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Dissertationen

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Erstellt: Mon, 17 Feb 2020 23:01:11 +0100 in 0.0520 sec


Ponca, Marek;
Towards efficient implementation of artificial neural networks in systems on chip. - Ilmenau : ISLE, 2007. - XII, 131 S.. Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2006

Der Mangel an effektiv auf einem Chip implementierten künstlichen neuronalen Netze fordert einen neuen Ansatz. Die Ausnutzung der physikalischen Effekte, die uns die zur Realisierung benutzten Halbleitertechnologien bieten, können zum Beispiel für die flächensparende Implementierung genutzt werden. Neuronale Netze als integrierter Bestandteil komplexer Systeme können nur dann eingebettet werden, wenn die Voraussetzungen für eine kompakte Realisierung erfüllt sind. Dazu zählt vor allem eine flächensparende Implementierung aller Komponenten.Diese Arbeit behandelt neue Ansätze zur Implementierung künstlicher neuronaler Netze in digitaler Hardware. Da diese meistens wesentlich mehr Chipfläche bedürfen, dafür aber mit wesentlich höherer Bandbreite und Datenraten arbeiten, wird es immer den Bedarf an platzoptimierten Realisierungen geben. Im weiteren wird eine Vorgehensweise für die Implemetierung temporärer Dynamik neuronaler Potentiale mit minimierter Ressourcen-Ausnutzung präsentiert. Als Beispielapplikation wurde ein System für die Schallquellenlokalisierung benutzt.Zusätzlich wurde eine Methode entwickelt, mit der es möglich ist, die Hardware-Realisierungen der künstlichen neuronalen Netze miteinander zu vergleichen und objektiv zu bewerten. Verschiedene Kriterien und Ansichtsweisen können dabei in Betracht gezogen werden, z.B. ob der Wert auf der Genauigkeit der Nachbildung liegt oder ob eher die Rechenleistung im Vordergrund steht.



Bräunig, Sylvia;
Konzeption und Realisierung einer webbasierten Lernumgebung für die Signal- und Mustererkennung, 2006. - Online-Ressource (PDF-Datei: 147 S., 3169 KB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2006

Die vorliegende Arbeit stellt sich der Herausforderung nach einer flexibel einsetzbaren, praxisverbundenen Lehrsoftware für die Signal- und Mustererkennung mit dem Kernanliegen, die Organisation und Durchführung eines virtuellen, webbasierten Praktikums zu ermöglichen. Dazu wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Konzept für eine web- und browserbasierte Lernumgebung Virtuelles Praktikum für die Signal- und Mustererkennung" (vPSM) entwickelt und prototypisch realisiert. Im Zentrum der Arbeit stand die Konzeption und prototypische Implementierung von interaktiven Bedienelementen den virtuellen Geräten, die sich kontextunabhängig sowohl für die Durchführung von Praktika, für das Selbststudium - auf der Basis selbstgesteuerten, explorierenden Lernens - und zur Ergänzung der Lehrveranstaltungen einsetzen lassen. Ausgehend von den lerntheoretischen Grundlagen, den Grundlagen computerunterstützter Lernumgebungen, der "State-of-the-Art"-Analyse, den fachspezifischen Anforderungen und der aktuellen Ausgangssituation am Fachgebiet wurde ein Konzept für eine Lernumgebung für die Signal- und Musterkennung entwickelt. Dabei wurde speziell auf die didaktische Konzeption, verschiedene Strukturierungskonzepte bezüglich der thematischen Stoffaufteilung und bezüglich der Bearbeitungsabfolge eingegangen. Ein besonderes Augenmerk wurde auf die Konzeption der virtuellen Geräte, die verschiedenen Nutzeraktionsformen und die Aufgabenkonzeption gelegt. Bei der Entwicklung und Implementierung, speziell der interaktiven Geräte, war ausschlaggebend, dass die Interaktivität der Lernobjekte ein entscheidendes Qualitätskriterium des Lernens bzw. einer Lernumgebung ist. Ergänzt wird die Lernumgebung durch die Bereitstellung vorlesungs- und übungsergänzender Lehrinhalte, interaktiver Experimentierumgebungen, Aufgaben- und Informationssammlungen und Hilfesysteme. Sie stellt gleichzeitig vielfältige Schnittstellen zur Verfügung, um Ergebnisse aus weiterführenden wissenschaftlichen Arbeiten zu implementieren. Durch die Integration des Computer-Algebra-Systems Mathematica über eine Java-API steht ein mächtiges Werkzeug für die mathematischen Operationen und die Erzeugung verschiedenster Präsentationsmöglichkeiten (auditiv, visuell) zur Verfügung. In Zusammenhang mit der Beschreibung der technischen Realisierung wird ein Einblick in die verwendeten Technologien, die datenbankbasierten Funktionen (Rollen- und Aufgabenkonzept) und die Integration der mathematischen Werkzeuge gegeben. Mit einer Diskussion der erreichten Ergebnisse und Überlegungen zu Weiterentwicklungen der Lernumgebung vPSM schließt die Arbeit ab.



