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Dissertationen

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Hong, Aihua;
Propagation measurement based study on relay networks, 2010. - Online-Ressource (PDF-Datei: 169 S., 6865 KB). : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2010
- Parallel als Druckausg. erschienen

Von der nächsten Generation von Mobilfunksystemen erwartet man eine umfassende Versorgung mit breitbandigen Multimediadiensten. Um die dafür erforderliche flächendeckende Versorgung mit hohen Datenraten zu gewährleisten, können Relay-Netzwerke einen wesentlichen Beitrag liefern. Hierbei werden Netzwerkstationen mit Relay-Funktionalität in zellulare Netzwerke integriert. Diese Dissertation befasst sich mit der Untersuchung Relay-basierter Netzwerke unter Verwendung von Ausbreitungsmessungen. Die Arbeit deckt Fragen zur Kanalmodellierung, Systemevaluierung bis hin zur Systemverifikation ab. Zunächst wird ein auf Funkkanalmessungen beruhendes experimentelles Kanalmodell für Relay-Netzwerke vorgestellt. Im Weiteren werden technische Verfahren für Mehrfachzugriffs-Relay-Netzwerke MARN diskutiert. Die erreichbare Systemleistung wurde unter Verwendung von Rayleigh-Kanälen innerhalb einer Systemsimulation bestimmt und im Anschluss mit realen Kanälen, die sowohl direkt aus Funkkanalmessungen als auch indirekt aus dem bereits erwähnten Kanalmodell abgeleitet wurden, verifiziert. Bisherige Arbeiten zur Modellierung breitbandiger Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Kanäle berücksichtigen nicht oder nur sehr stark vereinfacht die Langzeitkorrelationseigenschaften zwischen den Links und werden damit der vermaschten und räumlich weit verteilten Topologie von Relay-Netzwerken gerecht. In der vorliegenden Dissertation erfolgte daher eine experimentelle Untersuchung zu den Korrelationseigenschaften von Large-Scale-Parametern LSP, die unter Verwendung von Funkkanalmessdaten aus urbanen Umgebungen und aus Innenräumen abgeleitet wurden. Die Ergebnisse hierzu fanden Eingang in das vom WINNER-Projekt entwickelte Kanalmodell. Sie erlauben damit eine realistischere Simulation von Relay-unterstützten Netzen. Einen weiteren Schwerpunkt dieser Arbeit stellen technische Verfahren dar, die eine Erhöhung der Systemleistung in MARN mit unbekannter Interferenz UKIF versprechen. Im Einzelnen handelt es sich um die Mehrfachzugriffs-Kodierung MAC - die eine verbesserte Signaltrennung auf der Empfängerseite und eine Erhöhung des Datendurchsatzes erlaubt, den Entwurf eines Relay-Protokolls zur Erhöhung der Systemeffizienz, einen Minimum Mean Square Error (MMSE) Algorithmus zur Unterdrückung unbekannter Interferenzen bei Erhaltung der MAC-Signalstruktur mehrerer Mobilstationen MS, und ein fehlererkennungsbasiertes Signalauswahlverfahren zur Diversitätserhöhung. Die vorgenannten Verfahren werden in einer Systemsimulation zunächst mit Rayleigh-Kanälen evaluiert und demonstrieren die erzielbare theoretische Leistungssteigerung. Die Berücksichtigung realer Funkkanäle innerhalb der Systemsimulation zeigt allerdings, dass die theoretische Systemleistung so in der Realität nicht erreichbar ist. Die Ursache hierfür ist in den idealisierten Annahmen theoretischer Kanäle zu suchen. Für die Entwicklung künftiger Relay-Netzwerke bieten die in dieser Arbeit aufbereiteten Erkenntnisse hinsichtlich der Langzeitkorrelationseigenschaften zwischen den Links einen wertvollen Beitrag für die Abschätzung ihrer Systemleistung auf der Basis eines verbesserten Kanalmodells.



