Abstract The main objective of this research was to develop practical tools with which it is possible to improve the environment, micro-climate and energy economy of buildings and plans in different climate zones, and take the climate change into account. The parts of the study are: – State of art study into existing know-how about climate and planning. – Study of the effects of climate change on the built environment. – Development of simple micro-climate, nature and built environment analysis methods. – Defining the criteria of an acceptable micro-climatic environment. – Development of the wind test blower. – Presenting ways to interpret test results and draw conclusions. – Development of planning and design guidelines for different climate zones. An important part of the research is the development of the CASE wind test instrument, different wind simulation techniques, and the methods of observing the results. Bioclimatic planning and architectural design guidelines for different climate zones are produced. The analyse tools developed give a qualitative overall view, which can be deepened towards a quantitative analyse with wind testing measurements and roughness calculations. No mechanical rules are suggested, but complementary viewpoints and practices introduced to a normal planning process as well as improvement of consultative knowledge. The “method” is that there is no strict mechanical method, but a deeper understanding of bioclimatic matters. Climate-conscious planning with the developed CASE method, make it possible to design a better micro-climate for new or old built-up areas. Winds can be used in to ventilate exhaust fumes and other pollutants, which improves the quality of air and the healthiness of the urban environment. The analyses and scale-model tests make it possible to shield cold windy areas and to diminish the cooling effect of wind on facades. According to studies in Scandinavian countries this will bring energy savings of 5–15 per cent. The method can be used to: – Evaluation of the cooling effect of wind. Areas and facades exposed to wind. – Evaluation of the wind comfort at the pedestrian level. Windy areas, relative wind speeds. – Enhancing wind-forced ventilation. Positive and negative pressures at the inlets and outlets. – Analysis of the diffusion of pollutants. Ventilation of streets and areas. – Avoiding the damages caused by wind. Planning and designing wind protective solutions. – Characterisation of the wind loading of small and medium-size street architecture items. Designing wind resistant and protective items and plantings. – Analysing the drifting of snow. Placing of snow fences. / Tiivistelmä Tutkimuksen päätavoitteena oli kehittää käytännöllisiä suunnitteluvälineitä, joilla voidaan parantaa ympäristöä, mikroilmastoa sekä rakennusten ja kaavojen energiataloutta eri ilmastovyöhykkeissä, sekä varautua ilmaston muutokseen. Tutkimuksen osat ovat: – Selvitys tämän hetkisestä ilmastoon ja suunnitteluun liittyvästä osaamisesta. – Selvitys ilmaston muutoksen vaikutuksesta rakennetulle ympäristölle. – Yksinkertaisten mikroilmasto-, luonto- ja rakennetunympäristön analyysien kehittäminen. – Määritellä hyväksyttävän mikroilmaston kriteerit. – Kehittää pienoismallien tuulitestauslaite. – Kehittää metodit testitulosten analysoimiseksi ja johtopäätösten vetämiseksi. – Laatia kaavoitus- ja rakennussuunnitteluohjeet eri ilmastovyöhykkeille. Tärkeä osa tutkimusta oli CASE tuulitestauslaitteen, erilaisten tuulen simulointitekniikoiden ja testausten havainnointimenetelmien kehittäminen. Kehitettiin bioklimaattisen kaavoituksen ja arkkitehtisuunnittelun suunnitteluohjeet eri ilmastovyöhykkeisiin. Kehitetyt analyysimenetelmät antavat laadullisen yleiskuvan, jota voidaan syventää määrällisen analyysin suuntaan käyttämällä tuulitestausmittauksia ja karheuslaskelmia. Mitään mekaanisia metodeita ei ehdoteta, vaan halutaan lisätä tieto-taitoa sekä uusia näkökulmia ja työtapoja nykyisiin kaavoitus- ja konsultointikäytäntöihin. ”Metodi” on siinä, ettei ole mitään kaavamaista metodia, vaan bioklimaattisten tekijöiden syvempi ymmärtäminen. Kehitetyn CASE metodin mukaisella ilmastotietoisella suunnittelulla voidaan aikaansaada parempi mikroilmasto sekä uusilla että vanhoilla rakennetuilla alueilla. Tuulen avulla voidaan tuulettaa pakokaasut ja muut ilmansaasteet, ja näin parantaa rakennetun ympäristön ilmanlaatua ja terveellisyyttä. Analyysien ja pienoismallien tuulitestauksen avulla voidaan suojautua kylmiltä tuulilta ja vähentää tuulen julkisivuja jäähdyttävää vaikutusta. Skandinaavisten tutkimusten mukaan näin voidaan saavuttaa 5–25 prosentin energiansäästö. Metodia voidaan käyttää mm. seuraaviin tarkoituksiin: – Arvioida tuulen jäähdyttävää vaikutusta. Selvittää tuulelle alttiit alueet ja julkisivut. – Arvioida tuulen vaikutusta jalankulun mukavuuteen. Tuuliset alueet ja suhteelliset tuulennopeudet. – Tehostaa painovoimaista ilmanvaihtoa. Positiiviset ja negatiiviset paineet ilmastoinnin sisäänmeno- ja ulostuloaukoissa. – Analysoida saasteiden leviämistä. Katujen ja alueiden tuulettaminen. – Torjua tuulen aiheuttamia tuhoja. Kaavoittaa ja suunnitella tuulelta suojaavia ratkaisuita. – Luonnehtia pieniin ja keskikokoisiin ulkona oleviin rakenteisiin kohdistuvia tuulikuormia. Suunnitella tuulenkestäviä ja suojaavia rakennelmia ja istutuksia. – Analysoida lumen kinostumista. Lumiaitojen sijoittelu.