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Lauckner, Silvio;
Modellbildung und Simulation analoger Systemkomponenten auf höherem Abstraktionsniveau. - Berlin : Logos-Verl., 2006. - XVIII, 110 S.. Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2006
ISBN 3832514171

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist es, alternative Simulationskonzepte für analoge Systemkomponenten vorzustellen und deren Leistungsfähigkeit anhand praktischer Beispiele zu demonstrieren. Insbesondere auf abstrakteren Modellsichten existieren bisher noch keine allgemein anwendbaren Lösungsansätze, die eine umfassende Analyse des Verhaltens analoger Realisierungen gestatten. Diese Arbeit soll helfen, mögliche Wege aufzuzeigen, wie die - für eine Entwurfsautomatisierung - notwendige Abstraktion des Systemverhaltens auch auf analogem Sektor erreicht werden kann. Das im Hauptteil vorgestellte Konzept gestattet es erstmalig, die Nutzsignal-Verarbeitung unter Berücksichtigung von Störeinflüssen zu analysieren. Zur Demonstration der Funktionstüchtigkeit wurden alle vorgestellten Methoden als Bibliothekselemente in eine Simulationsumgebung integriert. Beispiele bekannter technischer Systeme, die sich dahinter verbergenden Modellierungstrategien sowie die damit erzielten Resultate werden in der Arbeit ebenfalls ausführlich diskutiert. Sie gestatten einen objektiven Vergleich mit bekannten Ergebnissen traditioneller Analyseansätze und unterstreichen den vorteilhaften Einsatz abstrahierter Modellsichten im Analogentwurf. Ein solches Werkzeug kann den Entwickler bei seiner Arbeit aktiv unterstützen und den Entwurfsprozeß analoger Baugruppen entscheidend verkürzen.



Yakimchuk, Vera;
Entwicklung einer intelligenten computergestützten Lernumgebung für die elektrotechnische Grundlagenausbildung, 2006. - Online-Ressource (PDF-Datei: 146 S., 1581 KB). : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2006
- Parallel als Druckausg. erschienen