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Trabert, Johannes F.;
Hybridintegrierte 4 x 4 Schaltmatrix für das Ka-Band : breitbandige Mikrowellenschaltungen in kompakten Mehrlagenkeramik-Modulen für Satellitenapplikationen. - Aachen : Shaker, 2010. - XXI, 220 S.. Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2010

Moderne Systeme der mobilen und der satellitengestützten Breitband-Kommunikationstechnik erfordern effiziente, flexibel einsetzbare, leichte und kompakte Baugruppen mit leistungsfähigen Hochfrequenzeigenschaften. Die vorliegende Dissertation beschreibt die Entwicklung einer miniaturisierten 4 × 4 Mikrowellenschaltmatrix für Anwendungen im Ka-Band (17 . . 22 GHz, downlink) in Single-Pole Multiple-Throw (SPMT)-Architektur und deren Realisierung in niedrigsinternder Mehrlagenkeramiktechnologie (low temperature co-fired ceramics - LTCC). Sie stellt eine repräsentative Schaltungsfunktion satellitengestützter Multimedia- und Kommunikationssysteme dar. Solche Schaltmatrizen sorgen für Verbindungsflexibilität, beispielsweise zum rekonfigurierbaren Rangieren unterschiedlicher Signalquellen an Sendeantennen verschiedener Beleuchtungszonen des Satelliten. Es wird eine interne Signalverteilungstopologie für die Schaltmatrix entwickelt, die mit halbleiterintegrierten SP4T-Schaltern (ein Eingang, vier Ausgänge) ein sehr kompaktes, flächenminimales Modulkonzept mit zweiseitiger Bauelementebestückung ermöglicht. Die vorliegende Entwicklung beinhaltet dabei herausfordernde Design- und Optimierungsaufgaben, um dämpfungsminimale, dreidimensional geführte Verbindungen durch kurze, verlust- und reflexionsminimale LTCC-integrierte Wellenleiter zu realisieren. Ein unverzichtbarer Fortschritt zur Realisierung ist ein zum Patent eingereichtes Wellenleitungskonzept mit sehr hoher Packungsdichte für eine effiziente, sehr breitbandige, dreidimensionale Signalverteilung innerhalb eines LTCC-Moduls, inklusive der entsprechenden Wellenleiterübergänge zur Richtungsänderung und der erforderlichen breitbandigen Kompensationsanordnungen. Der induktivitätsarme Anschluss der halbleiterintegrierten Schalter erfolgt mit Mehrfachbondbändchen. Die breitbandige Impedanzanpassung des Schalter-IC ist ein- und ausgangsseitig jeweils mit einem vierstufigen Anpassungsnetzwerk aus verteilten koplanaren Leitungselementen in Tiefpassstruktur realisiert. Die Verwendung der LTCC-Technologie ermöglicht den für Raumfahrtanwendungen erforderlichen hermetischen Verschluss. Durch die zweiseitige Hybridintegration der Nacktchips, die durchdachte Signalverteilungstopologie und die verlust- und reflexionsarme, dreidimensionale Wellenleitung wurde als bedeutendes Ergebnis dieser Arbeit eine Schaltmatrix mit beachtlichen Verbesserungen bezüglich Funktionalität, Volumen (5 cm^3) sowie Masse (9 g) und damit auch hinsichtlich potenzieller Einsatzbereiche realisiert. Im Vergleich mit konventionellen Schaltmatrizen beträgt der Miniaturisierungsfaktor ca. 1/100. Die aktuell gefertigten Schaltmatrizen präsentieren im Ka-Band mit einer Einfügedämpfung von typisch weniger als 7 dB und einer Reflexionsdämpfung von mindestens 13 dB (häufig >20 dB im Bereich von 10 .. 20 GHz) ein sehr gutes HF-Übertragungsverhalten. Diese robuste, zuverlässige 4 × 4 Mikrowellenschaltmatrix-Baugruppe bestand die durchgeführten Überprüfungen unter Satellitenbedingungen am Boden erfolgreich. Die Raumfahrtqualifikation erfolgt mit einem Forschungssatelliten des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Der Start ist für Q4/2010 geplant.



Algeier, Vadim;
Blind localization of mobile terminals in urban scenarios. - Ilmenau : ISLE, 2010. - XVII, 167 S.. : Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2010
ISBN 978-3-938843-58-1

