Abstract Uplink resource allocation strategies in modern cellular networks are studied in this thesis. With the presence of multiple antenna transmission, multiple base station (BS) coordination and multicarrier techniques, the resource allocation problem is reformulated and jointly optimized over a large set of variables. The focus is on the sum power minimization with per user rate constraints. A centralized multicarrier coordinated cellular network with multiple antennas implemented at the BS side is considered, where BSs can be adaptively clustered to detect signals from one mobile station (MS). The power, subcarrier, beamforming vector and BS cluster (BSC) are the design variables to be jointly optimized to satisfy the rate constraint per user. The first considered scenario is a simple single carrier multicell system. The power control problem with per user rate constraint can be optimally solved by the proposed algorithm, where power vector, BSC and beamforming vectors are separately updated until the sum power converges. The scenario is extended to more complicated multicarrier systems. The resource allocation problem is non-deterministic polynomial-time hard (NP-hard). Suboptimal algorithms are proposed to tackle the problem. To get more insights to the performance gap between the proposed algorithms and the capacity achieving bound, the scenario is specified to a single cell system with nonlinear receiver so that the calculation of the lower bound is possible. Efficient geometric aided fast converging power minimization algorithms are proposed to calculate the power bound of the multiple access channel (MAC) with per user rate constraint. By comparing the capacity achieving lower bound with the proposed algorithm, the BSW that starts from full rate allocation looks promising to have a good tradeoff between the convergence speed and the sum power consumption. Besides the resource allocation algorithms in the cellular network, the physical modeling and corresponding design of the network itself are also considered. The radio propagation in the elevation domain is modeled and considered. The diversity gain from the elevation domain is achieved by extra degree of freedom of beamforming in elevation domain. The antenna array can be either a uniform linear array or a uniform planar array with elements placed horizontally. The proposed power control algorithms are simulated in the 3D network scenarios. The effects of antenna array design in different propagation scenarios are compared. / Tiivistelmä Työssä tutkitaan ylälinkin resurssien kohdentamisstrategioita matkapuhelinverkoissa. Olettaen koordinointi useiden monikantoaaltotekniikoita käyttävien moniantennitukiasemien (BS) välillä, resurssien kohdentamisongelma muotoillaan uudelleen ja optimoidaan yli suuren joukon optimointimuuttujia. Erityisesti keskitytään yhteenlasketun tehon minimointiongelmaan käyttäjäkohtaisien siirtonopeusrajoitteiden kanssa. Työssä oletetaan keskitetty koordinointi useiden monikantoaaltotekniikoita käyttävien moniantennitukiasemien välillä, joten tukiasemat voidaan adaptiivisesti ryhmitellä yhden matkaviestimen signaalin havannointia varten. Lähetysteho, kantoaaltoallokaatio, keilanmuodostus ja tukiasemaklusterointi ovat ongelman muuttujia, jotka optimoidaan yhdessä siten, että käyttäjäkohtaiset siirtonopeusrajoitteet täyttyvät. Ensimmäinen käsitelty tapaus on yksinkertainen yhden operaattorin monisolujärjestelmä. Tehonsäätöongelma käyttäjäkohtaisten siirtonopeusrajoitusten kanssa voidaan optimaalisesti ratkaista ehdotetulla algoritmilla, jossa lähetysteho, keilanmuodostusvektorit ja tukiasemaklusterointi päivitetään erikseen, kunnes yhteenlaskettu teho suppenee. Tarkastelu laajennetaan monimutkaisempaan monikantoaaltojärjestelmään. Kun käyttäjäkohtainen siirtonopeustavoite kiinnitetään, ongelma voidaan vastaavasti hajottaa osittaisiksi alikantoaaltokohtaisiksi osaongelmiksi, jossa kukin osaongelma voidaan optimaalisesti ratkaista. Jos alikantoaaltokohtaista siirtonopeustavoitetta ei ole kiinnitetty, tehonsäätöongelmasta tulee ei-polynomisesti monimutkainen. Optimaalisia algoritmeja ehdotetaan ongelman ratkaisemiseksi. Jotta voitaisiin saada tietoa todellisesta suorituskykyerosta ehdotettujen algoritmien ja kapasiteettioptimaalisen rajan välillä, vertailu tehdään yhden solun simulointimallissa epälineaarisen vastaanottimen kanssa siten, että kapasiteettioptimaalisen alarajan laskeminen on mahdollista. Tätä varten kehitetään tehokas geometria-avusteinen ja nopeasti konvergoituva algoritmi tehon minimointia varten käyttäjäkohtaisten siirtonopeusrajoitusten kanssa. Vertaamalla kapasiteettioptimaalista alarajaa ehdotettujen algoritmien suorituskykyyn huomataan, että ehdotettu BSW algoritmi on hyvä kompromissi konvergoitumisnopeuden ja tehonkulutuksen välillä. Matkapuhelinverkkojen resurssienkohdentamisalgoritmien lisäksi työssä huomioidaan myös verkon fyysinen mallintaminen ja vastaava suunnittelu. Työssä mallinnetaan radiokanavan ominaisuudet myös korkeustasossa, joka mahdollistaa diversiteetin hyödyntämisen korkeustason keilanmuodostuksessa. Antenniryhmä voi olla joko yhtenäinen lineaarinen ryhmä tai yhtenäinen tasoryhmä, jossa antennielementit on sijoitettu tasoon. Ehdotettuja tehonsäätöalgoritmeja simuloidaan kolmiulotteisessa verkkoskenaarioissa, jossa verrataan antenniryhmäsuunnittelun vaikutuksia eri radiokanavaskenaarioissa.

