FIK3510 Flerantennkommunikation 9,0 hp

14 föreläsningar, där varje består av cirka 45 min video att se i förväg och cirka 90 min av exempel och lärarledd diskussion.

8 seminarieövningar som kräver förberedelser och aktivt deltagande.

2 laborationsuppgifter som vardera förväntas ta cirka 5 timmar att lösa.

4 hemuppgiftsomgångar med cirka 5 uppgifter vardera.

Fundamentala begränsningar: Kanalkapacitetens beteende när effekt eller bandbredd ökas. Exempel på praktiska system som är effekt- och bandbreddsbegränsade. Ortogonal och icke-ortogonal kommunikation i scenarier med flera användare.

Grundläggande flerantennkanaler: Signalförstärkning med flera antenner, kanalkapacitet för kanaler med flera antenner på ena sidan. Modeller för flerantenn-kanaler.

Fädande kanaler: Rayleigh-fädande kanaler, outage-kapacitet, diversitet, kanalkoherens, ergodisk kapacitet. Punkt-till-punkt-MIMO: Kapacitet för kanaler med flera antenner på båda sidorna, multiplexing-vinster, spatiella frihetsgrader.

Upplänk för fleranvändar-MIMO: Upplänkskapacitet, icke-linjär och linjär detektion, kanalestimering, kapacitetsbegränsningar i system med många antenner.

Nedlänk för fleranvändar-MIMO: Linjär förkodning, kapacitetsbegränsningar i system med många antenner, skillnader och likheter mellan upplänk och nedlänk.

Effektreglering: Region för uppnåeliga datatakter, typiska arbetspunkter, grundläggande problemställningar för effektreglering.

Cellulära nätverk: Ingenjörsmässiga aspekter vid användning av flerantenn-tekniker i cellulära nätverk, såsom strategier för resursåteranvändning, pilotkontaminering och hanterande av störningar.

Efter genomgången kurs skall studenten:

1. kunna beskriva, applicera och analysera de fundamentala begränsningarna när det trådlösa mediet används för kommunikation, särskilt gällande samspelet mellan kanalkapacitet, kanalkoherens, spatiella frihetsgrader, sändeffekt, pilotkontaminering och bandbredd.
2. ha förmåga att applicera ett flertal olika metoder inom flerantennateknik för att uppnå hög kapacitet i punkt-till-punkt kommunikation och fleranvändar-kommunikation, samt förmåga att utvärdera och tolka resultaten.
3. med hög säkerhet kunna formulera och lösa ingenjörsmässiga problemställningar kring den uppnåeliga prestandan och begränsningarna hos flerantennkommunikation.
4. ha förmåga att använda effektreglering och andra resurshanteringsparametrar för att designa kommunikationssystem som uppfyller givna prestandakrav kring spektraleffektivitet och energieffektivitet.
5. kunna implementera, validera och jämföra de huvudsakliga teoretiska koncepten för flerantenn-kommunikation genom datorsimuleringar.

Antagen som doktorand.

Från linjär algebra och analys: Beräkningar med matriser och vektorer, determinant och egenvärden. Beräkningar med komplexa tal.

Från matematisk statistik: Stokastiska variabler, skattning av utfall från stokastiska variabler i linjära modeller.

Från grundläggande kommunikationsteori: Kanalmodeller, kanalkapacitet, entropibegreppet.

Laborationerna utförs i MATLAB.

Kompendium “Introduction to Multiple Antenna Communications” skrivet av E. Björnson

T. L. Marzetta, E. G. Larsson, H. Yang, and H. Q. Ngo, Fundamentals of Massive MIMO. Cambridge University Press, 2016.

När kurs inte längre ges har student möjlighet att examineras under ytterligare två läsår.

• EXA1 - Skriftlig examination, 9,0 hp, betygsskala: P, F

Examinator beslutar, baserat på rekommendation från KTH:s handläggare av stöd till studenter med funktionsnedsättning, om eventuell anpassad examination för studenter med dokumenterad, varaktig funktionsnedsättning.

Examinator får medge annan examinationsform vid omexamination av enstaka studenter.

Examinationen består av tre delar: En skriftlig tenta, laborationsuppgifter som utförs i MATLAB och en serie av hemuppgifter som löses individuellt och sedan diskuteras aktivt i gemensamma seminarier.

Betyget på kursen är Godkänt/underkänt. För godkänt betyg krävs minst 2/3 rätta svar på den skriftliga tentan och hemuppgifterna, korrekta laborationslösningar och en laborationsrapport av tillräcklig kvalitet. Dessutom krävs 90% deltagande vid schemalagda laborationspass och seminarier. 

Emil Björnson

• Vid grupparbete har alla i gruppen ansvar för gruppens arbete.
• Vid examination ska varje student ärligt redovisa hjälp som erhållits och källor som använts.
• Vid muntlig examination ska varje student kunna redogöra för hela uppgiften och hela lösningen.

Delar av föreläsningsmaterialet består av videor.