Im Rahmen dieser Dissertation wurde das Problem der Blinden Lokalisierung von Mobilfunkterminals in städtischen Gebieten untersucht. Lokalisierung von Mobilfunkterminals stellt prinzipiell kein neues Themengebiet dar. Es sind die Randbedingungen, z.B. "blinde Lokalisierung" und "urbanes Gelände", die dieses Thema in eine neuartige und wenig erforschte Aufgabenstellung verwandeln. Als erstes wird daher in der Arbeit eine detaillierte Beschreibung und Klassifikation der vorliegenden Lokalisierungsaufgabe präsentiert. Die Besonderheit des entwickelten Lokalisierungsverfahrens besteht darin, dass es die Mehrwegeausbreitung explizit ausnutzt. Diese Eigenschaft ist in der drahtlosen Kommunikation, beim Radar und vielen anderen funkbasierten Technologien bekannt. Es ist naheliegend, dass die zeitlich-räumliche Struktur des Mobilfunkkanals positionsrelevante Information des Mobilfunkterminals enthält. Diese Information reicht allerdings nicht aus, um eine eindeutige Positionsschätzung des Mobiles zu gewährleisten. Zusätzliche Information über die Geometrie der umliegenden Reflektoren, d.h. ihre Position, Maße, Orientierung, in Kombination mit dem Ray-Tracing-Algorithmus erlauben, den Informationsmangel zu überwinden. Der wichtigste Beitrag dieser Arbeit ist das Framework für Lokalisierung der Mobilfunkterminals. Es stellt eine flexible und adaptive Prozedur bestehend aus zwei Bearbeitungsschritten dar. Im ersten Schritt erfolgt die Berechnung der Likelihood-Funktion, für die zwei Definitionen vorgeschlagen worden sind. Ihre Unterschiede, Vor- und Nachteile in der Anwendung usw. werden anhand synthetischer Daten im Laufe der numerischen Untersuchungen aufgezeigt. Dabei werden die synthetischen Daten mit Hilfe einer eigens dafür entwickelten experimentellen Umgebung generiert. Die eigentliche Positionsschätzung erfolgt im zweiten Bearbeitungschritt des Lokalisierungsframeworks. Es werden Bayessche und Fischersche Formalismen vorgestellt. Dabei wird insbesondere die rekursive Schätzung in den Mittelpunkt gestellt. Sie ermöglicht es, die Information über die Parameter oder Zustände eines dynamischen Systems in Echtzeit zu extrahieren. Somit ist sie für Lokalisierungs- und Trackinganwendungen sehr gut geeignet. Zwei Bayessche rekursive Schätzverfahren wurden implementiert, um das bewegte Mobilfunkterminal zu verfolgen. Es wurde weiterhin eine optionale Vorverarbeitungsprozedur entwickelt, die die Verfolgung von den Parametern der Mehrwegekomponenten über die Zeit beinhaltet. Die bei der blinden Lokalisierung erreichbare Genauigkeit wurde anhand von CRLB analysiert. Anschließend wurde das Framework für Lokalisierung der Mobilfunkterminals an Messdaten verifiziert.



Schwarz, Ulrich;
Ultrabreitbandantennen für biomedizinische Radaranwendungen, 2010. - Online-Ressource (PDF-Datei: 178 S., 34,4 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2010

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Entwurf spezifischer Antennen für innovative Verfahren einer mikrowellenbasierten Brustkrebsdetektion sowie für Navigatortechniken in Magnetresonanz-(MR)-Anwendungen. Dabei werden zunächst physikalische und technische Randbedingungen diskutiert, welche die Antennenentwürfe maßgeblich prägen. Während bei einer Brustkrebsdetektion anatomische Randbedingungen die grösste Einschränkung darstellen, sind bei MR-Anwendungen starke Magnetfelder zu beachten. Beiden Arbeitsgebieten ist dabei der Wunsch nach einer niedrigen unteren Grenzfrequenz gemein, um eine möglichst hohe Eindringtiefe in menschliches Gewebe zu gewährleisten. Durch eine deutliche Differenzierung der Anforderungen unterscheiden sich die einzelnen Lösungen stark voneinander, obgleich in beiden Fällen das Doppelsteghorn als Antennentyp gewählt wurde. Während als Sensoren zur Brustkrebsdetektion dielektrisch skalierte Antennen unter Verwendung von Keramik entwickelt wurden, erfolgte zur Realisierung MR-kompatibler Antennen eine rigorose Reduktion von Metallisierungsflächen, ohne die Funktionalität zu beeinträchtigen. Resultierend entstanden miniaturisierte Antennen zur Brustkrebsdetektion auf der einen und wirbelstromresistente Strahler auf der anderen Seite. Eine umfangreiche messtechnische Charakterisierung und praxisnahe Erprobung stellt die Funktionstüchtigkeit der Entwicklungen abschließend unter Beweis.