Abstract This thesis is a descriptive empirical research about the connection between architectonic quality and housing prices. The architectonic quality is defined in this research through the institutional concept of quality as it is understood inside the profession of architecture, which defines what is regarded as good architecture and which factors connected to designers can generate architectonic quality. By analyzing debt-free market prices of apartments, it is studied how well the institutional concept of quality corresponds to consumers’ appreciation. The research uses hedonic price models as a research method, which is a commonly used method for analyzing housing prices in the field of economics. The empirical data of the research consists of the apartment buildings located in the southern downtown area of Helsinki and the real estate transactions in them during the years 1980–2008. The factors of the architectonic quality in this data are collected and developed especially for this research. The main research question is: Is there a connection between the factors of architectonic quality and housing prices? More precise sub-questions are: Are education, experience, or merits of the building designer relevant factors of housing prices? Are the architectonic style or architectonic appreciation of the building relevant factors of housing prices? In addition, it is studied if there is a correlation between the architectonic view and housing prices, which would indicate that the architectonic quality causes also economic externalities. The result of the research is that the studied factors of the architectonic quality and housing prices are connected. The education, experience and merits of the building designer are all factors which are perceived to increase apartment prices. It was also revealed that the architectonic style and the architectonic appreciation of the building correlate with the housing prices. Moreover, a clear price premium related to architectonic view can be found in the analysis. However, all the factors employed do not give unambiguous results, which gives reason to study the differences of used factors and raises further research questions. / Tiivistelmä Tämä väitöstutkimus on kuvaileva empiirinen tutkimus arkkitehtonisen laadun yhteydestä asuntojen hintoihin. Arkkitehtoninen laatu määrittyy tutkimuksessa institutionaalisen laatukäsityksen kautta arkkitehtuurin alan sisäisenä näkemyksenä siitä, mitä pidetään hyvänä arkkitehtuurina ja mitkä rakennusten suunnittelijoihin liitetyt tekijät voivat edesauttaa arkkitehtonisen laadun syntymistä. Analysoimalla asuntojen velattomia myyntihintoja selvitetään, miten hyvin tutkimuksessa määritelty arkkitehtuurin institutionaalinen laatukäsitys vastaa kuluttajien arvostusta. Analyysimenetelmänä käytetään hedonista regressiomallinnusta, joka on taloustieteissä yleinen asuntojen hintojen tutkimisessa käytetty menetelmä. Empiirinen aineisto tutkimuksessa koostuu Helsingin eteläisen kantakaupungin alueen rakennuksista sekä niissä käydyistä asuntokaupoista vuosina 1980–2008. Aineiston arkkitehtonisen laadun muuttujat ovat tätä tutkimusta varten kehitettyjä ja kerättyjä. Päätutkimuskysymys on, onko arkkitehtonista laatua mittaavilla muuttujilla yhteys asuntojen hintoihin. Tarkentavia apukysymyksiä ovat seuraavat: Onko rakennussuunnittelijan koulutuksella, kokemuksella ja ansioituneisuudella merkitystä asuntojen hintatekijöinä? Onko rakennuksen arkkitehtonisella tyylillä tai arkkitehtonisella arvostuksella merkitystä asuntojen hintatekijöinä. Lisäksi tutkitaan, onko arkkitehtoniselle näkymälle löydettävissä asuntojen hinnoissa ilmenevä korrelaatio, joka indikoisi sitä, että arkkitehtonisella laadulla on myös taloudellisia ulkoisvaikutuksia. Tutkimuksen tulokseksi saadaan, että tutkituilla arkkitehtonisen laadun muuttujilla on havaittava yhteys asuntojen hintoihin. Sekä rakennussuunnittelijan koulutukseen, kokemukseen että ansioituneisuuteen liitettyjen muuttujien havaitaan tutkimuksessa olevan asuntojen hintaa nostavia tekijöitä. Myös rakennuksen arkkitehtoninen tyyli ja arkkitehtoninen arvostus osoittavat selkeän yhteyden asuntojen hintoihin. Niin ikään arkkitehtoniselle näkymälle löydetään suoritetuissa analyyseissä selkeä asuntojen hinnoissa havaittava preemio eli hintaero. Kaikki tutkitut mittarit eivät kuitenkaan anna täysin yksiselitteisiä tuloksia, mikä antaa aihetta tarkastella käytettyjen mittareiden eroavaisuuksia ja synnyttää jatkotutkimuskysymyksiä.