Abstract For a small and medium size firm (SME), expansion into new foreign markets is a remarkable milestone, requiring specific resources and capabilities. The purpose of this study is to explore how management in internationalizing small and medium-size firms allocate their limited resources between key functions, in particular, between marketing and R&D. This thesis builds on a resource-based view of the firm, a dynamic capabilities perspective, and the SME internationalization literature, and therefore assumes that a firm’s success in foreign markets is closely related to its internal resource and capability configurations. The findings of this study suggest that SMEs need a capability portfolio in which the relative importance of key capabilities varies as international expansion proceeds. It appears that throughout the international expansion process, investments in developing R&D capabilities do not notably decrease, not even at the time when SMEs need to begin to develop other activities, such as marketing. Closer examination reveals that investments in the capabilities’ underlying microfoundations, rather than the resource allocation between the key functions per se, determine the nature of the resulting competitive advantage. Cross-border mergers are specific situations that reveal the strong influence of function-specific microfoundations on functional capabilities and thus, on an SME’s dynamic capabilities. The results of this study show that in merger deals, each firm comes with distinctive cross-functional structures, processes, routines, and skills. Synergies might not be capitalized if management is not able to effectively align merging firms’ underlying microfoundations. The results in this thesis underline the invaluable role of SMEs’ management. The findings show that even if the different phases of international expansion require diverse managerial capabilities, unanimity among the top management team executives is needed (surprisingly) only when these SMEs are making substantial resource commitments. Such adoption to changing conditions is an illustration of dynamic managerial capabilities that partly determines success in international markets. / Tiivistelmä Pienelle yritykselle kansainvälistyminen on merkittävä virstanpylväs, joka edellyttää erityisiä resursseja ja kyvykkyyksiä. Tässä työssä on tarkoitus tutkia, kuinka pienen kansainvälistyvän yrityksen johto kohdentaa yrityksen rajallisia resursseja tuotekehitys- ja markkinointifunktioihin. Väitöskirjassa oletetaan, että pienten ja keskisuurten yritysten menestyminen kansainvälisillä markkinoilla liittyy olennaisesti yritysten käytössä oleviin resursseihin ja kyvykkyyksiin, ja tästä johtuen väitöskirjan teoreettinen osa rakennetaan resurssiteorian, dynaamisten kyvykkyyksien teorian sekä pienten yritysten kansainvälistymistä koskevien tutkimuksien yhdistelmänä. Työn tulokset osoittavat, että pienet yritykset tarvitsevat erityisen kyvykkyysportfolion, jossa eri kyvykkyyksien suhteellinen osuus muuttuu yrityksen kansainvälistymisen edetessä. Näyttäisi siltä, että yritysten investoinnit tuotekehitykseen eivät juuri pienene silloinkaan, kun yritykset aloittavat markkinointiin panostamisen. Lähempi tarkastelu kuitenkin osoittaa, että investoinnit eri funktioihin eivät sinänsä määrää syntyvää kilpailuetua, vaan edun luonne määräytyy sen mukaan, kuinka resurssit kohdennetaan taustalla oleviin kyvykkyyksien (mikro)rakenteisiin. Kansainväliset yrityskaupat ovat erityisiä tapahtumia jotka paljastavat funktiokohtaisten mikrorakenteiden merkittävän vaikutuksen. Työn tulokset osoittavat, että kussakin yksittäisessä fuusioituvassa yrityksessä on omanlaisensa, ajan myötä funktioiden välille muotoutuneet rakenteet, prosessit ja käytänteet. Yrityskauppojen hyödyt voivat jäädä saavuttamatta ellei näitä fuusioituvien yritysten funktioiden välisiä mikrorakenteita saada sujuvasti sulautettua yhteen. Tutkimustulokset korostavat pienen yrityksen johdon merkitystä. Kasvu kansainvälisillä markkinoilla vaatii johdolta erityistä kyvykkyyttä, mutta hieman yllättäen tulokset osoittavat, että johtoryhmän jäsenten yksimielisyys on tärkeää vain niissä kasvun vaiheissa, jotka edellyttävät erityisen merkittäviä sitoumuksia. Tällainen muuttuviin olosuhteisiin sopeutuminen on hyvä osoitus johdon dynaamisista kyvykkyyksistä, jotka osaltaan määräävät yrityksen menestymisen kansainvälisillä markkinoilla.