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden Ansätze vorgestellt, die zur Entwicklung einer computergestützten Lernumgebung für ein explorierendes Lernen am Fachgebiet Grundlagen der Elektrotechnik (GET) beitragen und sich als Weiterentwicklung der Forschungen des Fachgebietes in Richtungen multimedialer und intelligenter Lernumgebungen einordnen lassen. Konzeption und Implementierung interaktiver Lernmodule für die GET-Domäne, Einsatz von Ingenieurwerkzeugen in der GET-Lehre, sowie Konzeption und prototypische Implementierung einer wissensbasierten Problemlöseumgebung für GET sind die Aufgabenstellungen dieser Arbeit. Da in virtuellen (computerbasierten) Lernumgebungen für individualisiertes Lernen das Lernen in erster Linie die kognitive Auseinandersetzung des Lernenden mit dem zu lernendem Inhalt (dem Lernobjekt) bedeutet, wird Interaktivität der Lernobjekte zu einem der entscheidenden Qualitätskriterien des Lernens und der Lernumgebungen. Die webbasierte Lernumgebung GETsoft bietet den Lehrenden viele multimediale Komponenten für das Zusammenstellen ihrer Vorlesungen und Übungen. Interaktive Experimente und Aufgaben mit Möglichkeiten zur Selbstkontrolle ermöglichen den Studierenden eine aktive Verarbeitung des Lehrstoffes. Der in der Forschungsgruppe von Prof. C. Möbus (OFFIS, Oldenburg) entwickelte IPSE-Ansatz wurde auf der neuen für den Ansatz Domäne der Grundlagen der Elektrotechnik und für die neuen Aufgabenarten (Formelnanalyse, Lösungsentwurfskontrolle, Schaltungsanalyse) umgesetzt. Die Konzeption der Problemlöseumgebung mileET aus der GET-Sicht und einige Teile der implementierten wissensbasierten Komponente werden in der Arbeit betrachtet. MileET ist eine innovative Art der Lernerunterstützung auf dem GET Gebiet. Das Programm ermöglicht den Lernenden aktives, selbständiges Lernen durch Aufgabenlösen mit und in dem Programm. Studierende haben die Möglichkeit verschiedene Lösungsentwürfe zu verschiedenen Aufgaben zu den Themenfeldern Methoden der Netzwerkberechnung zusammen zu stellen und vom Programm testen zu lassen. Die implementierte wissensbasierte Komponente, eine spezielle Art des Expertensystems, besitzt die Fähigkeit die Aufgaben symbolisch zu lösen, so dass eine flexible und dynamische Lösungserzeugung unter Berücksichtigung der Benutzereingaben stattfindet und eine adaptive Rückmeldung über den Lösungsentwurf sowie eine adaptive Vervollständigung einer unvollständigen Benutzerlösung erfolgen. Den Lehrenden bietet das Programm die Möglichkeit verschiedene (neue) Aufgaben einfach zu erstellen und die Korrekturarbeit dem Programm zu überlassen. Die Überlegungen zur Weiterentwicklung der intelligenten Lernumgebung GETsoft sind schließen die Arbeit ab.



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Rummler, Andreas;
Ein generischer Ansatz zur vereinheitlichten strukturellen und funktionalen Modellierung Evolutionärer Algorithmen. - Berlin : Logos-Verl., 2006. - XVI, 268 S.. Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2006
ISBN 383251323X = 978-3-8325-1323-8