http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn=urn:nbn:de:gbv:ilm1-2010000403
Lewandowska, Agnieszka;
Kontextsensitive Dienste und Informationen für mobile Teilnehmer. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2010. - Online-Ressource (PDF-Datei: xvii, 240 S., 6,72 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2010

Die Kommunikation zwischen Menschen basiert auf Sprache (explizite Kommunikation) und auf unmittelbaren Informationen (implizite Kommunikation). Die unbewusste Berücksichtigung von Kontextinformationen während der Kommunikation kann aber vom Computer nicht automatisch umgesetzt werden. Deswegen ist die Interaktion zwischen Mensch und Computer weitaus schwieriger zu realisieren. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Erfassung, Verarbeitung und Anwendung der Kontextinformationen bei mobilen Benutzern. Dafür werden die Ergebnisse einer Literaturrecherche über Informationssysteme für mobile Teilnehmer und die daraus abgeleiteten Bewertungskriterien für ein kontextsensitives System vorgestellt. Für die Architektur des Informationssystems SFINKS werden Datenverarbeitungsprozesse konzipiert, die eine optimale Informationsanpassung an einen mobilen Benutzer und seinen wechselnden Kontext ermöglichen. Das System kann seinen Benutzern individuell zugeschnittene Informationen und Dienste zu jedem Zeitpunkt und an jedem Ort bereitstellen.


http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2010000345

Neundorf, Volker;
Konzeption, Entwicklung und Organisation einer webbasierten Lernumgebung für die ingenieur-technische Ausbildung am Beispiel Grundlagen der Elektrotechnik, 2010. - Online-Ressource (PDF-Datei: 236 S., 16,7 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2010

In der vorliegenden Arbeit wird ein systematisches und durchgängiges Prozess- und Vorgehensmodell zur Entwicklung von webbasierten Lernumgebungen mit Fokus auf die Ingenieurwissenschaften beschrieben. In diesem Rahmen werden die Konzeption, Erstellung, Verarbeitung und Verwaltung von Lernobjekten mit einem Datenbankmanagementsystems nach dem LOM-Standard eingebettet. Die Arbeit lässt sich dabei in die Reihe der Forschungen am Fachgebiet Grundlagen der Elektrotechnik zu multimedialen und webbasierten Lernumgebungen einordnen. Am Beispiel GETsoft werden konkrete Problemstellungen bei der Umsetzung von Komponenten einer Lernumgebung aufgezeigt und fachspezifische Lösungsmodelle angeboten. Die Motivation und Zielsetzung, die Einordnung der Arbeit und die Vorgehensweise sowie eine Analyse von geleisteten Vorarbeiten sind im ersten Kapitel dargestellt. Neben einer umfassenden Analyse von Lernumgebungen in ingenieur-wissenschaftlichen Disziplinen ist die Konzeption eines adaptierbaren Prozess- und Vorgehensmodells zur Erstellung einer Lernumgebung bestehend aus Lernobjekten und Komponenten die Aufgabenstellung dieser Arbeit. Mit den Grundlagen von webbasierten Lernumgebungen im ingenieur-wissenschaftlichen Bereich, E-Learning-Standards, Softwareentwicklungsprozessen und Datenbanktechnologien beschäftigt sich das zweite Kapitel. Bereits im Grundlagenkapitel wird die Idee eines Ebenenmodells für Lernumgebungen in Kombination mit einem speziellen Modell von Lernobjekten entwickelt. Das dritte Kapitel analysiert anhand eines Kriterienkataloges den Stand der Technik auf dem Gebiet webbasierter Lernumgebungen in einigen ingenieur-wissenschaftlichen Grundlagenfächern. Detailliert wird die aktuelle Situation in den Fächern Physik, Mathematik, Maschinenbau und Elektrotechnik analysiert. Daneben wird kurz auf Chemie und Medizin sowie den internationalen Sprachraum eingegangen. Die medientechnische Analyse und Konzeption eines adaptierbaren Prozess- und Vorgehensmodells für die Entwicklung webbasierter Lernumgebungen wird im vierten Kapitel beschrieben. Evolutionäres Prototyping und objektorientierter Entwurf stehen hier im Mittelpunkt eines Vorgehensmodells zur ebenenbasierten System- und Lernobjektentwicklung. Das fünfte Kapitel schildert konkrete Umsetzungen der allgemeinen Konzeption an Beispielen aus GETsoft. Anschauliche Umsetzungen der Mediengestaltungskonzepte überführen die Theorie in die Praxis. Die Funktionalitäten und Schnittstellen der GETsoft-Datenbank für standardisierte wiederverwendbare Lernobjekte und ihre Metadaten stellen hier einen Schwerpunkt dar. Im Kapitel sechs werden Beispiele und Ansätze zum Transfer, der Vernetzung sowie zur Verbreiterung von GETsoft vorgestellt. Das letzte Kapitel stellt Überlegungen zu Erfolgsfaktoren von Lernumgebungen an, diskutiert kurz offene Wissensressourcen als Zukunftsmodell und bettet darüber Ideen zur Weiterentwicklung von GETsoft ein.



