Väitös tietoliikenteen signaalinkäsittelyn alalta, Jan Oksanen

Väitöksen nimi on ”Koneoppimismenetelmiä spektrin kartoittamiseen ja hyödyntämiseen”.

Lähes kaikki langaton viestintämme tapahtuu radiotaajuuksilla. Jotta eri tietoliikennejärjestelmät eivät häiritsisi toisiaan, ne on perinteisesti jaettu eri taajuuksille siten, että kukin järjestelmä toimii omalla tarkkaan säännellyllä taajuusalueellaan. Langattoman viestinnän räjähdysmäinen kasvu viime vuosina on kuitenkin nostanut esiin tällaiseen yksinoikeuteen ja jäykkään sääntelyyn perustuvan spektrin käytön ongelman: rajallista radiospektriä on jakamassa yhä useampia järjestelmiä, jolloin tiedonsiirtoon soveltuvaa kaistaa ei riitä tarpeeksi kaikille. Tämän takia on alettu suunnitella menetelmiä, joiden avulla eri langattomat järjestelmät voisivat jakaa ja opportunisesti hyödyntää spektriresursseja tehokkaammin. Kognitiiviset radio ovat yksi tällainen teknologia. Kognitiivinen radio tarkoittaa langatonta laitetta/järjestelmää, joka kykenee tunnistamaan vapaita tai alihyödynnettyjä radiotaajuuksia ja käyttämään niitä ketterästi omaan tiedonsiirtoon.

Tässä väitöstyössä on kehitetty ja analysoitu menetelmiä, joilla kognitiivinen radio oppii identifioimaan ja hyödyntämään vapaita radiokaistoja mahdollisimman nopeasti. Työssä kehitetyt menetelmät perustuvat vahvistusoppimiseen sekä ongelmanasetteluun, jossa eri taajuuskaistat samaistetaan satunnaisia voittoja tuottaviin rahapeliautomaatteihin kasinossa. Väitöskirjassa esitetyt uudet menetelmät ovat yksinkertaisia toteuttaa, mutta saavuttavat erinomaisen suorituskyvyn. Väitöstyössä on lisäksi kehitetty oppivia menetelmiä, jotka mahdollistavat tehokkaamman vapaan spektrin löytämisen monen käyttäjän yhteistyönä. Yhteistyön tuomia etuja spektrin aistinnassa on myös osoitettu analyyttisin menetelmin. Väitöstyössä kehitettyjä menetelmiä voidaan hyödyntää erityisesti sellaisten langattomien järjestelmien suunnittelussa, jotka pohjautuvat usean radiojärjestelmän rinnakkaiseloon ja spektrin yhteiskäyttöön samoilla taajuusalueilla.

Vastaväittäjinä toimivat professori Rick S. Blum, Lehigh University, Yhdysvallat ja professori Jean-Marie Gorce, National Institute of Applied Sciences (INSA) Lyon, Ranska

Valvojana on professori Visa Koivunen, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, Signaalinkäsittelyn ja akustiikan laitos

Väittelijän yhteystiedot:
Jan Oksanen
p. 050 540 8889
jan.oksanen@aalto.fi