Device-to-Device (D2D) communication is one of the technologies for next generation communication system. Unlike traditional cellular network, D2D allows proximity users to communicate directly with each other without routing the data through a base station. The main aim of this study is to improve the overall energy efficiency (EE) of D2D communications overlaying cellular system. To reduce the complexity of joint EE optimization, we decompose the main EE problem into two subproblems; resource efficiency (RE) optimization in the first stage and EE optimization for D2D pairs in the second stage. Firstly, we propose an alternative two-stage RE-EE scheme for a single cellular user equipment (CUE) and a D2D pair utilizing uplink spectrum. Later, we extend this work for multiple CUEs and D2D pairs by considering the downlink orthogonal frequency division multiple access (OFDMA). By exploiting a range of optimization tools including the Bisection method, interior point algorithm, fractional programming, Dinkelbach approach, Lagrange dual decomposition, difference of convex functions, and concave-convex procedure, the original non-convex problems are solved and we present iterative two-stage RE-EE solutions. Simulation results demonstrate that the proposed two-stage scheme for uplink scenario outperforms the cellular mode and dedicated mode of communications and the performance is close to the global optimal solution. The results also show that the proposed schemes for downlink resource sharing provide improved system EE performance with significant gain on EE for D2D users compared to a two-stage EE-EE solution, which is obtained numerically. Furthermore, the RE and EE optimization for non-orthogonal multiple access (NOMA) are considered to study the effect of users' access to the whole spectrum. The results indicate that the proposed RE scheme for NOMA with D2D communications achieves higher system EE compared to the OFDMA based schemes.

Grüne Werbebotschaften gibt es bereits zu Hauf – auch in der Beleuchtungsbranche. Nach aktiver Beteiligung an Forschungsprojekten zur Nachhaltigkeit von LED-Beleuchtung ist uns eines klargeworden: Wir brauchen immer noch mehr Leute, die die richtigen Fragen stellen, und weniger solche, die ihre Meinungen als die ultimativen Lösungen verkaufen.

Industriers samverkan med varandra och andra sektorer i samhället genom industriell symbios spelar en viktig roll för omställningen till cirkulära kretslopp och en hållbar framtid. Genom att företag, industrier och kommuner verkar tillsammans genom bland annat resurs- och kunskapsutbyten fås en ökad energioch resurseffektivitet med ekonomiska, miljömässiga och sociala vinster. De områden med industriell symbios som finns idag har ofta uppkommit genom spontant utvecklade projekt, på grund av exempelvis lönsamheten i att tillvarata restflöden eller krav på slutna flöden. Att symbiosnätverk inte uppkommer vid fler områden kan bero på bristfällig kommunikation och företags fokus på den egna kärnverksamheten, att de inte ser till det större systemet de är en del av och vilka nyttor som kan fås genom samverkan. Ett första steg i att aktivt utveckla industriell symbios är att kartlägga potentiella synergier inom ett område. Kartläggningssteget är ett av de inom litteraturen mest undersökta stegen av utvecklingsprocessen för industriell symbios. Det innehåller en mängd framtagna dataverktyg som syftar till att matcha verksamheters in- och utflöden. Identifierade dataverktyg missar dock ofta aspekten att involvera och engagera medarbetare samt ytterligare mervärden som utöver möjliga resursutbyten är viktiga för att industriell symbios ska uppkomma och fortsätta verka. Det saknas även ett arbetssätt för hur en kartläggning kan struktureras, där detta examensarbete är ett värdefullt bidrag inom ämnet. Detta examensarbete undersöker hur en kartläggning av befintliga och potentiella värdehöjande synergier kan struktureras. Synergier är exempelvis utbyten av material- och resursflöden, gemensam infrastruktur och kunskapsnätverk. Synergier syftar till att vara värdehöjande i form av att ge ekonomiska fördelar, minskad miljöpåverkan eller stärkta sociala band mellan olika aktörer. En fallstudie genomfördes för att kartlägga synergier vid Händelö Eco Industrial Park i Norrköping. Datainsamlingen för kartläggningen genomfördes externt av rapportförfattarna genom genomgång av dokument, telefonsamtal och möten med medarbetare vid Händelö. En workshop med representanter från sju aktörer genomfördes som intern kartläggning, som ämnar till att samla aktörer och låta dem gemensamt identifiera synergimöjligheter mellan varandra. Genom fallstudien identifierades ett 50-tal olika synergier och ett flertal mervärden vid Händelöområdet. Som en avslutande del i kartläggningen bedömdes identifierade synergiers implementeringspotential. Examensarbetet presenterar ett arbetssätt för hur en kartläggning av befintliga och potentiella värdehöjande