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Gädicke, Wilfried;
Simulationsbasierte Sprachqualitätsschätzung von Freisprechsystemen, 2010. - Online-Ressource (PDF-Datei: 161 S., 3548 KB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2010

Eingeführt wird in das Thema mit einer Darstellung der standardisierten und veröffentlichten Verfahren zur Sprachqualitätsevaluierung. Als Besonderheit wird hierbei auch die Nutzbarkeit von Verfahren aus dem Audiobereich begutachtet. Als Innovation wird ein multimediales Verfahren vorgestellt, das die Vorteile von komparativen und absoluten Verfahren miteinander kombiniert. Dieses Verfahren wurde implementiert und bei umfangreichen Probandentests für den eindimensionalen Anwendungsfall verifiziert. Letztlich werden Betrachtungen zu Evaluierungsdimensionen und qualitätsbeeinflussenden Faktoren angestellt. Auf die Einführung in die subjektiven Verfahren folgt eine Sammlung von Methoden zur objektiven Evaluierung. Es wird ein großer Überblick über alle bei der Sprachqualitätsevaluierung eingesetzten Komponenten gegeben. Einige Realisierungen von objektiven standardisierten oder veröffentlichten Verfahren werden vorgestellt. Als Ausblick werden einige allgemeine Beobachtungen dargestellt, die in den bekannten Verfahren zur Evaluierung der Sprachqualität noch nicht berücksichtigt wurden. Das Kapitel Sprachqualitätsevaluierung im Fahrzeug stellt den Ist-Zustand der Evaluierungsverfahren nach VDA-Spezifikation dar. Ferner wird ein neues Verfahren zur vollständigen Evaluierung von Freisprechsystemen im Labor dargestellt, das auf Impulsantwortmessungen, Prüfständen und einer PC-Simulation basiert. Durch dieses Verfahren verbessern sich Faktoren wie Kosten, Qualität, Komplexität, Reproduzierbarkeit, Entwicklungszeiten und Arbeitsbedingungen. Im vorletzten Kapitel wird die Realisierung eines Sprachqualitätsevaluierungsverfahrens für Freisprechsysteme beschrieben, das auf der Methode der kleinsten Fehlerquadrate und einem Modell aus Gauß'schen Mischverteilungen basiert. Es werden mit dem optimierten Verfahren Korrelationen im Bereich oberhalb von 0.9 erreicht. Diese Korrelationen sind vergleichbar mit denen anderer etablierter Verfahren, mit dem Unterschied, dass diese Verfahren im Wesentlichen nicht für den speziellen Anwendungsfall der Evaluierung von Freisprechsystemen im Fahrzeug konzipiert wurden. Zukünftig ist anzustreben, alle in dieser Dissertation beschriebenen Komponenten zu einem kompletten Hardware-in-the-loop (HiL) zusammenzufügen.



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Costa, João Paulo Carvalho Lustosa; da
Parameter estimation techniques for multi-dimensional array signal processing. - Aachen : Shaker, 2010. - XIII, 211 S.. . - (Berichte aus der Kommunikationstechnik) Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2010