Abstract In my study of architecture, I have surveyed the interior of the apartment from the perspective of colouration, in Finland from 1948 to 1955. My study comprised traditionally considered high-cultured architecture — legitimate architecture — and architecture representing the everyday, which does not have the status of legitimate architecture. My research into this subject adopted a material based approach, with qualitative research methods and applied with a theory-guided content analysis. The periodicals Arkkitehti and Kaunis Koti formed the central content of my study, representing legitimate and popular architecture from the post-war reconstruction period. On the basis of this material, I compiled a depiction of the colouration of the home during the postwar reconstruction period. In addition, I studied the use of colours in legitimate and popular architecture during that period. There has been no previous systematic depiction of the interiors of the home in Finland. The presupposition of my study was that during the post-war reconstruction period, the colour preferences of architects and the general public neared. During the post-war reconstruction period, the attention of most architects was directed towards the living conditions and needs of the general public. The primary focus of architects was in housing. This was due to the large number of homeless people requiring housing after the war. From the basis of functionalism, the discourse on the social content of architecture created the foundation for building planning during the post-war reconstruction period. In the material examined in this study, colour was identified with happiness. Nature connected the Finnish people. Even in the urban setting, the experience of nature was considered important. The multihued greenery of the window shelf present in almost every living room was one display of "the living spirit" of nature brought into the urban apartment. During the post-war reconstruction period, colouration of interiors was not homogenous. The composition of the colouration, and the ways in which colour were used, changed according to the room type. The over-arching concept in the colouration of the rooms was that of a purposeful aesthetic. The changes were connected with the development phase of the room type, its contents, as well as the importance of the space in comparison to the entirety of spaces in the apartment. In addition to the colouration change between room types, some of the apartment furnishings and their colouration changed noticeably during the post-war reconstruction period. The importance of good taste was also emphasised in different ways in different room types. In the colouration of older, established room types issues of good taste were often raised, and the interior was constructed on the basis of critique of previous interior design colourations. In connection with newer room types, such as the kitchen and the children's room, a purposeful aesthetic was at the forefront and good taste was hardly talked about, since colouration was not given as a value in relation to what had come before. Dissymmetry of colouration was common for all home interiors. The dissymmetry was derived from the modernity principle of embracing the new and forbidding the traditional. Personal observations in the use of associative and dissociative names for colours, displays Bourdieu's conception of good taste, represented in the formation of legitimate taste and popular taste. However, the criticism of Shusterman displays well, that this is a definition derived from high-culture, which is already value-ridden. The romantic period during the post-war reconstruction period, the content of which is understandable also from a popular viewpoint, showed clearly in the works of the architects. For many architects, the period remained short. From the perspective of Bourdieu, it can be thought that legitimate taste had for a moment neared popular taste. The "blue flower of romantic thought" did not blossom for long and the taste representing legitimate, rational thought regained its position. According to my supposition, the taste of popular and high-culture had nonetheless, momentarily neared. / Tiivistelmä Arkkitehtuurin alaan kuuluvassa tutkimuksessani, tarkastelen asunnon sisustusta värityksen näkökulmasta Suomessa vuosina 1948—1955. Tarkastelussani rinnakkain ovat perinteisesti korkeakulttuurina pidetty rakennustaide, legitiimi arkkitehtuuri, ja arjen käytäntöjä edustava arkkitehtuuri, jolla ei ole legitiimin arkkitehtuurin statusta. Tarkastelen tutkimusaihettani aineistolähtöisesti laadullisen tutkimuksen keinoin teoriasidonnaisen sisällönanalyysin avulla. Arkkitehti-lehti ja Kaunis koti -lehti muodostavat tutkimukseni keskeisen aineiston jälleenrakennuskauden legitiimin ja populaarin arkkitehtuurin ilmentäjinä. Tutkimuksessani kokoan aineistoon perustuvan kuvauksen jälleenrakennuskauden kodin värityksestä sekä tutkin tuon ajan legitiimin ja populaarin arkkitehtuurin värinkäyttöä. Kodin tilojen värityksestä ei ole aiemmin laadittu systemaattista kuvausta Suomessa. Tutkimukseni esioletuksena oli, että jälleenrakennuskaudella arkkitehtien ja suuren yleisön kodin värinkäyttöön liittyvät mieltymykset olivat lähellä toisiaan. Jälleenrakennuskaudella arkkitehtikunnan huomio oli kohdentunut suuren yleisön elinoloihin ja tarpeisiin. Arkkitehtikunnan suunnittelutehtävän painopiste oli asuntotuotannossa, sillä suuri määrä sodan jälkeen kodittomiksi jääneitä oli asutettava. Funktionalismin pohjalta käyty keskustelu arkkitehtuurin sosiaalisesta sisällöstä loi pohjaa