With the advent of the 5G technology standard for communication, it is esti-mated that around 50 billion devices around the world will be interconnectedunder this standard [1]. This has prompted the need to investigate new ma-terials, technologies and methods to conceal antennas for preserving the aes-thetic value of urban centers, and preventing these antenna systems from beingidentified or damaged. The aim of this thesis work was to identify possiblematerials and investigate methods for concealing Ericsson’s 5G mm-Wave Ad-vanced Antenna System(AAS) Radio Base Stations. A study of economicallyviable, commercially available materials for concealment, and methods to deter-mine their dielectric properties was done. A practical investigation of the effectsome available concealment materials on the RF performance of the mm-Wavebase station beams, was also performed. The results from the investigationsand measurements performed led to some useful conclusions and understand-ing about the various concealment material solutions. Overall, the investigatedconcealment materials were found to have two prominent effects:1. Reduction in EIRP (Equivalent Isotropic Radiated Power) of the basestation beams (attenuation).2. Distortion in the shape of the base station beams.The boresight beams for all the investigated cases were found to be attenu-ated(effect 1) by the concealments, but the steered beams were found to beboth attenuated in distorted(effect 2) by the concealments. In particular, con-cealments with a thin dielectric material mesh structure were found to have theleast effect on the base station beams. All other thicker(> λ0/2), compositeconcealments and even those with pure foam structures, were found to have anoticeable effect on the base station beams. In conclusion, thin dielectric mesh,films and paints could hence be of interest as concealment solutions for furtherinvestigations moving forward. / I och med införandet av 5G-tekniken för kommunikation bedöms det att cirka50 miljarder enheter runt om i världen kommer att vara uppkopplade via denna standard [1]. För att bevara det estetiska värdet av stadscentrum och förhindra att 5G-teknikens antenner identifieras eller skadas finns behov att undersöka nya material, tekniker och metoder för att dölja antenner. I detta examensarbete identifieras möjliga material samt undersöks metoder för att dölja Ericssons 5G mm-vågs Advanced Antenna System (AAS) radiobasstationer. Enstudie av ekonomiskt genomförbara, kommersiellt tillgängliga material för döljande och metoder för bestämning av dess dielektriska egenskaper gjordes. En empirisk undersökning av effekten av några tillgängliga maskeringsmaterial på RF-prestanda hos loberna från mm-vågsbasstationer utfördes också. Resultaten från de undersökningar och mätningar som utfördes ledde till några användbara slutsatser och förståelse för egenskaperna hos de olika maskeringsmaterialen. Sammantaget visade sig de undersökta maskeringsmaterialen ha två huvudsakliga effekter:1. Dämpning av EIRP (ekvivalent isotropisk utsrålad effekt) hos basstationsloberna.2. Distorsion av basstationslobernas form.De centrala basstationsloberna för alla undersökta fall visade sig dämpas (ef-fekt 1) av maskeringsmaterialen, men de utstyrda loberna befanns vara både dämpade och förvrängda (effekt 2) av maskeringsmaterialen. Maskeringsmaterial med en tunn dielektrisk nätstruktur visade sig ha den minsta effekten på basstationsloberna. Alla andra tjockare, sammansatta material och ävende med rena skumstrukturer visade sig ha en märkbar effekt på basstation-sloberna. Sammanfattningsvis kan därför tunna dielektriska nät, filmer (plastfolier) och färger vara av intresse som lösningar för vidare undersökningar.

