Providing mobile broadband (MBB) coverage to passengers in planes (and other yingobjects) has been one of the very important requirements by airline industry for sometime. With the emergence of high-capacity wireless network concepts, there is a renewedeort in dening systems based on 5G (also dened as NR, new radio) for air-to-ground(A2G) communication. When passenger planes have been taken into consideration, a fewhundreds of passengers may need to be supported, thus requiring a high-capacity backhaullink. When 5G is used for such A2G link, beamforming and other advanced physicallayer techniques can be used between the ground stations and ying objects to obtainhigh-data rate and reliable new radio link. This masters thesis work includes link andsystem level evaluations of such NR systems when beamforming, large bandwidth, higherantenna gains, coordination between ground stations, etc., are deployed. The evaluationswere carried out in Ericsson's internal state-of-the-art simulators. The study providesbaseline for system design principles for future A2G system based on NR. Also a properpropagation model for A2G communication has been identied and beamforming solutionwith other related techniques that could be used in A2G scenario have been investigated. / Att tillhandahålla mobil bredbandstäckning till passagerare i flygplan (samt andraluftburna föremål) har varit ett viktigt krav från flygsindustrin på senare tid. Medframväxten av trådlösa nätverkskoncept med hög kapacitet har en förnyad insats uppståttför att definiera system baserade på 5G (också kallat New Radio (NR)) för Airplane-to-Ground (A2G) kommunikation. För passagerarplan så kan hundratals passagerare behövatäckning, vilket kräver en backhaul-länk med hög kapacitet. När 5G används för en sådanA2G-länk så kan såkallad lobformning och andra avancerade tekniker användas mellanmarkstationerna och flygande objekt för att erhålla hög datahastighet och tillförlitlig radiolänk. I denna uppsats ingår länk- och systemnivåutvärderningar av sådana NR-systemnär lobformning, stor bandbredd, antenn-amplifikation, koordinering mellan markstationeretc utplaceras. Utvärderingarna genomfördes i Ericssons interna simulatorer. Studienger vägledning för principer inom systemdesign för framtida A2G-system baserat på NR.En lämplig utbredningsmodell för radiovågor för A2G-kommunikation har identifieratsoch en metod för lobformning och andra relaterade tekniker som kan användas i A2Gscenariothar också undersökts.

In a society where environmental noise is becoming a major health and economical concern, sound emissions are an increasingly critical design factor for vehicle manufacturers. With about a quarter of the European population living close to roads with heavy traffic, traffic noise in urban landscapes has to be addressed first. The current introduction of electric vehicles on the market and the need for sound systems to alert their presence is causing a shift in mentalities requiring engineering methods that will have to treat noise management problems from a broader perspective. That in which noise emissions need not only be considered as a by-product of the design but as an integrated part of it. Developing more sustainable ground transportation will require a better understanding of the sound field emitted in various realistic operating conditions, beyond the current requirements set by the standard pass-by test, which is performed in a free-field. A key aspect to improve this understanding is the development of efficient numerical tools to predict the generation and propagation of sound from moving vehicles. In the present thesis, a methodology is proposed aimed at evaluating the pass-by sound field generated by vehicle acoustic sources in a simplified urban environment, with a focus on flow sound sources. Although it can be argued that the aerodynamic noise is still a minor component of the total emitted noise in urban driving conditions, this share will certainly increase in the near future with the introduction of quiet electric engines and more noise-efficient tyres on the market. This work presents a complete modelling of the problem from sound generation to sound propagation and pass-by analysis in three steps. Firstly, computation of the flow around the geometry of interest; secondly, extraction of the sound sources generated by the flow, and thirdly, propagation of the sound generated by the moving sources to observers including reflections and scattering by nearby surfaces. In the first step, the flow is solved using compressible detached-eddy simulations. The identification of the sound sources in the second step is performed using direct numerical beamforming with linear programming deconvolution, with the phased array pressure data being extracted from the flow simulations. The outcome of this step is a set of uncorrelated monopole sources. Step three uses this set as input to a propagation method based on a point-to-point moving source Green's function and a modified Kirchhoff integral under the Kirchhoff approximation to compute reflections on built surfaces. The methodology is demonstrated on the example of the aeroacoustic noise generated by a NACA air inlet moving in a simplified urban setting. Using this methodology gives insights on the sound generating mechanisms, on the source characteristics and on the sound field generated by the sources when moving in a simplified urban environment. / I ett samhälle där buller håller på att bli