jälleenrakennuskauden asuntosuunnittelulle. Aineistossani väri vertautui iloisuuteen. Luonto yhdisti suomalaisia. Kaupunkiympäristössäkin luontokokemusta pidettiin tärkeänä. Kodin sisustuksessa lähes poikkeuksetta esiintynyt olohuoneen kukkaikkuna oli yksi osoitus kaupunkiasuntoon tuodusta luonnon "elävästä hengestä". Jälleenrakennuskauden kodin sisustuksen väritys oli epäyhtenäinen. Värityksen sisällöt ja tavat käyttää väriä vaihtelivat huonetyypeittäin. Yhdistävänä yläkäsitteenä huonetilojen värityksessä oli tarkoituksenmukaisuuden estetiikka. Vaihtelut liittyivät huonetyypin kehitysvaiheeseen ja sisältöihin sekä tilalle annettuun painoarvoon asunnon huonetilojen kokonaisuudessa. Huonetyypin värityksen keskinäisen vaihtelun lisäksi osa kodin tilojen sisustuksista ja niiden värityksistä muuttui selvästi jälleenrakennuskauden kuluessa. Myös hyvän maun merkitystä korostettiin eri tavoin eri huonetyypeissä. Vanhempien, jo vakiintuneiden huonetyyppien sisustuksen värityksessä hyvä maku otettiin usein esiin ja hyvän maun mukainen sisutus rakentui aiempien sisustustyylien värityksen kritiikin kautta. Uudempien huonetyyppien, kuten keittiön ja lastenhuoneen, yhteydessä tarkoituksenmukaisuuden estetiikka oli etusijalla eikä hyvästä mausta puhuttu juuri lainkaan, sillä väritystä ei arvotettu suhteessa aiempaan. Värityksen epäsymmetrisyys oli yhteistä kaikille tarkastelemilleni kodin tilojen värityksille. Epäsymmetria ilmensi moderniteettiin sisältyvää ajatusta uudesta ja tradition kieltämisestä. Havaintoni assosiatiivisten ja ei-assosiatiivisten värinnimitysten käytöstä havainnollistaa Bourdieun ajatusta hyvää makua edustavan legitiimin maun ja populaarin maun muodostumisesta. Shustermanin kritiikki tuo kuitenkin hyvin esiin korkeakulttuurin piiristä lähtevän määritelmän, joka jo lähtökohtaisesti on arvovarautunut. Jälleenrakennuskauden romanttinen ajanjakso, jonka sisällöt olivat ymmärrettäviä myös populaarin näkökulmasta, näkyi selvästi arkkitehtien tuotannossa. Jakso jäi monen arkkitehdin kohdalla lyhytaikaiseksi. Bourdieu'n näkökulmasta voi ajatella, että legitiimi maku oli hetkellisesti lähentynyt populaaria makua. Jälkikäteen katsottuna arkkitehdit ovat tulkinneet maun rämettyneen väliaikaisesti. "Romantiikan sininen kukka" ei kovin pitkään ehtinyt kukkia, ja legitiimiä rationaalia linjaa edustanut maku valtasi asemansa takaisin. Esioletukseni mukaisesti populaarin ja korkeakulttuurin maku olivat silti hetkellisesti lähentyneet toisiaan.

Abstract The development of wireless telecommunication systems has been rapid during the last two decades and the data rates as well as the quality of service (QoS) requirements are continuously growing. Multiple-input multiple-output (MIMO) techniques in combination with orthogonal frequency-division multiplexing (MIMO–OFDM) have been identified as a promising approach for high spectral efficiency wideband systems. The optimal detection method for a coded MIMO–OFDM system with spatial multiplexing (SM) is the maximum a posteriori (MAP) detector, which is often too complex for systems with high order modulation. Suboptimal linear detectors, such as the linear minimum mean square error (LMMSE) criterion based detection, offer low complexity solutions, but have poor performance in correlated fading channels. A list sphere detector (LSD) is a tree search based soft output detector that can be used to approximate the MAP detector with a lower computational complexity. The benefits of the more advanced detectors can be realized especially in a low SNR environment by, e.g., increasing the cell coverage. In this thesis, we consider the linear minimum mean square error (LMMSE) criterion based detectors and more advanced LSDs for detection of SM transmission. The LSD algorithms are not as such feasible for hardware implementation. Therefore, we identify the design choices that relate to the performance and implementation complexity of the LSD algorithms. We give guidelines to the LSD algorithm design and propose the proper trade-off solutions for practical wireless systems. The more stringent requirements call for further research on architectures and implementation. In particular, it is important to address the parallelism and pipelining factors in the architecture design to enable an optimal trade-off between used resources and operating speed. We design pipelined systolic array architecture for LMMSE detector algorithms and efficient architectures with given algorithm properties for the LSD algorithms. We consider the VLSI implementation of the algorithms to study the true performance and complexity. The designed architectures are implemented on a field programmable gate array (FPGA) chip and CMOS application specific integrated circuit (ASIC) technology. Finally, we present some measurement results with a hardware testbed to verify the performance of the considered algorithms. / Tiivistelmä Langattoman tietoliikenteen kehitys on ollut nopeaa viimeisien vuosikymmenien aikana ja järjestelmiltä vaaditaan yhä suurempia datanopeuksia ja luotettavuutta. Multiple-input multiple-output (MIMO) tekniikka yhdistettynä monikantoaaltomodulointiin (MIMO-OFDM) on tunnistettu lupaavaksi järjestelmäksi, joka mahdollistaa tehokkaan taajuusalueen hyödyntämisen. Optimaalinen ilmaisumenetelmä tilakanavoituun (SM) ja koodattuun MIMO-OFDM järjestelmään on maximum a posteriori (MAP) ilmaisin, joka on tyypillisesti liian kompleksinen toteuttaa laajakaistajärjestelmissä, joissa käytetään korkean asteen modulointia. Alioptimaaliset lineaariset ilmaisimet, kuten pienimpään keskineliövirheeseen (LMMSE) perustuvat ilmaisimet, ovat