Aspects on Interference and Diversity in Wireless Networks

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Denna avhandling behandlar två ämnen inom trådlös kommunikation: interferens mellan frekvenshoppande (FH) nätverk och fleranvändardiversitet. I arbetet på FH nätverk undersöks ett system där frekvenshopp används för att möjliggöra samtidig tillgång till kanalen för multipla okoordinerade nätverk. Detta åstadkoms genom att frekvenshoppen sker varje gång ett ny paket skall skickas, och genom att låta sekvensen av hoppfrekvenser vara pseudo-slumpmässig. Utöver detta tillåts nätverken i det undersökta systemet att använda multipla pakettyper, vilka kan ha olika längder. En genomströmningsanalys av detta system genomförs och denna analys baseras huvudsakligen på två antaganden. Det första antagandet säger att kollisioner, dvs överlapp i tid och frekvens mellan paket, alltid orsakar en total förlust av data i de kolliderande paketen. Det andra antagandet säger att nätverken är asynkrona. Både exakta och approximativa uttryck för genomströmningen tas fram och genomströmningens beroende på antalet nätverk och de tillgängliga pakettyperna undersöks för två existerande system, nämligen Bluetooth och IEEE 802.11 FHSS. Utöver detta undersöks noggrannheten av kollisionsantagandet som funktion av avståndet mellan nätverk för Bluetooth-systemet. Det andra ämnet i denna avhandling, fleranvändardiversitet, är ett system där en basstation, via en returkanal, mottar information om kanalkvalitén från ett antal användare och sedan skickar information till den användare som har den momentant bästa kanalen. Detta system ger stora vinster men det finns ett antal praktiska aspekter som kommer att reducera dessa vinster. I denna avhandling behandlas två av dessa aspekter. För det första undersöks inverkan av att kvantisera de mätningar av signal-till-brus-förhållandet som användarna skickar tillbaka till basstationen. Detta görs för transmission med både variabel och konstant takt. Resultaten visar att även för en grov kvantisering är vinsten med fleranvändardiversitet betydlig och god prestanda erhålls. För det andra undersöks inverkan av fördröjning i returkanalen. Denna analys inkluderar även andra former av diversitet, nämligen frekvensdiversitet, som erhålls mha Rake-mottagare, eller sändardiversitet, som erhålls mha "space-time block codes". Dessa former av diversitet kallas här länkdiversitet. Uttryck för felhalter och spektraleffektiviteter härleds för okodad transmission med både konstant och variabel takt, och beroendet på antalet användare, fördröjningen och länkdiversitetsordningen undersöks. Dessa uttryck kan även användas för system där Rake-mottagare kombineras med antennselektion på sändar- eller mottagarsidan.