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Erstellt: Wed, 21 Oct 2020 23:02:42 +0200 in 0.0696 sec


Entwicklung einer Architektur für eine PTP-basierte hybride Studiosynchronisation. - Ilmenau. - 106 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

In vielen Medienunternehmen findet der Wandel zu IP-basierten Hörfunk- und Fernsehproduktionen statt. Das betrifft auch die Bereitstellung der zur Synchronisation erforderlichen Signale. In Live-IP-Netzwerken wird anstelle von Synchronisationssignalen auf den paketbasierten Austausch von Zeitinformationen über das Precision Time Protocol (PTPv2) gesetzt. Der Südwestrundfunk (SWR) strebt als Übergangsphase eine Koexistenz der alten und neuen Technologie an, sodass die bereits bestehenden Broadcast-Systeme zunächst weiter mit den klassischen Synchronisationssignalen (z.B. Wordclock oder Blackburst) versorgt werden müssen. Da PTPv2 zukünftig das führende Synchronisationssystem im SWR sein soll, müssen Wandler eingesetzt werden, welche aus den PTPv2-Zeitinformationen die klassischen Synchronisationssignale ableiten können (hybride Studiosynchronisation). Ziel dieser Untersuchung ist es, eine Architektur zu entwicklen, die eine PTPv2-basierte Synchronisation im gesamten SWR-Netzwerk ermöglicht. Des Weiteren sollen verschiedene hybride Wandler auf deren Eigenschaften untersucht werden, um einschätzen zu können, welche produktiv eingesetzt werden können.



Han, Tianyi;
Investigation of the resilience of Bluetooth mesh networks. - Ilmenau. - 79 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Ziel dieser Arbeit war es, die Belastbarkeit von Bluetooth-Mesh-Netzwerken zu untersuchen, indem ein experimentelles Testbed eines Mesh-Netzwerkes bestehend aus Bluetooth Low Energy (BLE)-Geräten erstellt wurde. Für die Bewertung des MeshNetzwerks wurden Parameter wie die Signalstärke, die Entfernung und das Packet Delivery Ratio berücksichtigt. Die theoretische Untersuchung verschiedener BLE MeshImplementierungen und Mesh Networking Software für Bluetooth 5.0 werden in dieser Arbeit vorgestellt. Verschiedene Arten von hardwarebasierten BLE-Implementierungen werden theoretisch untersucht und verglichen. Diese Arbeit trägt zum Vergleich des Standes der Technik bestehender BLE MESH-Netze, die von der Industrie mit Software Entwicklungs-Kits, Anwendungen, Anwendungsfällen, Hardware-Beschreibungen und Open-Source-Implementierungen für verschiedene Betriebssysteme angeboten werden, bei. Im Hinblick auf die Untersuchung von BLE MESH-Netzwerken wurden verschiedene Experimente durchgeführt, die sich z.B. auf Coverage, Received Signal Strength Indicator (RSSI) und Packet Delivery Ratio bezogen. Die verschiedenen Messungen wurden für verschiedene Szenarien untersucht. Der Vergleich und die Analyse der experimentellen Daten führte zu Schlussfolgerungen über die Belastbarkeit des BLE MESH-Netzwerks. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass BLE MESH-Netze eine gute Belastbarkeit aufweisen.



Daurembekova, Ainur;
Reduced complexity precoding for MIMO-OFDM. - Ilmenau. - 94 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

