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INHALTE

Studienabschlussarbeiten

Anzahl der Treffer: 614
Erstellt: Wed, 27 May 2020 23:01:00 +0200 in 1.8638 sec


Goel, Dhruv;
Bi-static micro-Doppler signatures of road users. - Ilmenau. - 60 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Sensorbasierte Fahrerassistenzsysteme - mit Schwerpunkt auf Radarsystemen - spielen eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung des automatisierten und vernetzten Fahrens. Neben den weit verbreiteten (quasi) monostatischen Radarsystemen bieten bi-statische Radarkonfigurationen in Kombination mit MIMO-Architekturen das Potenzial einer verbesserten Radarsichtbarkeit für Verkehrsteilnehmer. Die Ausnutzung der Funkemission bestehender Funkstandards wie IEEE 802.11p oder LTE-V, z.B. durch das Konzept der kooperativen passiven kohärenten Lokalisierung (CPCL), spielt in diesem Zusammenhang eine wichtige Rolle. Der Schwerpunkt der laufenden Forschung liegt auf den bi-statischen Streusignaturen im Frequenzbereich - ähnlich dem Radarquerschnitt RCS - und im Doppler-Bereich, einschließlich der Mikro-Doppler-Signaturen, die die Grundlage für die Ableitung einer leistungsfähigen Objektklassifizierung bilden. Im Rahmen dieser Masterarbeit wird ausgehend von einfachen, definierten Trajektorien von Punktstreuern mittels MATLAB die winkelabhängige Dopplerverschiebung aus analytisch formulierten Geometrien für bi-statische Radarszenarien abgeleitet. Anschließend wird die Doppler-Antwort in Bezug auf geeignete Parametervariationen, z.B. bi-statischer Winkel und Aspektwinkel des Ziels, bewertet. Basierend auf diesen Überlegungen wird ein Aufbau entwickelt, der zum Messen von bi-statischen Mikro-Doppler-Signaturen eines Fahrrads in VISTA geeignet ist. Anschließend wird die aus der numerischen Modellierung erhaltene Mikro-Doppler-Signatur mit den Messergebnissen verglichen. Durch diese Untersuchungen können wir den Schluss ziehen, dass die Mikro-Doppler-Signatur als nützliches Instrument zur Erkennung von Radfahrern dienen und zur Identifizierung und Klassifizierung ungeschützter Verkehrsteilnehmer, wie z. B. Fußgänger und Radfahrer, erweitert werden kann. Die Anwendung gemeinsamer Zeit-Frequenzbereichs-Analysen kann dazu beitragen, die Nachbearbeitung von Messdaten zu verbessern.



Große, Peter;
A rapid prototyping framework connecting C++ and Python for signal processing in non-destructive testing. - Ilmenau. - 77 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Diplomarbeit 2020

In dieser Arbeit wird untersucht, wie sich Python-Module in C++-Anwendungen einbinden lassen. Während Python in Forschung und Entwicklung für Rapid Prototyping weit verbreitet ist, ist C++ die De-facto-Standardsprache für einsetzbare, kundenspezifische Software. Beide Sprachen haben ihre Vor- und Nachteile, daher ist die Integration beider sinnvoll, z.B. um Kunden schnell neuentwickelte Signalverarbeitungsalgorithmen zur Verfügung zu stellen, ohne dass diese vorher in C++ neu implementiert werden müssen. Umgekehrt kann das Verhalten solcher Algorithmen im Kontext der Kundenanwendung untersucht werden, unter Verwendung aller vorhandener Funktionen, die im Rapid-Prototyping-Framework eventuell nicht existieren. Als Grundlagen des Frameworks werden die technischen Aspekte der Ausführung von Python-Code und das Design des CPython-Interpreters im Besonderen vorgestellt. Es werden verfügbare Python-Implementierungen evaluiert, wobei CPython als am besten geeignet erachtet wird; seine umfangreiche Programmierschnittstelle (API) erweist sich als besonders vorteilhaft. Zur Verwendung der C-API in C++ werden API-Frameworks wie pybind11 als hilfreich angesehen, da sie C++-Funktionen wie implizite Datentypkonvertierung nutzen. Von den unterstützten Arten von Python-Code erfüllen Binärmodule durch Verwendung der C-API weitere wichtige Anforderungen: Durch vorherige Übersetzung in Maschinencode erlauben sie höchste Rechengeschwindigkeiten, zeitgleich ein hohes Maß an Schutz von geistigem Eigentum (IP). Um eine Neuimplementierung in C zu vermeiden, werden Werkzeuge zur Generierung von Modulcode aus Python-Quellcode untersucht, von denen Nuitka die komfortabelsten Funktionen bietet. Das vorgestellte Framework-Konzept PyUnion umfasst Softwarekomponenten, welche für Rapid Prototyping die Ausführung Python-Module jeglicher Art aus C++-Anwendungen heraus, sowie die Nutzung gemeinsamer Datenstrukturen für den Austausch zwischen beiden Umgebungen ermöglichen. Zur Unterstützung langlaufender Prozesse wird die Verwendung von im Hintergrund laufenden Threads vorgesehen, sowohl für die Ausführung der Python-Module als auch für Steuerungs- und Überwachungszwecke. Weitere wichtige Designaspekte sind der Einsatz von pybind11 zur Interaktion mit Python und Einbettung des CPython-Interpreters, sowie Nuitka zur Kompilierung von Python-Quellcode zu Binärmodulen.



Lienke, Jonas;
Multi-level emulation of mixed-signal design representations in programmable logic. - Ilmenau. - 102 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

In dieser Arbeit wird ein neuer Ansatz für Mixed-Signal Verikationsmethoden mittels Emulation von Mixed-Signal Systemen in programmierbarer Logik vorgestellt, der eine energie- und zeiteziente Simulationsumgebung ermöglicht. Dies trägt zu einer neuartigen Lösung für den zeitaufwändigen Prozess der Validierung von integrierten Schaltungen mit Mixed-Signal Eigenschaften auf Systemebene bei. Die unterschiedliche Natur von analoger und digitaler Domäne hindert die direkte Anwendung von DES auf analoge Systeme. Um diese Einschränkung zu umgehen, wendet die in dieser Arbeit vorgeschlagene Simulationsmethode Oversampling im analogen Bereich an, wodurch eine feste Simulationsschrittbreite bereitgestellt und die Modellgenauigkeit verbessert wird. Das analoge Modell wird dann in System-C realisiert und anschließend zusammen mit dem digitalen Teil des Designs mittels HLS synthetisiert. Dies ermöglicht eine in sich geschlossene Simulationsumgebung für Mixed-Signal Datenströme, die deutlich höhere Simulationsgeschwindigkeiten erreicht als vergleichbare Simulationskonzepte. Darüber hinaus trägt das neuartige Verfahren zu einer kohärenten Verikationsmethodik für vollwertige Mixed-Signal Systeme bei. Um die Konsistenz innerhalb der Simulationsmethode zu gewährleisten, wird ein SDF Modell konzipiert und anschließend in der PYNQ Testbench mit Hilfe gebräuchlicher Designmethoden implementiert. Um die Qualität der neuartigen Methode zu bewerten, wird die Leistungsbewertung der PYNQ Testbench mit externen experimentellen Ergebnissen für einen anwendungsbezogenen Testfall verglichen. Basierend auf dieser Bewertung wird eine Schlussfolgerung gezogen, wie sich die vorgestellte Methode im Vergleich zu State of the Art Simulationsmethoden verhält.



Gegolli, Donald;
End to end performance analysis of an automotive inter-domain communication over Scalable-Service Oriented Middleware over IP (SOME/IP). - Ilmenau. - 102 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die Automobilindustrie befindet sich derzeit in einem Umbruch. Megatrends wie Autonomes Fahren, Elektrifizierung oder Konnektivität stehen im Fokus der wichtigsten Hersteller. Bertrandt folgt diesen Trends und entwickelt ein eigenes, hochmodernes Auto. Infolgedessen wird die Fahrzeugarchitektur in Richtung der domänenorientierten Architektur neu gestaltet. Darüber hinaus wird Automotive Ethernet zusammen mit Scalable Service-Oriented Middleware over IP (SOME/IP) eingeführt, um die anspruchsvolle Kommunikation im Fahrzeug zu bewältigen. Es ist jedoch zu beachten, dass die klassischen Kommunikationsprotokolle nicht ganz verschwinden werden. In einer solchen Situation ist es unerlässlich, das Verhalten und die Auswirkungen zu analysieren, die die alten und neuen Technologien in Kombination haben. Ziel dieser Arbeit ist es, die Ergebnisse auszuwerten, wenn ein klassisches Protokoll wie Controller Area Network (CAN) mit SOME/IP kombiniert wird. Die End-to-End-Verzögerungen werden zusammen mit den spezifischen Segmenten, die den gesamten Kommunikationsweg bilden, gemessen. Es werden mehrere Simulationen unter verschiedensten Szenarien durchgeführt. Dabei werden Zyklusszeiten von 5 ms, 10 ms und 100 ms betrachtet. Ebenfalls wurde auf dem Ethernet, wie auch auf dem CAN, ein Stressszenario durchgeführt, um eine hohe Grundlast zu erzeugen um dadurch die Kommunikation zu stören. Die Ergebnisse zeigen, dass die Zuverlässigkeit der Kommunikation von der Häufigkeit der erzeugten Nachrichten abhängt. Realitätsnahe Werte wie 10 ms und 100 ms haben geringe Verzögerungen, was beweist, dass diese neu entwickelten Technologien für die Automobilumgebung geeignet sind.



A study of multichannel biomedical data streams, using machine learning methods with regard to an implementation in embedded systems. - Ilmenau. - 53 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Erkrankungen des Herzkreislaufsystems sind einer der häufigsten Todesursachen in Deutschland und stellen damit einen enormen Kostenfaktor im Gesundheitssystem dieses Landes dar. Auf der Basis der Aufahme und Auswertung des Elektrokardiogramms (EKG) lassen sich auf nichtinvasive Weise vom Arzt Aussagen zur Herzfrequenz, zum Herzrythmus, zur Vorhoftätigkeit, zu Extrasystolen zum Vorliegen eines akuten oder zurückliegenden Herzinfrakts und anderen Erscheinungen/Erkrankungen machen. Bereits seit dem 70er Jahren wird daran gearbeitet, mit mathematischen Methoden dem Kardiologen zur Unterstützung ein Werkzeug in die Hand zu geben, welches die gewonnen Signale automatisch verarbeitet und interpretiert. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Detektion von QRS-Komplexen. Dazu gibt es bereits eine Vielzahl von Methoden und Algorithmen. Im Rahmen dieser Bacherarbeit geht es darum (angewandt auf einen seht großen EKG-Datensatz) geeignete mathematische Methoden des maschinellen Lernens zu finden, die in der Lage sind "ähnliche" QRS-Komplexe zu erkennen, diese zu einer intelligen Datenredukltion zu nutzen und so eine Klassifizierung durchzuführen. Ein weiterer Schwerpunkt ist dabei das Finden geeigneter aussagekräftiger Merkmale, die eine gute Clusteranalyse ermöglichen und zur Verbesserung der Klassifikationsergebnisse beitragen.



Burki, Mohsin Khan;
Network aware service placement in wireless mesh network. - Ilmenau. - 78 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Mit dem Fortschritt der Funktechnik, verbreitet sich die Service-Platzierung in WMNs zunehmend. Dies liegt hauptsächlich an der einfachen Bereitstellung, Skalierbarkeit und Flexibilität der drahtlosen Netzwerke. Falsche Platzierungen von Diensten führt zu einer schlechten Leistung. Durch überlastete Knoten und Verbindungen beeinträchtigt dies den Nutzer der Dienste. Der Algorithmus NASAP wurde entwickelt, um dieses Problem zu lösen. Der Algorithmus berücksichtigt die Eigenschaften des zugrundeliegenden Netzwerks, indem er Packet-Folgen verschickt, um das Netzwerk zu messen. Diese Folgen halten den Mehraufwand bei der Messung des Netzes gering und sorgen für eine schnelle Berechnung der Ergebnisse. Der Hauptbaustein des Algorithmus ist die Identifizierung der Service-Anforderungen auf der Grundlage der beiden wichtigsten Parameter der Servicequalität, nämlich bitratenintensive und latenzempfindliche Dienste. Mit NASAP wurde der Gesamtdurchsatz für 60% der Benutzer um bis zu 15% verbessert. Die Serviceantwortzeit verbessert sich auch, wenn viele Dienste bereitgestellt werden und eine große Anzahl von Benutzern mit diesen diensten kommunizieren. Darüber hinaus werden die Ressourcen der Knoten ausgewogene verteilt und dadurch eine Auslastung einzelner Knoten verhindert.



Altenburg, Sophie;
A software architecture for reproducible and consistent scientific simulations. - Ilmenau. - 70 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Wissenschaftliche Simulationen müssen konsistent und reproduzierbar sein und müssen, z.B. in Parameterstudien, oft für einen umfangreichen Katalog an Parameterkombinationen durchgeführt werden. Dabei unterliegen sie häufiger Überarbeitung, was sie für Inkonsistenz in Zwischenergebnissen anfällig macht. Trotzdem ist das erneute Berechnen jedes Ergebnisses bei jeder Änderung aus Effizienzgründen keine Lösung. Kern dieser Arbeit ist daher die Konzeptionierung einer Software-Architektur, die sich der konsistenten und reproduzierbaren Ausführung solcher Simulationen widmet. Angelehnt an Flow-Programmierung wird eine Simulation mittels gerichtetem Graph als Workflow dargestellt. Besonderheiten in der Repräsentation der untersuchten Architektur sind "collect"-Schritte, die (Zwischen-)Ergebnisse mehrerer Parametersets zusammenfassen und einzelne Ausführungszweige mit ungünstigen Parameterkombination kontrolliert abzubrechen. Zusätzlich nutzt der Algorithmus Nebenläufigkeiten im Workflow. Das konsistente Speichern der Ergebnisse wird von einem Cache mit Hilfe von Hashing als Konsistenzkontrolle für Zwischenergebnisse übernommen. Ziel der Architektur ist, Simulationen in einzelne, teils parallelisierbare Schritte herunter zu brechen, die leicht änderbar bleiben und gleichzeitig konsistente Ergebnisse zu liefern. Die Bewertung der Architektur erfolgt mit Fokus auf Reproduzierbarkeit und Konsistenz der Ergebnisse, Effizienz steht erst an zweiter Stelle. Dieses Ziel sowie alle in der Arbeit aufgeführten Muss-Kriterien wurde erfüllt.



Miethe, Sebastian;
Evaluation der Interoperabilität unterschiedlicher Protokollimplementierungen für drahtlose Sensornetze. - Ilmenau. - 136 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die Interoperabilität in drahtlosen Sensornetzen, also die Zusammenarbeit heterogener Komponenten eines Netzes, ist durch die Diversität angebotener Hard- und Softwarelösungen nicht immer gegeben. Dies ist ein Problem, wenn bestehende Netze um anderen Komponenten erweitert werden sollen und schränkt die Zukunftsfähigkeit eines Netzes ein. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Interoperabilität der drei Implementierungen OpenThread, dem Kinetis- und dem Mbed Thread Stack des Protokollstapels Thread. Anhand unterschiedlicher Untersuchungen wird die Zusammenarbeit der Implementierungen beobachtet und anschließend bewertet. Nach einer theoretischen Betrachtung folgen empirische Untersuchungen, deren Beobachtung Aufschluss darüber gibt, ob die Implementierungen standardkonform arbeiten und bis zu welchem Grad sie interoperabel sind. Anhand der gewonnenen Ergebnisse wird klar, dass Interoperabilität zwischen den Implementierungen nicht als gegeben vorausgesetzt werden kann. Bei der Durchführung der Versuche werden unterschiedliche Auffälligkeiten im Ablauf dokumentiert, die zu Einschränkungen in der Zusammenarbeit der Netzwerkknoten führen. Weiterhin wird festgestellt, dass von der Thread Group zertifizierte Endprodukte hiervon nicht betroffen sind und besser abschneiden, als jene die diese offizielle Zertifizierung nicht haben. Die Ergebnisse bestätigen die Relevanz der Interoperabilitätsbetrachtungen in drahtlosen Sensornetzwerken und zeigen, dass selbst zwischen Implementierungen eines Standards Probleme auftreten können.



Pérez Mejía, Eduardo José;
Parametric reconstruction of multi-channel data in ultrasound NDT. - Ilmenau. - 64 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Der Bereich der zerstörungsfreien Ultraschallprüfung (UNDT) beschäftigt sich mit der Aufgabe, Defekte in Festkörpern zu lokalisieren. Dafür ist eine hochauflösende Bildgebung von größter Bedeutung. Die Forschung zur UNDT befasst sich mit Rekonstruktionsverfahren, Modellen und Datenerfassungsmodalitäten zur Verbesserung der Bildqualität und der Fehlererkennung. Dafür werden große Mengen an Messdaten benötigt. In dieser Arbeit wird ein Compressed-Sensing-Modell für hochwertige Rekonstruktionen vorgestellt, das die Reduzierung der Messzeit und der Speicherkosten von Full-Matrix-Capture-Daten (FMC) ermöglicht. Zunächst wird ein parametrisches Modell für 2D-FMC-Daten eingeführt, das die Tensorstruktur dieser Art von Messung hervorhebt. Dieses wird dann um eine komprimierte Abtastung über Fourier- und räumliches Sub-Sampling erweitert. Das Problem der Schätzung der Position von punktförmigen Reflektoren aus vollständigen und komprimierten FMC-Daten wird mittels Herleitung der Cramer-Rao-Schranke (CRB) für die Standortparameter untersucht und ihr Grenzwertverhalten betrachtet. Dabei wird gezeigt, dass zwei Kanäle ausreichen, um eine endliche Varianz für die Position eines einzelnen Reflektors zu erreichen, und, dass räumliches Sub-Sampling einen Fernfeldgewinn ergibt. Mittels dieser Analyse wird eine Methode für das Design des räumlichen Sub-Samplings, basierend auf der worst-case CRB eines hypothetischen Reflektors, formuliert. Die Rekonstruktion der Defektpositionen wird als ein Sparse-Signal-Recovery-Problem betrachtet und mit dem Fast-Iterative-Shrinkage/ Thresholding Algorithmus (FISTA) gelöst. Details für eine matrixfreie Implementierung werden angesprochen. Die Ergebnisse der vorgestellten Rekonstruktionsmethode werden mit der renommierten Total-Focusing-Method (TFM) verglichen. Synthetische und reale Messdaten zeigen, dass der vorgestellte Ansatz auf unkomprimierten Daten zu einer höheren Auflösung als TFM führt. Bei Anwendung auf komprimierte Messdaten übertrifft er TFM weit, da Sub-Sampling-Artefakte reduziert werden. Schließlich wird gezeigt, dass TFM, obwohl es eine niedrigere Auflösung liefert, in einen progressiven Algorithmus überführt werden kann, der die Visualisierung während des Messvorgangs ermöglicht. Der dargestellte Ansatz mit FISTA ist hingegen auf komprimierte Daten anwendbar, die in weniger Messzyklen gesammelt werden können.



Borodulin, Sergey;
Optimale Platzierung von Diensten in einem vermaschten Netz für die Notfallkommunikation. - Ilmenau. - 58 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

In der heutigen Welt ist Reaktionszeit einer der wichtigsten Parameter des Netzwerks für die Notfallbenachrichtigung. Um eine wirksame Reaktion auf Naturkatastrophen zu gewährleisten, sollten die Notfallbenachrichtigungen so schnell wie möglich empfangen werden, und das System für den Nachrichtenversand sollte zuverlässig sein. Wenn ein Teilnehmer des Netzes eine Kurznachricht mit dem Namen einer Katastrophe sendet, ist es die Aufgabe anderer Teilnehmer des Netzwerks, diese Nachricht so schnell wie möglich zu empfangen. Mit Technologien wie Mesh Network, Fog- and Edge-Computing und dem leichtgewichtigen Protokoll MQTT ist es möglich, ein Schema für eine schnelle Benachrichtigung zu implementieren. Die entwickelte Lösung hat die Verzögerung im Vergleich zu herkömmlichen Ansätzen erheblich reduziert und impliziert eine weitere Implementierung in größeren Netzwerken.



Eltohamy, Ali;
Link level simulations and CSI reporting for 5G communication systems. - Ilmenau. - 71 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Mit der rasanten Entwicklung der neuen Generation von Kommunikationssystemen wird die Entwicklung einer vielseitigen Methode zur Bewertung ihrer Leistung für verschiedene Szenarien und Kanalbedingungen unerlässlich. Um eine solche Bewertung zu ermöglichen, ist das Ziel dieser Masterarbeit die Entwicklung eines flexiblen Link-Level-Simulators auf der Grundlage der neuesten 3GPP Release 15 New Radio (NR) Systemspezifikation, um die Systemleistung in Bezug auf verschiedene Anwendungsfälle, Kanalbedingungen, etc. zu bewerten. Ein weiteres Ziel dieser Masterarbeit ist die Untersuchung der 3GPP Release 15 CSI Reporting Verfahren zur Gewinnung von Kanalzustandsinformationen am Sender in Bezug auf Performance, Komplexität und Feedback Overhead. Ebenso sollen die R15 CSI Verfahren mit dem aktuellen in der Standardisierung besprochenen Release 16 Verfahren verglichen werden.



Berthold, Martin;
Redesign eines integrierten UHF RFID-Demodulator Front-End. - Ilmenau. - 38 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Radio Frequency Identification Systeme gewinnen in unserer heutigen Gesellschaft immer mehr an Bedeutung. Durch moderne Technologien werden die passiven Transponder immer kleiner und leistungsärmer. Dadurch kann der Abstand zwischen Basisstation und dem Tag deutlich erhöht werden. In der vorliegenden Bachelorarbeit wird die Schaltung eines vorhandenen integrierten Ultra High Frequency RFID-Demodulator Front-End überarbeitet und verifiziert. Für den passiven Transponder wird eine interne Spannungsversorgung benötigt. Die dafür notwendigen Schaltungen von Spannungsvervielfacher und Begrenzer wurden ersetzt und zwei Regelschaltungen, zur Stabilisierung der Versorgungspotentiale VDD und VSS, entworfen. Des Weiteren wurde die Schaltung zur Demodulation angepasst und die Testbench zur Verifikation der Gesamtschaltung überarbeitet. In der Arbeit ist die minimal benötigte Eingangsleistung für den Tag ermittelt worden. Daraus lässt sich der maximale Abstand zwischen Basisstation und Transponder bestimmen. Anschließend ist das Layout für die neue Spannungsvervielfacherschaltung entwickelt und überprüft worden.



Pfleiderer, Richard;
Verifikation, Optimierung und Erweiterung eines IEC 18000-63 Type C Protokoll-Controllers für Low Power UHF-RFID-Tags. - Ilmenau. - 65 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Der vielseitige Einsatz von RFID-Konstruktionen nimmt weltweit stetig zu. Die Möglichkeit zur eindeutigen Identifizierung von Objekten erleichtert in vielen Anwendungsgebieten den Alltag der Menschen. Transponder werden dabei an Objekten angebracht, um sie später mittels Funkwellen korrekt identifizieren zu können. Dabei spielen Protokolle wie der EPC Class 1 Generation 2, die auf dem IEC 18000-63 Standard basieren, eine große Rolle. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Integration dieses Protokolls, das für eine Sensoranbindung angepasst und umgesetzt wird. Es handelt sich hierbei um eine direkte Reader-zu-Tag Kommunikation; auf einen Datenaustausch mit mehreren Tags wird verzichtet.



Kircher, Ludwig;
Optimierung des IMMS-Terminalsystems für PXI-Testsysteme hinsichtlich flexiblerer Konfiguration und gesteigerter Zuverlässigkeit. - Ilmenau. - 64 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Das IMMS beschäftigt sich mit dem Test und der Charakterisierung von Halbleitern. Die hierfür eingesetzten Messgeräte basieren auf dem PCI eXtentions for Intrumentation (PXI) System. Durch die modulare Bauweise und die Unterstützung einer Vielzahl unterschiedlicher Messgeräte kann das Messsystem flexibel und optimal auf die jeweilige Anwendung abgestimmt werden. Die Verbindung zwischen Messgerät und Messobjekt, meist ein integrierter Schaltkreis auf einem Wafer oder in einem Chipgehäuse, stellt jedoch aufgrund der verschiedenen Schnittstellen der Instrumente eine Herausforderung dar. Das am IMMS entwickelte Terminalmodulsystem fungiert als Schnittstelle zwischen Waferprober und Tester und erlaubt die anwendungsspezifische Selektion der relevanten Testsignale. Hierdurch kann die Anzahl geführter Leitungen minimiert werden. Das Konzept hat sich in vielen Messungen bewährt und wird auch in Zukunft für Messaufbauten Verwendung finden. Trotzdem besitzt es einige nachteilige Eigenschaften. So erfordert der Austausch einer einzelnen Messkarte den Ausbau des gesamten Terminalmodulsystems. Das Ziel der Bachelorarbeit ist die Erstellung eines neuen Konzeptes, welches die Nachteile des vorherigen Systems beseitigt und so den Arbeitsablauf bei Halbleiter-Messungen weiter optimiert. Hierfür werden die Grenzen des Systems analysiert und Anforderung an ein neues zusammengetragen. Darauf aufbauend werden vier neue Konzepte erarbeitet und modelliert. Von den beiden geeignetsten Varianten werden Modelle erstellt, welche messtechnisch charakterisiert werden. Auf der Basis dieser Messungen und der Beurteilung der mechanischen Eigenschaften wird das beste Konzept ermittelt. Das Ergebnis der Bachelorarbeit ist ein neues Konzept für das Terminalmodulsystem auf dessen Basis die Terminalmodule in weiteren Arbeiten neu aufgebaut werden können.



Kirchner, Maximilian;
Drahtlose Kommunikationsprotokolle für die Hausautomatisierung. - Ilmenau. - 66 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Im Bereich der Hausautomatisierung wird eine Fülle von Produkten verschiedenster Hersteller angeboten. Mitunter lässt sich nur schwer erkennen, inwieweit Produkte kompatibel miteinander sind. Wesentlich hierfür ist die Verwendung eines gemeinsamen Funkstandards. Neben individuellen proprietären Lösungen mancher Hersteller haben sich Funkstandards herausgebildet, denen sich Gruppen von Herstellern angeschlossen haben. Beworben werden diese Funkstandards durch Markennamen wie ZigBee, Z-Wave oder Bluetooth. Diese Namen bezeichnen eine Zusammenfassung verschiedener Protokolle mit unterschiedlichen Eigenschaften. In dieser Arbeit wurden eine Auswahl verschiedener Funksysteme und die darunter liegenden Protokolle miteinander verglichen und ihre spezifischen Vor- und Nachteile aufgezeigt. Anschließend wurde mit ZigBee eine Testumgebung mit verschiedenen Geräten (Schalter, Lampen, Sensoren, etc.) aufgebaut. Es wurden die wesentlichen und für die Hausautomatisierung wichtigen Funktionen mit verschiedenen Geräten getestet. Dabei wurde gezeigt, dass die zuvor theoretisch beschriebenen Anforderungen erfüllt werden.



Strukturierung von MEMS auf Sc(x)Al(1-x)N-Basis mit Hilfe von plasma-basierten Trockenätzprozessen für Anwendung in der Magnetfeldsensorik. - Ilmenau. - 87 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die vorliegende wissenschaftliche Arbeit beschäftigt sich mit der Strukturierung von einem Mikro-elektromechanischen Systems (MEMS) mit den Materialien Titan, Platin (Pt), Scandiumaluminiumnitrid (ScAlN) und Nickel (Ni). Speziell ist das Ziel eine Balkenstruktur mit dieser Schichtabfolge zu erzeugen. Die MEMS sollen kleine Magnetfelder durch Ausnutzung der verbesserten piezoelektrischen Eigenschaften von ScAlN, im Vergleich zu reinem Aluminiumnitrid (AlN) und der Magnetostriktivität von Ni messen. Damit könnten zum Beispiel Magnetoenzephalographiemessungen, ohne die Verwendung von Supraleitern, durchführbar sein. Das Herstellen der Balken erfolgt über plasma-basierte Ätzverfahren, um eine hohe Anisotropie zu gewährleisten. Als Ätzgase kommen Bortrichlorid, Argon und Chlor für das ScAlN und Argon und Chlor für Pt zum Einsatz. Die Ätzanlage ist eine reaktive Ionenätzanlage, die über eine Spule Plasma erzeugt. Das Ätzen der ScAlN- und der Pt-Schicht erfolgt ohne Unterbrechung des Vakuums in der gleichen Ätzanlage. Für beide Materialien sind bestehende Prozesse angepasst und verändert worden. Zum Einsatz kamen zwei Maskierungsschichten, einmal AZ 1518 Lack und das magnetostriktive Ni. Nach der Anwendung ließ sich feststellen, dass Lack nicht geeignet ist für längere Ätzprozesse. Auch das Ni zeigte eine chemische Reaktion in der Ätzanlage bei zu hoher Prozesszeit. Um dies zu verhindern, erfolgte das Ätzen in zeitlich begrenzten Schritten. Die Strukturierung des Ni wurde am Ende mit einer deionisierten, 30% wässrigen Eisen(III)-chlorid-Lösung realisiert. Insgesamt konnte eine Steigerung der Ätzrate von ScAlN mit höherem Anteil an Bortrichlorid im Ätzgas festgestellt werden. Dagegen führte eine Steigerung des Argonanteils zu einer Verringerung der Ätzrate. Am höchsten war diese nach der Erhöhung der Teilchenenergie durch eine erhöhte eingekoppelte Kondensatorleistung. Mit diesem Ätzprozess konnten Proben mit verschiedenen Sc-Gehalten bis zu 44% geätzt und strukturiert werden. Im Rahmen der Arbeit konnten nur Balkenstrukturen mit einer AlN-Schicht, anstelle des ScAlN hergestellt werden. Allerdings war es möglich, Probleme des Gesamtherstellungsprozesses aufzudecken und zu lösen.



