Väitöstutkimus edesauttaa radiotaajuusresurssien tehokkaampaa hyödyntämistä (Väitös DI Juha Kalliovaara, 19.5.2017, tietotekniikka)

Juha Kalliovaara esittelee väitöstyössään uusia lähestymistapoja ja menetelmiä kenttämittausten tekemiseen ja käyttämiseen radiotaajuuskaistojen yhteiskäyttöjärjestelmien kehittämisen ja tehokkaamman taajuuksien hyödyntämisen tukena. Työ esittelee useita kenttämittauskampanjoita, jotka on tehty ainutlaatuisissa testi- ja tutkimuskäyttöä varten rakennetuissa 5G Test Network Finland -ympäristöön kuuluvissa Turun ja Ylivieskan testiverkoissa. Mittaukset on tehty yhteistyössä Turun ammattikorkeakoulun radiolaboratorion kanssa.

 

Syvällinen ymmärrys radiotaajuuksien tämänhetkisestä käytöstä on olennaista taajuuskäytön tehokkuuden parantamisessa. Väitöstyössä esitellään kansainvälisen radiotaajuusmittausjärjestelmän rakentaminen ja menetelmiä, joilla mittausdataa on käytetty radiotaajuuksien pitkän aikavälin käytön tarkkaan mallintamiseen. Mittausjärjestelmään kuuluu useita taajuusmittausobservatorioita Suomessa ja Yhdysvalloissa.

– Radioaaltojen eteneminen oikeissa käyttöympäristöissä on haasteellista mallintaa todenmukaisesti taajuuksien yhteiskäytön tutkimiseen yleisesti käytetyissä teoreettisissa laskelmissa ja simulaatioissa. Käytännössä mallinnuksessa joudutaan aina tekemään oletuksia ja yksinkertaistuksia reaalimaailman ilmiöistä, joka johtaa siihen että tutkimustuloksien todenmukaisuus kärsii, Kalliovaara sanoo.

 

Väitöstyö osoittaa että todenmukaisempien tulosten saamiseksi tulisi käyttää yhdessä sekä simulaatioita että mittauksia.

Langaton tietoliikenne kehittyy nopeasti. Sen johdosta kysyntä uusille palveluille, suuremmille tiedonsiirtonopeuksille ja yhä kattavammalle langattomalle laajakaistalle kasvaa jatkuvasti. Radiotaajuudet ovat kuitenkin rajallinen luonnonvara ja samalla radiotaajuudella toimivat laitteet aiheuttavat toisilleen häiriötä. Radiotaajuuksien käytön tarkka suunnittelu ja hallinnointi ovat täten avainasemassa takaamaan taajuuksien riittävyys tulevaisuuden langattoman tietoliikenteen ja viidennen sukupolven matkapuhelinverkkojen (5G) tarpeisiin.

 

– Taajuuksien yhteiskäytöllä tarkoitetaan taajuuskaistojen käytön tehokkuuden parantamista mahdollistamalla niiden taajuusresurssien hyödyntäminen useille eri palveluille. Taajuuksien yhteiskäyttöä on tutkittu esimerkiksi maanpäällisten digitaalitelevisiolähetysten ja langattomien radiomikrofonien ensisijaisesti käyttämillä taajuuskaistoilla. Taajuuksien yhteiskäytössä on ensisijaisen tärkeää suojata taajuuskaistoilla jo toimivien ensisijaisten käyttäjien lähetykset mahdollisilta häiriöiltä, toteaa Kalliovaara.

 

Taajuussuunnittelun kansainvälinen yhteistyö on erityisen tärkeää häiriöiden hallinnan ja taajuuskaistojen harmonisoinnin kannalta. Taajuuskaistojen harmonisointi mahdollistaa massamarkkinoiden luomisen, jolloin uusinta tekniikkaa käyttäviä laitteita voidaan valmistaa kustannustehokkaasti. Harmonisointi takaa myös sen, että samaa laitetta voidaan käyttää eri maissa.

Väitöstyön mittausten tuloksia on käytetty taajuuskaistojen yhteiskäytön ja harmonisoinnin edistämiseen Euroopan unionin radiotaajuussuunnittelussa.

 

***

 

DI Juha Kalliovaara esittää väitöskirjansa Field Measurements in Determining Incumbent Spectrum Utilization and Protection Criteria in Wireless Co-existence Studies julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa perjantaina 19.5.2017 klo 12 (Turun yliopisto, ICT-talo, Lambda-luentosali, Joukahaisenkatu 3-5, Turku).