suhteellisen yksinkertaisia toteuttaa nykyteknologialla, mutta niiden suorituskyky on varsin heikko korreloivassa radiokanavassa. Listapalloilmaisin (LSD) on puuhakualgoritmiin perustuva pehmeän ulostulon ilmaisin, joka pystyy jäljittelemään MAP ilmaisinta sitä pienemmällä kompleksisuudella. Kehittyneemmät ilmaisimet, kuten LSD, voivat parantaa langattoman verkon suorituskykyä erityisesti ympäristössä, jossa on matala signaalikohinasuhde, esimerkiksi mahdollistamalla suuremman toiminta-alueen. Tässä väitöskirjassa on tutkittu kahta LMMSE ilmaisinta ja kolmea LSD ilmaisinta SM lähetyksen ilmaisuun. Yleisesti LSD algoritmit eivät ole sellaisenaan toteutuskelpoisia kaupallisiin järjestelmiin. Väitöskirjassa on tämän vuoksi tutkittu LSD:n toteutukseen liittyviä haasteita ja toteutusmenetelmiä ja annetaan suosituksia LSD algorithmien suunnitteluun sekä ehdotetaan sopivia toteutuskompromisseja käytännön langattomiin järjestelmiin. Haastavammat suorituskyky- ja latenssivaatimukset edellyttävät lisätutkimuksia toteutusarkkitehtuureihin ja toteutuksiin. Erityisesti rinnakkaisten resurssien käyttö ja liukuhihnatekniikka toteutusarkkitehtuureissa mahdollistavat optimaalisen kompromissin löytämisen toteutuksessa käytettyjen resurssien ja laskentanopeuden väliltä. Väitöskirjassa suunnitellaan tehokkaat arkkitehtuurit tutkituille LMMSE ja LSD algoritmeille ottaen huomioon niiden ominaisuudet. Väitöskirjassa tutkitaan algoritmien toteutusta VLSI tekniikalla ja pyritään saamaan realistinen arvio algoritmien kompleksisuudesta ja suorituskyvystä. Algoritmeille suunnitellut arkkitehtuurit on toteutettu sekä FPGA piirille että erillisenä toteutuksena ASIC teknologialla. Väitöskirjassa esitetään myös testilaitteistolla tehtyjä mittaustuloksia ja varmistetaan toteutettujen algoritmien suorituskyky.

Abstract The multiple-input multiple-output (MIMO) technique combined with an orthogonal frequency division multiplexing (MIMO--OFDM) has been introduced as a promising approach for the ever increasing capacity and quality of service (QoS) requirements for wireless communication systems. An efficient radio spectrum utilization expects a flexible transceiver solution, which has been the reason for the development of the software defined radio (SDR) technologies which in their turn are expected to enable the creation of cognitive radios. As a result, any radio solution could be invoked on demand on any platform. In this thesis work, we have studied detector algorithms and programmable processor architectures in order to find practical solutions for the future wireless systems. A programmable receiver can reduce the energy dissipation of the receiver by changing the detection algorithm based on the current channel realizations. To provide a realistic aspect to the implementations in different channel realizations, we present a wide state-of-the-art detector comparison. In addition, we present an extensive number arithmetic and word length study in order to evaluate realistic hardware complexity and energy dissipations of the implementations. The study includes a comprehensive design chain from the algorithm development to the actual processor design and finally programming software for the platforms. We evaluate single and multi-core processor implementations by comparing the achieved results to the Long Term Evolution (LTE) performance requirements. We implement detectors on digital signal processors (DSPs), graphics processing unit (GPU) and transport triggered architecture (TTA). The implementation results are compared in throughput, silicon area and energy efficiency. Finally, we discuss the advantages and disadvantages of the architectures and the implementation effort. / Tiivistelmä Usean antennin tekniikka yhdistettynä ortogonaaliseen taajuusvaihtelumodulointiin lähetin-vastaanotimessa on esitetty eräänä lupaavana ratkaisuna jatkuvasti kasvaviin kapasiteetti- ja palvelunlaatuvaatimuksiin langattomissa tietoliikennejärjestelmissä. Tehokas radiospektrin käyttö edellyttää joustavaa lähetin-vastaanotinratkaisua, mikä on ollut syynä ohjelmistoradioteknologioiden kehitykselle. Ohjelmistoradioiden kehityksen on puolestaan odotettu mahdollistavan kognitiiviradioiden syntymisen. Tuloksena, mikä tahansa radiosovellus voitaisiin herättää tarpeen mukaan millä tahansa ohjelmoitavalla sovellusalustalla. Tässä väitöskirjatyössä tutkitaan ilmaisinalgoritmeja sekä ohjelmoitavia prosessoriarkkitehtuureja tarkoituksena löytää käytännöllisiä ratkaisuja tulevaisuuden langattomiin järjestelmiin. Ohjelmoitavalla vastaanottimella voidaan vähentää vastaanottimen energiankulutusta vaihtamalla ilmaisinalgoritmeja vallitsevan kanavatilan mukaan. Työssä esitellään laaja, viimeisintä tutkimusta edustava ilmaisinalgoritmivertailu, joka antaa realistisen näkökannan toteutuksiin erilaisissa kanavatiloissa. Lisäksi työssä esitellään numeroaritmetiikka- ja sananpituustutkimus, jonka tarkoituksena on arvioida toteutusten realistista kovokompleksisuutta sekä energiankulutusta. Tutkimus sisältää kattavan suunnitteluketjun algoritmikehityksestä todelliseen prosessorisuunnitteluun ja lopulta algoritmin ohjelmointiin tietylle sovellusalustalle. Väitöskirjatyössä arvioidaan yksi- ja moniytimisiä prosessoritoteutuksia vertaamalla saavutettuja tuloksia Long Term Evolution -standardin suorituskykyvaatimuksiin. Ilmaisimia toteutetaan digitaalisilla signaaliprosessoreilla, grafiikkaprosessorilla sekä siirtoliipaisuarkkitehtuurilla. Toteutustuloksia vertaillaan laskentatehona, pinta-alana sekä energiatehokkuutena. Lopuksi käsitellään arkkitehtuurien hyviä ja huonoja puolia sekä suunnittelun työläyttä.

