While it is difficult for base stations to estimate the millimeter wave (mmWave) channels and find the optimal mmWave beam for user equipments (UEs) quickly, the sub-6 GHz channels which are usually easier to obtain and more robust to blockages could be used to reduce the time before initial access and enhance the reliability of mmWave communication. Considering that the channel information is collected by a massive number of radio base stations and would be sensitive to privacy and security, Federated Learning (FL) is a match for this use case. In practice, the channel vectors are usually subject to Non-Independently Distributed (non-IID) distributions due to the greatly varying wireless communication environments between different radio base stations and their UEs. To achieve satisfying performance for all radio base stations instead of only the majority of them, a useful solution is designing personalized methods for each radio base station. In this thesis, we implement two personalized FL methods including 1) Finetuning FL Model on Private Dataset of Each Client and 2) Adaptive Expert Models for FL to predict the optimal mmWave beamforming vector directly from the non-IID sub-6 GHz channel vectors generated from DeepMIMO. According to our experimental results, Finetuning FL Model on Private Dataset of Each Client achieves higher average mmWave downlink spectral efficiency than the global FL. Besides, in terms of the average Top-1 and Top-3 classification accuracies, its performance improvement over the global FL model even exceeds the improvement of the global FL over the pure local models. / Även om det är svårt för en basstation att uppskatta en kanal för millimetervåg (mmWave) och snabbt hitta den bästa mmWave-strålen för en användarutrustning (UE), kan den dra fördel av kanaler under 6 GHz, som i allmänhet är mer lättillgängliga och mer motståndskraftig mot blockering, för att minska tid för första besök och förbättra tillförlitligheten hos mmWave-kommunikation. Med tanke på att kanalinformation samlas in av ett stort antal radiobasstationer och är känslig för integritet och säkerhet är federated learning (FL) väl lämpat för detta användningsfall. I praktiken, eftersom den trådlösa kommunikationsmiljön varierar mycket mellan olika radiobasstationer och deras UE, följer kanalvektorer vanligtvis en icke-oberoende distribution (icke-IID). För att uppnå tillfredsställande prestanda för alla radiobasstationer, inte bara de flesta radiobasstationer, är en användbar lösning att utforma ett individuellt tillvägagångssätt för varje radiobasstation. I detta dokument implementerar vi två personliga FL-metoder, inklusive 1) finjustering av FL-modellen på varje klients privata datauppsättning och 2) en adaptiv expertmodell av FL för att direkt generera icke-IID sub-6 GHz kanalvektorer förutsäga optimal mmWave beamforming vektorer. Enligt våra experimentella resultat uppnår finjustering av FL-modellen på varje klients privata datauppsättning högre genomsnittlig mmWave-nedlänksspektral effektivitet än global FL. Dessutom överträffar dess prestandaförbättring jämfört med den globala FL-modellen till och med den för den globala FL jämfört med den rent lokala modellen vad gäller genomsnittlig klassificeringsnoggrannhet i topp-1 och topp-3.

Laser is an efficient and widely used heat source in metal processing suchas welding and additive manufacturing. It has some great advantages compared to the other conventional heat sources like electron beam and arc namely: ability of handling complicated joint geometries and producing large components. Laser beam welding encompasses many complex physical phenomena such asheat transfer, metal melting, flow and solidification, free surface deformation, evaporation and possibly vaporization. The aim of this research work istwo-fold: gain deeper process understanding and improve the model reliability. Deeper process understanding is sought on the effect of beam shaping on themelt pool. To achieve improved model reliability, a good support consists in using qualitative experimental data representing the process. Thus, 3D validation of the melt pool geometry is performed while it was usually 2D inprevious research works. Furthermore, a new calculation procedure for laser absorption is introduced. To conduct this research work, a Computational Fluid Dynamics approach is used. A solver, capable of tracking the deformation of the melt free surface, is developed in OpenFOAM. Concerning beam shaping, it is found that not only the melt pool size as previously known but also the melt flow pattern is modified through elongating the beam shape.This last result could not be revealed by former studies as the non-transparent media hinders optical observation. New in-process quantitative measurements performed by a project partner are used to test the model. Weaknesses of the former absorptivity models are highlighted, as well as the limitations of the proposed model. Finally, the results show that the proposed absorptivity model function of local surface conditions leads to much better agreement with experimental results compared to the former constant absorptivity model. The maximum discrepancy compared to the experimental measurement, which is observed for the melt pool depth, can indeed be reduced to about 10%. / Laser är en effektiv och allmänt använd värmekälla vid svetsning och additiv tillverkning. Den har några viktiga fördelar jämfört med andra konventionella värmekällor såsom elektronstråle och elektrisk ljusbåge, nämligen: den kan ofta användas till komplicerade svetsgeometrier, och den kan producera stora komponenter. Lasersvetsning involverar olika sammansatta fysikaliska fenomen såsom värmeöverföring, metallsmältning, flöde, stelning, ytdeformation, avdunstning och i vissa fall förångning. Syftet med mitt forskningsarbete