Evolutionäre Algorithmen (EA) sind eine Klasse stochastischer Optimierungsverfahren, die das Prinzip der biologischen Evolution als Vorbild nehmen und basierend auf Funktionen wie Selektion, Rekombination und Mutation in der Lage sind, mathematische Optimierungsprobleme zu lösen. Zu ihren Eigenschaften zählen die parallele Suche innerhalb einer Menge von möglichen Lösungen, ihre Anwendbarkeit bei nichtlinearen oder diskontinuierlichen Problemen sowie die selbstständige Umgehung lokaler Optima. Obwohl sich der Einsatz von EA bei der Lösung praxisrelevanter Aufgaben langsam von einem ausschließlichen Nischendasein entfernt und sich mittlerweile vermehrt auch im industriellen Umfeld wiederfindet, ist der Entwurf eines performanten EA für eine gegebene Problemstellung nicht trivial. Dies liegt einerseits an der großen Vielfalt von Freiheitsgraden von einsetzbaren Operationen und modifizierbaren Parametern und andererseits am Fehlen einer geschlossenen Theorie, die die Funktionsweise Evolutionärer Algorithmen mathematisch untermauert. Aufgrund der fehlenden theoretischen Basis für den Entwurf Evolutionärer Algorithmen besteht ein nicht unwesentlicher Teil der Arbeit eines Algorithmenentwicklers im Experimentieren mit genetischen Operatoren und ihrem Zusammenspiel innerhalb eines Algorithmus. Als derzeit einzig mögliche Unterstützung bieten sich Softwarewerkzeuge an, die diese Arbeitsschritte in geeigneter Weise begleiten. In dieser Arbeit wird ein Werkzeug zur rechnergestützten Realisierung von EA vorgestellt. Unter Einsatz moderner Objekt- und Komponententechnologien wird ein generisches objektbasiertes Modell für Evolutionäre Algorithmen vorgeschlagen. Basis des Modells ist die Zerlegung von Algorithmen in autark funktionstüchtige Elementaroperatoren. Diese werden in einem zweiten Schritt in Softwarekomponenten überführt, die sich innerhalb einer Laufzeitumgebung instanziieren, konfigurieren und ausführen lassen. Der diskutierte Ansatz umfaßt dabei die vollständige Modellierung von Algorithmen, Operatoren, der zugrundeliegenden Datenbasis sowie der gegenseitigen Interaktion und Wechselwirkungen. Das Modell wurde in eine prototypische Implementierung überführt, um die praktische Realisierbarkeit aufzuzeigen. Durch den sorgfältigen Entwurf sind Entwickler in der Lage durch die vereinheitlichte Architektur den Aufwand für den Entwurf und die Implementierung von Algorithmen esentlich zu verringern.Beim Design des vorliegenden Prototypen wurde großes Augenmerk auf höchstmögliche Flexibilität bei möglichst einfacher Anwendung gelegt. Die Eigenschaft der Erweiterbarkeit wird dabei anhand der Extraktion von Daten und deren visueller Analyse sowie der Verteilung von Algorithmen auf Computernetzwerke zur Verringerung des Rechenaufwandes demonstriert. Der praktische Einsatz des Werkzeuges wird anhand von Beispielen aus dem Bereich des automatisierten Entwurfs elektronischer Schaltungen sowie aus der Bioinformatik aufgezeigt.


http://deposit.d-nb.de/cgi-bin/dokserv?id=2854211&prov=M&dok_var=1&dok_ext=htm

Kunert, Jürgen;
Flussregelschleifen bei 77 Kelvin aus integrierter Regelelektronik und supraleitenden Quanteninterferometern in magnetisch gestörter Umgebung. - Ilmenau : Wiss.-Verl. Thüringen, 2006. - IX, 112 S.. . - (Forschungsberichte aus dem Institut für Informationstechnik. - 9) : Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2006
ISBN 3-936404-18-6

Mit dem Supraleitenden Quanten-Interferenz-Detektor (SQUID) sind empfindlichste Messungen des magnetischen Flusses und entsprechend wandelbarer Größen möglich. Verbesserte SQUID und neue Konzepte der Regelelektronik führten inzwischen zu kommerziell verfügbaren Messsystemen, die nicht nur in urbaner Umgebung stationär operieren, sondern auch bewegt werden können. Die vordere Front der Forschung und Entwicklung bilden hier Arbeiten zu mehrkanaligen Systemen, die während der Messung von Hubschraubern und Flugzeugen transportiert werden. Mit der vorliegenden Arbeit sollen weitere Impulse für die Verbesserung der Regelelektronik von DC-SQUID-Systemen gegeben werden. Gute Aussichten zur Reduzierung des Rauschens und zur Erhöhung der Signalfolgegeschwindigkeit bestehen, wenn die Regelelektronik direkt in Sensornähe und bei einer Temperatur von 77 K platziert wird. In der Arbeit wird die schrittweise Entwicklung einer integrierten BiCMOS-Schaltung (ASIC) für eine direkt gekoppelte Flussregelschleife behandelt. Im letzten Schritt wird die Regelelektronik zusammen mit HTSL-DC-SQUID bei einer Umgebungstemperatur von 77 K in urbaner Umgebung getestet. Ein Spannungsrauschen am Eingang von 240 pV/sqrt(Hz), eine maximale Signalfolgegeschwindigkeit von drei Millionen Flussquanten pro Sekunde, sowie eine Leistungsaufnahme von 52 mW entsprechen dem aktuellen Stand der Technik und stellen in dieser Kombination herausragende Kennwerte für DC-SQUID-Systeme dar. Erfahrungen und Ergebnisse aus dieser Arbeit konnten bereits erfolgreich in alternative Entwicklungen von Flussregelschleifen einfließen.



