Lähes optimaalisten välitysmenetelmien analyysi langattomiin tandem- sekä ryhmälähetysvälitysverkkoihin

Tulevaisuuden langattomat tiedonsiirtoverkot tulevat sisältämään välitinlaitteita, joiden tarkoitus on välittää vastaanottamansa signaalit eteenpäin palvellakseen verkon peittoalueen rajalla tai ulkopuolella olevia käyttäjiä. Välittimien käyttö mahdollistaa pitkät yhteysvälit sekä suuret datanopeudet ja riittävän palvelulaadun kaukaisille käyttäjille ilman, että kalliiden tukiasemien määrää joudutaan kasvattamaan. Välitinlaitteiden käyttäminen on lupaava keino parantaa tulevaisuuden viidennen sukupolven (5G) matkapuhelinverkkojen suorituskykyä ja tehokkuutta. Tässä väitöskirjassa keskitytään tutkimaan ja analysoimaan langattomien välitysverkkojen suorituskykyä sekä kehittämään tehokkaita välitysprotokollia.

Väitöskirjassa tutkitaan diversiteetti- ja multipleksointimenetelmien hyötyjä langattomissa välitysverkoissa, joissa välittimien datan lähetys ja vastaanotto voi tapahtua samaan tai eri aikaan. Diversiteettimenetelmien tarkoituksena on parantaa tiedonsiirtolinkin luotettavuutta, kun taas multipleksointimenetelmillä kasvatetaan linkin tiedonsiirtonopeutta. Vertailun kohteena ovat myös välittimien käyttämät dupleksointitilat. Edistyneessä "full-duplex" -tilassa välittimien datan lähetys ja vastaanotto tapahtuu samanaikaisesti, kun taas perinteisessä "half-duplex" -tilassa lähetys ja vastaanotto suoritetaan eri aikaan.

Väitöskirjassa esitetty analyysi mahdollistaa välitinverkkojen suorituskyvyn suoraviivaisen arvioimisen jakamalla verkko pienempiin osiin ja tutkimalla niiden välisiä vuorovaikutussuhteita. Väitöskirjan tulokset osoittavat, että monissa välitysverkoissa, silloin kun multipleksoinnin hyöty on alhainen, paras välitystapa on antaa kaikkien välittimien käyttää half-duplex -lähetystilaa, koska silloin saavutetaan paras diversiteettihyöty. Toisaalta, kun multipleksointihyöty on suuri, paras diversiteettihyöty saadaan yleensä asettamalla jotkin välittimet full-duplex lähetystilaan. Väitöskirjassa kehitetään myös tehokas välitysprotokolla monihyppyisiin välitysverkkoihin. Kaiken kaikkiaan väitöskirjan tulokset omalta osaltaan auttavat kehittämään välitinlaitteisiin perustuvaa tiedonsiirtoa tulevaisuuden langattomien tiedonsiirtojärjestelmien tarpeisiin.