Modern communication systems face new technological challenges, such as the narrowness and overload of the conventional frequency bands employed for these applications. Nowadays, communication systems are expected to operate at higher frequencies, such as the mm-wave band. In particular, for space applications, specific environmental conditions make it necessary to design low-profile, lightweight and high gain systems with wide-angle scanning capabilities. Traditional solutions are reflectors antennas or planar arrays. Reflectors often end up being bulky, whereas array antennas are lossy and costly. Lens antennas, unpopular at low frequencies due to their large size, offer a better solution in this context, due to their focusing properties, wide-scanning capability, and broadband behaviour. Among lens antennas, geodesic lens antennas have recently increased interest since they are fullymetallic and easy to manufacture. Previous research aiming at reducing the profile of geodesic lens antennas, while preserving high performances, allowed a total height reduction by a factor 4. In this work, I investigate the possibility of reducing the profile even further by following a different approach. Instead of folding by mirroring the curved profile, the lens antenna is built with circular ridge structures, in an attempt to discretize the original profile. Different approaches have been proposed. First, designs with different numbers of squared ridges were proposed. The reflections are reduced by chamfering the corners of the ridges. Moreover, triangle ridges and alternating the ridges orientation have also been investigated. The final design has four squared ridges with the same orientation. This design was chosen due to its radiation performance. This approach reduces the profile by a factor 18. A prototype has been manufactured working on the frequency band [24,34] GHz. The scanning range is ±62◦ , reflections levels are below -15 dB and at 29 GHz the maximum realized gain is equal to 15.75 dBi. This solution offers attractive properties, mainly due to its compactness. The height of the lens antenna is restricted by the flare, which was set at λ/2. This means that this lens antenna can be stacked in a linear array with grating-lobe-free performance in the elevation plane. / Moderna kommunikationssystem står inför nya tekniska utmaningar, såsom smalheten samt överbelastning inom de konventionella frekvensband som avsatts för tillhörande applikationer. Nutida kommunikationssystem förväntas operera på högre frekvenser, vilket implicerar våglängder på millimeternivå. Särskilt inom rymdapplikationer så finns förutbestämda miljömässiga förhållanden som nödvändiggör användning av lågprofilerade och lättviktiga system med hög antennförstärkning samt möjlighet för vidvinkelskanning. Traditionella lösningar omfattar både reflektorantenner och plana gruppantenner, vilket antingen är otympligt respektive kostsamt. Linsantenner, otympliga och därav opopulära val inom lägre frekvenser, visar sig vara bra lösningar i given kontext. Detta följer av linsernas fokuseringsegenskaper, breda skanningsförmåga samt naturligt stora frekvensband. Inom guppen av linsantenner så har geodetiska linsantenner fått ökat intresse till följd av dess simpla tillverkningsprocess samt fullt metalliska struktur. Tidigare forskning som syftat åt att minska profilen tillsammande med bibehållen prestanda, har lyckats minska höjden men en faktor av fyra. I detta arbete så undersöks möjligheten att krympa profilen ytterligare via användning av ett nytt angreppssätt. I stället för att vika linsen överstämmande med en kurvig profil, så formas linsantennerna med cirkulära ås-strukturer (små böjningar) i strävan efter att diskretisera den ursprunglig profilen. Olika tillvägagångssätt visas i detta arbete. Först visas profiler med ett varierande antal kvadratiska åsar. Reflektioner längs profilen reduceras vid introduktion av fasningar av kvadratens tillhörande hörn. Ytterligare så har triangulära åsar samt riktningen (ås med riktning upp eller riktning ned längs den horisontella profilen) av samtliga typer utvärderats. Den slutliga designen har fyra kvadratiska åsar i samma riktning, ett designval baserat på strålningsprestanda. Arbetet visar att det sistnämnde tillvägagångssättet minskar profilen med en faktor av 18. En fungerande prototyp inom frekvensbandet [24,34] GHz har tillverkats baserat på sistnämnd design, som uppnår ett skanningsområde upp till 62◦ , en reflektionsnivå under -15 dB samt en maximal antennförstärkning på 15.75 dBi vid 29 GHz. Den föreslagna lösningen erhåller attraktiva egenskaper, främst med avseende på dess kompakthet. Höjden på linsantennen begränsas av en matchande flank med en halv våglängd stor öppning, så att flertalet linsantenner kan staplas och forma en linjär gruppantenn vars prestanda utesluter större sidolober längs höjdplanet.