Grützmacher, Frank;
Zur Architektur verteilter, paralleler multi-user fähiger EDA-Werkzeuge. - Ilmenau : ISLE, 2005. - XVI, 158 S.. Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2005
ISBN 393884308X

Mit der fortschreitenden Miniaturisierung mikroelektronischer Schaltungen und Systeme werden auch die Entwurfswerkzeuge, die sogenannten "Electronic Design Automation"-Tools immer komplexer, die Zahl der eingesetzten, auf spezielle Aufgaben hin optimiertenWerkzeuge steigt. Um den ständig steigenden Anforderungen nach erhöhter Performance (dt. Geschwindigkeit) und verbesserter Integrationsfähigkeit Herr zu werden, bedarf es neuer Ansätze und Implementierungstechniken. In dieser Arbeit werden anhand der analogen High Level Synthese Verteilungs- und Parallelisierungsaspekte diskutiert. Auf Basis des gewählten Komponentenmodells "Enterprise Java Beans" werden Implementierungstechniken im Detail vorgestellt. Neben der Fähigkeit zur Parallelisierung und zur Teilnahme an verteilten Transaktionen, wurde Wert auf die verbesserte Integration neu zu schaffender Werkzeuge gelegt. Der in dieser Arbeit vorgestellte Integrationsrahmen ermöglicht die Nutzung der Werkzeuge und Komponenten über unterschiedliche Middleware (dt. standardisierte Kommunikationssoftware). Die bereitgestellte semantische Adaption verbessert die Robustheit gegenüber Parameter-Änderungen und erlaubt die Nutzung ein und desselben Werkzeugs über unterschiedliche Schnittstellen.



Richter, Andreas;
Estimation of radio channel parameters : models and algorithms, 2005. - XVI, 194 S = 6,12 MB. Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2005