är tvåfaldigt: att få en djupare processförståelse och att förbättra modellens tillförlitlighet. Fördjupad processförståelse eftersträvades för att förstå hur formen på laserstrålen påverkar svetssmältan. För att uppnå förbättrad modellsäkerhet behövs experimentella data av hög kvalitet som representerar processen. Således utfördes 3D-validering av smältgeometrin medan det vanligtvis var 2D i tidigare forskningsarbeten. Dessutom har en ny modell för laserabsorption föreslagits. I forskningen har numerisk strömningssimulering (Computational Fluid Dynamics) använts för att simulera processen och en numerisk lösare, som kan spåra deformationen av den rörliga smälta ytan, är utveckladi programvaran OpenFOAM. Beträffande laserstrålens utbredning visar resultaten att svetssmältans storlek och även svetssmältansflöde modifieras genom att laserstråleformen förlängs. Medan den förra är känd från tidigare experimentella studier upptäcktes den senare inte före denna studie eftersomdet icke-transparenta mediet hindrar optisk observation. Nya (in-process) kvantitativa mätningar utförda av en projektpartner har använts för att testa modellerna. Svagheter i den tidigare absorptionsmodellen framhävdes, liksom begränsningarna i den föreslagna modellen. Slutligen visade resultaten att den föreslagna modellen där laserabsorptionen är en funktion av lokala ytförhållanden ledde till en bättre overensstämmelse med mätningar jämfört med den tidigare modellen med konstant laserabsorbtion. Den maximala avvikelsen jämfört med experimentell mätning, som observerades med avseende på smältbassängsdjupet, kunde reduceras till cirka 10%. / <p>Till licentiatuppsats hör 2 inskickade artiklar, som inte visas nu.</p>

Providing a broadband access anytime and anywhere is one of the visions of the future 5G network. However, deploying a reliable network connection in remote/rural areas has been a challenging task because of its wide area that needed to be covered and a low density of user compared to urban area. Different geography and traffic condition may need different system solution. In this thesis, we analyze several solutions to providing a broadband access network in practical remote and rural area in Banten, Indonesia: Leuwidamar (remote) and Panimbang (rural). Two approaches are discussed, first one is fulfilling futuristic traffic demand by having LTE System, and the second one is by having 5G System. We included three key technology components in a 5G network: occupying wide bandwidth in high frequency, applying UE-Specific Beamforming, and implementing Carrier Aggregation (CA) scheme. We also account a rain attenuation when deploying a network in high operating frequency, since Indonesia has a high rain rate thus it is important to be considered. We compared five cases of solution: Case 1 is Single Carrier (SC) LTE 1.8 GHz system; Case 2 is Carrier Aggregation (CA) LTE 1.8 GHz + 2.6 GHz; Case 3 is SC 5G 15GHz; Case 4 is SC 5G 28 GHz; Case 5 is CA LTE 1.8 GHz + 5G 15 GHz. Basedon the evaluation, in Leuwidamar scenario, Case 5 gives us the least number of BS needed in order to meet the futuristic requirement with only 1.6 x densification from the current network. In Panimbang, the least number of BS neededis offered by two cases, Case 3 and Case 5 without any additional BS needed(1x densification). However, the solution with the lowest energy consumption for both area is Case 3. This is due to the fact that the carrier aggregation scenario needs additional power to generate the second system. Furthermore, if we introduce cell DTX ability in the 5G network, the Case 3 can give us impressive amount of energy saving, with 97% saving for Leuwidamar and 94% saving for Panimbang, compared to Case 1 solution without any DTX Capability. / Att tillhandahålla bredbandsanslutning när som helst och var som helst är en av visionerna för det framtida 5G-nätverket. Att använda en tillförlitlig nätverksanslutning i avlägsna- eller landsbygdsområden har dock varit en utmanande uppgift på grund av det breda området som måste täckas och den låga täthetenav användare jämfört med stadsområden. Olika geografiska förhållanden och trafikförhållanden kan behöva olika systemlösningar. I denna avhandling analyserarvi flera lösningar för att tillhandahåller ett bredbandsnätverk i verkligt avlägset eller landsbygdsområde i Banten, Indonesien: Leuwidamar (avlägset) och Panimbang (landsbygd). Två strategier diskuteras, den första uppfyller framtida trafikbehov genom att ha LTE-system och den andra är genom att ha5G System. Vi inkluderade tre viktiga teknikkomponenter i 5G-nätverk: bredbandbredd och hög frekvens, tillämpar UE-specifik strålformning och implementeringav carrier aggregation (CA). Vi redovisar också en dämpning av regn när nätverket används i hög bärvågsfrekvens, eftersom Indonesien har en hög regnhastighet och det är viktigt att överväga. Vi jämförde fem fall av lösning:Fall 1 är Single Carrier (SC) eller Enkelbärare LTE 1.8 GHz system; Fall 2 är bärareaggregation (CA) LTE 1,8 GHz + 2.6 GHz; Fall 3 är SC 5G 15 GHz;Fall 4 är SC 5G 28 GHz; Fall 5 är CA LTE 1.8 GHz + 5G 15 GHz. Baserat på utvärderingen, i Leuwidamar-scenariot,ger Fall 5 oss det minsta antalet BSsom behövs för att möta det futuristiska kravet med endast 1.6 gångers förtätning från nuvarande nätverk. I Panimbang erbjuds det minsta antalet BS somkrävs i två fall, fall 3 och fall 5 utan ytterligare BS behövs (1 gångers förtätning). Lösningen med den lägsta energiförbrukningen för båda områdena är fall 3. Detta beror på att bäraraggregations scenariot behöver ytterligare effekt för att generera det andra systemet. Om vi introducerar cell DTX-funktionen i 5G-nätverket kan Fall 3 ge oss en imponerande energibesparing, med 97% minskning för Leuwidamar och 94% för Panimbang jämfört med Fall 1-lösning utan DTX-funktion.