In the upcoming era of communication systems, there is an anticipated shift towards using lower-grade hardware components to optimize size, cost, and power consumption. This shift is particularly beneficial for multiple-input multiple-output (MIMO) systems and internet-of-things devices, which require numerous components and extended battery lifes. However, using lower-grade components introduces impairments, including various non-linear and time-varying distortions affecting communication signals. Traditionally, these distortions have been treated as additional noise due to the lack of a rigorous theory. This thesis explores new perspective on how distortion structure can be exploited to optimize communication performance. We investigate the problem of distortion-aware beamforming in various scenarios.  In the first part of this thesis, we focus on systems with limited fronthaul capacity. We propose an optimized linear precoding for advanced antenna systems (AAS) operating at a 5G base station (BS) within the constraints of a limited fronthaul capacity, modeled by a quantizer. The proposed novel precoding minimizes the mean-squared error (MSE) at the receiver side using a sphere decoding (SD) approach.  After analyzing MSE minimization, a new linear precoding design is proposed to maximize the sum rate of the same system in the second part of this thesis. The latter problem is solved by a novel iterative algorithm inspired by the classical weighted minimum mean square error (WMMSE) approach. Additionally, a heuristic quantization-aware precoding method with lower computational complexity is presented, showing that it outperforms the quantization-unaware baseline. This baseline is an optimized infinite-resolution precoding which is then quantized. This study reveals that it is possible to double the sum rate at high SNR by selecting weights and precoding matrices that are quantization-aware.  In the third part and final part of this thesis, we focus on the signaling problem in mobile millimeter-wave (mmWave) communication. The challenge of mmWave systems is the rapid fading variations and extensive pilot signaling. We explore the frequency of updating the combining matrix in a wideband mmWave point-to-point MIMO under user equipment (UE) mobility. The concept of beam coherence time is introduced to quantify the frequency at which the UE must update its downlink receive combining matrix. The study demonstrates that the beam coherence time can be even hundreds of times larger than the channel coherence time of small-scale fading. Simulations validate that the proposed lower bound on this defined concept guarantees no more than 50 \% loss of received signal gain (SG). / I den kommande eran av kommunikationssystem finns det en förväntad förändringmot att använda hårdvarukomponenter av lägre kvalitet för att optimera storlek, kostnad och strömförbrukning. Denna förändring är särskilt fördelaktig för MIMO-system(multiple-input multiple-output) och internet-of-things-enheter, som kräver många komponenter och förlängd batteritid. Användning av komponenter av lägre kvalitet medfördock försämringar, inklusive olika icke-linjära och tidsvarierande förvrängningar sompåverkar kommunikationssignaler. Traditionellt har dessa förvrängningar behandlatssom extra brus på grund av avsaknaden av en rigorös teori. Denna avhandling utforskarett nytt perspektiv på hur distorsionsstruktur kan utnyttjas för att optimera kommunikationsprestanda. Vi undersöker problemet med distorsionsmedveten strålformning iolika scenarier. I den första delen av detta examensarbete fokuserar vi på system med begränsadfronthaulkapacitet. Vi föreslår en optimerad linjär förkodning för avancerade antennsystem (AAS) som arbetar vid en 5G-basstation (BS) inom begränsningarna av en begränsad fronthaulkapacitet, modellerad av en kvantiserare. Den föreslagna nya förkodningen minimerar medelkvadratfelet (MSE) på mottagarsidan med användning av ensfäravkodningsmetod (SD). Efter att ha analyserat MSE-minimering, föreslås en ny linjär förkodningsdesignför att maximera summahastigheten för samma system i den andra delen av dennaavhandling. Det senare problemet löses av en ny iterativ algoritm inspirerad av denklassiska vägda minsta medelkvadratfel (WMMSE)-metoden. Dessutom presenterasen heuristisk kvantiseringsmedveten förkodningsmetod med lägre beräkningskomplexitet, som visar att den överträffar den kvantiseringsomedvetna baslinjen. Denna baslinje är en optimerad förkodning med oändlig upplösning som sedan kvantiseras. Dennastudie avslöjar att det är möjligt att fördubbla summahastigheten vid hög SNR genomatt välja vikter och förkodningsmatriser som är kvantiseringsmedvetna. I den tredje delen och sista delen av denna avhandling fokuserar vi på signaleringsproblemet i mobil millimetervågskommunikation (mmWave). Utmaningen medmmWave-system är de snabba blekningsvariationerna och omfattande pilotsignalering.Vi utforskar frekvensen av att uppdatera den kombinerande matrisen i en bredbandsmmWave punkt-till-punkt MIMO under användarutrustning (UE) mobilitet. Konceptet med strålkoherenstid introduceras för att kvantifiera frekvensen vid vilken UE:nmåste uppdatera sin nedlänksmottagningskombinationsmatris. Studien visar att strålkoherenstiden kan vara till och med hundratals gånger större än kanalkoherenstiden försmåskalig fädning. Simuleringar bekräftar att den föreslagna nedre gränsen för dettadefinierade koncept inte garanterar mer än 50 % förlust av mottagen signalförstärkning(SG) / <p>QC 20240219</p>