Herstellung und Charakterisierung gesputterter ScxAl1 xN-Schichten für Anwendungen in der Magnetfeldsensorik. - Ilmenau. - 162 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Aufgrund der enormen Steigerung der piezoelektrischen Konstanten ist mit Scandium legiertes Aluminiumnitrid ein vielversprechendes Material für die Entwicklung von mikroelektromechanischen Systemen auf Basis magnetoelektrischer Komposite. Die Einbettung dieser wissenschaftlichen Arbeit in die Forschungsarbeiten der Forschergruppe ultrasensitive Magnetfeldsensorik mit resonanten magentoelektrischen mikroelektromechanischen Systemen definiert als Zielstellung der zu entwickelnden mikroelektromechanischen Systeme die Messung von schwächsten Magnetfeldern bei Raumtemperatur. Für die Realisierung der erforderlichen Messempfindlichkeit dieses Sensorkonzepts eignet sich wegen seiner zuvor beschrieben Schichteigenschaften Scandiumaluminiumnitrid als Material für die piezoelektrische Schicht. Folglich ist es notwendig, einen Depositionsprozess für hexagonale, c-Achsen-orientierte und leicht zugverspannte Scandiumaluminiumnitridschichten zu entwickeln. Die Schichtherstellung erfolgt hierbei unter Verwendung einer Gasatmosphäre bestehend aus Stickstoff und Argon im Clustertool CS 400 ES der Firma VON ARDENNE. Es ist somit erforderlich, eine Studie bezüglich des Einflusses verschiedener Depositionsparameter auf die Schichtmorphologie und -struktur der Scandiumaluminiumnitridschichten durchzuführen. Dabei umfasst die Vorgehensweise neben der Bestimmung einer optimierten Parameterkonfiguration für die Deposition mittels reaktivem magnetfeldunterstützem Sputterns eine Adaption der ermittelten Parameter auf das Co-Sputter-Verfahren. Dieses ermöglicht die Herstellung von Scandiumaluminiumnitridschichten mit variablem Scandium-Gehalt. Darüber hinaus wird eine Automatisierung der Depositionsprozesse zur Effizienzsteigerung vorgenommen. Das Ziel dieser wissenschaftlichen Arbeit besteht darin, einen Depositionsprozess für hexagonale, c-Achsen-orientierte und leicht zugverspannte Scandiumaluminiumnitridschichten zu entwickeln. Dieser Forderung konnte weithin entsprochen werden. Es ist jedoch noch der Nachweis über das Vorherrschen einer leichten Zugverspannung in den Scandiumaluminiumnitridschichten zu erbringen. Dieser konnte im Rahmen der vorliegenden Arbeit lediglich für die Schichtstruktur Silizium/Titan/Plati/Aluminiumnitrid/Scandiumaluminiumnitrid geliefert werden.



Müller, Nikolas;
Entwurf eines Low-Power CMOS Oszillators für ein UHF-RFID Front-End. - Ilmenau. - 76 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die RFID-Technologie (radio-frequency identification) gilt heutzutage als etablierte Technik, welche viele Anwendungsgebiete verzeichnet. So wird heutzutage ein Teil des Zahlungsverkehrs, der Warensicherung beispielsweise aber auch Positionsbestimmungen mittels RFID-Technologie bewerkstelligt. Vermehrt weist diese Technologie Defizite im Bereich der Reichweite auf. In der folgenden Arbeit soll der Oszillator des UHF (ultra-high frequency)-RFID Tags entworfen werden, der diese Defizite überwinden soll. Zielführend für diese Aufgabe ist das Entwerfen von vier unterschiedlichen Oszillatoren und die anschließende Auswahl des geeignetsten Entwurfes anhand einer Vielzahl von Simulationen und Randbedingungen. Alle Entwurfsschritte wurden mithilfe des Programms Virtuoso Design- und Layout-Suite durchgeführt. Mit einer vorgegebenen Schwingfrequenz von f = 2 MHz sollen in der 180 nm-Technologie mehrere Oszillatoren entwickelt werden. Dafür werden jeweils zwei Entwürfe basierend auf dem Ringoszillator bzw. auf dem Relaxationsoszillator betrachtet und simuliert. Die Minimierung der Leistungsaufnahme stellt in diesem Teil der Arbeit das wichtigste Kriterium dar. Bei Betrachtung der Schaltungen unter Idealbedingung erfolgt ein Ausschlussverfahren. Anschließend gilt es, die fertigen Schaltungen in ein Layout zu überführen und die Oszillatoren auf Funktionalität unter simulierten Realbedingungen zu überprüfen. Zum Schluss wird anhand verschiedener Eigenschaften wie Jitter, Leistungsaufnahme, Kurzzeitstabilität, Anstiegs- bzw. Abfallzeit und die Erfolgschance des Fertigungsprozesses (Ausbeute) eine kompatible Topologie gewählt.



Bräunlich, Niklas;
Konzept und Entwicklung einer Feldsonde zur Vermessung und Charakterisierung von induktiv koppelnden UHF RFID-Antennen. - Ilmenau. - 82 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Seit ungefähr zehn Jahren wird in der RFID-Branche an sogenannten Segmented Loop Antennen für induktive UHF-Nahfeldanwendungen geforscht. Mit dem Ziel, immer größere Interrogationszonen zu verwirklichen, steigt die Größe der Antennen dieser Bauform stetig. Dabei erhöht sich jedoch auch die Länge der stromführenden Strukturen, wodurch neue Anforderungen an Layout und Abstimmung erwachsen. Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich damit, wie Vermessungs- und Charakterisierungsaufgaben zur Unterstützung des Entwicklungsprozesses von Segmented Loop Antennen und anderer induktiver RFID-Antennen durchgeführt werden können. Dabei wird anhand grundlegender elektromagnetischer Feldbeziehungen dargelegt, welche theoretischen Aspekte bei der Vermessung hochfrequenter Magnetfelder beachtet werden müssen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine UHF-Magnetfeldsonde entwickelt und umgesetzt. Diese Sonde ist Bestandteil einer Messeinrichtung, mit der RFID-Antennen dreidimensional abgetastet werden können. Verschiedene Messroutinen, wie Feldstärkemessung und Reader-Transponder-Funktionsbereich, dienen dabei der allumfassenden Charakterisierung der Antennen. Als ein wichtiger Bestandteil dieser Arbeit wurde die Sonde anhand von Testmessungen evaluiert, wobei auch eine Kalibrierung durch analytische Approximation erfolgt ist.



Thaller, Christopher;
Betrachtung und schaltungstechnische Implementierung des Random-Demodulator-Konzeptes für Millimeterwellenkommunikationssysteme. - Ilmenau. - 62 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Hohe Datenübertragungsraten in der Kommunikationstechnik werden immer wichtiger. Es werden große Bandbreiten benötigt, die in niedrigen Frequenzbereichen nicht zusammenhängend verfügbar sind. Der komprimierende Analog-Informationswandler versucht, die Informationen direkt aus dem Analogsignal mit Compressed Sensing (CS) zu erfassen. Er arbeitet mit niedrigeren Raten, als von Nyquist gefordert. CS wird grundsätzlich verwendet, um Signale zu erfassen, die entweder spärlich oder komprimierbar sind. Der Random Demoldulator ist eine Anwendung der Theorie von CS mit dem Ziel, die Grenzen der klassischen Abtasttechniken auf der Grundlage des Shannon Nyquist Theorems zu überwinden. Eine der wichtigsten Komponenten dieses Konzepts, der Multiplikator, ist Gegenstand dieser Arbeit. Dieser soll ein hochfrequentes Signal mit einer Bandbreite von 8 GHz im Frequenzbereich 24 GHz bis 32 GHz mit einer pseudo zufälligen Pulsfolge von 1 und -1 über einem Frequenzbereich von 4 MHz bis 32 GHz multiplizieren. Um zu erforschen, ob der in dieser Arbeit betrachtete Vier-Quadranten-Multiplikator für das RD-Konzept in Millimeterwellen-Kommunikationssystemen angewandt werden kann, werden Simulationen in der Chipentwurfsumgebung Cadence Virtuoso durchgeführt. Es wird die Linearität, die Verstärkung und das Rauschverhalten dieser Schaltung analysiert. Einer der wichtigsten Aspekte in dieser Analyse ist das Herausnden der Grenzen der Schaltung bezüglich der Linearität bei hohen Frequenzen. Im Vergleich zu den üblichen Verstärkungs- und Rauschwerten für den Mobilfunk weist die Schaltung eine gute Linearität auf. Das Rauschen ist höher im Vergleich zu Schaltungen in der Literatur, aber es ist für die Anwendung ausreichend gut. Aus den in dieser Arbeit simulierten Ergebnissen ist ein positives Fazit zu ziehen. Allerdings gibt es noch einige Aspekte der Schaltung und des Random Demodulators, die weiter geprüft werden mussen.



Rudnik, Philipp;
Characterization and calibration of software-defined radios for MIMO channel sounding. - Ilmenau. - 127 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die vorliegende Arbeit untersucht einen MIMO Channel Sounder, basierend auf einer Software-defined radio (SDR) Plattform. Basismodule sind SDRs vom Typ USRP-2954R (Sender) und USRP-2955 (Empfänger) sowie entsprechende Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung und -speicher. Besonderes Merkmal des Messsystems ist die parallele, phasenkohärente Aufzeichnung von 32 Empfangskanälen bis 6 GHz Trägerfrequenz mit 80 MHz Bandbreite. Für den Messeinsatz ist das System zunächst zu charakterisieren und zu kalibrieren. Dies bedeutet die Erfassung der Systemfrequenzgänge (Sender und parallele Empfänger) über der Zeit (Einschwingverhalten, Kurzzeit- und Langzeitstabilität) für jeden Sende- und Empfangskanal bei variabler Vorverstärkung sowie die Untersuchung von Temperatureinflüssen. Die Kenntnis der Systemfrequenzgänge zu jedem Zeitpunkt ist notwendig, um die Charakteristik des Mobilfunkkanals aus den Messdaten extrahieren zu können. Ansatz ist die Anregung des Systems mit einem Multisinus-Testsignal (crestfaktor-optimierter Breitband-Chirp mit quadratischer Phase) mit 80 MHz Bandbreite, wie es auch im Praxisfall verwendet wird. Dieses Signal wird per Kabel in das parallele Empfangssystem eingespeist - wahlweise über einen hochwertigen Signalgenerator oder über das Sende-USRP. Synchronizität zwischen Sender und Empfänger wird über eine gemeinsame Referenzverteilung (clock distribution accessory) sichergestellt. Desweiteren wird eine automatisierte Routine zur back-to-back Kalibrierung in LabVIEW implementiert, die sich in vorhandenene Messsoftware integriert. Besondere Aufmerksamkeit wird dem Verhalten des Mehrkanal-Empfängers in Form einer Reihe von Messungen über viele Stunden gewidmet. Im Ergebnis liegen mehr als ein Terabyte Rohdaten vor, deren Analyse folgende wesentliche Erkenntnisse liefern: Das System benötigt etwa 1,5 Stunden Einlaufzeit, um in einen stabilen Zustand zu gelangen. Die Langzeit-Phasendrift bei konstanter Umgebungstemperatur beträgt etwa 5 Grad/Stunde. Der Gangunterschied zwischen den verschiedenen Kanälen beträgt <1 Grad in einem SDR und <8 Grad zwischen unterschiedlichen SDRs. Alle Daughterboards weisen einen Amplitudenunterschied von ca. 3 dB zwischen beiden Kanälen auf. Auf Temperaturveränderungen reagiert das System mit einem erneuten Einlaufvorgang (Phasen- und Amplitudendrifts).



Rayapaneni, Durga Teja;
Optimization of private LTE network parameters to improve reliability of LTE connected drones in search and rescue scenarios. - Ilmenau. - 89 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die jüngste Anwendung der Kommunikationstechnologie wurde im Bereich der unbemannten Luftfahrzeuge (UAVs) für seine zahlreichen Anwendungen wie Militär-, Such- und Rettungseinsätze, Überwachung und Aufklärung usw. gefunden. Mit der Konvergenz von LTE-Kommunikation (Long-Term Evolution) und UAV kann eine zuverlässige Netzwerkkonnektivität und -abdeckung bereitgestellt werden, was für Katastrophenhilfeanwendungen bei einem Netzwerkausfall von immenser Bedeutung ist. Für die Luftbewertung im Rahmen dieser Masterarbeit wird die Drohnen-Benutzerausrüstung mit Nokia Flexizone verbunden, einer Basisstation mit 3GPP LTE Freigabe 14 Technologie über die Luft Schnittstelle. Innerhalb der Arbeit wird für die betrachtete intrafrequente Übergabe (HO) ein Marke-vorher-Pause-Verfahren mit der Integration von synchronem Zufallszugriffs - weniger als Übergabealgorithmus implementiert. Eine Messreihe von Drohnen-Antriebstests und Gehtest wurde durchgeführt, um die Ergebnisse in Bezug auf Netzwerksignalstärke, Referenzleistungssignal (RSRP), Signal-Rausch-Verhältnis (SNR), Durchsatz, Anzahl der ausgelösten HO und die Verzögerung zu bewerten. In HO mit Richtungs- und Omni-Richtungsantenne erfahren. Die Ergebnisse der Messreihe zeigen, dass die UE während des Drohnen-Antriebstests die Signaleigenschaften verbessert hat, da die Messungen über den Luft-zu-Boden (A2G)-Kanal durchgeführt werden. Die Gehtestmessungen ähneln jedoch eher einem herkömmlichen Netzwerkaufbau, und eine zuverlässige Netzwerkverbindung war aufgrund einer Vorortumgebung mit dichten Bäumen eine Herausforderung. Bei Drohnen-Antriebstests sind die ausgelösten HO aufgrund der Eigenschaften der Richtantenne geringer als bei der omnidirektionalen Antenne, und die minimale erfahrene HO-Verzögerung beträgt 20 ms. Die Gehtestmessungen führten zu einer reduzierten Anzahl von HO mit Richtungsantenne mit einer minimalen Verzögerung von 40 ms ausgelöst. Die Messreihe bietet großartige Einblicke in die Luftkommunikation, indem die Drohne als UE für 3GPP LTE-Konnektivität in den Ereignissen der Katastrophenhilfe und des Katastrohenmanagements verwendet wird.



Zaidullin, Shaikhrozy;
MIMO-OFDM with double contraction for mmWave channel models. - Ilmenau. - 66 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Geringere Verfügbarkeit von Radiospektrum is ein großes Problem für moderne Funkszsteme. So ist, weil neuentwickelte Applikationen brauchen immer mehrere Fequenzbande. Deswegen is die Expansion zu höhen Frequenzen nötig. Aber genannte Expasion folgt mehrere Schwierigkeiten, die mit Spezifischen Eigenscheften der kliener Wellenlänge verbunden sind. Diese Schwierigkeiten zwingen die Forscher neue Modelle, Spezifische Physische Effekte einzahlen, zu entwickeln. Der Beispiel solcher Modelle is 3GPP 38.901, in dem solche Effekte wie Blockirung, stärkere Abschwächung, und größere Zahl der Mehrwegekomponenten eingezahlt ist. Außerdem, unterschiedliche Mehrwegausbreitung beeinflüsst die Effektivität der Empfänger. Deshalb, ist die Forschung der Effektivität von dieser Empfänger unter solche Kanalbedingungen gebraucht. Diese Arbeit analysiert die Effektivität des Empfangs für fünf Empfänger (nämlich ZF;ILSP, ILSE, RLSP und RLSE). Quasi Deterministic Radio Channel Generator (QuaDRiGa) ist für Kanalsimulierung verwendet. Dei Ergebnisse der Analyse sind für 3GPP 38.901 , 3GPP 25.996 und WINNER Kanalmodelle vorgestellt.



Diugurova, Marina;
Tensor based processing of biomedical signals. - Ilmenau. - 88 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Der Photic driving Effekt kann als Ergebniss der Synchronisierung von Gehirrnrhytmen mit Frequenz der Lichtstimulationen erlärt werden. Falls ein Mensch bei der Lichtimpulsen bestimmter Frequenz stimuliert wird, erhalten die Spektren von Magnetenenzefalogram und von Elektroenzephalogramm die Spitzen in der Nähe von dem Stimulierungsfrequenz. In Vergangenheit, war dieser Effekt nicht genug erforscht. Um dieser Effekt weiter kennen zu lernen, wurde folgende Forschung gemacht \cite{DataPickingUp} und \cite{MasterThesis}. Die Freiwillige waren bei Lichtblitze stimuliert. Das Frequenz von angewandter Lichtblitze, war mit Frquenz von individullem Alpharhytm des Teilnehmers verbunden. Für jeder Teinehmer waren mehrere Messungen gemacht. In dieser Arbeit werden Raum-Zeit-Zug (STT) -Tensoren basierend auf diesen Messdaten konstruiert. Dann werden die Tensoren des Space-Frequency-Train (SFT) unter Verwendung der Fouriertransformation berechnet. In dieser Arbeit würden die erhaltenen Messdaten durch mehrdimensionale Zerlegungen wie SECSI \cite {secsi}, einem robusten Algorithmus für die kanonische polyadische Zerlegung, und HOSVD analysiert. Das Problem bei solchen Messungen ist, dass wahrscheinlich nicht jeder Kanal dicht an der Kopfoberfläche angebracht war oder einige Elektroden oder Kanäle für den Signaltransport zerstört wurden. In diesem Fall kann das Frequenzspektrum dieser Kanäle den Charakter der realen Messdaten verändern. In diesem Fall ermöglicht die SECSI-Analyse des SFT-Tensors mit niedrigem Rang, diese "schlechten" Kanäle abzuschätzen und das durchschnittliche allgemeine Raum-Frequenz-Layout der Gehirnaktivität korrekt zu berechnen. Für eine genauere Abschätzung der Frequenzkomponenten ist es notwendig, den Rang der SFT-Tensoren abzuschätzen. Um dieses Ziel zu erreichen, würde die lineare Regression globaler Eigenwerte verwendet. Hier besteht der erste Schritt darin, singuläre Werte aus HOSVD zu extrahieren. Die SECSI-Zerlegung des SFT-Tensors mit geschätztem Rang wird die verschiedenen Frequenzkomponenten veranschaulichen, die dem Spektrum während der IPS innewohnen.



Implementierung und Optimierung einer RFID-gestützten Bauzustandserkennung im Fließbetrieb der Fahrzeugendmontage des Automobilherstellers BMW. - Ilmenau. - 76 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Aufgrund des permanent herrschenden Kostendrucks und verschärfter Vorgaben des Gesetzgebers ist BMW als Hersteller von Premiumautomobilen gezwungen, Kosteneinsparungen zu realisieren, bzw. den Anforderungen des Gesetzgebers gerecht zu werden. Zur Umsetzung dieser Vorhaben setzt die BMW AG zur Bauzustandserkennung auf die Technologie der Radio Frequency Identification (RFID, dt. "Identifizierung mittels elektromagnetischer Wellen") in der Fahrzeugendmontage. Es besteht weder bei BMW noch in der Literatur ein großer Wissenspool zur Implementierung und Optimierung dieser Technologie in das komplexe Umfeld einer Fahrzeugendmontage. Das Umfeld ist vor allem auf Grund reflektierender und absorbierender Objekte in einem dynamischen System als komplex einzuschätzen. Die vorliegende Masterarbeit thematisiert das methodische Vorgehen zur Implementierung und Optimierung der RFID-Technologie am Anwendungsfall der Erfassung von Vordersitzen. Das Vorgehen von der Analyse der Systemeinflüsse über die Konzeption bis hin zur Systemeinführung bzw. -optimierung wird in folgender Arbeit aufgezeigt. Dabei liegt der Fokus auf der Entwicklung eines Erfassungskonzepts basierend auf den Daten von Messreihen. Die Erfassung der in den Vordersitzen der Fahrzeuge befindlichen RFID-Tags wird mit Hilfe eines statischen RFID-Gates realisiert, welches sich außerhalb des Fahrzeugs befindet und die Tags der Vordersitze im Innern des Fahrzeugs detektiert. Darüber hinaus besteht seitens BMW die Anforderung ein leicht zu verortendes RFID-System zu schaffen, wodurch der Maxime flexibler Fertigungseinrichtungen Folge geleistet werden soll.



Ni, Yuliana;
HF-Eigenschaften von Übertragungsleitungen auf denhbaren Substraten. - Ilmenau. - 62 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Dehnbare Elektronik ist eine vielversprechende neue Technologie mit breitem Anwendungsbereich. Im Rahmen dieser Masterarbeit wurde grundlegende Überlegungen zu den HF-Eigenschaften flexibler Substratmaterialien durchgeführt. Insbesondere wurden Geometrien für die Realisierung Übertragungsleitungen in einem Frequenzbereich bis zu 10 GHz untersucht. Aufbauend auf theoretischen Berechnungen erfolgten numerische Simulationen verschiedener Strukturen mittels der Software ADS. Ausgewählte Leitungsentwürfe wurden auf dem flexiblen Substrat hergestellt und in verschiedenen Dehnungszuständen messtechnisch charakterisiert. Die Messergebnisse wurden anschließend ausgewertet. Es zeigte sich, dass die Leitungsstrukturen ihre Funktionalität bis zu einer Dehnung von >100 % beibehalten können. Der Leitungswellenwiderstand liegt allerdings bei allen untersuchten Leitungsstrukturen oberhalb von 50 [Ohm]. Die gefundenen Ergebnisse dienen als Grundlage für den Entwurf neuer Strukturen ("Mikromäander") zur Verringerung des Leitungswellenwiderstands und können außerdem zukünftig zum Aufbau praktischer Schaltungsstrukturen verwendet werden.



Sergienko, Anna;
Smarte Rundfunkantenne für Anwendungen in Kraftfahrzeugen. - Ilmenau. - 53 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung einer smarten DAB+ Antenne für Anwendungen in Fahrzeugen. Während dieser Arbeit wurde die Antennenkonstruktion ausgewählt, Simulation des ausgewählten Designs und experimentelle Untersuchung des entwickelten Geräts durchgeführt, sowie ein Konzept zur Integration des DAB+ Moduls in die Antenne erarbeitet. Mit dem CST Studio Suit Softwarepaket konnte die Optimierung der Antennenparameter erheblich vereinfacht werden. Die mit Hilfe der Simulation erhaltenen Ergebnisse entsprachen jedoch nicht vollständig den experimentellen Ergebnissen, was mit den Schwierigkeiten bei der Einstellung der Portparameter im Modell verbunden ist. Die entwickelte Antenne erfüllt die Anforderungen: der Reflexionsfaktor überschreitet im gesamten DAB+ Frequenzbereich (174 - 240 MHz) -3 dB nicht. Das entwickelte Konzept für den Anschluss der Antenne an das Modul konnte nicht getestet werden. Aber basierend auf theoretischen Kenntnissen und experimenteller Überprüfung kann jedoch gesagt werden, dass dieses Design mit hoher Wahrscheinlichkeit die technischen Anforderungen erfüllt. In Zukunft muss man die Arbeiten am Antennenanschluss fortsetzen und die Verifikation des Konzepts mit dem aktuellen Modul durchführen. So lässt sich sagen, dass das Ziel der Masterarbeit erreicht wurde.



Schwock, Felix;
Parallel real-time estimation of SDR transceiver imperfections. - Ilmenau. - 108 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Echtzeit-Messsystems für eine automatisierte Bestimmung von Verzerrungseffekten, die bei SDRs auftreten. Der Messaufbau besteht aus einem Signalgenerator, den zu vermessenden SDRs und einem Computer, auf welchem die entwickelte Messsoftware läuft. Der Signalgenerator erzeugt ein Zweitonsignal mit variablen Frequenzen (mit einem Tonabstand von z.B. 50 kHz oder 100 kHz), wobei der gesamte Eingangsfrequenzbereich des zu testenden Gerätes durchlaufen wird. Dies entspricht für das in der Arbeit vermessene USRP X310 mit UBX160 Daughterboard einem Bereich von 1 GHz bis 6 GHz. Die entwickelte Messsoftware realisiert drei Hauptfunktionen: (1) Einstellen des Signalgenerators, (2) Überwachen des Einschwingvorgangs des Signalgenerators (Verifizieren des eingeschwungenen Zustands), (3) Analysieren des SDR Ausgangssignals indem alle Töne des Signals für ein gegebenes Eingangssignal geschätzt werden. Auf Basis dessen können vom SDR verursachte Verzerrungseffekte, wie zum Beispiel IQ-Imbalance und In-Band-Nichtlinearitäten, bestimmt werden. Dabei ermöglicht eine modulare Implementierung in Python und C eine flexible Anpassung an unterschiedliche Messaufgaben, sowie die gleichzeitige Charakterisierung mehrerer SDRs. Der Einsatz von Multithreading in der C Implementierung erlaubt zudem eine parallele Ausführung des Programmcodes auf Mehrkernprozessoren. Der Zugriff auf die Samples der SDRs basiert auf einer Shared-Memory Architektur, wobei jedes SDR einen Ringspeicher mit einer Rate von 200 MS/s kontinuierlich mit Samples befüllt. Die Auswertung in Echtzeit wird dadurch sichergestellt, dass erworbene Samples teilweise verworfen werden bis die Schätzprozesse beendet sind. Durch den Einsatz moderner Hardware (Intel Xeon E5-1680 v4 Prozessor) können mehr als die Hälfte der erworbenen Samples für die Bestimmung der SDR Verzerrungseffekte verwendet werden. Tests haben gezeigt, dass eine komplette Charakterisierung von 1 GHz bis 6 GHz mit einem Tonabstand von 100 kHz und einer Gesamtzahl von 500000 Einzelmessungen, wobei für jede Messung 2^18 Samples verwendet wurden, in 45 Minuten durchgeführt werden kann. Für die parallele Vermessung von zwei SDRs (USRP X310 mit UBX160 Daughterboard) betrug die Messzeit 55 Minuten.



Mette, Lisa Marie;
Frequency-dependent modeling of homodyne transceiver imperfections. - Ilmenau. - 88 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

In dieser Arbeit wird ein Modell entwickelt, das die typischerweise bei Homodynempfängern auftretenden Verzerrungseffekte beschreibt. Dafür wird ein frequenzunabhängiger Ansatz für die Modellierung von In-Band Intermodulationsverzerrungen (IMDs) und I/Q Imbalance um den Aspekt der Frequenzabhängigkeit erweitert. Die Bestimmung der zugehörigen Modellparameter wird für den typischen Fall der Zweitonanregung ausführlich erläutert. Anschließend wird das entwickelte Modell verwendet, um ein Software-Defined Radio (SDR) des Typs Universal Software Radio Peripheral (USRP) X310 mit UBX160 Daughterboard zu charakterisieren. Um das frequenzabhängige Verhalten der Nichtlinearitäten dritter Ordnung sowie I/Q Imbalance des X310 zu erfassen, werden Zweitonmessungen im Frequenzbereich von 1 bis 6 GHz mithilfe des Modells ausgewertet. Dabei wird deutlich, dass die Verzerrungen durch I/Q Imbalance überwiegen. Außerdem werden die Verhältnisse der Modellparameter mit dem Intermodulationsabstand und dem Spiegelfrequenzunterdrückungsfaktor (IRR) des SDRs verglichen. Somit wird bestätigt, dass der in dieser Arbeit vorgestellte Modellansatz geeignet ist, um die bei Homodynempfängern auftretenden Verzerrungseffekte frequenzabhängig zu modellieren.