Diese Dissertation behandelt die Schätzung der Modellparameter einer Momentanaufnahme des Mobilfunkkanals. Das besondere Augenmerk liegt zum einen auf der Entwicklung eines generischen Datenmodells für den gemessenen Funkkanal, welches für die hochauflösende Parameterschätzung geeignet ist. Der zweite Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Entwicklung eines robusten Parameterschätzers für die Bestimmung der Parameter des entworfenen Modells aus Funkkanalmessdaten. Entsprechend dieser logischen Abfolge ist auch der Aufbau dieser Arbeit.Im ersten Teil wird ausgehend von einem aus der Literatur bekannten strahlenoptischen Modell eine algebraisch handhabbare Darstellung von beobachteten Wellenausbreitungspfaden entwickelt. Das mathematische Modell erlaubt die Beschreibung von SISO (single-input-single-output)-Übertragungssystemen, also von Systemen mit einer Sendeantenne und einer Empfangsantenne, als auch die Beschreibung von solchen Systemen mit mehreren Sende- und/oder Empfangsantennen. Diese Systeme werden im Allgemeinen auch als SIMO- (single-input-multiple-output), MISO- (multiple-input-single-output) oder MIMO-Systeme (multiple-input-multiple-output) bezeichnet. Im Gegensatz zu bekannten Konzepten enthält das entwickelte Modell keine Restriktionen bezüglich der modellierbaren Antennenarrayarchitekturen. Dies ist besonders wichtig in Hinblick auf die möglichst vollständige Erfassung der räumlichen Struktur des Funkkanals. Die Flexibilität des Modells ist eine Grundvoraussetzung für die optimale Anpassung der Antennenstruktur an die Messaufgabe. Eine solche angepasste Antennenarraystruktur ist zum Beispiel eine zylindrische Anordnung von Antennenelementen. Sie ist gut geeignet für die Erfassung der räumlichen Struktur des Funkkanals (Azimut und Elevation) in so genannten Outdoor-Funkszenarien. Weiterhin wird im ersten Teil eine neue Komponente des Funkkanaldatenmodells eingeführt, welche den Beitrag verteilter (diffuser) Streuungen zur Funkübertragung beschreibt. Die neue Modellkomponente spielt eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung eines robusten Parameterschätzers im Hauptteil dieser Arbeit. Die fehlende Modellierung der verteilten Streuungen ist eine der Hauptursachen für die begrenzte Anwendbarkeit und die oft kritisierte fehlende Robustheit von hochauflösenden Funkkanalparameterschätzern, die in der Literatur etabliert sind. Das neue Datenmodell beschreibt die so genannten dominanten Ausbreitungspfade durch eine deterministische Abbildung der Pfadparameter auf den gemessenen Funkkanal. Der Beitrag der verteilten Streuungen wird mit Hilfe eines zirkularen mittelwertfreien Gaußschen Prozesses beschrieben. Die Modellparameter der verteilten Streuungen beschreiben dabei die Kovarianzmatrix dieses Prozesses. Basierend auf dem entwickelten Datenmodell wird im Anschluss kurz über aktuelle Konzepte für Funkkanalmessgeräte, so genannte Channel-Sounder, diskutiert. Im zweiten Teil dieser Arbeit werden in erster Linie Ausdrücke zur Bestimmung der erzielbaren Messgenauigkeit eines Channel-Sounders abgeleitet. Zu diesem Zweck wird die untere Schranke für die Varianz der geschätzten Modellparameter, das heißt der Messwerte, bestimmt. Als Grundlage für die Varianzabschätzung wird das aus der Parameterschätztheorie bekannte Konzept der Cramér-Rao-Schranke angewandt. Im Rahmen der Ableitung der Cramér-Rao-Schranke werden außerdem wichtige Gesichtspunkte für die Entwicklung eines effizienten Parameterschätzers diskutiert. Im dritten Teil der Arbeit wird ein Schätzer für die Bestimmung der Ausbreitungspfadparameter nach dem Maximum-Likelihood-Prinzip entworfen. Nach einer kurzen Übersicht über existierende Konzepte zur hochauflösenden Funkkanalparameterschätzung wird die vorliegende Schätzaufgabe analysiert und in Hinsicht ihres Typs klassifiziert. Unter der Voraussetzung, dass die Parameter der verteilten Streuungen bekannt sind, lässt sich zeigen, daß sich die Schätzung der Parameter der Ausbreitungspfade als ein nichtlineares gewichtetes kleinstes Fehlerquadratproblem auffassen lässt. Basierend auf dieser Erkenntnis wird ein generischer Algorithmus zur Bestimmung einer globalen Startlösung für die Parameter eines Ausbreitungspfades vorgeschlagen. Hierbei wird von dem Konzept der Structure-Least-Squares (SLS)-Probleme Gebrauch gemacht, um die Komplexität des Schätzproblems zu reduzieren. Im folgenden Teil dieses Abschnitts wird basierend auf aus der Literatur bekannten robusten numerischen Algorithmen ein Schätzer zur genauen Bestimmung der Ausbreitungspfadparameter abgeleitet. Im letzten Teil dieses Abschnitts wird die Anwendung unterraumbasierter Schätzer zur Bestimmung der Ausbreitungspfadparameter diskutiert. Es wird ein speichereffizienter Algorithmus zur Signalraumschätzung entwickelt. Dieser Algorithmus ist eine Grundvoraussetzung für die Anwendung von mehrdimensionalen Parameterschätzern wie zum Beispiel des R-D unitary ESPRIT (Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques) zur Bestimmung von Funkkanalparametern aus MIMO-Funkkanalmessungen. Traditionelle Verfahren zur Signalraumschätzung sind hier im Allgemeinen nicht anwendbar, da sie einen zu großen Speicheraufwand erfordern. Außerdem wird in diesem Teil gezeigt, dass ESPRIT-Algorithmen auch zur Parameterschätzung von Daten mit so genannter versteckter Rotations-Invarianzstruktur eingesetzt werden können. Als Beispiel wird ein ESPRIT-basierter Algorithmus zur Richtungsschätzung in Verbindung mit multibeam-Antennenarrays (CUBA) abgeleitet. Im letzten Teil dieser Arbeit wird ein Maximum-Likelihood-Schätzer für die neue Komponente des Funkkanals, welche die verteilten Streuungen beschreibt, entworfen. Ausgehend vom Konzept des iterativen Maximum-Likelihood-Schätzers wird ein Algorithmus entwickelt, der hinreichend geringe numerische Komplexität besitzt, so dass er praktisch anwendbar ist. In erster Linie wird dabei von der Toeplitzstruktur der zu schätzenden Kovarianzmatrix Gebrauch gemacht. Aufbauend auf dem Schätzer für die Parameter der Ausbreitungspfade und dem Schätzer für die Parameter der verteilten Streuungen wird ein Maximum-Likelihood-Schätzer entwickelt (RIMAX), der alle Parameter des in Teil I entwickelten Modells der Funkanalmessung im Verbund schätzt. Neben den geschätzten Parametern des Datenmodells liefert der Schätzer zusätzlich Zuverlässigkeitsinformationen. Diese werden unter anderem zur Bestimmung der Modellordnung, das heißt zur Bestimmung der Anzahl der dominanten Ausbreitungspfade, herangezogen. Außerdem stellen die Zuverlässigkeitsinformationen aber auch ein wichtiges Schätzergebnis dar. Die Zuverlässigkeitsinformationen machen die weitere Verarbeitung und Wertung der Messergebnisse möglich.



