Alhaisen kompleksisuuden hilakoodit viestintäverkkoihin

Matkapuhelinverkkojen mobiilidatan määrä on kasvanut voimakkaasti viime aikoina. Nopean kasvun taustalla ovat älylaitteiden lisääntyvä määrä ja kyseisillä laitteilla käytettävät erilaiset multimediakeskeiset palvelut, kuten videoiden suoratoisto ja sosiaalisen median sovellukset. Internet-yhteyden omaavia älylaitteita ennustetaan olevan 50 miljardia vuoteen 2020 mennessä ja mobiilidatan määrän odotetaan kasvavan tuhatkertaiseksi seuraavan vuosikymmenen aikana. Nykyisten neljännen sukupolven (4G) matkapuhelinverkkojen kapasiteetti ei pysty vastaamaan näin suureen älylaitteiden ja datamäärän kasvuun. Näin ollen on ensisijaisen tärkeää kehittää uusia teknologioita matkapuhelinverkkojen suorituskyvyn parantamiseen. Hilakoodaus on yksi lupaava menetelmä vastaamaan tulevaisuuden viidennen sukupolven (5G) matkapuhelinverkkojen kohtaamiin haasteisiin, kuten kapasiteetin kasvattamiseen.

Väitöskirjan tarkoituksena on kehittää menetelmiä, joilla hilakoodeista saadaan käytännöllisiä tulevaisuuden matkapuhelinverkkoihin. Väitöskirjassa muun muassa suunnitellaan käytännöllinen hilakoodausjärjestelmä "full duplex" -tilaa käyttäville yksi- ja kaksisuuntaisille välitinverkoille, joissa datan lähetys ja vastaanotto tapahtuu samanaikaisesti samalla taajuuskaistalla. Tutkimuksessa kehitetyt hilakoodit todistavat korkeamman asteen hyvän hilaparin olemassaolon. Tästä hilaparista yksi hila tarjoaa langattomalle kanavalle koodausvahvistuksen ja toinen hila tarjoaa muotoiluvahvistuksen.

Koska muotoilun kompleksisuus kasvaa ulottuvuuksien lisääntyessä, on erityisen haastavaa suunnitella käytännöllinen korkeaulotteinen hilarakenne, jolla on korkeat koodaus- ja muotoiluvahvistukset. Yksi väitöskirjan tavoitteista onkin kehittää alhaisen kompleksisuuden muotoilujärjestelmiä korkean koodausvahvistuksen ja korkean ulottuvuuden hiloille. Nämä järjestelmät mahdollistavat korkeat muotoilu- ja koodausvahvistukset hallittavissa olevalla kompleksisuudella. Tällaisten alhaisen kompleksisuuden hilakoodien rakentaminen ei ole vain vaihtoehto edistyksellisille kanavakoodeille, kuten LDPC-koodeille, vaan myöskin houkutteleva vaihtoehto sovellettavaksi fyysisen kerroksen verkkokoodaukselle ja yhteistoiminnallisille välitinjärjestelmille, jotka ovat lupaavia teknologioita parantamaan 5G-matkapuhelinverkkojen suorituskykyä.