Engelhardt, Maximilian;
Characterization and modeling of distributed oscillator drift and jitter. - Ilmenau. - 65 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die präzise Synchronisation von Uhren ist für viele Messanwendungen von grundlegender Bedeutung. Diese Arbeit entwickelt eine Softwareumgebung für die Messung von verteilten Uhren mit dem Network Time Protocol (NTP) und dem Precision Time Protocol (PTP). Die Softwareumgebung basiert auf der Unterstützung von Hardware-Timestamping und reduziert negative Auswirkungen von Jitter, um eine Genauigkeit im Sub-Mikrosekunden-Bereich auf Standard-PC-Hardware zu erreichen. Anschließend wird die Softwareumgebung verwendet, um eine Messkampagne durchzuführen, die sowohl lokale Uhren als auch zahlreiche, weltweit verteilte NTP-Server umfasst. Die bei den durchgeführten Zeitmessungen beobachtbaren Effekte lassen sich in Messfehler (Jitter) und tatsächliche Abweichung der Uhren (Drift) unterteilen. Für beide werden Modelle entwickelt, implementiert und bewertet, die die Extraktion der signifikanten Merkmale eines Signals und die anschließende Synthese ähnlicher Daten ermöglichen. Die so erzeugten Testsignale sind eine wertvolle Grundlage für den Vergleich von Synchronisationsalgorithmen. Für den Jitter wurde ein Markov-Modell erster Ordnung derart modifiziert, dass es den Kontext der Messungen beachtet, wodurch es die stochastischen Eigenschaften des ursprünglich analysierten Signals zuverlässig reproduzieren konnte. Für den Drift wurde ein neuartiger Ansatz entwickelt, der auf iterativer Zerteilung und auto-regressiven (AR) Modellen basiert, der eine erhebliche Reduzierung der Anzahl von Parametern im Vergleich zu bestehenden Lösungen gestattet und gleichzeitig eine genaue Reproduktion der kurz- und langfristigen Eigenschaften von Oszillatoren ermöglicht.



Eyberg, Lydia;
Entwurf und Realisierung eines Testsystems zur Bestimmung der Empfangsempfindlichkeit induktiver Nahfeld-UHF-RFID-Reader. - Ilmenau. - 73 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

RFID als Mittel, um Personen, Objekte oder Tiere auf unterschiedliche Entfernungen und teilweise ohne direkten Sichtkontakt zu identifizieren, hat sich in den letzten Jahrzehnten immer weiter verbreitet und wird mittlerweile in der Medizin, in der Tierforschung, in der Logistik sowie in weiteren Branchen eingesetzt. Die vorliegende Masterarbeit befasst sich dabei mit der Vermessung und Charakterisierung von UHF-RFID-Lesegeräten, um sowohl in der Entwicklung als auch in der Fertigung die Eigenschaften der Produkte zu überprüfen und dem Kunden die korrekte Funktionalität der Lesegeräte zu garantieren. Für diesen Zweck werden von verschiedenen Firmen kompakte Gesamtmesssysteme angeboten, welche jedoch die hier gestellten Anforderungen nicht bestmöglich erfüllen und eine geringere Flexibilität in der Anwendung bieten. Aus diesem Grund ist im Rahmen dieser Arbeit ein Testsystem entwickelt und umgesetzt worden, welches es ermöglicht, diverse Eigenschaften des Lesegerätes, wie die Sendeleistung und die Empfangssensitivität, zu bestimmen. Im Fokus steht dabei die Empfangssensitivität des Lesegerätes, welche nach RAIN RFID definiert ist als die minimal benötigte Eingangsleistung am Empfänger für eine korrekte Interpretation des Signals, da diese unmittelbar ausschlaggebend für die Lesereichweite ist. Die Funktionalität des entwickelten Testsystems wurde anhand von Messreihen erfolgreich überprüft und mit Messergebnissen eines bereits vorhandenen Testsystems verglichen.



Kreutz, Felix;
Einrichtung und Verifikation eines OTA/HiL-Radarmessplatzes in der Virtuellen Straße - Simulations- und Testanlage. - Ilmenau. - 75 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Mit der beschleunigten Einführung von automatisierten Fahrfunktionen in der Fahrzeugindustrie wächst der Bedarf nach objektiven und rationellen Testmethoden für die angewendeten Sensoren zur Umfelderkennung. Der innerhalb dieser Arbeit behandelte Messplatz für bildgebende Fahrzeugradare umfasst ein hardware-in-the-loop (HiL)-System, welches genutzt wird, um Kraftfahrzeugradare im Einbauzustand und mit unter Laborbedingungen definiert erzeugten Rückstreusignalen möglichst realitätsnah zu testen. Dieses Verfahren bietet die Möglichkeit Radarsysteme im kompletten Signalfluss inklusive aller Hochfrequenzkomponenten und unter dem Einfluss der Fahrzeugkarosserie zu überprüfen, was bei herkömmlichen Tests über das Einspeisen von Rohdaten in eine Wartungsschnittstelle nicht möglich ist. Dabei kann ein Verkehrsszenario inklusive verschiedener Verkehrsteilnehmer sowie Situationen simuliert und dem Radar over-the-air (OTA) zugespielt werden. Die resultierenden Radarechos werden dabei entsprechend der in der Simulation definierten Umgebung möglichst realitätsnah wiedergegeben, was eine Bewertung des Radarsystems im Einbauzustand ermöglicht. Die vom Radar zu messenden Radarquerschnitte werden dabei vollautomatisch in Echtzeit über einen Radarzielsimulator und ein Antennenpositioniersystem physikalisch korrekt generiert. Dieser (weltweit einzigartige) Experimentaufbau mit bis zu 6 in Azimut und Elevation dynamisch positionierbaren Simulatorantennen realisiert somit einen Mittelweg zwischen realen, aber teuren und langwierigen Testfahrten und der Simulation in einer rein abstrakten Softwareumgebung. Im Laufe der Arbeit werden die genutzten Hardwarekomponenten ebenso beschrieben wie die zur Nutzung notwendigen Softwaremodule. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt dabei auf der softwareseitigen Ansteuerung des Positioniersystems. Aus dem simulierten Verkehrszenario müssen die aktuellen Positionen und Ausrichtungen der Simulatorantennen berechnet werden. Die Steuersignale für die dynamische Ansteuerung der mehrkanaligen mechanischen Positioniererantriebe müssen in Echtzeit bereitgestellt werden. Gleichzeitig muss auf minimale Positionierfehler und die Vermeidung von Kollisionen der einzelnen Antennenträger untereinander und mit den gegebenen mechanischen Endlagen geachtet werden. Die notwendigen Prozeduren wurden in MATLAB realisiert und die technische Inbetriebnahme des Systems wurde durch hohe Modularität der Steuerroutinen und gute Konfigurierbarkeit aller relevanten Parameter vorbereitet.



Ovcharov, Gleb;
Acoustical source localization using high-resolution parameter estimation algorithms for hexagonal microphone arrays. - Ilmenau. - 60 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Das Ziel dieser Arbeit ist es, ein Echtzeit-Audioverarbeitungs-Framework für die Schätzung der Richtung der Schallquelle mithilfe eines hochauflösenden Parameterschätzungsalgorithmus für das Mikrofonarray zu erstellen. Die entwickelte Echtzeit-Verarbeitungsumgebung (in Python geschrieben) kann die Richtung der Schallquelle schätzen, die durch die Ankunftsrichtungen (Azimut- und Elevationswinkel) beschrieben wird. Zu diesem Zweck verwenden wir die dreidimensionale Version des hochauflösenden einheitlichen ESPRIT-Algorithmus, der bisher nicht auf das 7-Element-Mikrofonarray mit der richtigen hexagonalen Form der darauf befindlichen Mikrofone angewendet wurde. Wir verwenden auch Interpolationsvorverarbeitung, um Breitband-Audiodaten in eine äquivalente Schmalbandform umzuwandeln. Zunächst wurde die Leistung unter Verwendung des ESPAR-ESPRIT-Algorithmus zur Bestimmung des Azimut- und Elevationswinkels für eine bestimmte Anzahl von Schallquellen analysiert. Um die Ergebnisse des Lokalisierungsalgorithmus zu erhalten, wird das Roomsimove Matlab-Paket verwendet, das einen virtuellen Raum erstellt, wobei die Absorptionskoeffizienten der Wände, ihre Fähigkeit, Schall zu reflektieren, usw. berücksichtigt werden Hardware und Messungen wurden durchgeführt, um zu zeigen, dass das Framework in der Lage ist, die Ankunftsrichtungen in Echtzeit abzuschätzen.



Ortloff, Johannes;
Simulation und Test einer Aufzugs-Montagefahrt auf einem Hardware-in-the-Loop Prüfstand. - Ilmenau. - 64 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die vorliegende Masterarbeit gibt einen Überblick über die Konzeption eines Hardware"=in"=the"=Loop Prüfstands am Beispiel der Realisierung einer simulierten Montagefahrt. Hierfür wird die Architektur und das Design der grundlegenden Simulationskomponenten vorgestellt. Die Simulationssoftware der Aufzugumgebung wurde mit für die Simulation der Montagefahrt benötigten Komponenten erweitert. Die Funktionalität der Implementation wurde durch umfassende Software"= und Systemtests bestätigt. So konnte gezeigt werden, dass das Modell der Aufzugumgebung so funktioniert, dass die Zustandsmaschinen der Steuerungssoftware eine Montagefahrt einleiten können. Die virtuelle Aufzugkabine kann nun über Middelware"=Telegramme gesteuert werden.



Schilling, Lisa-Marie;
Erfassung der elektromagnetischen Umwelt beim KFZ im Hinblick auf automatisiertes und vernetztes Fahren. - Ilmenau. - 99 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Für die digitale Vernetzung des Verkehrs etablieren sich derzeit die zwei Kommunikationstechnologien ITS-G5 und C-V2X. Darüber hinaus gibt es weitere funkbasierte Systeme, die in der elektromagnetischen Umwelt von modernen Fahrzeugen auftreten und diese beeinflussen können. Um sicherzustellen, dass die Funktionen des automatisierten und vernetzten Fahrens aus EMV-Sicht nicht gestört werden, muss die elektromagnetische Umgebung bei der EMV-gerechten Entwicklung und EMV-Prüfung eines Fahrzeugs aus diesem Grund berücksichtigt werden. Zudem gewinnen Aspekte der elektromagnetischen Benutzerverträglichkeit der Verkehrsteilnehmer durch die neuen Funktechnologien zunehmend an Bedeutung. In dieser Arbeit wurden für die Verkehrsumgebung relevante Funkdienste recherchiert und ihre EMV-relevanten Parameter erfasst, um EMV-Prüfanforderungen vorzuschlagen. Ein besonderer Fokus wird auf ITS-G5 gelegt; hierfür wurde ein Messverfahren zur Ermittlung der durch ITS-G5 Systeme verursachten Feldstärken entwickelt und verifiziert. Es wurden Messungen unter Freifeldbedingungen in VISTA und in Fahrzeugen mit typischen Einbauorten verschiedener Endgeräte für ITS-G5, WLAN, Bluetooth und LTE durchgeführt. Um die Feldstärken im direkten Kontakt mit Funkgeräten zu erfassen, wurden Möglichkeiten der Nahfeldmessung untersucht. Es wurde eine maximale Feldstärke von 562 V/m im Kontakt mit einer ITS-G5-Antenne gemessen. Die Störfestigkeitsprüfung im KFZ-Bereich verwendet in der Regel einen Störpegel von 100 V/m. Um trotzdem eine Störfestigkeit der KFZ-Elektronik sicherzustellen, muss diese entweder störfester ausgelegt oder ein Mindest-Sicherheitsabstand zwischen empfindlicher Elektronik und der Antenne eingehalten werden, ab welchem die elektrische Feldstärke 100 V/m unterschreitet. Ab einem 5 cm-Abstand wurden maximal 80 V/m gemessen, so dass hier der normative Prüfschärfegrad von 100 V/m nicht verändert werden müsste. Abhängig von der Fahrzeuggeometrie können allerdings Feldstärkeerhöhungen durch Resonanzen auftreten, die schwer messbar sind. Numerische Simulationen sind eine Alternative, die in weiteren Forschungsarbeiten durchgeführt werden können. Neben EMV-Untersuchungen wurden auch erste EMVU-Bewertungen durchgeführt. Mit einem eigens konzipierten Messverfahren für ITS-G5 wurden an typischen Aufenthaltsorten im KFZ maximal 9,2 V/m entsprechend 15,1% Grenzwertausschöpfung ermittelt.



Tausch, Tino;
Evaluation von drahtlosen Sensornetzwerken mit heterogenen Hardwarekomponenten. - Ilmenau. - 98 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Durch die steigende Nachfrage nach Internet of Things (IoT)-Geräten in den letzten Jahren, haben sich entsprechende Funktechnologien und Kommunikationsprotokolle weiterentwickelt. HW-Hersteller bringen stetig neue und verbesserte Geräte auf den Markt. Die Knoten eines IoT-Netzes sind oft durch unterschiedliche HW realisiert. Aus dem Grund müssen Analysen zur Interoperabilität vorgenommen werden, um mögliche Beeinträchtigungen zu finden und auszuschließen. Die vorliegende Arbeit analysiert am Beispiel von Bluetooth Low Energy (BLE) und Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.15.4, eine Funkkommunikation zwischen unterschiedlichen HW-Komponenten. Es wurde ein Netz konzipiert, indem beide Technologien wirksam sind. Durch Experimente an Beispielszenarien, werden beide Verfahren miteinander verglichen. Am Beispiel einiger IoT-HW werden verbreitete \IoT-Betriebssysteme vorgestellt und der Einsatz für die Netzwerkevaluation geprüft. Auch Möglichkeiten und Einschränkungen für eine Funkübertragung mit multiprotokollfähigen Netzknoten, wurden anhand eines Beispiels untersucht. Auf Basis der Recherche und Messergebnisse werden offene Fragen für weiterführende Arbeiten vorgeschlagen.



Bonkouadom Yiyi, Donald;
Untersuchung und Korrektur des Adaptierungseinflusses auf die zu kalibrierenden Signalverläufe von elektromagnetischen Störgeneratoren. - Ilmenau. - 85 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Im Bereich der Elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) werden heutzutage immer höhere Anforderungen an Verlässlichkeit und Störfestigkeit elektrischer und elektronischer Produkte gestellt. Zum Nachweis dieser Eigenschaften werden Störgeneratoren und spezifische Koppelnetzwerke eingesetzt. Die von diesen erzeugten bzw. eingekoppelten Signalen sind gemäß den Anforderungen der Normen DIN-EN-61000-4-xx definiert und müssen in regelmäßigen Abständen akkreditiert kalibriert werden. In dieser Arbeit wird speziell auf die Norm EFT/Burst DIN-EN-4-4 Bezug genommen. In Rahmen der Kalibrierung wird das Signal an den Generatorausgängen mittels eines Oszilloskops überwacht und die Signalparameter werden ausgewertet. Da das erzeugte Störsignal auf verschiedenen Pegel von 500 V bis 8 kV zu kalibrieren ist, werden Adapter und Spannungsteiler am Generatorausgang angeschlossen, um den Pegel auf den zulässigen Bereich des Oszilloskops abzusenken. Die ausgesendeten Störgrößen umfassen je nach zu prüfender Norm Frequenzen bis hin zu einigen hundert Megahertz. Hierbei wurde im Rahmen vorliegender Untersuchungen festgestellt, dass die verwendeten Adaptierungen starke Einflüsse auf die Bewertung der Signalparameter nehmen. Mit steigenden Frequenzen zeigen sich diese Einflüsse in Form von komplexen Signalverläufen, bei welchen eine Bewertung der eigentlichen Signalparameter nur bedingt möglich ist. Mit der Frage, wie die Kalibrierung unabhängig von Adaptierungseinflüssen durchgeführt und somit eine verringerte Messunsicherheit erreicht werden kann, befasst sich diese Arbeit. Mittels dreidimensionalen elektromagnetischen Feldberechnungen und experimentellen Messungen wird ein mathematisches Modell der auftretenden parasitären Adaptierungseinflüsse ermittelt. Anhand dieses Modells werden die entsprechend verursachten Fehler auf die zu kalibrierenden Signalparameter abgeschätzt und korrigiert. Hierdurch konnte die Messunsicherheit von rund 14% auf etwa 4% verringert werden und eine Bewertung der Messergebnisse unabhängig vom Messaufbau ermöglicht werden.



Monthe Naoue, Styve;
Development and evaluation of a machine learning framework for application in ultrasound-based predictive maintenance. - Ilmenau. - 62 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Während der letzten Jahrzente haben sich viele Verbesserungen bei den Technologien durch Forschungen ergeben. Einige der Verbesserungen bestehen auf der Datenverarbeitung bzw. bei maschinellen Lernverfahren. Zur industriellen Überführung auf Industrie 4.0 besteht der Bedarf an besseren Wartungsstrategien, um drohendes Versagen von Systemen vorherzusehen und dadurch die Kapitalanlage zu schützen. Die Integration der Technologien der Internet of Things (IoT) innerhalb von Industrie 4.0 erleichtert die Anschaffung, Analyse und Verarbeitung von Daten, die für maschinelle Lernverfahren nützlich sind. Sie werden erhebliche Vorteile für die Industrie mit sich bringen. In dieser Masterarbeit wird die Entwicklung und Implementierung eines Frameworks basierend auf maschinellen Lernverfahren vorgestellt, das für eine Industrie 4.0 Umsetzung geplant ist. Als Untersuchungsobjekte dienen elektrische Computerlüfter, bei denen Ultraschall-Messungen durchgeführt wurden. Nach einem wissenschaftlichen Vergleich der Signalverarbeitungsmethoden wurden geeignete Methoden angewendet, zur Identifizierung charakteristischer Signaleigenschaften, die als Merkmalbasis benutzt werden können, zu dienen. Diese Merkmale wurden mit den Methoden: Linear Frequency Cepstral Coefficients (LFCC) und Discrete Wavelet Transform (DWT) kombiniert mit statistischer Analyse, berechnet. Damit wurde ein Datensatz für die Klassifikation erzeugt. Es wurden zwei Hauptklassen und achtzehn Unterklassen definiert (zwei pro Lüfter). Drei Algorithmen nach dem Prinzip des maschinellen Lernens wurden ausgewählt: Support Vector Machine (SVM), K-Nearest Neighbors (KNN) und Multi-layer Perceptron(MLP). Sie wurden für den ermittelten Parametersatz modelliert, trainiert und mit einem separaten Datensatz getestet. Es wurden gute Erkennungsraten im Bereich größer als 95% erreicht. Die besten Ergebnisse wurden mit einem mehrschichtigen neuralen Netzwerk (MLP) erreicht, mit geringfügig besseren Erkennungsraten als bei den anderen Methoden. Anhand der erzielten Ergebnisse wurde zusammenfassend dargestellt, dass das vorgeschlagene Framework zur prädikativen Analyse und Wartung angewandt werden kann, um massive Verluste der Kapitalanlage bei Industrie 4.0 zu vermeiden. Schlussendlich wurden konkrete Vorschläge für eine perspektivische Fortsetzung dieser Arbeiten gemacht.



Hanan Naveed, Muhammad;
Peak to average power ratio reduction in LTE-OFDM. - Ilmenau. - 101 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Diese Masterarbeit widmet sich der Reduzierung der beobachteten Werte des hohen Peak-to-Average-Power-Ratio (PAPR) in orthogonalen Frequenzmultiplexsignalen (OFDM) für eine lineare und energieeffiziente Betrieb von Leistungsverstärkern (PAs) in der mobilen Kommunikation. Ein OFDM-Signal mit mehreren Trägern hat folgende Eigenschaften erwies sich als effiziente Übertragungstechnik in frequenzselektiven Fading-Kanälen. Einer von die größten Nachteile sind jedoch die hohen PAPRs, die durch die Gauß-ähnliche Verteilung der Zeit verursacht werden Domänenwellenform. Diese hohen Peaks der OFDM-Wellenformen bewirken, dass die PA über die Sättigung hinausgeht Punkt, was zu einer stark nichtlinearen Verzerrung des Sendesignals führt. Nichtlineare Effekte verschlechtert die Signalqualität, indem es zu In-Band und Out-of-Band Signalverzerrungskomponenten führt. Das Ziel dieser Arbeit ist es, eine rechnerisch effiziente PAPR-Reduktionslösung vorzuschlagen für Symbole der Langzeitevolution (LTE). Das Problem der hohen PAPR im OFDM-System wird formuliert als konvexes Machbarkeitsproblem. Suche nach einer praktikablen Lösung durch Projektion des gegebenen OFDM-Signal auf geschlossene konvexe Mengen im Zeit- und Frequenzbereich, so dass das gezielte PAPR wird mit einer vernünftigen Bitfehlerrate (BER) Leistung erreicht. Die Lösung der PAPR-Machbarkeit Problem hält den PAPR aller datenführenden Symbole im LTE-System immer unter oder gleich dem von den angestrebten PAPR-Wert. Konventionelle Einschränkungen im Frequenzbereich für dieses Machbarkeitsproblem setzen sich aus den Techniken zusammen, die auf Frequenzbereichsparametern basieren, wie z.B. Fehlervektor Größe (EVM), aktive Konstellationserweiterung (ACE) und Out-of-Band (OOB) Filterung. Die Schnittmenge aller geschlossenen konvexen Mengen des Frequenz- und Zeitbereichs führt zu einer realisierbaren Menge mit der Lösung für unser PAPR-Machbarkeitsproblem. Analyse des PAPR Machbarkeitsproblems in Bezug auf die konventionelle Frequenz und Zeit Domänenbeschränkungen, die in verschiedenen Projektionsmethoden (POCS, rPOCS und GPR) verwendet werden, zeigen, dass die der am wenigsten erreichbare PAPR-Wert, der die definierten Zeit- und Frequenzbereichsbeschränkungen erfüllt, beträgt 7,2 dB. Daher werden zwei neue Frequenzbereichseinschränkungen vorgeschlagen, um eine gezielte PAPR von 6 dB zu erreichen. Die Parameter der beiden vorgeschlagenen Frequenzbereichseinschränkungen werden in einer Simulation approximiert Umgebung, die als Verfahren 1 und Verfahren 2 definiert ist, so dass der PAPR von 6 dB für alle folgenden Punkte erreicht wird die PDSCH-Symbole mit einer besseren BER-Leistung. Simulative Analyse eines der vorgeschlagenen Produkte Frequenzbereichsbeschränkung, die als quadratisch verzerrter ACE-Beschränkungssatz bezeichnet wird, demonstrierte eine BER von 108 für uncodierte PDSCH-Symbole unter AWGN-Kanalumgebung bei einem SNR-Wert von 17 dB, während alle PDSCH-Symbole PAPR_ 6 dB haben.



Hein, Anna;
Validierung eines Sensorik-Konzeptes zur quantitativen Bewertung von Lateral-Flow-Teststreifen. - Ilmenau. - 129 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Diese Masterarbeit untersucht die quantitative Bewertung von medizinischen Lateral-Flow-Teststreifen (LFTs). Die Auswertung erfolgt anhand eines optischen Messprinzips. Es wird auf verschiedene Messverfahren eingegangen. Diese werden entworfen, aufgebaut, getestet und bewertet. Durch die Messverfahren wird die ideale Beleuchtungswellenlänge bestimmt, eine optimierte Versuchsanordnung gefunden und ökonomische Aspekte bei der Konstruktion des Messaufbaus berücksichtigt. Die Erkenntnisse der Voruntersuchungen werden zur Entwicklung eines Sensorik-Konzeptes genutzt. Die individuell angefertigte Beleuchtungs- und Sensoreinheit des Sensorik-Systems umfasst lediglich zwei Leuchtdioden und vier Photodioden. Das System besteht außerdem aus einer eigens dafür entwickelten analogen Auswertungsschaltung und einem mechanischen Blendenbauteil. Die Blendenöffnungen des Bauteils dienen der Fokussierung des Lichts auf ausgewählte Messbereiche auf den LFTs. Das Blendenbauteil wurde speziell für diesen Messaufbau konstruiert und mithilfe eines 3D-Druckers gefertigt. Für die finale Messung stehen zehn LFTs mit unterschiedlich ausgeprägten Messlinien zur Verfügung. Anhand des entwickelten Sensorik-Systems ist eine Unterscheidung dieser LFTs in sieben Quantisierungsstufen möglich. Die variierenden Linienpositionen auf den LFTs und die damit einhergehenden Schwierigkeiten bei der Positionierung der LFTs im Messaufbau sind derzeit der begrenzende Faktor für die Messgenauigkeit des Systems. Eine Verbesserung der LFTs und entsprechende Optimierungen am Messaufbau können die Quantisierungsstufenanzahl mehr als verdoppeln. Die theoretisch maximal erreichbare Anzahl an Quantisierungsstufen dieses Sensorik-System beträgt circa das 20-Fache an Stufen. Insbesondere die geringe Bauteilanzahl und der miniaturisierte Messaufbau heben das erarbeitete Sensorik-System von bereits bestehenden Kameraauswertungssystemen ab. Es kann als Grundlage für die industrielle Fertigung eines kostengünstigen Einweg-LFT-Messsystems genutzt werden.



Shala, Mendrit;
On-demand quality-of-service for crucial vehicle-to-pedestrian communication. - Ilmenau. - 76 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

In den letzten Jahren haben die Fahrzeug-zu-Fußgänger (V2P) Kommunikationssysteme bei mehreren Interessengruppen, von der Wissenschaft über Normungseinrichtungen bis hin zur Industrie, zunehmend an Bedeutung gewonnen. V2P-Kommunikationssysteme bieten mehrere Komfortapplikationen, vor allem aber Anwendungen zur Erhöhung der Sicherheit von ungeschützten Verkehrsteilnehmern (VRU) im Straßenverkehr. Bis es aber zum Einsatz von V2P-Sicherheitsanwendungen im Straßenverkehr kommen kann, muss vorerst noch einigen zentralen Problemen in der Forschung nachgegangen werden. In städtischen Szenarien, in denen der Verkehr besonders dicht ist, sind Überlastungen des Kommunikationsnetzes ein großes Problem. Diese werden durch den regelmäßigen Austausch von Sicherheitsmeldungen zwischen Fahrzeugen und VRUs verursacht, was die Zuverlässigkeit dieser Kommunikation beeinträchtigt. Für ein Fahrzeug und einen Fußgänger, die unmittelbar vor einem Unfall stehen, ist es jedoch gerade wichtig, zuverlässig zu kommunizieren, und so den Unfall vermeiden zu können. Als mögliche Lösung dieses Problems stellt diese Arbeit ein neues On-Demand-Quality-of-Service Framework vor. Es verwendet einen neuen Mechanismus, der benachbarte (also die Gefahrensituation umgebende) Knoten (Fahrzeuge und Fußgänger) über den nahenden Unfall informiert und sie auffordert, die Priorität ihrer Sicherheitsmeldungen vorübergehend zu verringern. Um diese Anforderung zu vermitteln, wird eine neue Nachricht entworfen sowie ein Mechanismus zur Verarbeitung der neuen Nachricht und ein Mechanismus zur Senkung der Priorität von Nachrichten beim Empfänger. Das vorgestellte Framework basiert auf dem System Dedicated Short Range Communication/Wireless Access in Vehicular Environments (DSRC/WAVE) und ist rückwärtskompatibel mit seinen Protokollen. Es wird durch Simulationen validiert, bei denen mehrere Simulationswerkzeuge eingesetzt werden. Die Leistungsanalyse des Frameworks wird unter Berücksichtigung des Packet Delivery Ratio (PDR) von Sicherheitsmeldungen zwischen Fahrzeug und Fußgänger, die kurz vor einem Unfall stehen, beobachtet. Die Simulationsergebnisse zeigen eine signifikante Erhöhung der Zuverlässigkeit der Kommunikation zwischen akut unfallgefährdetem Fahrzeug und Fußgänger, und bestätigen damit, dass das vorgestellte Framework eine wertvolle Quality-of-Service Lösung sein kann.



Hellweg, Bastian;
Bestimmung der Feuchte von Gewebebahnen mittels Ultra-Breitband-Radar. - Ilmenau. - 108 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Erarbeitung und Validierung eines Konzeptes zur Bestimmung der Feuchte von Gewebebahnen mittels Ultra-Breitband-Radar, wobei der Kennwert der Feuchte einen Anteil an Wasser im Material beschreibt. Wasser verfügt über eine hohe Permittivität im Frequenzbereich der Mikrowellen, sodass sich trockene und feuchte Stoffe unterschiedlich im elektromagnetischen Wechselfeld verhalten. Weiterhin hängt die Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen jedoch von vielen weiteren Einflussfaktoren ab, welche unter realen Einsatzbedingungen zeitlichen Änderungen unterliegen können. Um dennoch den Wassergehalt anhand der Messergebnisse bestimmen zu können, ist eine geeignete Auswertung der Messdaten erforderlich. Dazu wird ein Messaufbau entworfen, welcher sich den realen Einsatzbedingungen möglichst annähert. Für das geschaffene Messszenario wird ein physikalisches Modell entwickelt, um die Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen zu beschreiben. Auf dessen Grundlage wird ein komplexes Regressionsmodell verwendet, um trotz der parasitären Einflüsse den Wassergehalt der Gewebebahnen schätzen zu können. Als breitbandige Mikrowellen-Sensoren werden m-Sequenz-Geräte angewendet, welche im Frequenzbereich von ca. 3 bis 10 GHz arbeiten.