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Dimov, Boyko;
General restrictions and their possible solutions for the development of ultra high-speed integrated RSFQ digital circuits. - Ilmenau : Wiss.-Verl. Ilmenau, 2005. - IX, 107 S.. . - (Forschungsberichte aus dem Institut für Allgemeine und Theoretische Elektrotechnik. - 8) : Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2005
ISBN 3-936404-16-X

Die vorliegende Dissertationsschrift diskutiert mögliche Beschränkungen für die Entwicklung extrem schneller hoch integrierter Einzelflussquantenschaltungen (engl. RSFQ) auf der Basis von Tieftemperatursupraleitern (TTSL). Orientiert an den Erfahrungen im Entwurf hochintegrierter Halbleiterschaltungen werden hier hauptsächlich drei Problemklassen behandelt: die Untersuchung parasitärer Kopplungseffekte zwischen Mikrostreifenleitungen, die Optimierung der vorhandenen Methoden zur Übertragung von Einzelflussquantenimpulsen, und der Aufbau einer Entwurfsbasis für asynchrone Schaltungskonzepte und deren Umsetzung innerhalb der TTSL-RSFQ Schaltungstechnik. - Die parasitären Kopplungseffekte zwischen hochintegrierten TTSL-Mikrostreifenleitungen wurden durch eine neuartige Methode analysiert und ihr Einfluss auf die Leistungsfähigkeit von RSFQ-Schaltungen theoretisch abgeschätzt. Mit Hilfe eines neuartigen Konzeptes für Untersuchung dieser Effekte konnten diese Vorhersagen experimentell bestätigt und Entwurfsregeln für hochintegrierte TTSL-RSFQ Schaltungen abgeleitet werden. Die wesentlichen Übertragungsarten von Einzelflussquantenimpulsen über große Distanzen auf dem Chip wurden bezüglich ihrer Leistungsfähigkeit analysiert und durch ein neuartiges Designkonzept deutlich verbessert. So konnten erstmalig verschiedene Beeinträchtigungen bei der Signalübertragung in der TTSL-RSFQ Schaltungstechnik beseitigt werden. - Selbst unter der Annahme von synchronen RSFQ-Logikschaltungen mit hoher Komplexität ist der Betrieb mit Multigigahertz-Taktfrequenzen mit dem derzeitigen TTSL-Fertigungsprozess nicht vorstellbar. Daher wurden hier neue Konzepte der asynchronen Schaltungsrealisierung dargestellt und auf deren Grundlage eine vollständige Zellbibliothek erarbeitet. Darüber hinaus ist ein spezielles Messkonzept für eine experimentelle Überprüfung der Bibliothekselemente entwickelt und praktisch angewendet worden. - Durch eine vorhersagbare Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit durch parasitäre Kopplungseffekte, verbesserte Techniken zur Signalübertragung, ein experimentell geprüftes Konzept für die Entwicklung asynchroner RSFQ-Schaltungen und eine darauf aufbauende asynchrone Zellbibliothek ist es gelungen, die fundamentalen Begrenzungen für die Entwicklung von ultraschnellen integrierten asynchronen RSFQ Anwendungen zu überwinden.