Abstract This thesis explores the design and experience of adaptive lighting. In this research, adaptive lighting is understood as a wide concept referring to lighting which adapts to information about the environment and its users or to other information relevant to intended lighting behaviour. Adaptive lighting is approached as an element of architecture and urban space, which has an influence on the human environmental experience at various levels. The research can be defined as architectural design-based research as well as transdisciplinary research. This research explores design practice by analysing the design processes of three case studies through the research-by-design method. The essential design phases, design tasks and design methods are recognized and presented. In addition, the experiences of adaptive lighting are explored with the help of empirical qualitative research material, which is gained through evaluation of the case studies. The methods used in evaluation include in situ walking interviews and evaluation probes. In the case projects situated in urban environments and in a retail space, different forms of lighting adaptation, interaction and participation were studied. The design process of adaptive lighting can be theorized, based on the three case studies, as a three-phase process consisting of several subtasks. The design process is guided by several design factors. In the design process, cooperation with experts of interaction and system design is beneficial. The users’ experience of adaptive lighting environments is complex and multifaceted. The experiences emerge in each environment as context-related interpretations or manifestations of the general experiential aspects. Finally, adaptive lighting is conceptualized in the thesis as a holistic design task by formulating a framework for pragmatic-experiential and context-oriented design of adaptive lighting. This defines adaptive lighting as a design task from the perspectives of multifaceted users’ experience and pragmatic constraints of design practice. Future design processes should acknowledge the complexity of the design task. Then adaptive lighting can offer, besides energy savings, added value for illuminated environments on many levels of experience. The main significance of this study is to help both designers and clients to understand the diversity of the new design task, and to help to approach it from human-oriented perspective—from the perspective of inhabitants of the environments. / Tiivistelmä Tämä väitöskirja tutkii mukautuvan valaistuksen suunnittelua ja kokemusta. Työssä mukautuva valaistus ymmärretään laajana käsitteenä viitaten valaistukseen, joka mukautuu ympäristöstä ja sen käyttäjistä saatavaan tietoon tai johonkin muuhun valaistuksen tavoitellun toiminnan kannalta merkitykselliseen tietoon. Mukautuvaa valaistusta lähestytään arkkitehtuurin ja kaupunkitilan elementtinä, joka vaikuttaa ihmisen kokemukseen ympäristöstään usealla eri tasolla. Tutkimus on luonteeltaan arkkitehtuurin suunnittelulähtöistä tutkimusta ja poikkitieteellistä tutkimusta. Se valottaa suunnittelun praktiikkaa analysoimalla research-by-design-menetelmällä kolmen tapaustutkimuksen suunnitteluprosesseja. Olennaiset suunnitteluvaiheet, -tehtävät ja -menetelmät tunnistetaan ja esitellään. Lisäksi kokemuksia mukautuvasta valaistuksesta tarkastellaan analysoimalla empiiristä, laadullista tutkimusaineistoa, joka on syntynyt tapaustutkimuksia evaluoimalla. Evaluointimenetelminä ovat olleet puolistrukturoitu haastattelu, paikanpäällä tehtävä kävelyhaastattelu ja evaluointiluotain. Tapaustutkimusprojekteissa, jotka sijoittuivat kaupunkiympäristöihin ja liiketiloihin, tutkittiin erilaisia valaistuksen mukautumisen sekä valon kanssa vuorovaikuttamisen ja osallistumisen muotoja. Mukautuvan valaistuksen suunnitteluprosessia voidaan kolmeen tapaustutkimukseen perustuen teoretisoida kolmivaiheisena prosessina, joka sisältää useita alatehtäviä. Suunnitteluprosessia ohjaavat useat suunnittelutekijät. Monialainen yhteistyö suunnitteluprosessin aikana on hyödyllistä. Käyttäjien kokemukset ympäristöistä, jotka on valaistu mukautuvasti, ovat monimutkaisia ja moniulotteisia. Kokemukset muodostuvat kussakin ympäristössä kontekstisidonnaisina tulkintoina ja ilmentyminä yleisistä kokemuksellisista piirteistä. Mukautuvaa valaistusta määritellään ja käsitteellistetään tässä väitöskirjassa holistisena ja kontekstisidonnaisena suunnittelutehtävänä käyttäjän moniulotteisen kokemuksen ja suunnittelupraktiikan käytäntöön liittyvien rajoitusten näkökulmista. Tulevaisuuden suunnitteluprosesseissa tulisi huomioida suunnittelutehtävän moniulotteisuus. Näin mukautuva valaistus voisi tarjota energiansäästöjen ohella valaistuihin ympäristöihin lisäarvoa useilla kokemuksen tasoilla. Tämän työn päämerkityksenä on auttaa sekä suunnittelijoita että suunnittelun tilaajia ymmärtämään uuden suunnittelutehtävän monipuolisuus ja auttaa heitä lähestymään sitä ympäristön käyttäjien näkökulmasta.