Rolapp, Georg;
Universelles Monitoring in vermaschten Weitverkehrsfunknetzen zum Einsatz im Katastrophenfall. - Ilmenau. - 199 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

In Kommunikationsnetzwerken ist das Monitoring des Zustands der Kommunikationsverbindungen genauso wichtig, wie das Überwachen der kommunizierenden Geräte und die Verfügbarkeit der angebotenen Dienste. Vermaschte Weitverkehrsfunknetzwerke sind im Katastrophenfall schnell einsetzbar. Verbreitete Monitoring-Systeme sind häufig für den Einsatz in Unternehmensnetzwerken ausgelegt. In Funknetzwerken werden andere Anforderungen an das Monitoring gestellt. Das Monitoring-System sollte möglichst keine negativen Auswirkungen auf die Datenraten des überwachten Netzwerks haben. Sensordaten sollten u.a. zusätzlich zu den üblichen System-Metriken gesammelt werden können. Eine umfangreiche Visualisierung und Alarmierung beim Überschreiten von Schwellwerten ist essentiell. Die Eignung von verbreiteten Monitoring-Systemen für den Einsatz in vermaschten Weitverkehrsfunknetzwerken im Katastrophenfall wird in dieser Arbeit untersucht. Es werden die Grundlagen und Eigenschaften dieser speziellen Funknetzwerke beschrieben und reale Umsetzungen aufzeigt. Für den Vergleich werden Anforderungen und Metriken definiert. Verschiedene Monitoring-Systeme, die durch ihre Eigenschaften hervorstechen, werden vorgestellt. Die modernen quell-offenen und frei verfügbaren Monitoring-Systeme Icinga2 und Prometheus, welche die meisten definierten Anforderungen erfüllten, wurden in einem Testsystem installiert und qualitativ funktional sowie quantitativ anhand von Messungen verglichen. Obwohl die untersuchten Lösungen sehr unterschiedliche Ansätze verfolgen, konnte je nach Einsatz-Szenario und entsprechender Konfiguration beiden Systemen eine Eignung nachgewiesen werden.



Li, Fanbo;
Recherche und Implementierung von "Synthetic Aperture Radar"-Algorithmen. - Ilmenau. - 74 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

In diesem Artikel stellen wir die Einschränkungen des traditionellen Radars vor. So wurde Synthetic Aperture Radar(SAR) eingeführt. Wir haben zuerst ein 3D SAR-Modell gebaut. Da das 3D Ultraschall-Modell jedoch dem SAR-Modell ähnelt, haben wir auch ein 3D Ultraschall-Modell erstellt und die beiden Modelle verglichen. Wir haben dann sieben SAR-Algorithmen untersucht. Wir werden alle im Fall von 3D erklärt. Da 3D gut funktioniert, muss auch 2D passieren. Diese sieben Algorithmen sind jeweils Back-Projection(BP) Algorithmus, Delay-and-Sum (DAS), Optical Algorithmus, Time Domain Correlation(TDC) Algorithmus, Synthetic Aperture Focusing Technique (SAFT) Algorithmus, Fast Iterative Shrinkage Thresholding (FISTA) Algorithmus und Orthogonal Matching Pursuit(OMP) Algorithmus. Der DAS-Algorithmus muss berechnet werden, nachdem alle Messungen abgeschlossen sind. Der BP-Algorithmus verbessert dies und kann in der Messung berechnet werden. Die Geschwindigkeit des optischen Algorithmus hängt davon ab, wie viel Fokus eingestellt ist. Der TDC-Algorithmus ist ein genauer, aber zeitraubender Algorithmus. Der SAFT-Algorithmus ist gut fokussiert, aber die Berechnungen sind komplex. Der FISTA- und OMP-Algorithmus kann auch gut fokussiert sein, die Iteration ist jedoch komplex und zeitaufwändig. Als nächstes untersuchten wir die Cuda-Beschleunigung. Wir haben vorgestellt, wie Cuda im Matlab angewendet wird. Wir haben zwei Algorithmen beschleunigt: den BP-Algorithmus und den SAFT-Algorithmus. Der BP-Algorithmus wurde erfolgreich beschleunigt. Leider konnten wir den SAFT-Algorithmus nicht beschleunigen. Zum Schluss geben wir die Simulationsergebnisse verschiedener Algorithmen an. Aufgrund der Begrenzung des Papierformats geben wir jedoch nur die Simulationsergebnisse des BP, SAFT, Optical und TDC-Algorithmus mit den Simulationsdaten an. Außerdem werden die Simulationsergebnisse von BP, SAFT und TDC-Algorithmen unter realen Daten angegeben.



Al Saad, Majd;
A defence mechanism for defeating forged packets attack in Software Defined Networking (SDN). - Ilmenau. - 53 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Software Defined Networking (SDN) ist ein neues Netzwerkschema, das hohe Flexibilität und einfache Verwaltbarkeit von Computernetzwerken bietet. Im Gegensatz zu herkömmlichen Netzwerken, entkoppelt SDN die Steuerungsebene von den Netzwerkgeräten. Durch die Entkopplung ermöglicht SDN eine einfache Verwaltung von Netzwerkressourcen und die Bereitstellung von Netzwerkanwendungen. Daher eignet sich SDN für eine hohe Bandbreite, damit die heutigen Anwendungen eine gute Leistung erbringen können. Obwohl SDN großen Erfolg bringt, sind verschiedene Sicherheitslücken in der Struktur von SDN und im OpenFlow-Protokoll aufgetreten. Controller in SDN ist logisch zentralisiert und hat eine globale Sicht auf das Netzwerk, wodurch das Risiko besteht, dass der Controller gefährdet wird. Der SDN-Controller ist für die Planung des gesamten Netzwerkverkehrs verantwortlich. Andererseits sind die Netzwerkressourcen in SDN relativ begrenzt. Somit hat SDN eine begrenzte Verarbeitungskapazität. Daher dringen Angreifer in das Netzwerk ein und überlasten Ressourcen und Verarbeitungskapazität. In dieser Arbeit wurden verschiedene SDN-Schwachstellen untersucht sowie die aktuellen Erkennungs- und Abschwächungsmechanismen von gefälschten Paketangriffen in SDN untersucht. Darüber hinaus, wird ein neuer Abwehrmechanismus gegen böswillige Benutzer eingeführt, um einen gefährdeten SDN-Controller vor nicht authentifizierten Benutzern und die Netzwerkressourcen und -dienste vor Erschöpfung zu schützen. Ein simuliertes Modell wurde in der Ryu-Steuerung mit Unterstützung der Hardwareerweiterung in der Mininet-Simulationsumgebung implementiert. Die Ergebnisse unseres Ansatzes zeigen Leistungsverbesserungen und zeitliche Komplexität im Vergleich zum vorherigen Ansatz. Unsere erweiterte Lösung bietet einen gegenseitigen Schutz für gefährdete Controller und für gefährdete Erweiterungen. Außerdem erkennt sie böswillige Benutzer effizient im Netzwerk und reduziert sie so schnell wie möglich.



Bauer, Julia;
Signal conditioning and transceiver synchronization for distributed SDR-based measurement applications. - Ilmenau. - 128 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

In dieser Arbeit wird das Universal Software Radio Peripheral (USRP) für die Nutzung als Channel Sounder untersucht. Die Beiträge betreffen eine automatische Verstärkungsregelung (AGC), sowie die Synchronisation räumlich verteilter Geräte mittels 10 MHz und Puls pro Sekunde (1 PPS) Signal. Um eine geeignete AGC vorzuschlagen, wird zunächst das transiente Verhalten des programmierbaren Dämpfungsgliedes innerhalb des USRP X310 mit UBX daughterboard untersucht. Messgrößen dabei sind Überschwingen, Einschwingzeit, Übergangszeit und Restfehler für alle möglichen Schaltübergänge (0...31.5 dB in 0.5 dB Schritten). In Abhängigkeit der Schaltstufen zeigen sich dabei Überschwingen bis zu 10 dB sowie Einschwingzeiten von 350 bis 450 ns. Zur Synchronisation räumlich verteilter Geräte erscheint die Nutzung GPS-synchronisierter Oszillatoren (GPSDO) naheliegend. Für Genauigkeitsmessungen wird zunächst ein Messaufbau vorgestellt, der selbst wiederum auf USRP X310 mit "direct sampling" basiert. Der Aufbau bietet mit acht Eingangskanälen die Möglichkeit, vier GPSDOs mit Sub-Nanosekunden-Genauigkeit über lange Zeiträume zu analysieren. Damit wird die Zeitabweichung von vier GPSDOs, montiert in USRP X310 unter idealen und realen Bedingungen vermessen. Um reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen, werden die GPSDOs von einem GPS-Emulator gespeist, welcher ein realistisches Szenario mit 4...12 sichtbaren Satelliten erzeugt. Es zeigt sich, dass die GPSDOs mindestens 30 Minuten GPS-Fix zur Stabilisierung benötigen. Der gemessene Zeitfehler beträgt im "disciplined"-Modus unter idealen Bedingungen bis zu 100 ns. Im "holdover"-Modus (kein GPS-Fix) akkumuliert sich der Zeitfehler zu etwa 100 Mikrosekunden innerhalb weniger Stunden. Bei einer Testfahrt mit mehr als 100 km Strecke akkumulierte sich der Zeitfehler innerhalb einer Stunde bereits zu 1 Mikrosekunde, obwohl für alle vier GPSDOs permanent mehr als 6 Satelliten in Sicht waren. Beim anschließenden Verlust des GPS-Fix und seiner Wiederherstellung innerhalb von weniger als 10 Minuten akkumulierte sich der Zeitfehler zu etwa 2 Mikrosekunden. Diese Ergebnisse zeigen, dass für die Messaufgabe (Channel Sounding) wesentlich genauere Referenz-Standards als die untersuchten GPSDOs benötigt werden.



Videostreaming im drahtlosen lokalen Netz. - Ilmenau. - 81 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Viele Privathaushalte sind über einen DSL-Router an das Internet angebunden. Dieser agiert als Access Point, um ein drahtloses lokales Netz (Wireless Local Area Network, WLAN) aufzuspannen, über das verschiedene Endgeräte den Zugang zum Internet bekommen. Damit konkurrieren diese Endgeräte um die verfügbare Datenrate, was insbesondere bei Videostreaming für die Benutzer durchaus bemerkbar werden kann. In dieser Arbeit wurde untersucht, ob die Qualität des Videostreams merkbar abnimmt, je mehr Endgeräte ein Video streamen. Dazu wurden mehrere Tests mit verschiedenen Videostreams und Videostreaminganbietern durchgeführt. Es wurden quantitative Größen bestimmt, auf die der Videostream untersucht wurde und diese dann mit der wahrgenommenen Qualität verglichen. Als Ergebnis konnte festgestellt werden, dass Videostreaming in einem WLAN auf mehreren Geräten gleichzeitig, unter gewissen Voraussetzungen, problemlos möglich ist.



Kodera, Sayako;
Identifizierung von Fehlereinflüssen auf die SAFT-Rekonstruktion händisch aufgenommener Ultraschallmessdaten. - Ilmenau. - 61 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die Materialprüfung sichert in der Fertigung den Ausschuss von mit kritischen Fehlern behafteten Bauteilen und ermöglicht die Überwachung der Infrastruktur. Die Ultraschallprüfung (UP) ist eine ihrer Hauptmethoden. Da die Bildqualität von Ultraschallrohdaten nicht ausreicht um die innere Struktur eines Objektes zu visualisieren, werden die Rohdaten oft nachverarbeitet. Post-processing Techniken existieren zur Verarbeitung von maschinell aufgenommenen UP-Messdaten. Der Großteil der UP erfolgt jedoch händisch. Die Nachverarbeitung solcher Messdaten ist aufgrund der fehlenden Positionsinformation schwierig. Wenn jedoch das Messsystem befähigt wird, die Positionsinformation mit zu erfassen, wird eine Nachverarbeitung möglich. Damit kann das visuelle Feedback an den Prüfingenieur, z.B. durch Assistenzsysteme, verbessert werden. Eine der verbreitetsten Nachverarbeitungsmethoden ist die Synthetic Aperture Focusing Technique (SAFT). Zur Anwendung von SAFT auf handaufgenommene Prüfdaten existieren kaum Vorarbeiten. Im Vergleich zu maschinell aufgenommenen Daten sind bei handaufgenommenen Daten die Abtastung ungleichmäßig und die Messpositionen nicht exakt bekannt. Um den Einfluss dieser Fehlergrößen zu ermitteln vergleicht die vorliegende Arbeit den maschinellen Messaufbau mit der Handprüfung und leitet fünf Größen her: eine gröbere Abtastung, ungleichmäßige Verteilung der Messpositionen, eine niedrigere Abdeckung der Prüfregion, Positionsungenauigkeiten und variierender Anpressdruck. Zu den ersten zwei Größen existieren bereits Vorarbeiten, aus denen ihr Einfluss ermittelt werden kann. Des Weiteren unterliegen die ersten drei Größen den Messentscheidungen des Prüfingenieurs und können nicht beeinflusst werden. Infolgedessen liegt der Schwerpunkt der Arbeit auf der Untersuchung der letzten drei Größen durch zwei Simulationsstudien. Die erste untersucht den Einfluss der ungenauen Positionsschätzung sowie variierender Abdeckung, die zweite den Einfluss des Anpressdrucks. Zur Auswertung werden die Rekonstruktionsergebnisse mit der SAFT-Rekonstruktion von simulierten maschinellen Messdaten verglichen. Es wird gezeigt, dass der Einfluss der genannten Faktoren unter geeigneten Bedingungen tolerierbar ist und damit eine SAFT-Rekonstruktion handaufgenommener Daten möglich ist. Die Ergebnisse können als Grundlage für die Entwicklung von Assistenzsystemen genutzt werden.



Troci, Jurgen;
Model for evaluation of OPC-UA for Industry-4.0-compliant communication in wireless sensor networks. - Ilmenau. - 70 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

In den letzten Jahren hat Industry 4.0 aufgrund der damit verbundenen Vorteile viel Aufmerksamkeit erregt. Drahtlose Sensornetzwerke sind die Schlüsselkomponente für die erfolgreiche Umsetzung. Sichere und zuverlässige Kommunikation ist wichtig, aber gleichzeitig sind die Energieressourcen bei drahtlosen Sensornetzen sehr knapp. Dazu bedarf es einer standardisierten Kommunikationstechnologie, die Sicherheit und Zuverlässigkeit bei gleichzeitiger Schonung der Ressourcen bietet. Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht die Bewertung, ob eine Kommunikationstechnologie namens "OPC UA" diesen Anforderungen entspricht. Durch die Durchführung einer Reihe von Simulationen und die Analyse der Ergebnisse ergibt sich, dass OPC UA in der Tat eine komfortable Kommunikationstechnologie ist, mit Energieverbrauchsprofilen, die für drahtlose Sensornetzwerke geeignet sind und sehr hilfreich für Industrie 4.0-Anwendungen sind.



Zhou, Meng;
Untersuchungen zur Eignung einer Di-Patch-Antenne für Mobilfunkanwendungen im KFZ. - Ilmenau. - 67 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

In zunehmendem Maße verlangen ästhetische Gesichtspunkte bei Antennen an PKW eine verborgene Montage, wie sie beispielsweise durch eine Einbettung von flachen Antennen in verschiedenen Kunststoffteilen am Auto erreicht werden kann. Im Gegensatz zu extern befestigten Stabantennen, bestehen für die eingebetteten Antennen grundlegend andere Entwurfsanforderungen, die die Wechselwirkungen zwischen Antenne und Karosserie beachten. Während eine typische Patchantenne tolerant gegen direkt unter ihr befindliche Metallteile ist, bietet sie als Antenne flacher Bauform nur eine geringe Bandbreite. Daher werden neuartige Entwürfe benötigt, die metallflächentolerant sind und größere Bandbreite liefern. In der vorliegenden Arbeit wird eine solche neuartige differenziell gespeiste Dipatch-Antenne vorgestellt, die eine Anzahl von Vorzügen gegenüber der konventionellen Patchantenne besitzt. Das sind zum Beispiel eine verdoppelte Anpassungsbandbreite, eine etwa 50% verkleinerte Masse-Grundfläche für das selbe Vor-Rück-Verhältnis und keine Reduktion der Direktivität gegenüber dem normalen Patchantennenentwurf bei der gleichen Betriebsfrequenz. Ausgehend von einem Halbwellendipol-basierten Ersatzmodell der normalen Patchantenne wird gezeigt, dass ein dünner Vollwellendipol ein gutes elektrisches Modell der Dipatch-Antenne liefert. Die spezifische Geometrie und die Speisebedingungen dieser Antenne werden mit Hilfe der Ersatzschaltung erklärt und Messungen einer 1800 MHz FR4-basierten Dipatch-Antenne werden mit Simulationsergebnissen verglichen. Der gemessene Realsierte Gewinn von 3 dBi stimmt mit einem simulierten von 2,7 dBi gut überein. Die simulierte und gemessene Anpassungsbandbreiten von 60 MHz bzw. 50 MHz sind entsprechend. Anschließend wurde die 1800 MHz Dipatch-Simulation mit einer normalen Patchantennensimulation verglichen, wodurch die Vorteile der neuen Bauform klar gezeigt werden konnten. Weiterhin wurden auf der Basis von Simulationen Parameterstudien durchgeführt, um den Einfluss der Permittivität und der Dicke des Substratmaterials sowie den der Spaltbreite zwischen den Dipatch-Antennen auf die Resonanzfrequenz, die Anpassungsbandbreite und die Direktivität der Antennen zu untersuchen. Abschließend wurde eine Dipatch-Antenne in eine Kunststoffblende eingebettet und in Simulationen wurde die Veränderung der Antennenparameter durch das Einbettungsmaterial ermittelt.



Sedunova, Ekaterina;
Evaluation of calibration performance for the ultrawideband multiband channel sounder. - Ilmenau. - 60 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die vorgestellte Arbeit befasst sich mit der Struktur eines Ultra-Breitband Channel Sounders, der Sensoren der IlmSens GmbH als Sende- und Empfangsgeräte verwendet. Im Channel Sounder wird die Autokorrelationsfunktion der M-Sequenz zum Definieren der Kanalimpulsantwort verwendet. Auf der Grundlage des störungsfreien dynamischen Bereichs wurde die Leistung der Kalibrierung bewertet. Die Arbeit beschreibt den Einfluss eines ausgewählten Fensters und die Anzahl der Mittelungen auf den Kalibrierungsprozess. Der dynamische Eingangsleistungsbereich wurde als optimaler Bereich für Messungen für 4 Kanäle ermittelt. Die verschiedenen Methoden zur Anwendung der gemessenen Kalibrierungsfunktionen und des Dynamikbereichs der Eingangsleistung werden für den Betrieb der automatischen Verstärkungsregelung beschrieben.



Jancke, Michael;
Entwurf eines Ultra-Low-Power Relaxationsoszillator. - Ilmenau. - 71 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

In der heutigen Zeit ist das Thema Industrie 4.0 die Grundlage für viele Projekte. Eines der Ziele der Anwendungen ist eine Zustandsüberwachung für die Produktion, was zu mehr Flexibilität und Effizienz führt. Für die Umsetzung werden komplexe Multisensorsysteme entwickelt, die informationstechnisch vernetzt werden sollen. Die meisten dieser Systeme müssen im Akkubetrieb oder gänzlich in Energieautarkie arbeiten. Um eine maximale Lebensdauer zu erreichen, ist es notwendig, den Energieverbrauch der zu verwendeten Elektronik drastisch zu reduzieren. Für die Vernetzung der Sensoren kämen verschiedene Bussysteme infrage, jedoch sind die etablierten Protokolle bisher für den Low-Power-Betrieb nicht geeignet. Die IMMS gGmbH hat dazu im Rahmen des Projekts RoMulus ein neues Konzept entwickelt, was den Energiebedarf signifikant senken kann, ohne die bestehenden Busprotokolle zu verletzen. Diese Entwicklung existiert zurzeit nur auf dem Papier. Um den tatsächlichen Vorteil zu evaluieren, soll der Testchip D8014B entwickelt werden. In dem Konzept wird die Schaltung mit einem Oszillator betrieben. Das Ziel dieser Abschlussarbeit ist eine CMOS-Implementation des Oszillators für eine Ultra-Low-Power-Anwendung. Zusätzliche Anforderungen sind eine stabile, abstimmbare Frequenz und einen sehr schneller Start, damit der Testchip protokollkonform funktioniert. Unter diesem Aspekt wurden verschiedene Oszillatortopologien über den aktuellen Stand der Technik miteinander verglichen. Mit der Auswahl eines Relaxationsoszillators folgen weitere Optimierungsschritte für die Spezifikationen. Für die Implementation soll eine 0,18 [my]m-Technologie verwendet werden, als Design-Tool kommt Cadence zum Einsatz. Als Endergebnis dieser Arbeit liegt ein, bis auf Transistorebene realisierter Relaxationsoszillator vor. Der mittlere Leistungsverbrauch beträgt nominal 15,96 [my]W, die zugehörige Start-up-Zeit beträgt 231,2 ns.



Worm, Robert Julius;
Analysis and implementation of FMCW radar interference detection and mitigation. - Ilmenau. - 63 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Fahrassistenzsysteme überwachen und werten die Fahrzeugumgebung unter anderem mittels Dauerstrichradarsensoren aus. Das Ausleuchten der Umwelt geht mit der zufälligen Wahrscheinlichkeit gegenseitiger Beeinträchtigung einher, wodurch die Erkennbarkeit anderer Verkehrsteilnehmer eingeschränkt wird. Unterschiedliche Interferenzfälle wurden in einer Absorberkammer aufgenommen um das Ausmaß der Beeinträchtigung abzuschätzen. Mehrere Ansätze zur Erkennung fremder Signale wurden vorgestellt und unter Anbetracht von Fehlerraten und Effizienz verglichen. Die Überwachung des Spiegelbandes einer komplexen Basisband Architektur wurde als vielversprechend betrachtet, was durch eine Implementierung bestätigt werden konnte. Genaue Lokalisierung beschädigter Messwerte geschieht durch eine Zeit-Frequenz Analyse basierend auf der spektralen Leistungsverteilung. Anschließend soll Interferenzminderung die Signalqualität wiederherstellen, was sich in einem höheren Signal-Rausch-Verhältnis wiederspiegelt. Untersuchungen folgender Methoden wurden angewandt: Dämpfung und Auslöschung beeinträchtigter Daten, Auffüllen des Zeitsignals unter Verwendung der Korrelation mit ungestörten Daten, sowie die Signalrekonstruktion durch spektrale Analyse dominanter Objektfrequenzen. Angewandt auf unterschiedliche Testfälle wurden verarbeitete Datensätze qualitativ miteinander verglichen. Unter genauerer Betrachtung konnten Parameter zur Optimierung der Lösungsansätze aufgezeigt werden, sodass die genannten Techniken nun angepasst und in die Signalprozessorarchitektur eingebunden werden können.



Yasin, Joan;
Untersuchungen und Bewertung von kommerziellen Frontend-Schaltungen für elektromagnetische Energy Harvester. - Ilmenau. - 104 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Der am IMMS entwickelte elektromagnetische Energy Harvester induziert eine elektrische Wechselspannung, die zur Versorgung eines nachfolgenden Sensorsystems zunächst gleichgerichtet und anschließend aufgrund der zu niedrigen Amplitude hochgewandelt werden muss. Frontend-Schaltungen aus aktuellen Forschungsarbeiten bringen den erheblichen Nachteil mit sich, dass sie nicht zu erwerben sind. Aus diesem Grund wurden im Rahmen dieser Arbeit kommerzielle Lösungsvarianten erarbeitet und Untersuchungen hierzu durchgeführt. Es wurden verschiedene Gleichrichter-Konzepte und Spannungswandler-IC's simulativ und messtechnisch untersucht und verglichen. Hierunter fallen die Frontend-Varianten bestehend aus dem aktiven AC/DC-Konverter, der Delon-Schaltung, der Graetz-Brücke und dem Einweg gleichrichter mit jeweils nachgeschaltetem Spannungswandler-Chip BQ25505. Als kommerzielle Referenz hierzu dient der LTC3109-Chip und als wissenschaftliche Referenz der AMPPT-Chip. Die Ergebnisse dieser Arbeit veranschaulichen, dass aus den kommerziellen Frontend-Schaltungen die Variante des aktiven AC/DC-Konverter mit dem Spannungswandler BQ25505 insgesamt für die Innenwiderstandswerte im Bereich von 51 - 510 [Omega] ab einer Eingangsspannung von 1.5 V die höchsten Effizien zen aufweist. Im Maximum erzielt diese Frontend-Schaltung eine Effizienz von 39 % bei einem Innenwiderstand von 51 [Omega] und einer Eingangsspannung von 3 V.



Reinhold, Tom;
Bewertung von RFID Systemparametern und Untersuchungen von Realisierungsmöglichkeiten für RFID Sensorschaltungen. - Ilmenau. - 132 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die RFID-Technologie existiert in etwa so lange, wie es auch Computer gibt. Jedoch haben sich sowohl die Anwendung, als auch der Verwendungszweck stark gewandelt. Diese Technologie hat seitdem eine Vielfalt an Entwicklungsschritten durchlaufen. Angefangen von Sendern, die einen Identifikationscode übertragen können, über batterielose Aufkleber, die zum Beispiel noch heute im Warenhandel verwendet werden, kristallisiert sich seit einigen Jahren eine weitere Entwicklungsstufe von RFID heraus. Moderne Techniken machen es möglich, nicht nur Produkte zu identifizieren, sondern es können sogar Umgebungsparameter direkt an einem Produkt aufgenommen werden. Dies bietet neue Möglichkeiten, um diese Technologie zur Prozessüberwachung zu nutzen. Stellen Sie sich beispielsweise vor, in einer Produktionsstraße müssen tausende Fabrikate voneinander unterschieden werden. Im Versandhandel ist dafür der optische Strichcode eine gute Möglichkeit. In der Produktion sind die Produkte jedoch nicht immer gut zugänglich, denn sie haben selten große und glatte Flächen. RFID bietet dafür seit vielen Jahren eine gute Möglichkeit der Identifikation. Doch wäre es nicht praktisch, auch weitere Informationen, wie Temperatur oder Feuchtigkeit von dem Produkt zu erhalten und damit die Prozessabläufe zu optimieren? Dies ist einer von vielen Anwendungsbereichen in denen RFID-Sensorapplikationen ihren Einsatz finden. Doch aufgrund der großen Vielfalt, die von der Technologie geboten wird, ist es für den Anwender schwer die passende Technologie zu finden und zu implementieren. Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit der Vielfalt von RFID-Technologien, deren Anbindung an Sensoren und hilft bei der Auswahl der richtigen Parameter für das zu implementierende Identifikationssystem. Anhand von bestehenden Anforderungen an ein RFID-System wurden in dieser Arbeit sechs Entscheidungskriterien erarbeitet, mit denen Empfehlungen für die Wahl der Systemparameter gegeben werden. Anschließend wurden Anwendungsszenarien der Industrie, der Medizintechnik und im privaten Heimbereich auf die Entscheidungskriterien angewandt und die entsprechenden Systemparameter für die gewählten Anwendungen ausgewählt.



Next Generation Firewall - Funktionen und Grenzen. - Ilmenau. - 74 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die vorliegende Masterarbeit handelt von Next Generation Firewalls und deren Funktionen und Grenzen. Die Arbeit ist in acht Bereiche aufgeteilt. Nach einer Einführung folgt eine Analyse klassischer Netzwerkabsicherung mit Firewalls und deren Funktionsumfang. Danach findet eine Begriffsabgrenzung von NGFWs zu diesen statt. Die formalen Anforderungen an eine NGFW werden anschließend analysiert. Die folgenden zwei Bereiche handeln von der Umsetzung der Anforderungen eines NGFW-Produkts sowie deren Funktionen, die in einer Testinstallation überprüft werden. Ein weiterer Aspekt, der beleuchtet wird, ist Datenschutz und dessen Anforderungen an einen möglichen Einsatz von NGFWs. Im Anschluss werden Vorschläge vorgestellt, wie eine NGFW datenschutzgerecht eingesetzt werden kann, um die Netzwerksicherheit zu erhöhen. Den Abschluss der Arbeit bilden ein Ausblick und eine Zusammenfassung.



Werner, Daniela;
Untersuchungen zur Over-the-air Stimulation eines KFZ-Radars mittels Radarzielsimulator. - Ilmenau. - 75 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Zum Test eines Automobilradars vor seinem Einsatz im Straßenverkehr, sollen in Zukunft auch Zielsimulatoren eingesetzt werden. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Zuverlässigkeit der Simulation einzelner Radarziele hinsichtlich Entfernung, Geschwindigkeit und Radarquerschnitt mit dem Zielsimulator ITS 9510 der Firma miro-sys GmbH. Zuerst wird dazu das verwendete FMCW-Radar hinsichtlich seiner Messgenauigkeit getestet. Für die Messung des Radarquerschnitts wird zusätzlich die Pegelanzeige des Radargeräts über den Ansatz der Kalibrierung der Streumatrix des Radarquerschnitts kalibriert. Mit dieser Kalibrierung und der ermittelten Genauigkeit des Messgerätes wird der Zielsimulator untersucht. Die vorher durchgeführten Messungen mit realen Objekten werden hierbei mit dem Zielsimulator nachgebildet und mit deren Simulation verglichen. Dieser Vergleich zeigt, dass der Zielsimulator gut geeignet ist, um die drei genannten Größen nachzubilden.