Methoden der Antennenarraysignalverarbeitung stellen ein sehr wichtiges und bedeutsames Forschungsgebiet dar. Insbesondere spielen hochauflösende Parameterschätzverfahren eine entscheidende Rolle in Anwendungsgebieten wie RADAR, SONAR, Mobilkommunikation, Biosignalverarbeitung oder Seismologie. Dabei muss einerseits die Modellordnung, also die Anzahl der dominanten Komponenten im gemessenen Signal, bestimmt werden. Andererseits sind häufig auch Parameter wie räumliche Winkel der einfallenden sowie der abgestrahlten Wellen, Signallaufzeit oder Dopplerverschiebung zu schätzen. Im Allgemeinen sind die zugrunde liegenden Signale mehrdimensional. Betrachtet man diese Dimensionen nicht gemeinsam sondern separat, steht jeweils nur eine Projektion der Daten in diese Dimension zur Verfügung. Das führt in vielen Szenarien zu einer unzureichenden Schätzgenauigkeit. Deshalb sind mehrdimensionale Arraysignalverarbeitungsalgorithmen, die alle natürlichen Dimensionen des Signals gemeinsam behandeln und dabei dessen Struktur ausnutzen, ein bedeutsames Werkzeug und Gegenstand der aktuellen Forschung. In dieser Arbeit konzentrieren wir uns hauptsächlich auf zwei Arten von Parametern: Die Modellordnung sowie die zugehörigen räumlichen Frequenzen. Im mehrdimensionalen Fall lässt sich die Modellordnungsschätzung erheblich verbessern, wenn man dafür die mehrdimensionale Struktur explizit ausnutzt. Für Szenarien mit additivem Gaußverteiltem weißen Rauschen schlagen wir dafür den R-D Exponential Fitting Test (R-D EFT) vor. Da R-D EFT weißes Rauschen voraussetzt untersuchen wir schließlich noch den Fall des gefärbten Rauschens. Hier schlagen wir das closed-form PARAFAC-based model order selection scheme (CFP-MOS).Sobald die Modellordnung bestimmt wurde, können im nächsten Schritt weitere gewünschte Parameter aus den dominanten Komponenten bestimmt werden. Für diese Aufgabe schlagen wir das closed-form PARAFAC based parameter estimation (CFP-PE) scheme vor.Im Fall von farbigem Rauschen leidet die Schätzgenauigkeit aller Parameterschätzverfahren, wodurch die Anwendung von Prewhitening-Techniken erforderlich wird. Für bestimmte biomedizinische Signale wie Elektroenzephalogramme (EEG) sowie für bestimmte Kommunikations-Anwendungen mit Mehrantennen-Systemen besitzt das Rauschen eine ganz spezifische mehrdimensionale Struktur. Diese kann ausgenutzt werden um das Prewhitening weiter zu verbessern, wodurch jedoch ein mehrdimensionales Prewhitening-Verfahren erforderlich wird. Unser Vorschlag dazu ist die Sequential Generalized Singular Value Decomposition (S-GSVD). Für den Fall, dass die Rauschstatistik nicht bekannt ist, schlagen wir die Iterative S-GSVD vor.



Henkel, Daniel;
The impact of controlled-mobility helper nodes on the performance of challenged networks. - Aachen : Shaker, 2010. - XIV, 150 S.. . - (Berichte aus der Kommunikationstechnik) Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2009