ett stort hälsoproblem och en ekonomisk belastning, är ljudutsläpp en allt viktigare aspekt för fordonstillverkare. Då ungefär en fjärdedel av den europeiska befolkningen bor nära vägar med tung trafik, är åtgärder för minskat trafikbuller i stadsmiljö en hög prioritet. Introduktionen av elfordon på marknaden och behovet av ljudsystem för att varna omgivningen kräver också ett nytt synsätt och tekniska angreppssätt som behandlar bullerproblemen ur ett bredare perspektiv. Buller bör inte längre betraktas som en biprodukt av konstruktionen, utan som en integrerad del av den. Att utveckla mer hållbara marktransporter kommer att kräva en bättre förståelse av det utstrålade ljudfältet vid olika realistiska driftsförhållanden, utöver de nuvarande standardiserade kraven för förbifartstest som utförs i ett fritt fält. En viktig aspekt för att förbättra denna förståelse är utvecklingen av effektiva numeriska verktyg för att beräkna ljudalstring och ljudutbredning från fordon i rörelse. I denna avhandling föreslås en metodik som syftar till att utvärdera förbifartsljud som alstras av fordons akustiska källor i en förenklad stadsmiljö, här med fokus på strömningsgenererat ljud. Även om det aerodynamiska bullret är fortfarande en liten del av de totala bullret från vägfordon i urbana miljöer, kommer denna andel säkerligen att öka inom en snar framtid med införandet av tysta elektriska motorer och de bullerreducerande däck som introduceras på marknaden. I detta arbete presenteras en komplett modellering av problemet från ljudalstring till ljudutbredning och förbifartsanalys i tre steg. Utgångspunkten är beräkningar av strömningen kring geometrin av intresse; det andra steget är identifiering av ljudkällorna som genereras av strömningen, och det tredje steget rör ljudutbredning från rörliga källor till observatörer, inklusive effekten av reflektioner och spridning från närliggande ytor. I det första steget löses flödet genom detached-eddy simulation (DES) för kompressibel strömning. Identifiering av ljudkällor i det andra steget görs med direkt numerisk lobformning med avfaltning med hjälp av linjärprogrammering, där källdata extraheras från flödessimuleringarna. Resultatet av detta steg är en uppsättning av okorrelerade akustiska monopolkällor. Steg tre utnyttjar dessa källor som indata till en ljudutbredningsmodel baserad på beräkningar punkt-till-punkt med Greensfunktioner för rörliga källor, och med en modifierad Kirchhoff-integral under Kirchhoffapproximationen för att beräkna reflektioner mot byggda ytor. Metodiken demonstreras med exemplet med det aeroakustiska ljud som genereras av ett NACA-luftintag som rör sig i en förenklad urban miljö. Med hjälp av denna metod kan man få insikter om ljudalstringsmekanismer, om källegenskaper och om ljudfältet som genereras av källor när de rör sig i en förenklad stadsmiljö. / <p>QC 20170425</p>

Massive multiple input multiple output - MIMO systems are a reality and modern communication systems rely upon this technology to cope with the increasing need for capacity and network usage. Antenna arrays are at the heart of the of the massive-MIMO system and are the enabling technology. The defining cost of such a system is the number of transmit receive ports TRx as they dictate the number of control points and the associated digital control computational capacity. Typically users are spread along the azimuth and there is limited angular user spread along elevation. This enables us to group the elements in elevation which of course limits the elevation scanning performance. The element grouping result in grating lobes when we do elevation scanning. In the newly introduced frequency range 3 - FR3 in the envisioned 6G communication systems that is from 6-20 GHz it will not be allowed to transmit power above the horizon and the resulting grating lobes from the standard grouping should be mitigated. This project is structured into two parts. In the first part a grating lobe mitigation technique based on irregular subarray grouping utilizing the wellknown Penrose irregular tessellation is developed. This tessellation is based into two geometrical shapes where when put together they can fully tile the space aperiodically. Introducing this apperiodicity the grating or quantization lobes of the array are mitigated. In addition, in the first part a beam forming algorithm is developed based on particle swarm optimization that is able to produce the optimal weights for the array steering as well as optimize some of the embedded patterns of the irregular grouping. The last optimization step of the irregular subarray patterns is utilized only when the grouping results in a narrow pattern in azimuth and as a result we have static single port beamforming networks. This of course is a trade off between the broadside gain and the azimuth steerability of the array. In the second part of this thesis two low loss band pass filters have been developed with a PCB integrated suspended stripline techology. The filters were optimised for the frequencies within FR3. The resulted filtering structures can further be integrated at the input port of the proposed feeding network with the same technology. The two parts of this thesis target to introduce on one hand a antenna array architecture with subarray groupings that produce no grating lobes and on the other hand the proposed filtering structures have small enough dimensions to fit within the subarray footprint. / Dagens moderna kommunikationssystem