Wiener, Maximilian;
Systementwurf eines kapazitiven Low-Power Feuchtesensors mit adaptiver Auflösung für den Einsatz in der energieautarken Funksensorik. - Ilmenau. - 178 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die weltweit stetig wachsende Bevölkerung sorgt für einen ebenso starken Anstieg des Bedarfs an pflanzlichen Lebensmitteln, wodurch neue Herausforderungen in deren Produktion entstehen. Um den Ertrag zu maximieren, muss die Effizienz der Landwirtschaft gesteigert werden. Dies ist das Ziel von Smart-Farming: Durch großflächige Sensornetzwerke werden Anforderungen von Nutzpflanzen erkannt und es können Vorhersagen zu deren Entwicklung getroffen werden. Dazu ist das Vorkommen von Feuchtigkeit in Luft und Boden von essenzieller Bedeutung, weshalb diese Kenngrößen permanent überwacht werden sollten. Ziel dieser Arbeit ist der Entwurf eines Low-Power Sensor-Chips. Nach tiefgründiger Recherche zum Thema Feuchtigkeit wurden dazu kommerzielle kapazitive Sensoren charakterisiert, um Anforderungen an den Sensor-Chip zu definieren und diesen darauf angepasst entwerfen zu können. Die Wandlung erfolgt nach dem Prinzip der sukzessiven Approximation, welches die Größe der geschalteten int. Kondensatoren an den ext. Sensor anpasst. Eine Besonderheit des Systemkonzepts stellt die Funktion dar, dass der statische, feuchtigkeitsunabhängige Anteil der Sensorkapazität subtrahiert werden kann, um den Wandler vollständig für den dynamischen Kapazitätsanteil verwenden zu können. Da dieser für Sensoren unterschiedlicher Kapazität einsetzbar sein soll, verfügt er zudem über einen einstellbaren Dynamikbereich, womit sich Kapazitätsauflösung gegen Dynamikbereich eintauschen lässt. In dieser Masterarbeit wurden alle nötigen Komponenten zur Realisierung eines vollständigen Sensor-Chips entworfen, um dessen Design zu vervollständigen. Dazu zählen u. a. die Taktversorgung, ein Power-on-Reset sowie ein digitales Filter zur Mittelung mehrerer Wandlungsergebnisse. Die Kommunikation mit dem Chip erfolgt über die I 2 C-Schnittstelle, sodass eine Ankopplung an einen RFID-Transponder möglich ist. Der Sensor-Chip besitzt einen Dynamikbereich von 51,55 pF, welcher sich auf maximal 824,82 pF erweitern lässt. Die Wandlung erfolgt mit einer Bitbreite von 9 Bit. Somit ergibt sich eine Auflösung zwischen 100,686 fF und 1,61 pF. Aufgrund des guten Matchings der verwendeten Kapazitäten weist der Wandler eine maximale Nichtlinearität von weniger als einem Bit auf. Im nominalen Betriebsmodus wird für eine Wandlung eine Energie von 1,72 nJ benötigt, was einer Figure-of-Merit von 11,6 pJ/(conv.-step) entspricht.



Müller, Fabian;
DMT-Modulation für faseroptische Übertragungssysteme mit Direktempfang und optischem Vorverstärker. - Ilmenau. - 42 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

In dieser Arbeit sollen verschiedene Varianten der Discrete-Multitone Transmission (DMT) für faseroptische Übertragungssysteme analysiert werden. Optische Übertragungssysteme basieren in der Regel auf Intensitätsmodulation und Direktempfang (IM/DD). Hierbei wird am Sender durch Direktmodulation des Lasers lediglich die Intensität des Signals moduliert. Das setzt bezüglich des modulierenden Signals unipolare und reelle Amplituden voraus. In der vorliegenden Arbeit werden die beiden Mehrträger-Varianten DC-biased DMT (DC-DMT) und Asymetrically Clipped DMT (AC-DMT) untersucht. Bei DC-DMT wird dem bipolaren modulierenden Signal ein DC-Offset hinzugefügt. Da dieser Offset mit einem Verlust an Energieeffizienz einhergeht, wird der Offset formal etwas zu klein eingestellt, so dass das Sendesignal von Clipping-Rauschen überlagert ist. Bei AC-DMT werden nur die ungeraden Unterträger moduliert. Das Abschneiden der negativen Signalwerte wirkt sich jedoch nur in den nicht genutzten geraden Unterträgern aus. Die DMT Verfahren werden anhand der Bitfehlerwahrscheinlichkeit (BER) und dem für eine bestimmte BER benötigtem optischen Signal-zu-Rauschleistungsverhältnis (OSNR) verglichen. Dabei werden die Varianten mit Bitloading kombiniert (Fischer-Huber Algorithmus). Bei der Modellierung wird angenommen, dass der Kanal durch chromatischer Dispersion 1. Ordnung dominiert wird. Der Empfang wird durch additives weißes gaußverteiltes Rauschen auf optische Ebene gestört. Am Beginn der Arbeit wird zudem die Dispersionstoleranz von binären und pseudoternären Standardverfahren analysiert.



Fromm, Jan-Philipp;
Erfassung der elektromagnetischen Immission an Kleinzellen. - Ilmenau. - 100 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Zukünftige Kleinzellennetzwerke ermöglichen lokal engmaschige Netze an Basisstationen zur brennpunktbezogenen Verbesserung der Mobilfunkversorgung. Aufgrund ihrer Installation in unmittelbarer Umgebung zur Bevölkerung sowie der steigenden Dichte an Funkanlagen gewinnt das Thema Personenschutz in elektromagnetischen Feldern im Zusammenhang mit den Immissionen von Kleinzellen eine hochaktuelle Bedeutung. Vorliegende Arbeit untersucht die Downlink-Immissionen verschiedener Kleinzellentypen sowie die Auswirkung der Kleinzellennutzung auf die persönliche Gesamtexposition. Dazu wird zuerst ein ressourcensparendes Messverfahren zur Erfassung der Immissionen in sog. unkontrollierbaren, d.h. für die Allgemeinbevölkerung zugänglichen Bereichen um Kleinzellen sowie zur Ermittlung von Sicherheitsabständen entwickelt. Die erfolgreiche Anwendung unter Labor- sowie Feldbedingungen belegt die Reproduzierbarkeit und Effizienz des entwickelten Verfahrens. Anschließend wird der Einfluss einer Montageumgebung durch Nachbildung von realitätsnahen Szenarien wie elektrisch großen Metallstrukturen (Bus, Lieferwagen) überprüft. Für den Fall einer 5 cm entfernten Metallwand wurden Erhöhungen des (horizontalen) Sicherheitsabstandes bis zu einem Faktor 3 gefunden. Die gemessenen Downlink-Immissionen werden mit Simulationen durch ein Freiraum-Feldberechnungsprogramm untersetzt. Aus den durchgeführten Simulationen entstehende Ergebnisse zeigen eine mögliche Reproduzierbarkeit der Messwerte mit Differenzen von weniger als 3 dB. Abschließend werden unter Feldbedingungen Vergleichsmessungen zu genutzten Sendeleistungen eines Endgerätes in Klein- und Makrozellen durchgeführt und unter Einbeziehung ermittelter Downlink-Immissionen beider Zelltypen die Auswirkung von Kleinzellen auf die Gesamtexposition des Nutzers untersucht. Hierbei zeigt sich, dass die Sendeleistung des Endgeräts im Kleinzellennetzwerk um bis zu 13 dB reduziert wird, während die Downlink-Immissionen um bis zu 7 dB zunehmen. Die in dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen ergeben einerseits belastbare Daten über die mit verschiedenen Kleinzellentypen verbundenen Immissionen und bilden andererseits die Grundlage für die Entwicklung eines vereinfachten Installationskonzeptes.



Gherekhloo, Sepideh;
Passive UHF RFID tag antennas for euro containers with special consideration of metallic content. - Ilmenau. - 161 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Ultra High Frequency Radio Frequency Identification ist eine verbreitete Technik in verschiedenen Anwendungen der Lieferkette. In dieser Arbeit liegt der Fokus auf der Entwicklung einer kleinen, kostengünstigen und effizienten Tag-Antenne zur Detektion von Kleinladungsträgern (KLT-Box) nach VDA 4500 mit und ohne metallischem Inhalt. Die verfügbare Antennenfläche ist begrenzt auf 130 mm × 30 mm. Um die Kosten gering zu halten, werden zwei einfache Antennenstrukturen gewählt: die Halbwellendipolantenne und die Dualantenne, bezeichnet als Schlitzantenne. Die Verwendung dieser zwei Antennen macht die Detektion der KLT-Box unabhängig von der Polarisationsrichtung der Leseantenne, wodurch die Verwendung einer linear polarisierten Leseantenne anstatt einer zirkularen ermöglich wird. Die Tag-Antennen werden mittels in High Frequency Structure Simulator (HFSS) entworfen, simuliert und optimiert. Bei einer Resonanzfrequenz von 868 MHz beträgt die Antennengröße der Halbwellendipolantenne 162,5 mm und die der Schlitzantenne 340 mm. Um die Größe zu minimieren, wird die Mäandertechnik verwendet. Die optimierte mäanderförmige Dipolantenne (MLA) und die mäandrierte Schlitzantenne (MOSA) mit 14 Mäandern werden auf dem Dielektrikum kappa (TM) platziert. Alle Antennen befinden sich auf einer KLT-Box mit und ohne metallischen Objekten. Die Studien werden für zwei Positionen durchgeführt: oben auf der KLT-Box und in ihrer Mitte. Die MLA mit für Freiraum dimensionierten Abmessungen arbeitet gut und ihre Leistung hängt nicht von der Position der Antenne ab. Die Leistung der MOSA, die auf der KLT-Box angeordnet ist, verringert sich jedoch stark. Die Resonanzfrequenz verschiebt sich um 150 MHz. Um die Resonanzfrequenz zu reduzieren, wurde daher die Anzahl der Mäander auf 22 erhöht. Nach der Optimierung hat sie einen Reflexionsfaktor von -23,19 dB und einen realisierten Antennengewinn von -2 dB. Die Änderung des realisierten Antennengewinns bei Veränderung der Antennenposition ist vernachlässigbar. Beide Antennen zeigen bei Platzierung auf der Oberseite der KLT-Box und Vorhandensein von metallischen Objekten eine verringerte Empfangsleistung. Die MLA erreicht dabei gut -5,47 dB Reflexionsfaktor und -4,7 dB realisierten Antennengewinn. Gegenüber der MLA hat die MOSA ein besseres und stabileres Verhalten. Es wird ein Reflexionsfaktor von -17,97 dB und ein realisierter Antennengewinn von -1,5 dB erreicht.



Altinel, Berk;
Emulation of realistic car-to-car communication traffic for interference tests of ITS-G5 communication equipment. - Ilmenau. - 77 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

ie Fahrzeugkommunikationssysteme wurden in den letzten Jahren in der Forschung besonders stark nachgefragt, insbesondere bei der Herstellung kostengünstiger Hardwareteile. Mehrere Unternehmen haben sich der Herausforderung gestellt, Fahrzeugkommunikationsgeräte zu entwickeln, während Standardisierungsorganisationen mit dem Entwurf von Protokollen begannen, um die Entwicklung in diesem Bereich zu regulieren und zu standardisieren. Da ein Großteil des Straßenverkehrssystems aus Fahrzeugen besteht, liegt der Schwerpunkt von Fahrzeugkommunikationssystemen auf Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Anwendungen, um eine Erhöhung der Verkehrssicherheit zu ermöglichen. Um diesezüglich stabile und zuverlässige Anwendungen zu entwickeln, ist eine Leistungsanalyse dieser Szenarien zunächst erforderlich. Aufgrund der Reproduzierbarkeit und der damit verbundenen Kostenvorteile wurden, anstelle von Feldtests, virtuelle Fahrversuche gewählt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Framework entwickelt, dass virtuelle Fahrversuche für die Leistungsanalyse einsetzt. Basierend auf einer Strecke, welche bereits von mehreren Forschungsgruppen der TU Ilmenau genutzt wurde, sind die Fahrversuche konzipiert wurden. Um die Fahrzeugkommunikationssysteme in Hinblick auf die virtuellen Fahrversuche zu emulieren, kamen verschiende Soft- und Hardware zum Einsatz. ETSI ITS-Protokolle wurden als Standards für das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk in den Tests implementiert. Die Tests bestehen aus drei und sechs Fahrzeugkommunikationseinrichtungen, welche zur Untersuchung der Leistung, bei unterschiedlicher Modulanzahl, entwickelt wurden. Die Leistungsanalyse des aufgebauten Kommunikationsnetzwerkes wurde anhand von Paketverlust- und Durchsatzmessungen zwischen simulierten Fahrzeugen beobachtet. Die erzielten Ergebnisse zeigten die Zuverlässigkeit des entwickelten Frameworks für die Leistungsanalyse auf der Grundlage von virtuellen Fahrtests. Die Testversuche spiegelten die Eigenschaften eines realen Fahrversuchs wieder, welche für Untersuchungen von Interferenztests eines Fahrzeugkommunikationsnetzwerkes geeignet waren. Darüber hinaus wurden mehrere Verbesserungen in Bezug auf die Schätzung der Kommunikationskanäle und virtuelle Fahrtests vorgeschlagen.



Drenkhahn, Kevin Etienne;
Überlegungen zum Einsatz des Six-Port für integrierte Ka-Band Array-Empfängerstrukturen in 0.25 [my]m SiGe-Technologie. - Ilmenau. - 77 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die moderne, drahtlose Kommunikationstechnik ist geprägt vom Streben nach immer höheren Datenraten. Die dafür notwendige große, zusammenhängende Bandbreite kann in Zukunft nur noch bei sehr hohen Frequenzen gefunden werden. Um diese Bänder nutzen zu können sind innovative Empfängerkonzepte notwendig. In dieser Arbeit wird untersucht, in wie weit das Konzept des Six-Port für einen 28 GHz Beamforming-Empfänger Anwendung finden kann. Dabei werden zunächst die grundsätzlichen Unterschiede der Six-Port Technologie zu klassischen, auf Multiplikation basierenden Mischerkonzepten dargelegt und bewertet. Im zweiten Teil der Arbeit wird das Six-Port-Konzept dann auf eine aktive, integrierte Empfängerschaltung in 0.25[my]m SiGe Technologie von IHP übertragen, um eine kompakte und performante Empfängerschaltung zu generieren. Der Fokus liegt dabei auf den Herausforderungen und Limitationen der einzelnen, hierfür notwendigen Schaltungsblöcke. Im Anschluss daran wird die Schaltung mit den in Cadence zur Verfügung stehenden Simulationstools ausführlich charakterisiert. Den Abschluss der Arbeit stellt eine Einordnung der Simulationsergebnisse und ein Vergleich mit vorhandenen Technologien dar. Weiterhin folgt ein Ausblick auf mögliche Anwendungen sowie zukünftige Entwicklungsschritte der vorgestellten Schaltung.



Feldhoff, Frank;
Entwicklung von Verfahren zur Energiemodellierung in Analog/Mixed-Signal Schaltungen. - Ilmenau. - 101 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die zunehmende digitale Erfassung von Messwerten aus der Umgebung stellt gesteigerte Ansprüche an die verwendeten messsensorischen Schaltkreise. Diese sind i.d.R. System-on-Chips mit einer heterogenen Signalstruktur. Die Schaltkreise werden häufig in Systemen eingesetzt, die unabhängig von einer festen Stromversorgung funktionieren sollen. Dabei kommt vermehrt Ultra-Low-Power Schaltungstechnik zur Erhöhung der Lebensdauer der Energiespeicher zum Einsatz. Ein prominentes Beispiel ist ein Analog-Digital Wandler, der die Wandlung eines analogen in ein digitales Signal vornimmt. Eine solche Architektur erfordert die Abschätzung der benötigten Energie, bevor der Chip in die Fertigung geht. Die dafür benötigte Verifikation des Energiebedarfs wird durch eine Simulation des Gesamtsystems durchgeführt. Zur Reduktion der Simulationszeit, werden Modelle der einzelnen Komponenten eingesetzt, die das Verhalten abbilden. Für die Simulation der Funktion des Designs genügt eine Spannungsmodellierung. Wird der Energiebedarf benötigt, ist eine Modellierung des Strombedarfs einer Komponente entscheidend. Die bisherigen Methoden, die die Leistungsaufnahme einer Architektur und damit die Grundlage für die Ermittlung des Energieverbrauchs eines Chips auf Systemebene bestimmen, benötigen noch viele Eingriffe des Anwenders. Diesen Aufwand gilt es weiter zu minimieren, um eine effektive Umsetzung der Energiemodellierung zu erhalten. Zu diesem Zweck wird in dieser Arbeit ein neues Konzept entwickelt, mit dem die Leistungsaufnahme mit Hilfe eines abstrakten Modells möglichst genau ermittelt werden kann. Die Modellierung des dafür benötigten Stroms basiert auf einer Systemidentifikation der einzelnen Schaltungskomponenten, bei der Verfahren aus dem Bereich des maschinellen Lernens zum Einsatz kommen. Diese verwenden Simulationsdaten der Komponenten auf der Transistorebene und ermitteln daraus ein abstraktes Modell, mit dem der Strom präzise abgebildet werden kann. Diese Prozedur kann zu einem hohen Maße automatisiert werden. Es wird gezeigt, dass der Ansatz einer Modellierung des Stromverhaltens einer Schaltungskomponente mit Verfahren der Systemidentifikation aus dem Bereich des Deep Learnings funktioniert. Aufbauend auf diesen Verfahren kann eine Applikation entwickelt werden, die die Modellierung automatisiert vornimmt und ein Verilog-AMS Modell erzeugt, das das Stromverhalten abbildet.



Kögler, Florian;
Entwicklung einer Plattform für heterogene Modellierung und Simulation von Fluoreszenzmessungen. - Ilmenau. - 70 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Fluoreszenzmessverfahren spielen eine tragende Rolle in der modernen biochemischen Messtechnik. Sie basieren auf der Schätzung unbekannter Parameter eines Systems über die Analyse seines fluoreszenten Verhaltens. Durch den Einsatz von Fluoreszenzmarkern mit bekannten Eigenschaften und optischer Anregung einer Probe kann über die Messung der daraus austretenden Strahlung eine quantitative Bestimmung der Konzentration spezifischer Stoffe erfolgen. Zur Spezifikation der Anforderungen an eine mikroelektronisches Sensorik, welche zur Fluoreszenzmessung eingesetzt werden soll, ist die Modellierung und Simulation des fluoreszenten Systems unabdingbar. Gleichwohl klafft eine Lücke zwischen diesen Forderungen der Halbleiterentwicklung und der gängigen Praxis im Gebiet der Fluoreszenzspektroskopie. Die Beurteilung der Leistungsfähigkeit von Messsystemen erfolgt üblicherweise durch Versuchsmessungen, nicht selten sind kommerzielle Fluoreszenzmarker und Sensoriken nicht quantitativ charakterisiert. In dieser Bachelorarbeit wird daher eine Simulationsplattform entwickelt, die die Abschätzung fluoreszenter Systeme erlaubt. Hierzu wird das zugrundeliegende Strahlungstransportproblem für fluoreszente Medien zusammengefasst und in ein kompaktes Modell überführt, das die zeitaufgelöste und statische Simulation von Fluoreszenz erlaubt. Zur einfachen Anwendung erfolgt seine Implementation in einem Python-basierten Simulationswerkzeug, dessen Funktionalität an Beispielen demonstriert wird. Die entwickelte Simulationsplattform trägt damit, nicht zuletzt aufgrund ihres modularen Aufbaus, zu einer maßgeblichen Beschleunigung bei der Modellierung von Fluoreszenzmessverfahren bei und legt ein Fundament für den Brückenbau zwischen den Felder der biochemischen Messtechnik und der elektronischen Designautomatisierung.



Greubel, Christian;
Conception and evaluation of a modular testinfrastructure for connected-car-functions based on an ethernet-based car architecture. - Ilmenau. - 118 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Bezüglich Aufbau und Organisation des fahrzeuginternen Kommunikationsnetzwerks wird die Elektronikarchitektur der nächsten Fahrzeuggeneration von Porsche tiefgreifende Änderungen einführen. Anstatt klassischer Bus Systeme, wird die Interkommunikation der Steuergeräte durch Automotive-Ethernet und diensteorientierte Kommunikation bestimmt. Im Prozess der Absicherung von Funktionen eines Fahrzeugs werden Hardware-in-the-Loop Testsysteme für automatisiertes und manuelles Ende-zu-Ende Testen von Connected Car Diensten eingesetzt. Neue Anforderungen für das Testen von Connected Car Funktionen in dieser neuen Elektronikarchitektur werden zu einer steigenden Anzahl zu testender Ländervarianten der Steuergeräte und ihrer Software führen. Resultierend daraus, werden die aktuellen System nicht ausreichen, um die neue Architektur zu testen. In dieser Arbeit wird als erster Schritt der vorhandene Status analysiert und Anforderungen gesammelt. Basierend darauf werden mehrere Konzepte für neue Hardware-in-the-Loop Systeme entwickelt und miteinander verglichen. Das daraus entwickelte System wird anschließend mit Hilfe eines CAD Programms konstruiert, einige Komponenten des neuen Systems aufgebaut und so weit, wie es der Entwicklungsstand der neuen Fahrzeugelektronikarchitektur zulässt, validiert. Das neue Konzept enthält ein modulares Steckverbindersystem, das es flexibel und anpassbar macht. Daneben wird der Betrieb von externen Testgeräten, wie zum Beispiel ausländische Mobilfunk-Basisstationen und deren Verbindung zum Hardware-in-the-Loop-System, aufgezeigt. Weiterhin wird das neue System fernbedienbar sein und überträgt Audio und Video von den Geräten, die getestet werden, zu einem entfernten Standort.



Lopatina, Alina;
Efficient algorithms for the computation of coupled CP decomposition and symmetric CP decomposition for tensor-based signal processing in communication systems. - Ilmenau. - 53 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Diese Masterarbeit schlägt die effizienten Algorithmen für die Berechnung von symmetrischen und gekoppelten CP-Zerlegungen durch Erweiterung des SECSI-Frameworks vor. Beim symmetrischen SECSI (SYM-SECSI) berücksichtigen wir die spezifische symmetrische Struktur eines Tensors und beobachten mehr Zuverlässigkeit in den schlecht konditionierten Fällen und wesentlichen Gewinn in der Rechenkomplexität. Bei der Betrachtung der gekoppelten CP-Zerlegung von Tensoren mit mindestens einer gemeinsamen Faktormatrix verweisen wir auf die nicht symmetrischen SMDs. Im Vergleich zum C-SECSI, der auf symmetrischen SMDs basiert, ist die vorgeschlagene Erweiterung im Sinne der Rechenzeit besser.



Traikov, Evgenii;
Performance analysis for tensor based near field localization in bistatic MIMO radar systems. - Ilmenau. - 83 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Wir haben einen neuen Algorithmus für die Nahfeldquellenlokalisierung (TeNFiL) in bistatischen MIMO-Radarsystemen vorgeschlagen. In dieser Arbeit wird die Leistungsanalyse für unseren Algorithmus durchgeführt. Eine solche Analyse bietet die Möglichkeit, verschiedene Algorithmen auf einer objektiven Basis ohne die Verwendung von Monte-Carlo-Simulationen zu vergleichen. In der Literatur gibt es mehrere Algorithmen für die Lokalisierung und die Parameterschätzung von Nahfeldzielen für bistatische MIMO-Radarsysteme. In dieser Arbeit untersuchen wir ein Modell, das das exakte sphärische Wellenfrontmodell verwendet. Dieser Ansatz hilft, den systematischen Fehler zu vermeiden, der durch die Fresnel-Approximation eingeführt wird, die üblicherweise an der Wellenfront vorgenommen wird, um das Signalmodell für ein Nahfeld zu vereinfachen Quelle. Zu diesem Zweck haben wir kürzlich den Tensor-basierten Nahfeldlokalisierungs- (TeNFiL-) Algorithmus vorgeschlagen, der die kanonische polyadische (CP) Zerlegung des empfangenen Datentensors verwendet, um hochauflösende Schätzungen der Parameter der Ziele zu erhalten. Zuerst wird die Leistungsanalyse unseres Algorithmus für den allgemeinen Fall abgeleitet, der von willkürlich angeordneten Antennen in den Sende- bzw. Empfangsanordnungen angewendet wird. Später in der Arbeit wird diese Analyse auf den Fall einer gleichförmigen rechteckigen Anordnung (URA) erweitert, wo auch analytische Ausdrücke für die Störungen und MSEs erhalten werden.



Khamidullina, Liana;
Cramer-rao bound for near-field localization in bistatic MIMO radar systems. - Ilmenau. - 78 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Diese Arbeit konzentriert sich auf das bistatische MIMO-Radarsystem mit den Zielen in einem Nahfeldgebiet. Vor kurzem haben wir den TeNFiL-Algorithmus vorgeschlagen, der das exakte sphärische Wellenfrontmodell ausnutzt und das SECSI-Framework verwendet, um die Abflugrichtung (DoDs)/Ankunftsrichtung (DoAs) und die Reichweite im dreidimensionalen Raum zu schätzen. In dieser Arbeit leiten wir den Cramer-Rao Bound (CRB) für das bistatische MIMO-Radarsystem mit der exakten Kugelwelle abFrontmodell zur Charakterisierung der Leistung von TeNFiL und anderen Targets Algorithmen zur Parameterschätzung. Die bedingte CRB wird für ein System mit einem und zwei Zielen abgeleitet. Für das eine Zielsystem wird eine analytische Inversion der Fisher Information Matrix (FIM) bereitgestellt und die geschlossenen Nicht-Matrix-Ausdrücke der CRB entsprechend den kartesischen Koordinaten der Ziele erhalten. Für die beiden Zielszenarien haben wir die FIM und de_ned ihre Elemente konstruiert. Die untere Grenze wird auch für Distanz, Azimut und Elevation abgeleitet. Schätzungen unter Verwendung einer Änderung von Variablen. Der erhaltene CRB wird mit der Performance verschiedener Schätzverfahren verglichen und die Abhängigkeit des CRB auf verschiedene Systemparameter analysiert.



Kißling, Christoph;
Implementierung des Poynting-Theorems in die Finite Elemente Methode. - Ilmenau. - 86 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Differentialformen und ihre Integration auf Mannigfaltigkeiten sind eine unter Ingenieuren wenig bekannte Alternative zur klassischen Vektoranalysis. Differentialformen vereinheitlichen viele Konzepte wie die Integralsätze von Stokes und Gauß und verbinden die Analysis mit der algebraischen Topologie. Dies führte zu einer Reihe von Anwendungen in der numerischen Feldberechnung. Eines der bekanntesten Verfahren zur numerischen Feldberechnung ist die Finite Elemente Methode. Die Whitney-Formen -- Knoten-, Kanten-, Facetten- und Volumenelemente -- sind diskrete Differentialformen und eignen sich als Basisfunktionen für die Finite Elemente Methode. Sie verallgemeinern die traditionell verwendeten knotenbasierten Basisfunktionen und können unmittelbar zur Approximation von Vektorfeldern verwendet werden. Stetigkeitsbedingungen elektromagnetischer Felder bilden sie direkt ab. Diese Arbeit ist eine Einführung in Differentialformen und Whitney-Formen für Anwendungen in der Elektrotechnik. Demonstriert werden die Methoden anhand des Poynting-Theorems, für das zwei Formulierungen für die numerische Berechnung mittels Finite Elemente Methode vorgeschlagen werden.



Schieler, Steffen;
Modelling of an OFDM-based passive radar and study of respective key performance parameters. - Ilmenau. - 90 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Im Gegensatz zu aktiven Radarsystemen nutzen passive Radarsysteme bereits existierende Übertragungen elektromagnetischer Wellen zur Beleuchtung der Ziele. Eine mögliche Beleuchtungsquelle für ein solches System sind die Übertragungen von Mobilfunknetzen, wie zum Beispiel LTE. Durch ihre breite Verfügbarkeit und enorme Flexibilität sind solche Systeme bestens geeignet für eine Fusion von Radar- und Mobilfunkdomäne. Cooperative Passive Coherent Localization (CPCL) ist eine Möglichkeit, die Vorteile von modernen Drahtloskommunikationssystemen für die Radarortung zu nutzen und gleichzeitig Informationen zwischen den beteiligten Knoten über das Mobilfunknetz auszutauschen. Eine Möglichkeit, ein solches CPCL System in ein bestehendes Mobilfunknetz zu integrieren, ist das Kanalschätzungsbasierte Passivradar (Channel Estimation Radar, CER), welches auf Signalverarbeitungsschritten typischer OFDM Empfänger basiert und in dieser Arbeit erstmalig vorgestellt wird. Im Rahmen der Untersuchung wurden drei Methoden des CER mit einem herkömmlichen Ansatz aus der Passivradardomäne in einer dafür entwickelten Link-Level Simulation, unter Verwendung von zeitvariantem Raytracing, miteinander verglichen. Durch die Untersuchung konnte gezeigt werden, dass der Dynamikbereich des Kanals einen großen Einfluss auf das Ergebnis aller untersuchten Schätzmethoden hat. Durch eine weitere Untersuchung konnte dieser Einfluss für die einzelnen Methoden quantifiziert werden. Die Ergebnisse belegen, dass der vorgestellte CER Ansatz und die untersuchte, traditionelle Passivradarmethodik vergleichbare Ergebnisse erzielen. Weiterhin deuten die Ergebnisse darauf hin, dass der im Laufe der Arbeit vorgestellte Ansatz der Symbolrekonstruktion, sogar in der Lage sein könnte, die Ergebnisse des traditionellen Passivradars zu übertreffen.