Verzögerungs- und unterbrechungstolerante Netzwerke (DTN) sind in den letzten Jahren zu einem vielversprechenden Forschungszweig geworden. In diesen Netzwerken wird Knotenmobilität nicht als Ausnahme oder als nachteilig empfunden, sondern als notwendige Voraussetzung für Datenaustausch zwischen Netzwerkknoten, insbesondere dann, wenn die Mobilität einzelner Knoten direkt gesteuert werden kann, wie es z.B. bei unbemannten Flugzeugen der Fall ist. Diese Eigenschaft ermöglicht in Verbindung mit drahtloser Kommunikation eine gezielte Veränderung der Netzwerktopologie entsprechend des Kommunikationsaufkommens anstatt die Daten über eine ineffiziente Netzwerktopologie schicken zu wollen. Spezielle DTN Protokolle erlauben eine Datenübertragung im Netzwerk selbst unter widrigen Umständen, wie z.B. bei sehr langen Verzögerungen oder sporadischem Kontakt zwischen Netzwerkknoten. Daher kann man neue Kommunikationsmodi definieren, die zwei bestimmte Knoten mit einem Link oder mehrere Knoten im ganzen Netzwerk miteinander verbinden können. Diese Dissertation beschreibt diese neuen Modi, genauer Relaying und Ferrying, optimiert deren Funktionsweise und zeigt, welche Performancesteigerung gegenüber einer direkten drahtlosen Verbindung erzielt werden kann. Es existiert eine Beziehung zwischen den Modi Direkt, Relay und Ferrying in dem Sinne, dass es immer einen Modus gibt, der die beste Performance in einer bestimmten Umgebung aufweist. Der Einsatz der Modi wird von den Umgebungsparametern wie z.B. der Distanz zwischen Knoten, dem Dämpfungsfaktor des drahtlosen Mediums oder allgemeinen Funkparametern beeinflusst. Hierbei kann man eine Steigerung der Netzwerkperformance durch den Einsatz von steuerbaren mobilen Helferknoten erreichen. In zwei von uns betrachteten Relaying Modi, genauer Single und Parallel Relaying, kann die Anzahl der Relais und deren Position bestimmt werden, so dass der Datendurchsatz und die Verzögerung auf einem Link optimiert werden können. Auch der Ferrying Modus bietet durch zwei Strategien die Möglichkeit, die Performance auf einem Link zu erhöhen. Jedoch liegt die eigentliche Stärke des physikalischen Transportes von Datenpaketen darin, mehrere Netzwerkknoten auch dann miteinander verbinden zu können, wenn sie durch sehr lange Strecken oder widrige Umgebungsinterferenz voneinander getrennt sind. Da jedoch die Bewegung einer Ferry im Gegensatz zur schnellen drahtlosen Datenkommunikation sehr langsam ist, spielt die gezielte Planung der Ferry Route eine sehr grosse Rolle. Wir stellen zwei neue Ferry Routen-Planungsalgorithmen vor, welche die durchschnittliche Paketverzögerung minimieren. Speziell durch die Methode des Lernens durch Verstärkung (Reinforcement Learning) kann man Ferry Routen erzeugen, die eine signifikante Verringerung der Paketverzögerung erreichen. Als eine Anwendung des Ferrying Kommunikationsmodus entwerfen und implementieren wir eine Referenzarchitektur für die zuverlässige Datenerfassung in weiträumigen Sensornetzwerken. Dieses System ermöglicht die Übertragung von Sensordaten über sporadisch unterbrochene Netzwerke zu mehreren Erfassungspunkten. Experimente zeigen die korrekte Funktionsweise einer prototypischen Implementierung der Architektur.



Volmer, Christian;
Compact antenna arrays in mobile communications : a quantitative analysis of radiator coupling. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2010. - Online-Ressource (PDF-Datei: XV, 251 S., 10,51 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2009
- Enth. außerdem: Thesen

Um der anhaltenden Nachfrage nach höheren Übertragungsraten und größerer Mobilität zu begegnen, setzen moderne Mobilfunksysteme zunehmend adaptive Gruppenantennen ein. Rückt man Strahlerelemente zur Unterbringung in kleinen tragbaren Endgeräten (z.B. Handys) jedoch eng zusammen, so beeinträchtigen Verkopplungseffekte deren Abstrahleigenschaften. Um diese Beeinträchtigungen im Vergleich zu den üblichen Betrachtungsweisen anschaulicher zu beschreiben, erweitert die vorliegende Arbeit den bekannten Effizienzbegriff einer Einzelantenne auf beliebige Antennengruppen durch die Einführung orthogonaler Strahlungsfreiheitsgrade. Die Auswirkungen von Strahlerverkopplung werden anhand von Beispielen aufgezeigt. Anpass- und Entkoppelnetzwerke können der Strahlerverkopplung entgegenwirken. Für eine breite Klasse von ntennengruppen wird eine systematische Entwurfsvorschrift vorgestellt und durch zahlreiche Beispiele bestätigt, dabei stellen sich Ohm'sche Netzwerkverluste und schmale Bandbreiten als allgemeine Hauptschwächen derartiger Netzwerke heraus. Zur Untersuchung des Einflusses der Strahlerverkopplung auf die Übertragungsqualität eines Diversitätsempfängersystems werden geschlossene Ausdrücke für seinen Diversitätsgewinn hergeleitet und diskutiert. Diese Analyse wird anschließend durch ein umfassendes Rauschmodell erweitert. Diversitäts- und Rauschmessungen bestätigen die theoretischen Betrachtungen. Die vorliegende Arbeit möchte ein anschaulicheres Verständnis von Strahlerverkopplung vermitteln und Bewusstsein dafür schaffen, dass eine Betrachtung des Gesamtsystems essentiell für eine objektive Beurteilung der Leistungsfähigkeit kompakter Gruppenantennen ist.



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