MIMO-OFDM ist eine wettbewerbsfähige Wahl für drahtlose Breitband-Kommunikationssysteme. Die Kombination der Methoden ermöglicht es, den Durchsatz und die Zuverlässigkeit von Kommunikationssystemen zu erhöhen. Wenn darüber hinaus Kanalzustandsinformationen auf der Senderseite verfügbar sind, können wir durch lineare Vorcodierung und Decodierung auf der Sender- und auf der Empfängerseite eine zusätzliche Verbesserung der Leistung des Kommunikationssystems erzielen. Aufgrund der großen Anzahl von Unterträgern in den modernen OFDM-Systemen wächst jedoch die mit der Berechnung und Anwendung der Vorkodierung und Dekodierung auf jedem Unterträgerverbundene Rechenlast mit der Zunahme der Anzahl von Unterträgern übermäßig an, und der direkte Ansatz wird in der Praxis nicht mehr praktikabel. Während in realen Kommunikationssystemen die Leistungssteigerung mit minimalen Hardware- und Rechenkosten erreicht werden sollte, ist der direkte Ansatz in der Praxis nicht durchführbar. Daher ist die Entwicklung von Algorithmen mit geringerer Berechnungskomplexität für zukünftige Kommunikationssysteme entscheidend und eines der Hauptanliegen der Systementwickler. In der Masterarbeit untersuchen wir den linearen Vorcodierungsentwurf für Multiple-Input Multiple-Output Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (MIMO-OFDM) Systeme mit der reduzierten Komplexität. Wir leiten eine Tensorstruktur eines empfangenen Signals für ein MIMO-OFDM-System mit linearer Vorcodierung und Decodierung ab. Darüber hinaus stellen wir das empfangene Signal als eine Reihe von Doppelkontraktionsoperationen zwischen Tensoren für Decoder, Kanal, Vorcodierer und Sendesymbole dar. Wir untersuchen und präsentieren Ergebnisse für verschiedene Methoden der Subträgergruppierung als Verfahren zur Reduzierung der rechnerischen Komplexität des Verfahrens. Wir präsentieren einen Überblick über die vorhandenen Algorithmen und schlagen unseren Algorithmus zur Lösung des Problems vor, der auf der HOSVD des Kanaltensors für eine Gruppe von Unterträgern mit anschließender Rang 1 Approximation basiert, um ein einheitliches Vorkodierungs- und Dekodierungsschema für die gesamte Gruppe von Unterträgern zu entwerfen. Die Leistung des vorgeschlagenen Algorithmus wird durch Simulationen in verschiedenen Kanalmodellen verifiziert, wie z. B. dem 3GPP Pedestrian-A-Kanalmodell und dem 3GPP 3D-Modell unter Verwendung des Quadriga-Kanalsimulators.



Riesmeyer, Michael;
Untersuchung verschiedener Tonemapping-Operatoren sowie Entwicklung eines Tonemapping-Moduls in VHDL zum Einsatz in einer Echtzeit-Kamerahardware. - Ilmenau. - 58 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

In dieser Arbeit werden eine VHDL-Implementierung eines Tonemapping-Operators sowie die Auswahl des Algorithmus untersucht. Dazu wurde zuerst das Tonemappingproblem als Ganzes mit den optischen Hintergründen beleuchtet. Da der Fokus auf der Verwendung in einer FPGA-basierten Kameraarchitektur im Vordergrund steht, wurden die Besonderheiten und Anforderungen des Zielsystems explizit beschrieben. Aus diesen wurde eine Auswahl an Bewertungskriterien gezogen, nach welchen der geeignetste Algorithmus ausgewählt wurde. Die Optionen setzten sich aus einem auf dem Photorezeptormodell basierenden globalen Operator, einem lokalen, bilateralen Operator sowie einem limitierten Histogrammausgleich zusammen, wobei sich letzterer als am geeignetstem herausstellte. Für einzelne Implementierungsschwerpunkte wurden tiefere Untersuchungen durchgeführt. Das Modulkonzept und seine Implementierung sind ausführlich beschrieben worden. Die qualitative Auswertung des Modules wurde mithilfe einer Integration in eine FullHD60 Industriekamera durchgeführt. Beim Vergleich mit der Standardimagepipe zeigte sich, dass es die Anforderungen zuverlässig erfüllt und die geforderte Taktfrequenz von 160 MHz bei begrenztem Hardwareaufwand erreicht.