Czaniera, Daniel;
Identification and characterization of channel transitions in vehicle-to-vehicle channels based on measurement data. - Ilmenau. - 85 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Zuverlässige und fehlerfreie vehicle to everything (V2X) Kommunikation ist eine Schlüsselvoraussetzung für autonomes Fahren. Um herauszufinden wie geeignete Systeme entworfen werden müssen, bedarf es einer gründlichen Untersuchung des V2X Kommunikationskanales. Die Auswertung von passenden Messdaten ist dabei ein Ansatz. Aufgrund der hohen Mobilität und der Vielzahl an möglichen Szenarien, sind solche Untersuchungen nicht trivial. In der vorliegenden Arbeit mache ich einen Vorschlag für eine strukturierte und skalierbare Art, die unterschiedlichen Szenarien zu modellieren. Ich beschreibe weiterhin eine Methode zur Auswertung instationärer Kommunikationskanäle, welche unter Verwendung von zweidimensionalen Slepian Sequenzen so genannte generalized local scattering functions (GLSFs) bestimmt. Ich erkläre wie diese Fensterfunktionen parametriert werden und wende diese Methode auf Daten an, welche in V2X channel sounding Messungen bei 2,53GHz aufgenommen wurden. Ich berechne large-scale Parameter (large-scale fading, delay spread, delay window, Doppler spread) und Stationaritätszeiten und -distanzen. Ich präsentiere und diskutiere beispielhafte Ergebnisse, vergleiche fading und Stationaritätslängen verschiedener Messungen und diskutiere die Beobachtungen. Die Resultate des large-scale fadings und der spreads zeigen eine Abhängigkeit von der jeweiligen Situation und den Antennenpostionen an den Fahrzeugen. Die Stationaritätswerte ändern sich signifikant für Innenstadt-Szenarien, während sich für die gezeigten Autobahn-Szenarien nur geringe Änderungen zeigen. Auch für die Werte des delay spread und delay window gibt es bedeutende Unterschiede zwischen den Messungen in der Innenstadt und auf der Autobahn.



Schönfeld, Anna;
Kanalparameterschätzung in OFDM-Systemen für Millimeterwellenanwendungen mittels Compressed Sensing. - Ilmenau. - 83 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die steigende Nachfrage nach hohen Datenübertragungsraten erfordert die Entwicklung von drahtlosen Übertragungssystemen im Millimeterwellenspektrum. Drahtlose Verbindungen spielen insbesondere in Zusammenhang mit Mobilität eine wichtige Rolle. In einer agilen Umgebung kann eine häufige Änderung des Einfallswinkels der am Empfänger eintreffenden Welle auftreten, was eine Winkelschätzung erschwert. Herkömmliche Systeme zur Schätzung des Einfallswinkels zeichnen sich durch ein Spannungsfeld zwischen erforderlichem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) und benötigter Suchzeit aus. Die Auflösung dieses Spannungsfeldes für Anwendungen in agilen Umgebungen motiviert die vorliegende Masterarbeit. Die Schätzung des Einfallswinkels basiert auf der Detektion der Zeitdifferenz der eintreffenden Welle zwischen mehreren Antennen. Der erste Schritt dazu ist die Synchronisation der Empfangsantenne auf die gesendete Signalstruktur. Eine einzelne Antenne empfängt Signale aus unterschiedlichen Richtungen und das empfangene Signal besitzt ein geringes SNR. Mittels Compressed Sensing (CS) soll die Signalstruktur für die Synchronisation ausgenutzt werden und eine analoge Kompression zur Verringerung der Abtastrate am Empfänger erfolgen. Für die Entwicklung einer geeigneten Signalstruktur wird eine ausführliche Anforderungsanalyse beschrieben und drei Konzepte zur Erstellung der Signalstruktur dargelegt. Die Parametrisierung der analogen Kompression am Empfänger bildet die Grundlage für die Rekonstruktionsvorschrift mittels CS. Durch die Rekonstruktion wird der Zeitversatz zwischen dem vorliegenden Empfangssignal und der vorab bekannten Signalstruktur detektiert, was einer Synchronisation auf die Signalstruktur entspricht. Additives Rauschen auf dem Übertragungsweg, die Konstellationen der Quadraturamplitudenmodulation (QAM) der gesendeten Daten und die verbleibende Sampleanzahl nach der Abtastung am Empfänger werden als Einflussfaktoren auf die entwickelte Synchronisationsmethodik simulativ untersucht.



Miethe, Sebastian;
Machbarkeitsanalyse einer Objekterkennung mittels eines Wireless-Mesh-Netzwerks. - Ilmenau. - 134 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Um die Parkplatzsuche im Parkhaus der EFS GmbH zu verkürzen, wurde der Wunsch nach einer Parkplatzbelegungsüberwachung laut. Um so wenig wie möglich Kabel verlegen zu müssen, wird ein Wireless Mesh Netzwerk verwendet, welches Sensordaten von jedem Parkplatz an eine zentrale Einheit zur Datenauswertung und -darstellung sendet. Anstatt jedoch externe Sensorik zur Erkennung der Parkplatzbelegung zu nutzen, wird in dieser Arbeit die Signalstärke der Verbindungen zwischen den Teilnehmern des Meshnetzwerks genutzt. Durch das Einsparen zusätzlicher Sensorik ergeben sich einige Vorteile wie Kostenersparnisse für Hardware und Energie, eine Platzersparnis und dadurch kleinere Bauformen, sowie weniger komplexe Schaltungen. Durch die Verwendung eines Wireless Mesh Netzwerk (WMN) wird das System ausfallsicherer und ist dynamisch erweiterbar. Fahrzeuge sind durch ihre Größe und ihre metallische Karosserie prinzipiell gut geeignet, da sie die Signalstärke zwischen zwei Meshknoten stark stören können. Jedoch müssen physikalische Effekte, wie Beugung und Reflexion beachtet werden, da diese die Messungen an benachbarten Parkplätzen beeinflussen können. Dieses Problem kann allerdings durch eine geeignete Positionierung der Meshknoten behandelt werden. Zur Realisierung des Vorhabens wurde die Wirkung eines Fahrzeugs auf den Received Signal Strength Indicator (RSSI) untersucht. Zusätzlich wurden andere Einflussfaktoren, wie die Witterung betrachtet. Anhand der Erkenntnisse wurde das System im Parkhaus praktisch erprobt und die dabei entstandenen Messkurven analysiert, um einen Algorithmus zu entwickeln, welcher den Belegungsstatus eines Parkplatzes bestimmen kann.



Kasper, Malte;
Entwurf eines integrierten Low-Drop-Out (LDO) Reglers für einen passiven UHF RFID-Tag. - Ilmenau. - 61 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Diese Arbeit beschreibt das Design eines Ultra-Low Power Low-Dropout-Spannungsreglers. Der Spannungsregler nutzt eine Schwellspannungsreferenz, die einen sehr kleinen Leistungsverbrauch von weniger als 225 pW besitzt. Mit einer Ausgangsspannung von 415,203 mV und einem Temperaturbereich von -20 &ring;C - 85 &ring;C eignet sie sich auch sehr gut für andere Anwendungen. Der gesamte LDO-Spannungsregler besitzt einen sehr geringen Leistungsverbrauch von nur 55,65 nW. Er generiert eine stabile Ausgangsspannung von 843,72 mV bei 1 V Eingangsspannung, womit er sich für RFID-Anwendungen sehr gut eignet. Der Temperaturkoeffizient des Spannungsreglers liegt im Temperaturbereich von -20 &ring;C - 65 &ring;C bei 296,39 ppm/&ring;C. Er ist in einer 0,18 [my]m CMOS Technologie der Firma X-FAB gefertigt und hat einen Flächenbedarf von 42.200 [my]m^2.



Wegner, Tim Erich;
Genauigkeit der UWB-Lokalisierung in realistischen Szenarien. - Ilmenau. - 91 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Ultrabreitband (UWB)-Sensoren verfügen über eine große absolute Bandbreite. Diese ermöglicht es, Objekte mit einer äußerst hohen Genauigkeit zu lokalisieren, insbesondere wenn die Objekte einen UWB-Sender tragen und aktiv mit dem Lokalisierungssystem kooperieren. Daher werden UWB-Radare in zahlreichen distanzbasierten Lokalisierungsanwendungen eingesetzt. Die Genauigkeit wird allerdings von diversen Faktoren beeinflusst, wie zum Beispiel den Antennencharakteristika, Empfängerpositionen und vom Objekt verursachte Abschattungen. Falls diese Einflüsse unbekannt sind, wird die Lokalisierungsgenauigkeit negativ beeinflusst. Die Genauigkeitsanforderungen verschiedener Lokalisierungsanwendungen hängen von spezifischen Eigenschaften der Anwendungen ab. Beispielsweise ist für die dynamische Werkzeugverfolgung in einer Industriehalle mindestens eine Zentimetergenauigkeit erforderlich, während die Dezimetergenauigkeit für die Verfolgung von pflegebedürftigen Patienten in Krankenhäusern geeignet sein kann. Bei der Entwicklung eines Lokalisierungssystems spielen neben der Genauigkeit unter anderem auch die Kosten und Komplexität eine sehr große Rolle. Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung unterschiedlicher Einflüsse auf die Genauigkeit der distanzbasierten UWB-Lokalisierung. Der Fokus wird hierbei auf die Geometrische Verschlechterung der Genauigkeit (GDOP) gelegt. Zunächst werden verschiedene Parameter eingeführt, mit deren Hilfe die Geometrische Verschlechterung der Genauigkeit bereits in der Literatur beschrieben ist. Diese Parameter werden als nächstes im Rahmen einer Simulationsstudie und anschließend mit Messdaten verifiziert. Zusätzlich wird ein Konzept entwickelt, die Topologie des Lokalisierungssystems bei unterschiedlicher Kanalanzahl hinsichtlich der geometrischen Verschlechterung der Genauigkeit zu optimieren, um eine Aussage darüber treffen zu können, ob ein zusätzlicher, in der Regel sehr kostenintensiver Kanal sinnvoll ist oder auf diesen verzichtet werden kann.



Smeenk, Carsten;
Untersuchung von Verfahren zur Parameterschätzung für Ein- und Mehrtonsignale. - Ilmenau. - 73 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

In dieser Arbeit werden Verfahren aus der Literatur zur Schätzung von Frequenz, Amplitude und Phase in digitalisierten komplexen Ein- oder Mehrtonsignalen untersucht. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Verfahren, die auf der diskreten Fouriertransformation (DFT) basieren, da diese Verfahren wegen der besonders effizienten Implementierung mittels schneller Fouriertransformation (Fast Fourier Transform, FFT) eine geringe Rechenzeit aufweisen. Die untersuchten Parameterschätzer werden systematisch aufgearbeitet und Gemeinsamkeiten und Unterschiede in der Literatur mathematisch, textuell, tabellarisch und grafisch gegenübergestellt. Außerdem wird ein Graph der besonders relevanten Literatur angegeben, in dem die Verbindungen der untersuchten Quellen dargestellt sind. Abschließend wird eine Auswahl von Parameterschätzern getroffen, die eine besonders hohe Genauigkeit bei geringer Rechenkomplexität aufweisen.



Zenker, Philipp;
Over-the-Air-Programmierung in Mesh-Netzwerken basierend auf Bluetooth 5.0. - Ilmenau. - 98 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die moderne Welt wird intelligenter. Immer mehr Teile unseres alltäglichen Lebens werden technologisch aufgewertet und vernetzt. Die Geschwindigkeit, mit der elektronische Anwendungen dabei in unserem Umfeld Fuß fassen, ist in den letzten Jahren zunehmend angestiegen. Die hohe Menge an Geräten und der schnelle technische Wandel fordern neue Ansätze für ihre Vernetzung und zur Umprogrammierung Over-the-Air. Bluetooth Mesh ist eine neue Erweiterung des weitverbreitetem Bluetooth Low Energy Standards für Multi-Hop-Netzwerke mit potentiell Tausenden an Geräten. Für diese Netzwerke sollen nun Methoden zur Over-the-Air-Programmierung gefunden und untersucht werden. Dazu wurden die dazugehörigen Anforderungen in möglichen Anwendungen analysiert, potentielle Fehlerquellen und erforderliche Sicherheitsanforderungen ergründet und basierend darauf ein umfassendes Konzept entwickelt und in einer ersten Implementation getestet. Das Verfahren erweist sich dabei als tauglich, um auch größere Datenmenge in Bluetooth Mesh-Netzwerken zu verteilen und mit einer Vielzahl an unterschiedlichen Umständen und Anforderungen umzugehen.



Myint, Saw James;
Radar cross section modelling in automotive applications. - Ilmenau. - 92 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Der individuelle Radarquerschnitt (RCS) jedes typischen Fahrzeugs und Fußgängers ist sehr wichtig für die Erkennung, Verfolgung und Klassifizierung in Automobilradaranwendungen, wie zum Beispiel Fußgängerschutzsystemen und automatischen Notbremssystemen (AEB). Neben den oben genannten typischen Radaranwendungen wird in dieser Arbeit die Verwendung der bistatischen RCS von Fahrzeugen zur Modellierung von Bestandteilen im Ausbreitungskanal von Szenarien der Car-to-Car-Kommunikation untersucht. Dazu werden RCS-Simulationen mittels ANSYS-HFSS im Kommunikationsfrequenzband von 2,4 GHz ausgewertet. Das entwickelte parametrische 3D-Modell typischer Fahrzeuge basiert auf realen KFZ-Abmessungen zwischen VW Up und VW Touareg. Die Formen des 3D-Modells können vom Kleinwagen bis zum High-End-SUV variieren, darunter verschiedene Arten von Minivans und Limousinen. In 432 parametrischen Variationen in Höhe, Breite und Länge verschiedener Fahrzeugteile wurden Datensätze der bistatischen RCS simuliert. Da es nicht möglich ist, diese große Datenmenge direkt in der Fahrzeugkanalschätzungssimulation anzuwenden, werden bestimmte statistische Informationen der Verteilungen der RCS-Werte basierend auf Fahrzeugszenarien und einigen Annahmen extrahiert. Danach wird das statistische RCS-Modell oder das Streuungsmodell der Fahrzeuge für das spezifische Fahrzeugszenario unter Verwendung der statistischen Information entwickelt.



Döbereiner, Michael;
Hochauflösende Laufzeit- und Dopplerschätzung unter Berücksichtigung frequenzagiler Kommunikationssignale. - Ilmenau. - 56 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit der hochauflösenden Laufzeit- und Dopplerschätzung bei frequenzagilen Kommunikationssignalen. Zu Beginn der Arbeit werden die Eigenschaften der verwendeten LTE- und ITS-G5-Signale vorgestellt. Dabei wird hauptsächlich auf die Bandbreite und Symboldauer eingegangen, da diese für die spätere Parameterschätzung von großer Bedeutung sind. Der nächste Abschnitt beschäftigt sich mit dem Dopplereffekt. Zunächst wird die physikalische Ursache und Wirkung des relativistischen Dopplereffekts beleuchtet. Anschließend wird die signaltheoretische Modellierung des Dopplereffekts im Basisband beschrieben. Die Dopplermodellierung im Basisband macht sich durch eine Frequenzverschiebung und eine Stauchung oder Streckung der Einhüllenden bemerkbar. Eine Näherung des Dopplereffekts berücksichtigt lediglich die Frequenzverschiebung, welche durch eine lineare Phase im Zeitbereich dargestellt werden kann. Durch eine weitere Vereinfachung wird der Dopplereffekt durch eine langsam veränderliche Phase modelliert. Die Phase wird während eines Symbols als konstant angesehen und nur zwischen den Symbolen findet eine Phasenänderung statt. Anschließend wird das verwendete Signalmodell für ein Radarempfangssignal hergeleitet und erläutert. Darauf basierend werden drei verschiedene Datenmodelle für den Parameterschätzer vorgestellt. Diese Datenmodelle berücksichtigen die verschiedenen Varianten der Dopplermodellierung aus dem vorherigen Kapitel. Im nächsten Abschnitt wird die formale Herleitung des Maximum-Likelihood-Schätzers beschrieben, sowie der iterative Ablauf des Parameterschätzers dargestellt. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Modellordnungsschätzung mittels Cramér-Rao-Schranke gelegt. Im letzten Teil dieser Arbeit werden die erläuterten Methoden und Modelle anhand verschiedener Szenarien getestet. Die Bedingungen für die verwendeten Näherungen der Dopplermodellierung werden validiert und die Unterschiede der drei Datenmodelle veranschaulicht und begründet. Der Parameterschätzer bestimmt fehlerhafte Parameter und überschätzt die Modellordnung, wenn diese Restriktionen nicht eingehalten werden. Abschließend wird die Funktionalität des Parameterschätzers an Beispielen mit unterschiedlichen Ressourcenverteilungen bei LTE-Signalen überprüft. Entscheidend dabei ist die maximal belegte Breite der Frequenzapertur.



Brand, Konstantin;
Scalable-service oriented middleware over IP (SOME/IP) communication for automotive inter-domain networking. - Ilmenau. - 133 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die Bertrandt AG entwickelt derzeit ein autonom fahrendes Auto, welches aktuelle Megatrends aus der Automobilindustrie vereint und umsetzt. Diese Megatrends lassen sich zusammenfassen zu: Autonomes Fahren, Konnektivität, erweiterte Fahrzeug-Steuerung und der daraus folgenden Mensch-Maschine-Interaktionen. Jeder dieser Megatrends wird in Form von leistungsfähigen Computern (Domain-Controller) umgesetzt. Diese Domain-Controller besitzen eine Sub-Domäne, in der mehrere Sensoren und Aktoren zusammengeschlossen sind. Der Domain-Controller verarbeitet zentral die Daten der Sub-Domäne und bietet deren Information als Services für andere Domain-Controller an. Ein Datenaustausch der Domain-Controller erfolgt über Ethernet, da in der klassischen Auto-Bus-Kommunikation nicht genug Bandbreite zur Verfügung steht. Als Kommunikationsprotokoll wird Scalable-Service Oriented Middleware over IP (SOME/IP) verwendet, welches speziell für die Automobilindustrie entwickelt wurde. Dabei handelt es sich um eine auf Internet Protocol (IP) aufbauende Middleware, welche eine einheitliche Plattform für die Kommunikation der Domain-Controller bietet. Dabei werden die angebotenen Services der Domain-Controller über ein Abonnement-Konzept, namens Service Discovery (SD), von anderen Domain-Controller zur Verfügung gestellt und deren Verbindung überwacht. Ziel dieser Arbeit ist es, den Umfang den SOME/IP bietet zu erfassen, um eine effiziente Nutzung von SOME/IP zu ermöglichen. Dafür wurde eine SOME/IP-Kommunikation zwischen Domain-Controllern aufgebaut und analysiert. In einer simulierten Umgebung wurden zum Einem die Zeit zum Erstellen eines SOME/IP Pakets, die Ethernet-Übertragungszeit und die vollständige Übertragungszeit gemessen. Zum Anderen wurden die Latenzzeiten der eingesetzten Hardware des Konzeptautos ermittelt sowie die momentane Nutzung von SOME/IP analysiert. Die Messungen zeigen, dass die Zuverlässigkeit von SOME/IP stark von der Rechenleistung des jeweiligen Domain-Controller abhängt. Mit einer Netzwerklast von 80 Mbit/s wurde in der Ethernet Verbindung eine maximale Latenzzeit von 42.7 [my]s gemessen. Dies zeigt, dass Ethernet eine zuverlässige und echtzeitfähige Übertragung trotz hoher Netzwerklast bieten kann. Die Messungen der Latenzzeiten zum Erstellen eines SOME/IP Pakets hingegen zeigen eine starke Streuung auf. Bei einem Sendezyklus von 10 ms wurde in einem Stress-Szenario eine maximale Latenzzeit von 2.2 ms gemessen. Die Messungen des Konzeptfahrzeugs ergaben, dass ein Domain-Controller (HDC) nicht für automobile Anwendungen geeignet ist. Des weiteren wurden für 4.26 MB Daten nur 84.26 kB an Nutzdaten verschickt, was einem Overhead von 98 % entspricht. Für eine effektive SOME/IP Nutzung ist es deshalb wichtig, Nutzdaten zu einer Datenstruktur zu vereinen und die Payload von SOME/IP zu nutzen, statt sämtliche einzelne Pakete zu verschicken.



Jäger, Lisa;
LTE-Funkkanalemulation in der "Virtuellen Straße Simulations- und Testanlage - VISTA" mit Hilfe mehrerer Software-gesteuerter Funkmodule. - Ilmenau. - 79 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Im Bereich Automotive stellen Over-The-Air Messungen unter Laborbedingungen einen Ansatz dar, um die Leistungsfähigkeit von Endgeräten in ihrem vorgesehenen Anwendungsszenario zu untersuchen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Nachbildung realistischer Ausbreitungsbedingungen in der Virtuellen Straße Simulations- und Testanlage - VISTA, einer Prüfanlage für die drahtlose Fahrzeugkommunikation des Fachgebiets Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik an der TU Ilmenau. Untersucht wurde der Einsatz mehrerer softwaregesteuerter Funkmodule (Universal Software Radio Peripherals, USRPs) als verteilter Kanalemulator, sodass charakteristische Merkmale eines Mobilfunkkanals einschließlich der räumlichen Domäne abgebildet werden können. Im Rahmen der Arbeit wurde ein bestehendes System auf das Zusammenspiel mehrerer USRPs erweitert und die grundlegende Funktionalität durch Messung der emulierten Übertragungsfunktion auf Hochfrequenzebene verifiziert. In Over-The-Air Messungen wurde das Prinzip des verteilten Kanalemulators exemplarisch mit zwei softwaregesteuerten Funkmodulen demonstriert. Untersucht wurde neben der Nachbildung realistischer Ausbreitungsbedingungen auch der Einfluss ausgewählter, realitätsnaher LTE-Parameter an Endgerät und Basisstation. Es konnte ein signifikanter Einfluss auf den gemessenen Datendurchsatz und somit auf die Leistungsbewertung von Endgeräten festgestellt werden. Insgesamt wurde gezeigt, dass sich das Konzept eines verteilten Kanalemulators für Over-The-Air Messungen in VISTA eignet.



Yao, Wenhan;
Analyse und Vergleich der Netzsimulatoren NS-3 und OMNeT++. - Ilmenau. - 74 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Kommunikationssysteme spielen eine wichtige Rolle zurzeit und in der Zukunft. Es gibt auch sehr viele Forschungen und Entwicklungen darüber. Um Kommunikationsprotokolle und Netztopologien zu entwickeln oder zu testen werden normalerweise Netzsimulatoren verwendet. Es gibt viele Simulatoren, die frei verfügbar sind. Mit solchen Simulatoren werden verschiedene Netztopologien definiert und die Leistungsfähigkeit des Kommunikationsprotokolls durch statistische Ergebnisse der Simulation bestimmt. Die zurzeit am meisten benutzten Simulatoren sind ns-3 und OMNeT++. In dieser Arbeit wird zuerst der Grund erklärt, warum Simulation ein hauptsachliches Instrument für die Forschung eines Kommunikationssystems ist. Dann werden zwei Simulatoren von theoretischer Seite analysiert und verglichen. Dadurch werden die Eigenschaften von ns-3 und OMNeT++ recherchiert. Danach werden vier verschiedene Netztopologien bei NS-3 und OMNeT++ simuliert. Daraus werden die Kosten der Ressourcen und die Leistungsfähigkeit dieser beiden Simulatoren mit steigender Anzahl der Knoten bzw. Komplexität des Netzwerks ermittelt. Schließlich wird ein Szenario mit realer Hardware nachgestellt. Die Ergebnisse der Messungen werden mit den Simulationsergebnissen verglichen.



Moheddin Hussein, Majed;
Comparison of CSI reporting schemes in 3GPP-based New Radio communication systems. - Ilmenau. - 89 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Im Vergleich zu bisherigen 4G-basierten Kommunikationssystemen (LTE) bietet die nächste Mobilfunkgeneration 5G ein Vielfaches an spektraler Effizienz, eine höhere Nutzerdichte pro Zelle sowie die Kommunikation mit ultra-geringer Latenz und ultra-hoher Zuverlässigkeit. Ein wesentliches Merkmal eines 5G Mehrnutzer-Mehrantennen-Downlink-Systems ist die Linkadaption mittels effizientem Precoding (Vorcodierung) der Sendesignale. In der derzeitigen 3GPP-Standardisierung (Release 15) werden zwei verschiedene Codebuch-basierte Vorcodierverfahren (Type-I und Type-II) für die Anwendung mittels zwei-dimensionalen Antennenarrays an der Basisstation diskutiert. Im Vergleich zu den Vorcodierern basierend auf explizitem Feedback der Kanalmatrix zwischen Sender und Empfänger ermöglichen Codebuch-basierte Vorcodierer eine signifikante Reduktion des Feedback-Overheads. In dieser Masterarbeit wird die Leistungsfähigkeit der beiden Vorcodierer in Bezug auf die erzielbare Transinformation (mutual information) und des Feedback-Overheads für verschiedene Kanalszenarien analysiert und verglichen. Numerische Ergebnisse für Rang-1 Kanäle zeigen eine bessere Performance des Type-II Vorcodierers gegenüber dem Type-I Vorcodierers auf Kosten einer erhöhten Feedbackrate.



Hada, Sujin;
Implementation of an IEC 18000-63 type c-protocol controller for low power UHF-RFID-tags. - Ilmenau. - 60 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

RFID gewinnt jetzt eine große Bedeutung für seine glänzende Zukunft in der Werbung. Diese Arbeit beschreibt die Implementierung des ISO / IEC 18000-63 Typ C Protokoll-Controllers für UHF-RFID Tag mit niedriger Leistung. Das Design besteht aus zwei Teilen: dem logischen Schnittstellenteil und dem Prüfstand als Befehlsgenerator, um EPC Class-1 Generation2-Protokoll zu erfüllen. Sowohl der Befehlsgenerator als auch der logische Schnittstellenteil werden in der VHDL-Sprache beschrieben und sind in ISE Design-Anzug und Simuliert in ISIM implementiert, der in ISE-Design-Anzug eingebaut ist. Das EPC Generation2-Protokoll unterstützt verschiedene RFID-Protokolle, aber dieser Bericht enthält nur einen Interrogator, der mit einem einzelnen Tag mit bereits übereinstimmenden Parametern kommuniziert wird. Die logische Schnittstelle, die die hierarchische Struktur verwendet, umfasst: das Empfängermodul, das Tag-Controller-Modul und das Sendermodul. Die drei Module kommunizieren logisch miteinander nur nach dem Etikett, das durch ein Abfragesignal für den Einschaltstrom für einen geringen Stromverbrauch aktiviert wird. Zur Verarbeitung und Identifikation eines empfangenen Datenbits von einem Befehlsgenerator wurde ein Verfahren zur Decodierung des eingehenden Datenbitstroms mittels Befehlsdecodiermodul vorgeschlagen. Zusätzlich wird ein Verfahren zum Speichern und Übertragen dieser Bits für die weitere Verarbeitung gemäß EPC Gen2 Standardprotokoll vorgestellt. Schließlich werden die verarbeiteten Ergebnisse als Antwort auf den empfangenen Befehl übertragen. Für den geringen Energieverbrauch des digitalen Systems wurde die Komplikation des EPC-Gen2-Protokolls vereinfacht, indem kein Fehler in der Kommunikation zwischen einem Abfragesender und einem Etikett berücksichtigt wurde, wobei jede Komponente des digitalen Endteils durch das Einschaltsignal von einem Abfragesender erregt wird. und der Simulationsprozess endet, wenn ein Abfragesender Zugriff auf das Etikett erhält. Am Ende, mit der Simulation des EPC-Tag-Designs haben wir die Performance des Tag-Controllers für eine Inventory-Runde überprüft.



Szywilewski, Rafal;
Vitaldatenerfassung von Kälbern anhand Ultrabreitband-Radarsensoren. - Ilmenau. - 74 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Die Funktionseinheit aus Herz und Lunge wird als kardiopulmonales System bezeichnet. Dessen Aktivität hat eine Verschiebung des Brustkorbes zu Folge. Diese geometrische Veränderung bildet die Basis für die berührungslose Schätzung der Atmungsrate (RR) und Herzschlagfrequenz (HR) mithilfe eines Ultrabreitband-(UWB) Sensors. Die Arbeit befasst sich hauptsächlich mit der Trennung der Vitaldaten einer stillstehenden Person. Dafür wurden drei Algorithmen entwickelt, dessen Ergebnisse verglichen und diskutiert werden. Das dadurch erlangte Wissen wird anschließend zur Schätzung der Atmungs- und Herzfrequenz von Kälbern verwendet.