Harutyunyan, Gurgen;
Drahtlose Bildübertragung durch nichtmetallische Rohre und Kanäle. - Ilmenau : Wiss.-Verl. Ilmenau, 2005. - VI, 104 S.. Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2005
ISBN 3936404151

Angesichts der technischen und wirtschaftlichen Erfordernisse von Untersuchungen des Zustandes von Abwasserkanälen wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Kanalreinigungsgerät weiterentwickelt, das eine funkbasierte Echtzeit-Kanalinspektion während des Reinigungsprozesses ermöglicht. Hauptaugenmerk lag auf einer drahtlosen Videoübertragung mit maximaler Reichweite, da drahtgebundene Lösungen erfahrungsgemäß dem rauen Betrieb in der Kanalreinigungstechnik nicht gewachsen sind. Der zu nutzende Übertragungskanal nichtmetallisches Rohr" stellt dabei hohe Anforderungen an das gesamte Funksystem, angefangen bei der Wahl eines geeigneten Modulationsverfahrens (analog oder digital) über die aufzuwendende Sendeleistung, die Wahl der Übertragungsfrequenz und die Gestaltung der Antennen und deren Polarisation bis hin zur Optimierung des Empfängers. Die Ermittlung und Auswertung optimaler Übertragungsbedingungen beruht auf analytischen, numerischen und experimentellen Untersuchungen des Ausbreitungsmediums. Ein speziell hierfür entwickeltes, auf der geometrischen Optik basierendes, phänomenologisches Modell beschreibt die Wellenausbreitung im Kanalrohr und liefert wertvolle Aussagen für die Systemoptimierung. Zu den Hauptmerkmalen der Ausbreitungseigenschaften dielektrisch berandeter Rohre gehört ein bei bestimmten Durchmesser-Wellenlängenverhältnissen auftretender Wellenführungseffekt mit einem messbaren Übertragungsgewinn von bis zu 20 dB im Vergleich zur Freiraumausbreitung über gleiche Distanz. Das Zustandekommen dieses Wellenführungseffektes konnte durch Reflexionen an der Grenzfläche zwischen zwei dielektrischen Medien (z.B. LuftPVC) entlang des gesamten Rohrumfanges erklärt werden. Das Modell basiert auf der vektoriellen Zerlegung des elektrischen Feldvektors eines Sendesignals beliebiger Polarisation in vertikal bzw. horizontal bzgl. der Rohrberandung orientierte Komponenten. Vielfachreflexionen mit polarisations- und entfernungsabhängigen Reflexionsfaktoren werden darin ebenso berücksichtigt wie mögliche inhomogene und verlustbehaftete Eigenschaften der Rohrberandung. Das Modell liefert eine Ausgangsbasis für numerische Modellierungen der wesentlich komplexeren Geometrien teilweise wassergefüllter Rohre, für die in der vorliegenden Arbeit aussagekräftige Plausibilitätsbetrachtungen angestellt wurden.Neben dem gerätetechnisch nutzbaren Übertragungsgewinn konnte eine weitere Verbesserung der Übertragungsqualität bzw. -Reichweite durch digitale Modulationsverfahren erreicht werden. Beide Ansätze wurden schließlich in einem voll funktionsfähigen Prototyp einer funkbasierten Kanalreinigungssonde realisiert, die in Kooperation mit dem Unternehmen KEG mbH im Rahmen eines vom BMWA geförderten Vorhabens entwickelt und in Feldtests erprobt wurde