använder sig av Massive multiple input multiple output (m-MIMO) för att kunna möta det allt större kraven på kapacitet och nätverksanvändning. Gruppantenner är den mest fundamentala delen av massive-MIMO system och möjliggör dess funktion. För ett sådant system (m-MIMO-system), så kommer den största kostnaden från antalet sändare/mottagare (TRx) -portar som används. Antalet portar i ett massiveMIMO system bestämmer vilken kapacitet systemet har till hands när det gäller lobformning. Vanligtvis är användare utspridda i det horisontella planet, samtidigt som de är begränsade i sin spridning i höjdled. Detta möjliggör användandet av en gruppantenn som grupperar sina antennelement i höjdled, vilket såklart begränsar gruppantennens lobformning i höjdled. Grupperandet av antennelement skapar sidlober när gruppantennen lobformar i höjdled. I det nya frekvensbandet, 3 - FR3 i det föreställda 6G kommunikationssystemet som opererar mellan 6-20 GHz, så kommer det inte att vara tillåtet att sända ut effekt över horisonten, samtidigt som de sidlober som kommer från standardgruppering måste begränsas. Detta projekt är strukturerat i två delar. I första delen så presenteras ett sätt att lindra sidlober, som baseras på irreguljära gruppantenner via Penrose tessellation. Denna tessellation är indelad i två geometriska former sådan att när vi sätter ihop dem så kan de framgångsrikt täcka vår geometri icke-periodvist. Genom att introducera denna icke-periodicitet så kan sidloberna från gruppanetnnen lindras. Utöver detta så är också så är en lobformningsalgoritm skapad som baseras på particle swarm optimization (PSO), som kan skapa de optimala vikterna för lobformning och lobstyrning. Det sista optimiseringssteget av de irreguljära gruppantennmönstret används bara när gruppering av antennelement resulterar i ett snävt mönster i azimut-riktning. Därför använder vi ett statiskt enportsmatningsnätverk. Detta är såklart en vägning mellan bredsideförstärkning och förmågan att kunna lobforma i det horisontella planet. I den andra delen så har två låg förlust bandpassfilter utvecklats med en PCB-integrerad suspended sripline teknik. Filtrerna optimerades för frekvenser inom FR3. De resulterande filterstrukturerna kan integreras längs input-porten av det föreslagna matningsnätverket som använder sig av den samma teknik. De två delarna i denna uppsats presenterar dels en gruppantenn med irreguljär antennelementsindelning som lindrar sidlober, samt dels filterstrukturer som kan användas tillsammans med gruppantennen.

In-band full duplex is a new duplexing scheme that allows radio nodes to transmit and receive, utilizing the same frequency and time resources. The implementation of in-band full duplex was not feasible in practice, due to the effect of self-interference. But then, advances in signal processing made it possible to reduce this effect. However, the system level performance of in-band full duplex has not been investigated thoroughly.Through computer simulations, we investigate the performance of in-band full duplex, for indoor 5G small cell wireless networks. We examine the performance of in-band full duplex in comparison to dynamic and static time division duplexing. Additionally, we analyze the performance of the duplexing schemes with two interference mitigation techniques, namely beamforming and interference cancellation.Our results indicate that for highly utilized wireless networks, in-band full duplex should be combined with beamforming and interference cancellation, in order to achieve a performance gain over traditional duplexing schemes. Only then, in-band full duplex is considered advantageous, at any network utilization, and any downlink to uplink traffic demand proportion. Our results also suggest that in order to achieve a performance gain with in-band full duplex in both links, the transmit power of the access points should be comparable to the transmit power of the mobile stations. / Inomband hel duplex är en ny typ av duplexmetod som tillåter radionoder att sända och ta emot i samma frekvensoch tidsresurs. Att implementera inomband hel duplex har fram tills nu inte ansetts praktiskt genomförbart till följd av självstörningar. Framsteg inom signalbehandling har dock gjort det möjligt att begränsa denna självstörningseffekt. Emellertid har systemprestanda av inomband hel duplex inte undersökts tillräckligt noga i tidigare verk.Inomband hel duplex och dess prestanda för trådlösa 5G småcellsnätverk inomhus har studerats med hjälp av datasimuleringar och jämförts med dynamisk och statisk tidsdelning. Utöver detta har prestanda för de olika duplexmetoderna med avseende på två tekniker för störningsundertryckning, lobformning och störningseliminering, också undersökts.Våra resultat indikerar att för trådlösa nätverk med högt radioresursutnyttjande bör inomband hel duplex kombineras med lobformning och störningseliminering för att uppnå en prestandavinst jämfört med traditionella duplexmetoder. Bara då kan inomband hel duplex anses vara fördelaktig oberoende av radioresursutnyttjande och andelen upp- och nedlänkstrafik.Resultaten tyder också på att sändareffekten för radioaccesspunkterna bör vara jamförbar med den för mobilenheterna för att en prestandavinst med inomband hel duplex ska kunna uppnås. / Wireless networks, In-band full duplex, Static-time division duplexing, Dynamic-time division duplexing, Interference mitigation techniques, small cell, 5G, mmWave bands, Beamforming, Interference cancellation.