Bustati, Alaa;
Simulative evaluation of resource consumption in industrial wireless sensor networks. - Ilmenau. - 51 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Ein Wireless-Sensornetzwerk bietet Lösungen für die Automatisierung und den flexiblen Betrieb in industriellen Umgebungen. Die Erfüllung der Anforderungen von Sensorknoten kann die Kosten- und Prozesseffizienz verbessern. Energieeffizienz, Zuverlässigkeit der Kommunikation und Latenz sind die Hauptanforderungen von Sensorknoten. Da die Kommunikationsprotokolle für den Einsatz in einem industriellen Wireless-Sensornetzwerk erhebliche Auswirkungen auf solche Anforderungen haben können, müssen Untersuchungen über die geeigneten Kommunikationsprotokolle hinsichtlich verschiedener Szenarien gemacht werden. In dieser Arbeit entwerfen wir ein industrielles Wireless-Sensornetzwerk-Szenario und evaluieren den Overhead, der von zwei verschiedenen Anwendungsprotokollen (CoAP, MQTT) in Bezug auf zwei verschiedene mac-Protokolle (TSCH, CSMA) generiert wird, und unterschiedliche Ausbreitungsbedingungen. Die Overhead-Auswertung erfolgt anhand der erforderlichen Pakete, der Lieferquote und der Latenz auf der Grundlage eines Simulationsszenarios, welches mit einem mit ns-3-Simulator implementiert wird. Basierend auf den Simulationsergebnissen und der Messung der zur Verfügung gestellten Energie wird der energetische Overhead im Bezug auf verschiedene Protokolle und Szenarien geschätzt. Simulationsergebnisse zeigen, dass TSCH in Bezug auf Lieferquote, Energieeffizienz und Fairness zwischen den Nutzern besser abschneidet als CSMA, allerdings eine größere Verzögerung verursacht. Beim Laufen CoAP auf der Anwendungsschicht zusammen mit TSCH auf der MAC-Schicht die Lieferquote ist sehr gut, aber die Verzögerung war hoch. MQTT verursacht andererseits geringe Verzögerung aufgrund relativ kleiner Traffic-Größe, verursacht aber eine Verringerung der Lieferquote. Die Energieeffizienz für beide CoAP und MQTT ist abhängig von den Daten und Staus in das Netzwerk. Auswahl der optimalen Kommunikationsprotokolle für den industriellen Wireless-Sensornetzwerk ist abhängig von der Funktionalität des Sensorknotens, der Anwendung und das Szenario. Die Verwendung von TSCH wegen der Energieeffizienz und Zuverlässigkeit Anforderungen in industriellen Wireless-Sensornetzwerk wird empfohlen, aber wenn CoAP laufen, und die Verzögerung kann nicht toleriert CSMA ist eine bessere Wahl. Zukünftige Arbeiten sollten mehr über die TSCH-Skalierbarkeit und die Auswirkungen der Verwendung des Routing-Protokolls im Peer-to-Peer-Netzwerk untersuchen.



Joulaq, Rama;
Basismodul für ein zirkular polarisiertes Antennenarray für Kurzstreckenfunk mit räumlich verteilten Funksensoren. - Ilmenau. - 98 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Das Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist die Entwicklung eines zirkularpolarisierten, dualbandigen Basismoduls für ein Antennen-Array für die ISM-Frequenzbänder 863-870 und 902-928 MHz. Das Antennen-Array ist für den Einbau in mobile Roboter, die RFID-Aufgaben wahrzunehmen haben, vorgesehen. Es werden theoretische Aspekte erklärt und Entwicklungsmöglichkeiten diskutiert, um das bestgeeignete Basismodul (Antenne) zu entwickeln. Zwei Varianten der Patchantennen sind hierbei in die engere Auswahl aufgenommen und mittels einer Spezialsoftware simuliert worden, eine dualbandige Antenne (Stacked Patch Antenna) und eine breitbandige Antenne (Single Patch Antenna). Das ungewollte, aber bei Patchantennen übliche, V-förmige Verhalten des axialen Verhältnisses über den Frequenzbändern wurde erfolgreich vermieden. Prototypen der entwickelten Antennen wurden aufgebaut und im Antennenmesslabor der TU Ilmenau gemessen. Die Messergebnisse weisen eine gute Übereinstimmung mit den Simulationsergebnissen in Bezug auf Öffnungswinkel und Rückflussdämpfung auf. Im Ergebnis dieser Masterarbeit werden zwei für die Entwicklung von Antennen-Arrays zum Einsatz in RFID-Anwendungen, u.a. in mobilen Robotern, geeignete Antennenvarianten vorgestellt.



Müller, Paul;
Fail-safe and high-performance real-time visualization of software defined radio applications. - Ilmenau. - 180 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

In dieser Arbeit wird eine Visualisierungsapplikation entwickelt, welche die Analyse von mehrkanaligen Messdaten in Echtzeit erlaubt. Vorgesehen ist ihr Einsatz zusammen mit einer Software Defined Radio Plattform, welche als Channel Sounder für Messungen des Mobilfunkkanals zum Einsatz kommt. Die verwendete Hardware ist in der Lage, Sampleraten im Bereich von Gigasamples pro Sekunde zu erzeugen, was eine Herausforderung für die Echtzeitverarbeitung und -visualisierung darstellt. Die Fast Fourier Transform (FFT) sowie Addition und Multiplikation stellen die zentralen Operationen dar, um sowohl den ersten als auch zweiten Satz von Bello Funktionen zu berechnen. Deshalb wurden sowohl CPU- als auch GPU-basierte Implementationen der FFT miteinander verglichen. Dabei zeigt sich, dass die Berechnung der FFT auf der GPU mit Hilfe von CUDA auf moderater Entwicklungshardware die schnellste CPU-basierte Implementation (Intel Math Kernel Library) um Faktor 7 übertrifft. Weiterhin erlaubt die Interoperabilität zwischen CUDA und OpenGL einen direkten Zugriff auf die verarbeiteten Daten. Aus diesem Grund liegt der Hauptfokus der Applikation auf der Nutzung der GPU für leistungsstarke, parallele Signalverarbeitung und Visualisierung. Unter Nutzung eines Intel Core i5-7500 mit einer Nvidia GTX 1050ti können 16 Kanäle mit einer Samplerate von etwa 50 MS/s gleichzeitig visualisiert werden. Das flexible Design der Applikation erlaubt die parallele Verarbeitung und Visualisierung einer beliebigen Anzahl von Kanälen. Die Konfigurierbarkeit der Software ermöglicht ihre Anpassung an unterschiedliche Messszenarien. Das modulare Design und die ausführliche, automatisch generierte Dokumentation vereinfachen die zukünftige Erweiterung der Software.



Pawar, Sankalp;
Design of compressive combining network for 2D direction of arrival estimation. - Ilmenau. - 65 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Richtungschätzung (DOA-Schätzung) behandelt das Problem der Bestimmung der Richtungen, aus denen Radiowellen auf ein Antennenarray auftreffen. In den letzten Jahren liegt ein wesentlicher Forschungsschwerpunkt in der DOA-Schätzung auf der Entwicklung von Ansätzen, die den Hardwareaufwand minimieren und gleichzeitig die gewünschte Schätzgenauigkeit bereitstellen. Durch die lineare Kombination von Antennenausgängen zu einer geringen Anzahl von Empfängerkanälen tragen kompressive Antennenarrays zu dem Ziel bei, eine größere Apertur mit reduzierter Hardware-Komplexität bereitzustellen. Der Entwurf einer Kombinationsmatrix, durch der solche linearen Kombinationen modelliert sind, ist ein Thema dieser Arbeit. In dieser Arbeit entwickeln wir eine Methodik für den Entwurf der Kombinationsmatrix, der für die 2D-DOA-Schätzung anwendbar ist. Motiviert durch die bisherigen Entwicklungen in diesem Bereich, basiert unser Entwurf auf der räumlichen Korrelationsfunktion (spatial correlation function -SCF) der Antenne. Mit der Notwendigkeit, die SCF in Elevation als auch in Azimut zu betrachten, wird die Gesamtgröße des resultierenden Optimierungsproblems untragbar. Daher schlagen wir einen Entwurf mit reduzierter Größe vor, der die variierenden SCF-Änderungsraten in Azimut und Elevation ausnutzt, die für viele praktische Arrays üblich sind. Wir testen den vorgeschlagenen Entwurfsansatz an einem (planaren) uniformen kreisförmigen Antennenarray (uniform circular array - UCA) und einem zylindrischen Antennenarray (einem gestockten UCA). Für beide Array-Typen bewerten wir die Leistungsfähigkeit unseres optimierten Entwurfs über der Gesamt-SCF-Differenz und der Cramer-Rao-Schranke (CRB) und vergleichen es mit einer zufällig erzeugten Kombinationsmatrix. Das ursprüngliche Antennenarray das kein Kombinationsnetzwerk hat, dient als Maßstab in unserer Bewertung. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Kombinationsmatrix, die unter Verwendung des SCF-basierten Ansatzes mit reduzierter Größe entworfen wurde, bei beiden Metriken im Vergleich zu der zufällig gezogenen Kombinationsmatrix wesentlich besser funktioniert. Insgesamt ermöglicht der vorgeschlagene Entwurfsansatz eine signifikante Verringerung der Entwurfskomplexität bei relativ geringer Verschlechterung der Leistungsfähigkeit.



Eyberg, Lydia;
Messung und Modellierung der temperaturabhängigen HF-Kenngrößen von Konturmoden-MEMS-Resonatoren. - Ilmenau. - 41 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung der temperaturabhängigen Hochfrequenzeigenschaften von Konturmoden-MEMS-Resonatoren. Dafür werden zunächst die notwendigen Grundlagen zu diesen Resonatoren, deren verschiedene Geometrien und das Temperaturverhalten der Parameter aufgeführt. Durch Messung von Resonatoren mit Resonanzfrequenzen von 600 MHz, 900 MHz und 1000 MHz in einer Vakuummesskammer über einen Temperaturbereich von -35 &ring;C bis 85 &ring;C werden deren Streuparameter temperaturabhängig erfasst. Daraus lassen sich mithilfe von MATLAB deren Güten, Resonanzfrequenzen und Ersatzschaltbildparameter ermitteln. Des Weiteren sind Möglichkeiten für die Approximation der Kennlinien aufgeführt, um die Parameter auf ihre jeweilige Temperaturabhängigkeit zu untersuchen. Die mathematischen Zusammenhänge der Parameter werden anhand des Vergleichs von Kennlinien verschiedener Approximationsansätze für die Verwendung in der temperaturabhängigen Modellierung der MEMS-Resonatoren verifiziert. Aus dem Vergleich der ausgewerteten Messergebnisse folgt, dass sich die Temperaturabhängigkeit vor allem auf die Resonanzfrequenz immer in der gleichen Weise auswirkt. Mit steigender Temperatur sinkt die Resonanzfrequenz, wobei der Temperaturkoeffizient Werte von durchschnittlich -24 ppm/K annimmt. Weiterhin sind verschiedene Veränderungen mit der Temperatur in den Verläufen der anderen Resonator-Parameter zu erkennen. Jedoch gibt es dabei keine strukturabhängigen Zusammenhänge.



Khaled, Kazi Asif;
Analysis, simulation and optimization of hybrid-integrated passive pow-er divider structures in LTCC technology. - Ilmenau. - 61 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Hybrid-integrierte passive Koppler und Leistungsteiler sind wesentliche Bauelemente der Mikrowellentechnik und werden in vielen Mikrowellen-Subsystemen eingesetzt. Im Rahmen der Arbeit wurden verschiedene Leistungsteiler für den Einsatz in einem LTCC-basierten nicht-blockierenden Schaltmatrixmodul entworfen, welche für die Integration in zukünftigen flexiblen Satellitennutzlasten vorgesehen ist. Neben den elektrischen Zielparametern wurden die Teilerstrukturen hinsichtlich ihrer Abmessungen und der Robustheit gegen fertigungsbedingte Toleranzen untersucht. Die Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse, Simulation und Optimierung von drei gebräuchlichen Leistungsteilerstrukturen, die als 90&ring;-Hybridkoppler, Wilkinson-Leistungsteiler und Gysel-Leistungsteiler bezeichnet werden. Zunächst wurden 1:2 Koppler/Teiler entworfen, simuliert und für eine Verwendung in komplexeren Teilerstrukturen hinsichtlich Baugröße und Fertigbarkeit optimiert. Für die Verwendung im nicht-blockierenden Schaltmatrixmodul wurden anschließend durch Kaskadierung der 1:2-Leistungsteiler die Werte für 1:4-Leistungsteilung ermittelt. Der simulierte 1:4-Leistungsteiler aus Hybridkopplern zeigt eine relative Teilbandbreite von 17,5% (18 bis 21,5 GHz), bei einer maximalen Einfügedämpfung unter 7,5 dB. Über die gesamte Bandbreite wurde eine Rückflussdämpfung über 12,6 dB und eine Isolation von mehr als 20 dB erreicht. Beim Wilkinson-Leistungsteiler wurde eine relative Teilbandbreite von 39,5% (15,60 bis 23,50 GHz) mit einer Rückflussdämpfung und Isolierung über 19 dB bzw. 20 dB und einer Einfügungsdämpfung kleiner 6,4 dB erreicht. Für die Implementation des Gysel-Leistungsteilers weist das Simulationsergebnis eine relative Teilbandbreite von 24,5% (17,5 bis 22,4 GHz) mit einer Einfügungsdämpfung unter 7,1 dB und einer Isolations- und Rückflussdämpfung größer 20 dB bzw. 17 dB auf. Die Analyse der Simulationsergebnisse und der relative Vergleich der Leistungsfähigkeit der Komponenten als Teil der nicht-blockierenden Schaltmatrix sind die Hauptbeiträge dieser Arbeit.



Molina Bravo, Daniel;
Polarimetric wideband beam-forming for millimeter wave applications. - Ilmenau. - 88 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Millimeterwellen lassen sich innerhalb des elektromagnetischen Spektrums als Mikrowellen bestimmen, welche einen Frequenzbereich von 30 GHz bis 300 GHz haben im Allgemeinen bekannt als EHF. Die Benutzung dieses Bereiches des Spektrums verspricht eine neue Auffassung und Vorstellung von Telekommunikationssystemen. Ein natürlicher Anstieg der Datenrate durch den Einsatz von hoher Bandbreite lässt aktuelle Anwendungen davon profitieren, was die Millimeterwellen zu einem sehr relevanten Forschungsgebiet macht. Millimeterwellen wurden bereits in verschiedenen Szenarien wie dem Wireless Local Area Network (WLAN) IEEE 802.11ad implementiert und sind derzeit Forschungsschwerpunkt für Fifth Generation (5G) Netzwerke. Verschiedene Strategien, die in den bestehenden Kommunikationssystemen, wie adaptive, hybride und polarimetrische Beam-forming verwendet werden, müssen in den Millimeter-Szenarien implementiert und angepasst werden, um die größten Herausforderungen zu bewältigen, nämlich Pfadverlust, Atmosphärendämpfung und ISI. Die vorliegende Forschung zielt darauf ab, drei folgenden unterschiedlichen Beam-forming Algorithmen anzupassen, zu implementieren bzw. anschließend zu testen: BD, DET, und BS in einem Büroszenario unter Verwendung von Millimeterwellen. Darüber hinaus wird die Implementierung eines polarimetrischen MultiBeam-forming Ansatzes in Betracht gezogen, der auf bestimmte Abschattungen für Fälle basiert, bei denen OLOS durch menschliche Blockierung verursacht wird.



Nachtwey, Nadine;
Comparison of 3GPP models TR 36.873 and TR 38.901 with WINNER II model for integration into one generic GBSCM. - Ilmenau. - 86 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

In den letzten Jahren haben internationale Mobilfunkorganisationen wie das 3rd Generation Partnership Project (3GPP) und das von der europäischen Union initierte Wireless World Initiative New Radio (WINNER) Projekt Modelle zur Kanalsimulation publiziert, um der Forschung ein einheitliches Werkzeug bereit zu stellen. Mit dem WINNER Projekt wurde auch eine MATLAB® Implementation des Kanalmodells veröffentlicht. Die neusten 3GPP-Kanalmodelle basieren auf dem WINNER-Modell. Das Modell wurde von 3GPP an die Anforderungen der 4. und 5. Mobilfunkgeneration angepasst. Dafür musste in erster Linie der gültige Frequenzbereich erweitert werden. Außderdem wurden neue Parametersätze und zusätliche Modellierungsoptionen eingeführt. In der vorliegenden Arbeit werden die Kanalmodelle nach TR 36.873, 3GPP TR 38.901 und WINNER II untersucht und verglichen. Es soll festgestellt werden, ob sich die Modelle in einer generischen Implementierung realisieren lassen. Dazu werden die Parameter und Berechnungsschritte verglichen und auf einen gemeinsamen Kern zusammengefasst. Dem Leser wird der Anwendungsbereich der Modelle vermittelt und aufgezeigt, welche Parameter für das Modell nötig sind. Alle im Rahmen dieser Arbeit vorgenommen Modifikationen und Erweiterung an dem bestehenden WINNER-Code werden dem Leser frei zur Verfügung gestellt.



Aboughazala, Amr;
Multidimensional signal processing of EEG and MEG signals. - Ilmenau. - 90 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die Simultane Matrix Diagonalisierung basierte Frameworks für die Berechnung der Canonical Polyadic (CP) decomposition wie SEMI-algebraischen CP decomposition über simultane Matrixdiagonalisierung (SECSI) und DIrect AlGorithmus für canonical Polyadic decomposition (DIAG) gelten als semi-algebraische Lösungen im Vergleich zu der Stand der Technik iterative Methoden. Diese Frameworks nutzen die Kompressionseigenschaften der High Order Singular Value decomposition (HOSVD) und die Eigenschaften der CP decomposition, die ein symmetrisches Problem kleinerer Größe liefern. Später hat sich die Erweiterung dieser Arbeit auf die gekoppelte Zersetzung, d. H. Coupled SECSI (C-SECSI) haben in Anwendungen wie Electroenc Ephalo Gram (EEG) und Magentoenk Ephalo Gram (MEG) Erfolg bewährt. Darüber hinaus wurde kürzlich gezeigt, dass die nicht-negative Matrix-Faktorisierung (NMF) bei physikalischen Datenanalysen aufgrund ihrer vernünftigen physikalischen Interpretationen eines physikalischen Phänomens zuverlässig ist. Der positive Joint Eigen Value Decomposition (JEVD +) Algorithmus diagonalisiert Semi-Definit-Matrizen, was im Vergleich zu anderen iterativen Methoden des Stands der Technik zu einer stabileren Lösung führt. In dieser Arbeit haben wir das JEVD+ Problem erweitert, indem wir der Transformationsmatrix Nicht-Negativitäts-Constrains auferlegt haben, die die gesamte positive Lösung für ein Diagonalisierungsproblem liefern. Weiterhin stellen wir in dieser Arbeit eine Verbindung zwischen den Vorteilen des Diagonalisierungsproblems sowie den NMF-Merkmalen, die HOSVD und die gemeinsame Diagonalisierung im SECSI-Algorithmus mit ihren Gegenparts in den eingeschränkten Tensoralgorithmen ersetzen, d. H. Non-negative Tucker Decomposition (NTD), vor. und Non-negativ Tensor Factorization (NTF) Algorithmen. Wir validieren die Leistung des neu entwickelten SECSI + Algorithmus unter Verwendung synthetischer Daten, um eine detaillierte Analyse sowohl der NTD als auch der NTFAlgorithmen für verschiedene Ränge, positives und negatives Rauschen sowie unterbestimmte und über bestimmte Fälle zu liefern. Schließlich berücksichtigen wir EEG-MEG Messungen mit SECSI und SECSI+ Algorithmen, die sowohl Vergleiche als auch Interpretationen für die Ergebnisse liefern. Schließlich schließen wir diese Arbeit ab und stellen einige zukünftige Arbeiten vor.



Shaikh, Afaq Ahmed;
Design and optimization of a software defined radio based read-out unit/monitoring system for a biomedical implant. - Ilmenau. - 112 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Jüngste Fortschritte auf dem Gebiet der medizinischen Anwendungen haben den Fokus von Ingenieuren und Wissenschaftlern auf sich gelenkt. Derzeit sind bereits tausende Forschungsprojekte in der medizinischen Forschung im Gange. VesselSens ist eine Forschungsgruppe, die an der Entwicklung eines implantierbaren Sensorsystems für die frühe Diagnose von Restenosen in menschlichen Arterien arbeitet, indem die Pulstransitzeit [Delta]t zwischen zwei implantierten Sensoren gemessen wird. Gegenwärtig wird ein Lock-in-Verstärker von Zurich Instruments zur Anregung des Sensorsystems und zur Auswertung der Antwort des implantierten Sensorsystems verwendet. Die Idee dieser Arbeit ist es, ein alternatives System zu entwickeln, das Flexibilität bei Tests, Forschung und Entwicklung sowie Kosten reduzieren kann. Dieses System soll als eine Entwicklungsplattform für die Entwicklung des Systems zur Früherkennung von Restenosen dienen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, eine USRP-basierte Ausleseeinheit unter Verwendung der SDR-Plattform (GNU Radio Companion) zu entwickeln. Zwei Algorithmen zur Berechnung von [Delta]t, nämlich Einkanal-Lock-In-Verstärker und Multi-Kanal-Lock-In-Verstärker, werden vorgestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Berechnung von [Delta]t genauer war, wenn der Sensor 2 des PCB-Sensorsystems zeitlich um große Werte verzögert war. Außerdem erwies sich der USRP-basierte Ansatz aufgrund seiner Leistungsfähigkeit und der einfach per Software festzulegenden Übertragungsparameter als ein sehr guter Ersatz für die aktuelle Ausleseeinheit, die von VesselSens verwendet wird. Die Messergebnisse des entworfenen Systems und der vorgeschlagenen Algorithmen stellen in Aussicht, dass die Resonanzfrequenzkurve jedes Sensors verfolgt werden kann und es dadurch möglich ist, [Delta]t an beliebigen Punkten der gemessenen Pulskurve zu bestimmen. Diese Verfolgung kann die Form und das Verhalten des Pulses innerhalb der menschlichen Arterie erfassen. Als zukünftige Arbeit wird ein Konzept für die Implementierung einer USRP-basierten Ausleseeinheit mit PID-Regler vorgestellt. Ebenfalls werden Forschungsfragen bezüglich eines vorgeschlagenen PID-basierten Systems vorgestellt.



Heinke, Dirk;
Evaluation der erreichbaren Genauigkeit von Indoor-Lokalisierungssystemen auf Basis von Low-Cost Bluetooth Low Energy Modulen. - Ilmenau. - 68 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

In dieser Arbeit wird ein Low Cost Indoor Lokalisierungssystem auf Basis von Bluetooth Low Energy entwickelt. Der primäre Anwendungsfall ist die Positionsbestimmung von Personen in privaten Haushalten mit einem Smart Home System. Es werden verschiedene Ansätze zur Positionsbestimmung untersucht und anschließend ein System mit infrastrukturbasierter Ortung umgesetzt. Die Position wird in diesem anhand der Signalstärke von Bluetooth Beacons durch Trilateration und einen Partikel-Filter bestimmt. Das entstandene System ist einfach in Betrieb zu nehmen, leicht zu verwenden und lässt sich nachträglich installieren. Die Kosten des Systems betragen circa 40€ Grundkosten + 30€ pro Raum. Die erreichte Positionsgenauigkeit liegt zwischen ein und drei Metern, wenn sich die zu lokalisierende Person nicht bewegt.



Ermoshin, Dmitrii;
EEG data processing based on Coupled CP and (L,L,1) tensor decomposition and ECG spectral analysis for telemedicine systems. - Ilmenau. - 63 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

EEG und MEG Daten werden analysiert, um den Prozess des photischen Treibens im Sinne eines multidimensionalen Ansatzes durch seine Darstellung in einer Tensorform zu untersuchen. Die in dieser Arbeit vorgeschlagene Signalverarbeitung basiert auf Tensorzerlegungen. EEG und MEG Tensoren können getrennt analysiert und durch kanonische polyadische Zerlegung und Zerlegung in multilinearer Rangordnung zersetzt werden. Sie können auch zusammen analysiert und durch gekoppelte kanonische polyadische Dekomposition zerlegt werden, die auf der Methode der simultanen Matrixdiagonalisierung basiert. Diese Zerlegungen von Tensoren wurden verwendet, um die niedrigrangige Struktur zu untersuchen und Resonanzidentifizierung in der Dimension von Kanälen, Frequenz und Bedingungen zu ermöglichen. Der Vergleich stellte Zerlegungen in Form von Rekonstruktionsfehlern und Signalstrukturanalysen (Faktormatrizen) dar, um die am besten geeignete Tensorzerlegung für diese EEG und MEG Daten zu finden. Die Motivation dieses Master-Thesis-Teils ist eine Entscheidungskriterium-Identifikation, die es ermöglichen würde, Herzrhythmusstörungen automatisch mittels Spektralanalyse unter Verwendung eines Zeitfensters zu erkennen. Spektralverfahren ermöglichen die Analyse eines Signals in Bezug auf Amplitude und Phase. Die Berücksichtigung eines Signals in Frequenz- und Phasendomnen ermöglicht die Definition eines Entscheidungskriteriums, indem Ansätze wie Spektralleistung, spektrale Energieverhältnisse in Kombination mit der Art des Herzrhythmus verwendet werden.



Gedschold, Jonas;
Identification of mobile clusters in measured V2V mobile channel datasets and their modeling in a GBSCM approach. - Ilmenau. - 93 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Fahrzeug-zu-Fahrzeug (V2V) Kommunikation ist ein wichtiges Thema aktueller Forschung und Entwicklung, um den Straßenverkehr sicherer und effizienter zu gestal- ten. Zur Entwicklung solcher Kommunikationssysteme sind eine detaillierte Kenntnis des mobilen Kanals und die Entwicklung realistischer Kanalmodelle entscheidend. In dieser Arbeit werden die Beiträge mobiler Objekte innerhalb des V2V Kanals charakterisiert. Dafür werden zwei Ansätze untersucht. Zum einen wird ein Cluster-Tracking- Algorithmus entwickelt, bestehend aus dem KPowerMeans initialisiert mit dem Improved Subtractive und einem Kalman-Filter, und angewendet, um Gruppen von Mehrwegekomponenten (MPCs) in gemessenen Kanaldatensätzen zu finden und deren Entwicklung zu verfolgen. Anschließend werden GBSCM-Parameter abgeleitet. Zum anderen wird eine Methode entwickelt, um den parametrischen MPC-Datensatz auf ein äquidistantes Abtastraster zu bringen, wodurch Stationaritätsanalysen sowie die Anwendung einer Background-Subtraction-Methode aus der Videosignalverarbeitung ermöglicht werden. Zusammengefasst tragen mobile Objekte durch zusätzliche MPCs Leistung zum Kanal bei, wobei diese als mobile Cluster aus Einfach- und/oder Mehr- fachreflektionen auftreten.



