nokia Networks, Danmark til mars 2006. Målet med AAU-Nokia samarbeidsprosjektet var å gjennomføre en ytelseevaluering av lukket-sløyfe MIMO-OFDM med begrenset tilbakemelding.

Fra september 2006 til august 2010 har hun arbeidet med sin doktoravhandling med tittelen “Mobile-to-Mobile Cooperative Communication Systems: Channel Modeling and System Performance Analysis” ved Universitetet i Agder (UiA).

Prøveforelesning og disputas blir ledet av professor Andreas Prinz, Institutt for IKT, Fakultet for teknologi og realfag, Universitetet i Agder og holdes i Auditorium C2 042, Campus Grimstad, Universitetet i Agder

Tid for prøveforelesning: Tirsdag 26. oktober 2010 kl 10

Oppgitt emne for prøveforelesning: "An Overview of Relay Techniques and Cooperative Communications"

Tid for disputas: Tirsdag 26. oktober 2010 fra kl 12

Tittel på avhandling: ”Mobile-to-Mobile Cooperative Communication Systems: Channel Modeling and System Performance Analysis”

Opponenter:

Førsteopponent: Professor Claes Beckman, Center for RF Measurement Technology, University of Gävle, Sweden

Annenopponent: Dr. Mischa Dohler, Centre Tecnològic de Telecomunicacions de Catalunya (CTTC), Spain

Førsteamanuensis Frank Li, Institutt for IKT, Fakultet for teknologi og realfag, Universitetet i Agder har ledet arbeidet i bedømmelseskomiteen.

Veileder har vært professor Matthias Pätzold, Institutt for IKT, Fakultet for teknologi og realfag, Universitetet i Agder, biveileder har vært professor Vladimir Oleshchuk, Institutt for IKT, Fakultet for teknologi og realfag, Universitetet i Agder.

Channel Modeling and System Performance Analysis

By BATOOL TALHA

Mobile-to-Mobile Cooperative Communication Systems: In recent years, there has been an upsurge of interest towards two wireless communication technologies, namely cooperative communications and mobile-to-mobile (M2M) communications. The reason being that cooperative systems bring with them several advantages such as enhanced performance in terms of increased pathloss, diversity as well as multiplexing gains, balanced quality of service (QoS), infrastructure-less deployment, and reduced operational costs. On the other hand, there are several M2M communication applications, for example, programs to reduce traffic accidents, improve traffic flow, provide Internet access in vehicles, support for convoy driving, automatic driving, and speed regulation just to name a few. The efforts to profit from the benefits of both technologies have resulted in the emergence of M2M cooperative communication systems.

The design, development, performance analysis, and test of such communication systems, however, call for a profound insight into the most important characteristics of real-world propagation environments. For this reason, a considerable part of this dissertation is addressed to the state-of-the-art regarding the modeling and analysis of M2M channels associated with many practical propagation scenarios in cooperative systems. Especially narrowband M2M channels under non-line-of-sight as well as line-of-sight propagation conditions are modeled and analyzed. Moreover, two different kinds of channel models, i.e., geometry-based models and non-geometrical models are studied. Statistical quantities, such as the temporal autocorrelation function, space-time cross-correlation functions, probability density function, cumulative distribution function, level-crossing rate, and average duration of fades are discussed in detail. In addition to the channel capacity statistics, the investigation takes into account a number of measures for instance the statistics of the instantaneous signal-to-noise ratio, average bit error probability, amount of fading, and outage probability to determine the performance of the said systems.

Ms. Batool Talha holds a bachelor's degree (May 2003) in electrical engineering from the National University of Sciences & Technology (NUST), Pakistan. In October 2005, she received a Master of Science in Electronics from the University of Gävle, Sweden. Later, she worked as a research assistant on a project, established in cooperation with Aalborg University (AAU) and Nokia Networks, Denmark till March 2006. The aim of the AAU-Nokia cooperation project was to conduct a performance evaluation of closed-loop MIMO-OFDM with limited feedback. From September 2006 to August 2010, she worked towards her PhD dissertation entitled "

Mobile-to-Mobile Cooperative Communication Systems: Channel Modeling and System Performance Analysis" at the University of Agder (UiA), Norway. This work is the part of the project entitled "Mobile-to-Mobile Communication Systems (M2M)" funded by the Norges Forskningsråd (NFR, Norwegian Research Council). The outcome of the research carried out at UiA since 2006 is 01 book chapter, 02 published and 01 submitted journal articles (all as first author), 13 conference papers (12 as first author and 01 as second author), whereas one of the papers won the Best Student Paper Award at 10th International Symposium on Wireless Personal Multimedia Communications, WPMC 2007.