With the growing demand for high-speed data transmission, the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) study group, particularly IEEE 802.11, which focuses on Wireless Fidelity (Wi-Fi) technologies, has been actively pursuing advancements to meet these escalating requirements. One such endeavor is the exploration of Millimeter Wave (mmWave) communications. However, mmWave communications differ significantly from traditional communication systems, characterized by factors like high propagation loss, directivity, and susceptibility to blockage. These distinctive attributes present numerous challenges that must be addressed to fully exploit the potential of mmWave communications. The 802.11be amendment, which will be advertised as Wi-Fi 7, introduces several features that aim to enhance the capabilities of Wi-Fi. One of the main features introduced in this amendment is the Multi-Link Operation (MLO) which allows nodes to transmit and receive over multiple links concurrently. The objective of this project is to assess the performance of integrating MLO with an additional mmWave link in comparison to using a single mmWave link. The aim is to determine whether this combination can effectively address challenges within mmWave communications and consequently enhance throughput performance. Experimental simulations were conducted using an event-based Radio Access Technology (RAT) simulator, considering various scenarios and setups. These investigations examined the impact of factors such as link bandwidth, the number of links in MLO, on Wi-Fi performance. Our findings demonstrate the potential of combining MLO with an additional mmWave link, highlighting significant improvements in overall throughput. However, our results also reveal a link asymmetry problem that arises when integrating links with substantial differences in link capacity. This problem manifests in a specific region where the performance of MLO is not as well as that of using a single mmWave link. To address this issue, we propose a potential solution, which we thoroughly investigate through multiple simulations to assess its feasibility and effectiveness. / Med den växande efterfrågan på höghastighetsdataöverföring har IEEE:s studiegrupp, särskilt IEEE 802.11, som fokuserar på Wi-Fi-teknik, aktivt strävat efter att göra framsteg för att möta dessa eskalerande krav. En sådan strävan är utforskningen av mm-vågskommunikation. mm-vågskommunikation skiljer sig dock avsevärt från traditionella kommunikationssystem, som kännetecknas av faktorer som hög spridningsförlust, direkthet och känslighet för blockering. Dessa utmärkande egenskaper innebär många utmaningar som måste hanteras för att fullt ut utnyttja potentialen hos mm-vågskommunikation. Tillägget 802.11be, som kommer att marknadsföras som Wi-Fi 7, introducerar flera funktioner som syftar till att förbättra kapaciteten hos Wi-Fi. En av de viktigaste funktionerna i detta tillägg är MLO (Multi-Link Operation) som gör det möjligt för noder att sända och ta emot över flera länkar samtidigt. Syftet med detta projekt är att utvärdera hur MLO integreras med en extra mm-våglänk jämfört med en enda mm-våglänk. Målet är att fastställa om denna kombination effektivt kan hantera utmaningar inom mm-vågskommunikation och därmed förbättra genomströmningsprestandan. Experimentella simuleringar genomfördes med hjälp av en händelsebaserad RAT-simulator (Radio Access Technology), där olika scenarier och inställningar beaktades. I dessa undersökningar undersöktes hur faktorer som länkbandbredd och antalet länkar i MLO påverkar Wi-Fi-prestandan. Våra resultat visar potentialen i att kombinera MLO med ytterligare en mm-våglänk, med betydande förbättringar av den totala genomströmningen. Våra resultat visar dock också på ett länkasymmetriproblem som uppstår när man integrerar länkar med stora skillnader i länkkapacitet. Detta problem manifesteras i en specifik region där MLO:s prestanda inte är lika bra som vid användning av en enda mm-våglänk. För att ta itu med detta problem föreslår vi en potentiell lösning som vi undersöker grundligt genom flera simuleringar för att bedöma dess genomförbarhet och effektivitet.