Koshkin, Ilia;
Experimentelle Messungen und Simulationsrechnungen zum Verhalten von Modell-Isolatoren bei Mischspannung. - Ilmenau. - 81 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Das Ziel dieser Masterarbeit ist es, Freifeld-Messungen an Langstabisolatoren einer weitestgehend realen Freileitungsanordnung vorzubereiten. Die Untersuchung beschränkt sich dabei auf das Verhalten eines Modell-Langstabisolators bei einer variierten Mischspannungsbeanspruchung und bei variierten Fremdschichten. Zwecks der Erzeugung der Mischspannung wurde eine spezielle Hochspannungsschaltung aufgebaut. Das Material der Fremdschichten ist als Kieselgur-Zusammensetzung mit verschiedenen Salzmassenkonzentrationen dargestellt. Zu diesem Zweck wurden experimentelle Messungen eines Leckstroms über einzelnen Kappen des Isolators und der Verteilung des elektrischen Potentials entlang den Isolator durchgeführt. Um den Leckstrom zu messen, wurde ein Strommesssystem realisiert, das sowohl ein DC-Anteil als auch AC-Anteil des Leckstroms bei einer Mischspannung zu messen ermöglicht. Infolge Messergebnisse wurden Größenordnungen dieser Anteile bewerten. Die Messung der Verteilung des Potentials wurde mithilfe eines elektrostatischen Voltmeters versucht. Dieser zufolge wurde Schlussfolgerung über die Anwendungsmöglichkeiten des Voltmeters für die Messung der Verteilung des Potentials entlang die Langstabisolatoren gezogen. Schließlich wurde ein FEM-Modell des Verbundisolators bzw. seiner einzelnen Kappe vorgeschlagen. Dies ermöglicht einen Leckstrom sowohl bei einer variierten Mischspannung als auch bei der variierten Leitfähigkeit und Permittivität einer Fremdschicht zu berechnen.



Shen, Shikai;
Simulative evaluation of energy consumption in wireless sensor networks based on TSCH. - Ilmenau. - 18 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Das TSCH MAC-Protokoll wird aufgrund seiner Energieeffizienz, Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit im industriellen Bereich verwendet. Der Zweck dieser Arbeit ist hauptsächlich die Untersuchung der Leistung von TSCH beim Energieverbrauch. Wir bauen ein tatsächliches Netzwerk auf OMNeT ++ auf und implementieren verschiedene Protokollebenen basierend auf TSCH im Netzwerk. Notieren Sie den Energieverbrauch jedes Knotens im Netzwerk und beobachten Sie, welche Knoten mehr Energie verbrauchen. Wir verwenden eine Lebensdauer, um den Energieverbrauch von Knoten zu bewerten. Durch Aufzeichnen der Lebensdauer des ersten Knotens und des letzten Knotens im Netzwerk können wir die Lebensdauer des gesamten Netzwerks unter verschiedenen Definitionen ermitteln.



Entwurf und Implementierung eines Künstlichen Neuronalen Netzes zur Zustandsüberwachung elektromechanischer Systeme. - Ilmenau. - 63 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Heutzutage besteht eine der Hautaufgaben für die meisten Unternehmen, die Produktion zu optimieren, indem die Kosten für Ausfälle und Außerbetriebsetzung bei der Wartung der Geräte gesenkt werden. Um solche Probleme zu vermeiden, setzen die Unternehmen ein Predictive Maintenance (PM) Überwachungssystem ein, bei dem der aktuelle Gerätezustand mit Hilfe von Sensoren (z.B. Stromsensoren, Ultraschallsensoren, Drucksensoren usw.) in Echtzeit bestimmt wird. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Erkennung von Lagerschäden in Elektromotoren, welche eine häufig auftretende Ausfallursache der Motoren sind. Um mögliche Lagerschaden früher vorherzusagen, wird in dieser Arbeit eine Ultraschalluntersuchung des Motors durchgeführt, bei der der Ultraschallsensor auch geringfügige Änderungen des Motorbetriebs aufzeichnen kann. Nach Analyse der berechneten Kennwerte des Motorbetriebs mit und ohne Lagerschaden mittels statistischer Analyse, Fourier-, Wavelet und Kreuzkorrelationsanalyse werden geeignete Parameter für den Vergleich unterschiedlicher Motoren bestimmt. Zur Identifikation von Motoren mit und ohne Lagerschaden wird ein künstliches neuronales Netz (Backpropagation-Netz) eingesetzt und trainiert.