Abstract Choreography modelling, as a service-oriented architecture specific technique, is increasingly present in embedded systems development domain. This technique specifies a flow of interactions between participants' services from the global or neutral point of view while the specified models represent an integral part of the overall software architecture. Choreography modelling languages that are currently used in embedded systems domain, however, are not expressive enough to capture the choreography-relevant information in this domain. For this reason, choreography specifications are often lacking information or include ambiguous information. This allows misinterpretation of the specified choreography models and leads to difficulties in communication among stakeholders that use those models. The objective of this research is to advance the design of choreography modelling languages by identifying the information content that is relevant in embedded systems domain and by designing a choreography modelling language that supports that information content. To achieve this objective, this research adopted the design science research framework and five individual studies were conducted within this framework. These studies used methods such as the interviews with practitioners, company specific documents and open standards to understand the challenges in industry, systematic literature review to collect the existing scientific knowledge about the utilization of choreography in embedded systems and the focus groups to evaluate the designed language. Based on these study results, the information content that is relevant for choreography modelling in embedded systems domain was identified and then supported with the design of choreography modelling language. The design of the choreography modelling language is evaluated in academic and industry context. The evaluation in academic context is realized by language implementation while the evaluation in industry is realized with industry experts. Language evaluation showed increased expressiveness of the designed language and indicated on possible benefits from its use in testing and protocol development area. These benefits include the reduction of development time and errors in the testing phase while the reduction of maintenance burden and performance improvement can be expected in the protocol development area. / Tiivistelmä Koreografinen mallintaminen on enenevässä määrin käytetty tekniikka sulautettujen järjestelmien palvelukeskeisten arkkitehtuurien määrittelyssä. Tämän mallintamisen avulla pystytään määrittämään palveluiden ja osallistujien välisten vuorovaikutusten virtaa globaalilla tasolla kun taas määritellyt mallit kuvaavat ohjelmistoarkkitehtuurin keskeisiä osakokonaisuuksia. Tällä hetkellä sulautettujen järjestelmien koreografiseen mallintamiseen käytetyt kielet eivät ole tarpeeksi ilmaisuvoimaisia kattaakseen alalla tarvittavien mallien oleelliset tietosisällöt. Tästä syystä koreografiamalleista puuttuu usein oleellisia tietoja tai tietosisällöt eivät ole yksiselitteisiä. Tämä johtaa koreografiamallien tietosisältöjen virheelliseen tulkintaan, joka taas aiheuttaa haasteita malleja hyödyntävien sidosryhmien välisessä vuorovaikutuksessa. Tämän tutkimuksen tavoitteena on edistää koreografiamallinnuksessa käytettävien kielten suunnittelua tunnistamalla ne tietosisällöt, jotka ovat oleellisia sulautetuille järjestelmille sekä suunnitella kieli, joka tukee oleellisia tietosisältöjä. Tavoitteen saavuttamiseksi sovellettiin "design science" (suunnittelun tutkimus) tutkimusmenetelmää, jolla toteutettiin viisi tapaustutkimusta. Näissä tutkimuksissa hyödynnettiin teollisuuden asiantuntijoiden haastatteluita, yrityskohtaisia dokumentteja ja avoimia standardeja, joiden avulla pystyttiin ymmärtämään teollisuuden kohtaamia haasteita tutkimusalueella. Systemaattisen kirjallisuuskatsauksen avulla kerättiin yhteen olemassa oleva tieteellinen tietämys koreografian käytöstä sulautetuissa järjestelmissä. Kehitetyn kielen sopivuutta teolliseen tuotekehitykseen arvioitiin asiantuntiaryhmille järjestetyissä työpajoissa. Saatujen tutkimustulosten valossa koreografiamallinnuksessa tarvittavat oleelliset tietosisällöt sulautettujen järjestelmien alueella pystyttiin määrittämään sekä kehittämään tietosisältöä tukeva koreografian mallinnuskieli. Kehitetty mallinnuskieli on arvioitu akateemisessa kontekstissa toteuttamalla koreografian mallinnuskieli. Teollisessa ympäristössä arvioinnin ovat suorittaneet teollisuuden asiantuntijat. Arviointien tuloksena voidaan todeta, että kehitetyllä mallinnuskielellä on parempi ilmaisuvoima kuin aiemmin käytössä olleilla kielillä. Lisäksi saatiin viitteitä kielen soveltuvuudesta testauksessa ja protokollien kehityksessä. Kieltä soveltamalla saavutettiin lyhempi kehitysaika ja vähennettiin virheitä testausvaiheessa. Lisäksi protokollan kehityksen osuudessa oletetaan ylläpidon kuormittavuuden vähenevän ja suorituskyvyn paranevan.

