Suomalaisen DI Taneli Riikosen kehittämät ratkaisut voivat tuplata tulevaisuuden  matkapuhelinverkkojen välityskyvyn. Tekniikan akateemiset palkitsi Riihosen väitöskirjan äskettäin vuoden parhaaksi.

Aalto-yliopistossa tutkimusta tehneet Taneli Riihosen väitöstyössä esitetty oivallus voi osoittautua palkintolautakunnan mukaan maailmanlaajuisesti satojen miljardien arvoiseksi ratkaisuksi ruuhkautuvien radiotaajuuksien tiedonvälityskyvyn ongelmaan.

Riihonen osoittaa väitöskirjassaan, että seuraavan sukupolven 5G-verkon välityskyky voidaan lähes tuplata. Riihosen esittämä full-duplex-tiedonsiirto on uusi lupaava konsepti, joka on herättänyt kansainvälisesti paljon kiinnostusta, mutta jota ei ole juurikaan tutkittu aiemmin.

Nykyaikaiset langattomat verkot hyödyntävät Riihosen väitöstiedotteen mukaan ns. välitinlaitteita, jotka jakavat pitkän yhteysvälin kahdeksi tai useammaksi erilliseksi peräkkäiseksi radiokanavaksi eli hypyksi, joiden kautta lähetetyt signaalit kulkevat. Esimerkiksi tukiasema voi palvella välittimen avulla käyttäjiä, jotka ovat sen oman peittoalueen ulkopuolella.

Riikosen väitöstutkimuksessa kehitettiin digitaalisia signaalinkäsittelymenetelmiä välitinlaitteisiin ja analysoi niiden suorituskykyä linkkitasolla. Näin ollen tutkimusongelmana oli selvittää, kuinka monihyppyiset radiolinkit saadaan toimimaan tehokkaasti taajuuskaista-, lähetysteho- ja prosessointirajoitukset huomioon ottaen.

Väitöskirjan tulokset käsittelevät kahta tietoliikenteen signaalinkäsittelyn kannalta keskeistä teemaa. Linkkitason suorituskykyyn vaikuttaa suuresti ns. dupleksitila, joka määrittelee sen, miten välitinlaite vuorottelee vastaanoton ja lähetyksen välillä.  Vastoin perinteistä perusoletusta nyt esitetään edistyksellinen ajatus siitä, että välittimien kannattaa usein lähettää ja vastaanottaa yhtä aikaa huolimatta niiden itse itselleen aiheuttamasta häiriöstä, jota voidaan myös vähentää nyt kehitetyillä signaalinkäsittelymenetelmillä. Näin pystytään parhaimmillaan liki tuplaamaan linkin tiedonsiirtonopeus.

Tutkielma myös kehittää ja analysoi kattavasti useita ns. välitysprotokollia, jotka määrittelevät välittimien tekemän signaalinkäsittelyn. Tutkielma kattaa myös yleispätevästi kaikenlaiset monihyppyiset linkit, joissa välittimet ovat kiinteitä verkkolaitteita. Ainoa merkittävä rajaus on oletus siitä, että käytössä on OFDM-modulaatio, jonka perusteellakin tulokset ovat sovellettavissa useimmissa nykyaikaisissa tiedonsiirtojärjestelmissä kuten esimerkiksi matkaviestinverkoissa, langattomissa lähiverkoissa ja digitaalisessa televisiolähetyksessä.

DI Taneli Riihonen väitöskirjan lyhennelmä ” Design and Analysis of Duplexing Modes and Forwarding Protocols for OFDM(A) Relay Links” eli suomeksi Monihyppyisten OFDM(A)-linkkien dupleksitilojen ja välitysprotokollien kehitys ja analyysi  (Väitoskirja, 300 sivua,  pdf.2 Mt)

Aloituskuva: Taneli Riihonen väitöstilaisuudessa vuosi sitten  oli professori Robert Schober (Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg) ja valvojana professori Risto Wichman Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulun signaalinkäsittelyn ja akustiikan laitokselta.