Greubel, Christian;
Evaluierung der Qualität von Kabelverbindungen mittels breitbandiger Pseudorauschkodes. - Ilmenau. - 120 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Für viele technische Anwendungen, etwa in der Robotik, ist die höchst zuverlässige Übertragung von Sensordaten oder schnellen Steuersignalen über drahtgebundene Netzwerke unabdingbar. Daher ist zur Sicherstellung der Zuverlässigkeit die Messung und Überwachung asymetrischer oder differenzieller Verbindungen hinsichtlich elektrischen Reflektions- und Übertragungseigenschaften von größter Bedeutung. Ziel ist es, Veränderungen von Kabeleigenschaften zu erkennen um darauf reagieren zu können bevor sich das System unerwartet verhält. Die vorliegende Arbeit zeigt verschiedene Konzepte auf um das elektrische Verhalten dieser Kabelverbindungen durch Zeitbereichsmessungen mit m-Sequenz Pseudorauschcode mit geringer Störung der Nutzsignale zu erfassen und im Zeit- aber auch im Frequenzbereich als Streuparameter darzustellen. Der Fokus liegt dabei auf der preiswerten Skalierbarkeit hin zu einer Mehrkanalmessung, die sowohl für asymmetrische als auch differenzielle Testobjekte einsetzbar ist und dem Entwickeln einer Kalibrierungsmethode möglichst geringer Komplexität. Um die Zuverlässigkeit der Messungen sicherzustellen, wurden die verwendeten m-Sequenz Messköpfe auf ihre Langzeitstabilität und Empfindlichkeit gegenüber Umweltparametern untersucht und Kompensationsmaßnahmen ergriffen. Darüber hinaus wurde eines der zuvor erstellten Messkonzepte, basierend auf Hochfrequenzschaltern und Richtkopplern, ausgewählt und als Hardware-Frontend gebaut, welches bezüglich seiner Eigenschaften charakterisiert wurde. Anschließend wurden geeignete Kalibrierungsmethoden untersucht, ausgewählt und hiermit exemplarische Testmessungen zur Evaluierung durchgeführt. Basierend auf den hieraus hervorgegangenen Erkenntnissen wurden Schlussfolgerungen gezogen, wie das System weiter verbessert werden kann.



Da Rosa Zanatta, Mateus; Costa, João Paulo Carvalho Lustosa da; Antreich, Felix; Haardt, Martin; Elger, Gordon; Lopes De Mendon¸ca, Fábio Lúcio; De Sousa, Rafael Timóteo;
Tensor-based framework with model order selection and high accuracy factor decomposition for time-delay estimation in dynamic multipath scenarios. - In: IEEE access : practical research, open solutions.. - New York, NY : IEEE, ISSN 2169-3536, Bd. 8 (2020), S. 174931-174942

Global Navigation Satellite Systems (GNSS) are crucial for applications that demand very accurate positioning. Tensor-based time-delay estimation methods, such as CPD-GEVD, DoA/KRF, and SECSI, combined with the GPS3 L1C signal, are capable of, significantly, mitigating the positioning degradation caused by multipath components. However, even though these schemes require an estimated model order, they assume that the number of multipath components is constant. In GNSS applications, the number of multipath components is time-varying in dynamic scenarios. Thus, in this paper, we propose a tensor-based framework with model order selection and high accuracy factor decomposition for time-delay estimation in dynamic multipath scenarios. Our proposed approach exploits the estimates of the model order for each slice by grouping the data tensor slices into sub-tensors to provide high accuracy factor decomposition. We further enhance the proposed approach by incorporating the tensor-based Multiple Denoising (MuDe).



https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3024597
Häfner, Stephan; Thomä, Reiner;
Compensation of motion-induced phase errors and enhancement of Doppler unambiguity in TDM-MIMO systems by model-based estimation. - In: IEEE sensors letters : ISLECD.. - New York, NY : IEEE, ISSN 2475-1472, Volume 4 (2020), issue 10, 7003504, 4 Seiten

Utilization of multiple input multiple output (MIMO) systems in radar and channel sounding has gained increased attention in recent years. Quite often, time-division multiplexing (TDM) is employed to realize orthogonal waveforms at the transmitter. Apart from its advantages, TDM has two severe drawbacks. First, motion-induced phase variations become indistinguishable from phase migration due to the signal's arrival direction. This is termed angle-Doppler coupling, which causes ambiguities in angle, and Doppler estimation. Second, the unambiguously resolvable Doppler, i.e., the Doppler bandwidth, is reduced. In this letter, a model-based estimation approach will be proposed, which compensates for angle-Doppler coupling, and restores the Doppler bandwidth. A data model for the MIMO observations is derived, which is exploited by a maximum likelihood estimator to infer angle, delay, and Doppler from the observations. The performance of the proposed approach will be testified by simulations.



https://doi.org/10.1109/LSENS.2020.3020700