Abstract The integration of digital technologies into urban life and environments has accelerated rapidly over the past few decades. It has been well established that this digital augmentation is changing the way we use and experience urban places; however, more studies, especially at the micro-level and from an architectural point of view, must be conducted in order to increase our understanding of the phenomenon. In this thesis, I examine the experience and evaluation of digitally augmented public urban places through four case studies, analysing participants’ experiences of adaptive lighting pilots and urban displays deployed in real world settings. Digital augmentations were found to be able to alter the genius loci significantly; furthermore, findings from these case studies demonstrate and explain how co-design, existing use patterns and user groups in urban places, climate and weather, and sense of place affect digital augmentations. The thesis makes a methodological contribution in the form of evaluation probes. This method was developed by modifying the cultural probes method for the purposes of evaluative research of design artefacts. The proposed method allows for the emic evaluation of design artefacts without direct researcher presence. In other case studies, I have used ethnographically inspired methods to gather research materials. In analysing research materials I make a theoretical contribution by introducing the concept of emplacement into architectural research. This concept highlights the importance of place in our experience as embodied individuals. Based on my empirical results, I argue for the design of meaningful emplaced experiences through digital augmentation. I also chart the design challenges that have emerged from my studies, utilising them to develop a holistic model that aims to describe experiences of digital augmentation in public urban places. Overall, the thesis proposes participatory design evaluation as a new approach in the field of architecture. It refers to the examination and utilisation of research participants’ intersubjective accounts in the evaluation of design artefacts from an experiential point of view. I argue for the benefits of this approach for the further inclusion of research knowledge in design and planning processes. / Tiivistelmä Viimeisten vuosikymmenten aikana digitaaliset teknologiat ovat asettuneet osaksi kaupunkielämää ja kaupunkipaikkoja. Tämä ilmiö, joka on helposti havaittavissa jokapäiväisessä elämässä, on tunnistettu myös tutkimuskirjallisuudessa, missä ilmiötä on kutsuttu nimellä kaupunkipaikkojen digitaalinen augmentointi. Tähän mennessä ilmiön on todettu muuttavan kokemuksiamme kaupunkipaikoista. Lisäksi on tunnistettu, että aihetta tulisi tarkastella myös erityisesti mikrotasolla sekä arkkitehtuurin alan näkökulmasta. Tässä väitöskirjassa tarkastelen julkisten kaupunkipaikkojen digitaalista augmentointia tapaustutkimusten avulla. Analysoin tätä varten osallistujien digitaalisen augmentaation kokemuksia, mitkä ovat tapahtuneet tutkimushankkeiden sisällä tuotettujen, aidoissa kaupunkiympäristöissä tehtyjen pilottien ja konstruktien yhteydessä. Lähestymistavaltaan työni on mikrotason evaluatiivista laadullista suunnittelututkimusta. Väitöstutkimukseni käsittää myös menetelmällistä kehitystyötä. Tämän kehitystyön tuloksena esittelen evaluaatioluotainmenetelmän. Menetelmä on kehitetty alkuperäisen kulttuuriluotainmenetelmän pohjalta. Esitän analyysin alkuperäisestä menetelmästä sekä tuloksia omista empiirisistä tutkimuksistani ehdotettua menetelmää tukevina perusteina. Muut tutkimuksessa käyttämäni menetelmät ovat alkuperältään etnografisia; olen kuitenkin soveltanut menetelmiä arkkitehtuuritutkimuksen käyttöön. Analysoidakseni näitä empiirisiä tuloksia olen myös tehnyt teoreettista kehitystyötä esittelemällä arkkitehtuurintutkimukseen emplacement-käsitteen (suom. paikantuneisuus). Olen käyttänyt tätä käsitettä analysoidakseni empiirisiä tutkimusmateriaaleja abduktiivisesti. Käsitteellä pyrin ymmärtämään ja teorisoimaan paikan roolia digitaalisten augmentointien ruumiillisessa kokemuksessa ja suunnittelussa. Kokonaisuudessaan kehitän väitöskirjassa osallistavaa suunnitteluevaluaatiota (engl. participatory design evaluation lähestymistapana. Tällä tarkoitan useiden intersubjektiivisten ja kokemuksellisten näkökulmien tuomista ja käyttämistä suunnittelutuotteiden evaluatiivisessa eli arvioivassa tutkimuksessa. Väitöksessäni puollan tämän lähestymistavan hyödyllisyyttä arkkitehtuurisuunnittelussa ja -tutkimuksessa.