synergier inom ett område kan struktureras. Arbetssättet består av fyra steg; identifiering av startgrupp av aktörer, kartläggning av synergier, inkludering av ytterligare aktörer och bedömning av implementeringspotentialen. Diskussion förs gällande hur arbetssättet kan anpassas utifrån kartläggarens och områdets förutsättningar samt vikten av olika mervärden. Genom att formulera ett arbetssätt som utöver identifierade värdehöjande synergier även resulterar i mervärden som stärker den institutionella kapaciteten för industriell symbios, ökar möjligheterna för industriell symbios och mer hållbar hushållning av resurser inom fler områden. I slutsatserna rekommenderas att en kartläggning av synergier bör genomföras både externt och internt. En intern kartläggning, när aktörer samlas och interagerar med varandra, kan utöver synergimöjligheter även resultera i viktiga mervärden som främjar implementering av synergier. Exempel på mervärden är engagemang och ökad kommunikation, vilket stärker den institutionella kapaciteten för industriell symbios och möjliggör långsiktiga industriella samarbeten. För att ta arbetet vidare är kontinuerliga möten iv och att koordinera aktörer viktigt, för att ta tillvara på identifierade synergier och de anställdas engagemang, därmed fortsätta utveckla den industriella symbiosen vid Händelö. / Industries cooperating with each other and other sectors of society through industrial symbiosis which plays an important role for a sustainable development and the conversion to circular economy. Industries, municipalities and organizations collaborating through, among other things, sharing resources and knowledge leads to energy and resource efficiency with economic, environmental and social benefits. Areas with existing industrial symbiosis have often emerged through spontaneously developed projects, due to regulations or the profitability of utilizing residual flows. Why industrial symbiosis network doesn’t emerge in more areas may be due to lack of communication and coordination as well as companies focusing on their core business and not seeking the benefits that collaborations can provide. A first step in developing industrial symbiosis is to find synergetic opportunities within an area. This step contains a variety of data tools for process input–output stream-based matching. These types of data tools, however, often misses the aspect of involving and engaging employees which is important for the process of industrial symbiosis to emerge and proceed. There is also no clear workflow for how identifying synergy opportunities can be done, where this thesis is a valuable contribution within the subject. This master thesis examines how a mapping of existing and potential value-adding synergies can be structured. Synergies include, for example, exchanges of material and resource flows, shared infrastructure and knowledge networks. Synergies aim to added value of economic benefits, reduced environmental impact or strengthened social links between different actors. A case study was conducted to find synergetic opportunities at Händelö Eco Industrial Park in Norrköping. The data collection was carried out externally by the authors through a review of documents and meetings with employees at Händelö. A workshop with representatives from seven actors was held as internal mapping, which aimed to help them to identify mutual synergy opportunities between each other together. The case study identifies about 50 different synergies and several added values in the Händelö area. As a final part of the mapping, the potential for the identified synergies’ feasibility were assessed. This master thesis presents a workflow for a mapping of existing and potential value-adding synergies within an area. The process consists of four steps; identification of actors, mapping of synergies, incorporation of further actors and feasibility assessment. Discussion is conducted on how the workflow can be adapted based on the surveyor and the area of the symbiosis, as well as the importance of various added values. Formulating a workflow that, in addition to identifying value-added synergies increases the opportunities for industrial symbiosis and more sustainable management of resources in further areas. The conclusions include a recommendation that a mapping of synergies should be done both externally and internally. An internal survey, where actors gather and interact with each other, can result in important added values which facilitates the feasibility of identified synergies. Examples of added value are engagement and increased communication, which strengthens the institutional capacity for industrial symbiosis and enables long-term industrial collaborations. In order to continue the development of the Händelö area, recurrent meetings and coordination of actors are important, taking advantage of identified synergies and employee engagement, thus continuing to develop the industrial symbiosis.