Tientcheu Ngangoue, Sylvain;
Konzeption der Schaltung und prototypische Realisierung eines Testbeds zur Entwicklung autark versorgter energiesystemtechnischer Kleinanwendungen. - Ilmenau. - 70 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Zur Charakterisierung eines energieautarken Systems wurde ein Testbed konzeptioniert. Das Testbed soll zugleich sowohl seinen Energiebedarf als auch die Energiebereitstellung erfassen. Dieses Tesbed wurde zur Reduzierung der Aufwände bei der Fehlersuche modular aufgebaut. So besteht das Gesamtsystem für einen Anwendungsfall aus 8 Einzelmodulklassen. In der Konzeption wurden elektronische Schaltungen zur Messung elektrische Spannungen und Ströme entworfen. Die Module der zentralen und dezentralen Einheit wurden ebenfalls entworfen. Die Dimensionierung der Bauelemente jedes Moduls wurde mithilfe der in der Arbeit ausgewiesenen Formeln und auf Grundlage von Erfahrungswerten bestimmt. Darüber hinaus ist das Verhalten der Strom- und Spannungsmesskomponente vor der Realisierung mithilfe eines Arduino-Nanoboards und der feien Aduino-IDE überprüft worden. Das Arduino-Nanoboard selbst wurde davor mithilfe eines eigens entwickelten Arduino-Nano-Testboards geprüft. Nach der Realisierung wurde der Test durchgeführt. Die Messung mithilfe der Funktionseinheit FE_IU-R zeigte im Bereich der Spannungsmessung größere Abweichungen und schwankte stark. Die Strommessungen konnte mit der Funktionseinheit FE_IU-R im kleinen Spannungsbereich nicht exakt erfolgt werden. Bei der Funktionseinheit FE_IU-C ist laut Auslegung eine Erfassung des elektrischen Stroms bis Mikroampere möglich. Für die Validierung dieser Berechnung steht noch ein umfassender Funktionstest dieser Funktionseinheit aus. Aus diesem Grund sind weitere Untersuchungen und weiterführende Arbeiten notwendig. Mögliche Ursachen der Schwankungen können in unerwünschten Wechselwirkungen zwischen AD-Wandler und Controller oder Fehler in der Programmierung des Controllers liegen. Es könnte sein, dass der AD-Wandler den Spannungsunterschied nicht exakt erfasst. Die Spannungsmessung mithilfe des Kondensators ergab in vorläufigen Systemtests genauere Messwerte. Dabei konnten ohne die Optimierung der letzten Entwicklungsiteration, Ströme bis wenige mA exakt gemessen. Ursache dafür könnte sein, dass der AD-Wandler oder der Mikrocontroller die analogen Messwerte nicht schnell genug abtastet und auswertet. Durch diese Art der Strom- und Spannungsmessung können die Messwerte mithilfe eines geringen Eigenenergiebedarf bei der Messung aufgenommen werden. Aus diesem Grund wird vorgeschlagen weitere Untersuchungen und weiterführende Optimierungsarbeiten durchzuführen. Bei der zentralen Einheit wurden einzelne Stufen der Widerstandskomponente der elektronischen Last realisiert und getestet. Der Test hat positive Ergebnisse ergeben. Aus diesem Grund kann schlussfolgern werden, dass die Konzeption aller andere Komponenten funktionieren sollte. Ein abschließender Systemtest nach erfolgter Fertigstellung der restlichen Stufen sollte in weiterführenden Arbeiten erfolgen. Der Gesamtsystemtest wurde einerseits aufgrund der nichtrealisierten Module nicht durchgeführt. Andererseits war die Fehlerbehebung neben Konzeption, Umsetzung und Test der Module im zeitlichen Rahmen der Masterphase nicht möglich. In der Konzeptionsphase wurden einige Funktionseinheiten nach ihrer Funktionsrichtigkeit parallel getestet, woraus sich ein nicht kalkulierbarer Zeitaufwand ergab. Wichtige Funktionseinheiten des Tesbeds wie FE_IU-R und FE_IU-C haben in der ersten Funktionsprüfung Problemstellungen aufgezeigt, die in der Konzeption nicht berücksichtigt worden. Die Suche nach Lösungen und die Behebung des Fehlers haben somit weiter zeitliche Verzögerungen mit sich gebracht. Zusätzlich dazu konnten die bestellten Komponenten nicht immer so eingesetzt werden, wie es vom Hersteller im Datenblatt ausgewiesen wurde. Diese Gründe führten zu einer Verzögerung bei der Realisierungsphase des Testbeds. Die Realisierung und Testdurchführung sollen in weiterführenden Arbeitsschritten erfolgen. Die Messkomponenten können derzeit ausschließlich bei Gleichspannung betrieben werden und zukünftig wäre eine Adaption des Konzepts denkbar, dass einen Einsatz bei Wechselspannungen erlaubt.



Ziebold, Christian;
Entwurf einer Schaltung zur kontinuierlichen Überwachung von Kommunikations-Signalen. - Ilmenau. - 58 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Ziel dieser Arbeit ist es eine Messschaltung zur kontinuierlichen Überwachung von Kommunikationssignalen im Rahmen von \dq Predictive Maintenance\dq für Industrie 4.0 Anlagen zu entwickeln, um damit Rückschlüsse auf die vorliegende Kabelqualität des Kommunikationskabels ziehen zu können. Aufgrund der großen Verbreitung wurde im speziellen der Fast-Ethernet-Standard 100-Base-TX gewählt, um anhand seiner Signale eine Auswertung vorzunehmen. Hierzu wurden mehrere Konzepte erarbeitet, welche mittels Simulationen verifiziert und nach anschließender Auswahl einer Schaltung durch Messungen validiert. Bei den drei Konzepten handelt es sich um die Scheitelwertmessung, um die Präzisionsgleichrichtung und um die Differenzmessung. Die Scheitelwertmessung und die Präzisionsgleichrichtung zielen dabei auf den eingehenden Spannungspegel der übertragenen Signale ab und die Differenzmessung auf die Differenz der beiden komplementären Signale, welche bei Fast-Ethernet übertragen werden. Ziel ist es durch Veränderungen dieser Signale Rückschlüsse auf die Kabelqualität ziehen zu können, um Ausfällen des Kommunikationsflusses vorzubeugen. Nach erfolgreicher Verifizierung der Schaltungen durch Simulationen mit dem Simulationsprogramm LTSpice wurde durch Vergleichen der wichtigsten Parameter eine Schaltung ausgewählt und aufgebaut. Die anschließenden Messungen zeigten ein positives Verhalten in Bezug zu seiner Funktionalität und zur Validierung auf den 100-Base-TX-Standard. Sie zeigten jedoch auch Punkte zur Optimierung auf, welche noch vorgenommen werden müssen.



Fernandes, Jason Candido;
Performance analysis for ESPRIT -based algorithms for constant modulus signals. - Ilmenau. - 80 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Mit dem Aufkommen der Array-basierten Signalverarbeitung hat sich die Strahlformung als leistungsfähiges Werkzeug zur Erhöhung der Datenraten, zur Vermeidung von Interferenzen und zur Beseitigung der negativen Auswirkungen des Kanals herausgestellt. Mit einer kalibrierten Anordnung kann das Konzept der Strahlformung auf die Schätzung der Ankunftsrichtung/direction of arrival (DoA) erweitert werden. Dies macht es möglich, räumliche Filter zu implementieren und eine viel höhere Genauigkeit der Schätzung in RADAR- und Kanaltonanwendungen zu erreichen. Die subraum-basierte Klasse von hochauflösenden Parameterschätzern besteht aus traditionellen Algorithmen wie MUSIC und ESPRIT. Obwohl diese Schätzer die Cramer-Rao-Bound erreichen können, gibt es eine Möglichkeit, die Schätzgenauigkeit durch Ausnutzen von Wissen über die Signalstruktur zu verbessern, in einem solchen Fall liegt die Konstant-Modulus-Struktur (CM) vor. Der resultierende CM-basierte Schätzer der Ankunftsrichtung (DoA) liefert eine viel höhere Schätzgenauigkeit im Vergleich zu den herkömmlichen Schätzern. Der in dieser Arbeit untersuchte Algorithmus ist der mit ESPRIT gekoppelte Algebraische Konstante Modulus (ACMA).Dieser zweistufige Ansatz führt zu einem genaueren Schätzer im Vergleich zu herkömmlichem ESPRIT. ACMA ist ein blinder Quellentrennungsalgorithmus, der in [vdVP96a] vorgeschlagen wurde.Es kann bei Modulationsschemata verwendet werden, die Codierungsverfahren verwenden, durch die die zu übertragende Information innerhalb der Phase des Trägers codiert wird. Diese Symbole liegen strikt auf einem konstanten Amplitudenkreis. Beispiele für diese Schemata sind FM, FSK, QPSK und BPSK. Der Algorithmus trennt die Quellen effektiv und liefert eine Schätzung des Signalteilraums, der der Ankunftsrichtung der auftreffenden Signale entspricht. Diese Schätzung wird unter Verwendung von ESPRIT weiterverarbeitet, wodurch DoA-Schätzungen mit höherer Schätzgenauigkeit gegenüber Standard-ESPRIT bereitgestellt werden. Die Konstant-Modulus- und ACMA-Algorithmen wurden in der Literatur untersucht, jedoch wegen der Fähigkeit Quellen zu separieren. Die Literatur liefert eine detaillierte Untersuchung der großen Stichprobenanalyse des Algorithmus [vdV01]. Es fehlt jedoch eine Leistungsanalyse mit kleiner Stichprobe. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Analyse endlicher Stichproben, die im effektiven SNR für einen ESPRIT-basierten Schätzer mit Eingaben von ACMA asymptotisch ist. Unsere Arbeit verwendet das bekannte Framework zur Leistungsanalyse endlicher Stichproben für subraum-basierte Schätzer. Dies wird erreicht, indem der gesamte ACMA-Algorithmus mit einer Schritt-für-Schritt-Analyse zerlegt wird. Die abgeleiteten Ergebnisse für den DoA-Schätzer sind in den Rauschrealisierungen explizit und im Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) asymptotisch, d.h. die Ergebnisse stimmen mit den empirischen Daten für Szenarien mit hohem SNR überein. Die Leistung des gemeinsamen Diagonalisierungsschrittes von ACMA unter Verwendung des aktuellen Standes der Technik bei der Leistungsanalyse von Algorithmen der gemeinsamen Eigenwertzerlegung (JEVD) [BCW+17] wird analysiert. Allerdings ist [BCW+17] so angepasst, dass es die Hermit-Kongruenz für diese Anwendung enthält. Schließlich sind die Ergebnisse mit der Leistung des ESPRIT-Algorithmus gekoppelt. In diesem Schritt werden die notwendigen Änderungen vorgenommen, um ESPRIT so anzupassen, dass es direkt mit den Winkelschätzungen arbeiten kann, ohne dass der EVD-Schritt erforderlich ist. Das Ergebnis liefert eine endliche Stichprobenanalyse eines in Genauigkeit verbesserten subraum-basierten Schätzers für CM-Signale.



Mösler, Moritz;
Aufbau und Untersuchung von Impedanzspektroskopiesonden für Flüssigkeiten und zugehöriger Anlagensteuerung für einen teilautomatisierten Messstand. - Ilmenau. - 96 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

In vielen Bereichen der Landwirtschaft, der Lebensmittel- sowie chemischen Industrie besteht ein wachsender Bedarf an prozessanalytischen Systemen zur Erfassung der Zusammensetzung von Flüssigkeiten. Die eingesetzten Techniken sollen weitgehend automatisiert arbeitend, echtzeitfähig und kostengünstig zu betreiben sein. Messmethoden, welche elektromagnetische Wechselwirkungsmechanismen nutzen, sind hierfür besonders gut geeignet. Aus der Bestimmung verschiedener spezifischer Eigenschaften, wie Leitfähigkeiten oder Zeitkonstanten, können Rückschlüsse auf die stoffliche Zusammensetzung der Probe gezogen werden. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit einem Versuchsaufbau zur impedanzspektroskopischen Untersuchung von Flüssigkeiten. Dabei wird zuerst auf die Grundlagen der Impedanzspektroskopie, ihre Ziele und Methoden eingegangen. An einem kurzen Beispiel aus der Praxis werden typische Problemstellungen der Implementierung aufgezeigt. Anschließend werden zwei vom Autor entworfene Messzellen und die dahin führenden Überlegungen skizziert. Eine im Rahmen der Arbeit entwickelte Elektronik sowie ihre dazugehörige Software werden im darauf folgenden Kapitel dargestellt. Die Leistungsfähigkeit der entwickelten Sonden wird mittels durchgeführter Labormessungen aufgezeigt, die zu beachtenden Störeinflüsse werden benannt und analysiert. Zu guter Letzt wird eine kurze Zusammenfassung sowie ein Ausblick auf künftige Erweiterungen und empfohlene Vorgehensweisen gegeben.



Wilke, Patrick;
Einfache und schlaue Datensammlungs- und -übertragungseinheit für hydrometrische Pegelmessungen an Fließgewässern. - Ilmenau. - 136 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

In Folge der Arbeit wurde ein Daten-Logger (nach dem KISS-Entwicklungsprinzip) entwickelt, welcher die Datensammlung und deren Übertragung für hydrometrische Pegelmessungen an Fließgewässern erleichtern soll. Hierbei wird der Logger unter Nutzung von Python programmiert und eventuell entstehende Fehler erkannt, registriert und angezeigt.



Loh, Oliver;
Evaluation of LoRa(R) in specific scenarios. - Ilmenau. - 65 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

LoRa ist eine der kürzlich aufkommenden Technologien um das Internet der Dinge zu verbessern. Die Vision wird mit jedem Tag präsenter, da die kosten für die Technologie für einen immer größeren Personenkreis erschwinglich werden. Ein großer Teil dieser Anwendungen des Internet der Dinge bieten essentielle Sensor-Überwachung und sind als niedrig-energie Drahtlossensornetzwerke organisiert. Drahtlossensorennetzwerke gehören zu der Gruppe der low power wide area networks (LPWAN), und gewinnen zunehmend an Bedeutung als eine Alternative oder Erweiterung zu Cellular-IoT. Viele verschiedene Technologien, Ideen und Spezifikationen wetteifern sich als die beste verfügbare LPWAN Technologie zu etablieren. Auf diesem wachsenden Markt, ist LoRa, eine proprietäre Funkmodulations-Technik, eine dieser Technologien. Sie wird von LoRaWAN genutzt, einer offenen Datenübertragungsebene, welche eine Kommunikation in einer Stern-Topologie definiert. Diese Arbeit wird einen Einblick auf die LoRa Technologie nehmen, und ihre Nutzbarkeit in bestimmten Szenarien. Sie wird die Grenzen dieser Kommunikationstechnologie aufzeigen. Weiterhin wird diese Arbeit die Performance in einer Punkt-zu-Punkt Kommunikation darstellen.



Sorokin, Aleksandr;
Signalverarbeitung auf Clustern von Eingebetteten Systemen. - Ilmenau. - 35 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Das Ziel der Masterarbeit wurde teilweise erreicht. Laut den Zeitmessungen in Abschnitt 3.2 ist die Datenstromverarbeitung in einem lokalen Cluster im Prinzip möglich. Für das gewählte Beispiel werden aber dazu entweder mehr oder leistungsfähigere Knoten benötigt. Leichtere Aufgaben führen bei Parallelisierung zu großen Verlusten. Außerdem sollte der Systementwickler darauf achten, dass die verwendeten Programmen möglichst gut optimiert sind. Die Kosten von einem System, das den Anforderungen des gewählten Beispiels für die Datenstromverarbeitung gerecht wird, würde bei ähnlichen wie den gewählten Knoten, ähnlich dem eines Personalcomputers liegen. Damit ist die gefundene Lösung wirtschaftlich im Nachteil. Doch das Sortiment im Bereich der Eingebetteten System verändert sich sehr schnell. Damit kann es bald möglich werden, die Audiodatenströme mit einem Cluster von Eingebetteten Systemen zu verarbeiten. Die weitere Arbeiten müsste Parameterbereich der Aufgabe noch ausführlicher recherchieren, um optimale Werte zu finden.



Xiao, Wei;
Kernel-power-density based lustering - performance validation and statistical analysis of clusters from measured data sets. - Ilmenau. - 44 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die Untersuchung einer großen Anzahl von multiple-in multiple-out (MIMO) Funkkanalmessungen zeigt, dass Mehrwegekomponenten (MPCs) in Gruppen auftreten, die als Cluster bezeichnet werden. MPCs in einem Cluster sind sehr ähnlich wobei sie sich von MPCs in anderen Clustern unterscheiden. Die Ähnlichkeiten bzw. Unterschiede hängen stark mit den Eigenschaften der MPCs zusammen wie Laufzeit oder Einfallswinkel. Mittlerweile sind clusterbasierte Kanalmodelle weit verbreitet z.B. in standardisierten Modellen wie COST 2100, 3GPP Spatial Model (SCM) und WINNER. Daher ist die Untersuchung von Clusteralgorithmen ein wichtiges Thema für MIMO Kommunikation. Der K-means Algorithmus, der zu den partitionierenden Methoden gehört, ist einer der bekanntesten und am weitesten verbreiteten Clusteralgorithmen. Zu Beginn werden die MPCs initialen Clusterschwerpunkten zugewiesen. Anschließend wiederholt der Algorithmus den Schritt der Expectation-Maximization (EM) Methode um das optimale Clusterergebnis zu erreichen. Für den K-means Algorithmus gibt es mehrere Erweiterungen wie K-Power-means (KPM) und Fuzzy-c-means (FCM). K-means benötigt vor Beginn Informationen über die Anzahl der zu bestimmenden Cluster. Er kann keine nicht-konvexen Cluster erkennen und findet unter Umständen nur lokale Optima. Der Multiple Reference Detection of Maximum Separation in Space (MR-DMS) Algorithmus aus der Familie der hierarchischen Clusteralgorithmen kann einige Beschränkungen des K-means Algorithmus überwinden. MR-DMS scannt den Datenraum von verschiedenen Referenzpunkten aus und trennt die MPCs aus einem Cluster in verschiedene an der Position des größten Abstandes. MR-DMS benötigt keine vorherige Information über die Anzahl der Cluster und kann auch nicht-konvexe Cluster erkennen. Allerdings tendiert er dazu, in dünnbesetzten Datenräumen schlecht zu funktionieren. Diese Arbeit ist auf den dichte-basierten Clusteralgorithmus Kernel-Power-Density (KPD) fokussiert. Er berücksichtigt nur eine Anzahl (k) benachbarter MPCs um die Dichte zu berechnen, die so viele Informationen des lokalen Raumes wie möglich enthält. KPD führt eine relative Dicht ein, um den Abstand zwischen lokalen Räumen mit verschiedenen Dichtewerten zu verringern, was bedeutet, die möglichen Schwerpunkte mit geringerer Dichte werden nicht einfach verworfen. KPD benötigt keine vorherige Information über die Anzahl der Cluster. Als letzten Schritt des KPD Algorithmus können Cluster, die sehr dicht beieinander liegen, zusammengefasst werden (Merging). Diese Arbeit validiert die Leistung des Algorithmus und optimiert die Parameterauswahl. Die referenzierte Methode bestimmt k nur anhand der Anzahl der MPCs in einem Snapshot und setzt x konstant auf 0.8. Nach verschiedenen Simulationen des KPD mit Datensätzen, die sich in der Anzahl der Cluster (NCl) sowie der Anzahl der MPCs pro Cluster unterscheiden, wurde herausgefunden, dass eine Bestimmung von k anhand der Anzahl der MPCs pro Cluster akkuratere und stabilere Clusterergebnisse ermöglicht, als eine Bestimmung nach der Anzahl der MPCs pro Snapshot. Intuitiv ist klar, dass der Referenzschwellwert x nicht für verschiedene Datensätze und Szenarios gut funktionieren kann. Diese Arbeit schlägt vor, x aus den relativen Dichten einiger ausgewählter MPCs in der Nähe des Schwerpunktes zu berechnen, was sicherstellt, dass Cluster, die angemessen nah beieinander liegen, zusammengefasst werden. Im letzten Abschnitt der Ergebnisanalyse wird der KPD Algorithmus mit zwei anderen vielversprechenden Algorithmen an WINNER-Datensätzen verglichen mit verschiedenen NCl, Anzahlen an MPCs pro Cluster und Azimuth Spreads am Empfänger (ASA). Es zeigt sich, dass KPD mit der vorgeschlagenen Parameterbestimmung IS und MR-DMS in bestimmten Szenarios übertrifft.



Attar, Mohammadhossein;
Investigation of superposition-based multiple access schemes for 5G. - Ilmenau. - 60 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

In 5G-Systemen ist ein Anwendungsfall massive Machine-Type Communications (mMTC), wo eine große Anzahl von Geräten unterstützt werden muss. Die mMTC-Geräte sind von geringem Aufwand und geringer Komplexität mit begrenzter Energie. Sie haben oft sporadisch und kleine Pakete zu senden. Die Signalisierung Overhead ist niedrige. Aus diesem Grund sind die konkurrenzbasierte Vielfachzugriffsprotokolle attraktive Kandidaten. Allerdings können Kollisionen in den konkurrenzbasierten Zugriffsverfahren auftreten. Daher ist die Kombination von geeigneten Multiuser-Erkennungsstrategien in Verbindung mit Vielfachzugriffsverfahren notwendig. Superposition-basierte Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) wurden für 5G vorgeschlagen, um die Anforderungen von mMTC zu erfüllen. NOMA ist in der Lage, massive Konnektivität mit verbesserter spektraler Effizienz zu unterstützen. Es hat auch niedrige Übertragungslatenz und Signalisierungskosten. Diese Eigenschaften machen NOMA eine attraktive Lösung, um die Funktionalitäten des Internet of Things (IoT) in 5G zu unterstützen. NOMA-Systeme können in zwei Kategorien gruppiert werden: Power-Domain und Code-Domain Multiplexierung. Mehrere Techniken wurden von beiden Gruppen vorgeschlagen, die Untersuchungen benötigen. Diese Masterarbeit zielt auf einen Vergleich zwischen zwei Vielfachzugriffsverfahren, die auf Überlagerung basieren, wie z. B. Interleave-Division Multiple Access (IDMA) und Non-Orthogonal Coded Access (NOCA). Eine umfassende Vorschung wurde an verschiedenen Empfängertechniken durchgeführt, einschließlich linearer und nichtlinearer Signaldetektoren für NOCA. Die jeweilige Leistung beider Techniken in Bezug auf BER und entsprechende Empfängerkomplexität werden in multiuser-zenarien analysiert. Darüber hinaus wurden zwei Komplettsysteme basis auf 3GPP-Standards entwickelt und simuliert. Simulationsergebnisse zeigen, dass beide Techniken in der Lage sind, eine große Anzahl von Benutzern zu unterstützen. Die beiden Methoden können Überlastung ermöligen.



Groß, Philipp;
Design and prototyping of a 3-D positioner for ultrasonic non-destructive testing. - Ilmenau. - 130 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Im Bereich der Materialprüfung ist die zerstörungsfreie Messung durch Ultraschall eine etablierte Methode. Als bildgebendes Verfahren werden dazu viele A-Bilder per synthetischer Apertur aufgenommen, indem der Prüfkopf in einem definierten Abstand in Bahnen über die Oberfläche des Prüflings geführt wird. Die Ankopplung erfolgt dabei z.B. mit Wasser, wobei der Prüfling in einem Becken liegt. Diese Arbeit befasst sich mit dem Entwurf und Aufbau eines 3-D Positionierers, welcher flexibel für Ultraschallmessungen mit synthetischer Apertur bis 300 × 300 mm einsetzbar ist. Ziel war eine Konstruktion, die auf beliebige Gefäße mit darin enthaltenen Prüflingen aufgesetzt werden kann. Um eine preisgünstige Lösung bei hoher Qualität zu gewährleisten, wurde eine Delta-Kinematik mit vielen Komponenten aus dem Consumer-/Makerbereich entwickelt und umgesetzt. Die Halterung für die Messsonde ist durch eine kardanische Lagerung kippbar, um sie senkrecht zur Prüflingoberfläche führen zu können. Der Werkzeugkopf ist derart gestaltet, dass damit flexibel weitere Aufgaben erfüllt werden können. So wurde im Rahmen dieser Arbeit auch ein 3D-Druckkopf entwickelt, mit dem sich der Positionierer leicht in einen hochwertigen 3D-Drucker mit einem Druckvolumen von D300 × 200 mm umkonfigurieren lässt. Durch Simulationen wird gezeigt, dass die mit Schrittmotoren von 400 Schritten pro Umdrehung und Schrittmotortreibern mit 128 Mikroschritten theoretisch erreichbare Positioniergenauigkeit in x, y und z Richtung bei dx = dy = 0.002 mm und dz = 0.0014 mm liegt. In der Realität kann eine Positioniergenauigkeit von etwa dx = dy = 0.1 mm und dz = 0.05 mm erwartet werden. Das Gerät wird mittels G-Codes über eine USB-Schnittstelle angesteuert. Dafür steht eine Vielzahl freier Softwaremodule (z.B. aus dem Bereich CNC-Maschinen oder 3-D Druck) zur Verfügung.



Mukherjee, Soumi;
Bi-static scattering of signals in urban traffic scenarios for passive radar applications. - Ilmenau. - 63 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

In dieser Arbeit werden grundlegende Rückstreueigenschaften von Zielen in urbanen Verkehrsszenarios betrachtet, um Untersuchungen zu deren Detektierbarkeit mit einem bistatischen Passivradarsystem vorzubereiten. In einem solchen PCL-System (Passive Coherent Localisation) werden statt dedizierter Radarsender zur Beleuchtung Gelegenheitssender (transmitters-of-opportunity) benutzt. Unterschiedliche Mobilfunkstandards wie GSM, UMTS, LTE oder ITS-G5 können als potentielle Gelegenheitssender fungieren und werden aktuell auf ihre Anwendbarkeit in Intelligenten Transportsystemen geprüft. In diesem Zusammenhang wurde in der "Virtuellen Straße Simulations- und Testanlage" (VISTA) am Thüringer Innovationszentrums für Mobilität (ThIMo) eine Messkampagne durchgeführt. Dabei wurden Radarquerschnitte (RCS) von fünf unterschiedlichen Verkehrsobjekten in einer horizontal ebenen Anordnung im Frequenzbereich von 800 MHz bis 6 GHz untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass der Radarquerschnitt eines Objektes neben seiner physikalischen Größe und seiner Materialbeschaffenheit auch stark von der räumlichen Orientierung bezüglich des Radarsystems abhängt. In den Messungen wurde deutlich, dass über eine numerische Hintergrund-Subtraktion die Auswirkungen unerwünschter Nebenreflexionen vermindert werden konnten. Zusätzlich wurde Time-gating angewendet, um direktes Übersprechen zwischen den Antennen und verschiedene unerwünschte Signalechos zu unterdrücken. Eine Amplitudenkalibrierungen der Messungen wurde mittels eines bekannten Referenzobjektes durchgeführt. Der Messaufbau kann weiterentwickelt werden, um zukünftig komplexere Konzepte des bistatischen Passivradars zu untersuchen.



Hellweg, Bastian;
Charakterisierung dispersiver Sammelschienenblenden von Ausgangsmultiplexern im C-Band für die Anwendungen in der Satellitenkommunikation. - Ilmenau. - IV, 91 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Ausgangsmultiplexer in der Satellitenkommunikation bestehen für gewöhnlich aus einer Sammelschiene, welche mehrere Mikrowellen-Filter miteinander verbindet. Die herkömmliche Optimierung einer Sammelschiene und der zugehörigen Einzelfilter sieht einen iterativen Optimierungsprozess zwischen den Maßen der Sammelschiene und denen der ersten signifikanten Kopplungen der Einzelfilter mittels geeigneter FEM-Software (z.B. CST - Computer Simulation Technology) vor. Aufgrund der langen Rechenzeiten, ist die vollständige Optimierung mittels dieser Software in der Regel nur für kleine Multiplexer (zwei oder drei Kanäle) möglich und muss bei größeren Multiplexern in mehreren Schritten ausgeführt werden. Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit ist es durch eine geeignete Beschreibung der wichtigsten Einflussfaktoren eine parametrische Optimierung eines kompletten Multiplexers im C-Band zu ermöglichen und somit die Rechenzeit drastisch zu reduzieren. Dazu ist es notwendig, die dispersiven Sammelschienenblenden von Ausgangsmultiplexern im C-Band für die Anwendungen in der Satellitenkommunikation zu charakterisieren und hinsichtlich ihrer Signifikanz für die Optimierung zu bewerten. Für diesen Zweck wird die Einkoppelstruktur eines dielektrischen Filters im C-Band untersucht und - mit dem Ziel der Minimierung des Einflusses auf die Sammelschiene und die anderen Filter der Sammelschiene - dimensioniert. Um für die Entwicklung einer parametrischen Beschreibung der Einkoppelstruktur nicht alle Kombinationsmöglichkeiten der verschiedenen Abmessungen simulieren zu müssen, wird das entsprechende 3D-Simulationsmodell der Einkoppelstruktur aufgetrennt, die Teilstrukturen einzeln simuliert und die Ergebnisse anschließend zusammengefügt. Validiert wird dieses durch einen Vergleich mit der Vollwellensimulation ohne Auftrennung. Letztendlich wird mithilfe der erstellten parametrischen Beschreibung ein Ausgangsmultiplexer mit 3 Kanälen parametrisch optimiert und die notwendigen Arbeitsschritte für die Konvertierung in ein Vollwellen-Modell besprochen.



Minkhaerov, Linar;
Widely linear detection/noise interpolation for UW-OFDM. - Ilmenau. - 117 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Kürzlich eingeführtes einzigartiges Wort (UW)-Konzept für OFDM-Systeme oder mit anderen Worten, ein einzigartiges Wort-orthogonales Frequenzmultiplexverfahren (UW-OFDM) hat gezeigt, dass es bessere spektrale Eigenschaften und bessere Bitfehlerverhältnisse (BER) im Vergleich zum herkömmlichen zyklischen Präfix (CP) OFDM-Systeme. UW kann als deterministische Sequenz beschrieben werden, die in die OFDM-Pakete eingefügt wird. Somit führt die im Frequenzbereich eingefügte Redundanz eine Korrelation zwischen Subträgern ein, die mit geeigneten Erkennungsschemata ausgenutzt werden können. Eine weitere herausragende Technologie, die in den letzten Jahrzehnten verwendet wurde, ist MIMO, die für mehrfache Ausgabe mehrere Eingaben steht. Es wurde gezeigt, dass der Durchsatz, die Energie und die spektrale Effizienz durch die Verwendung mehrerer Antennen verbessert werden. Bisher wurden UW-OFDM-Systeme für SISO- und MIMO-Fälle untersucht. In dieser Arbeit werden wir die UW-basierten OFDM-Systeme untersuchen, die weitgehend lineare Transformationen einsetzen, die die Statistik der zweiten Ordnung von Signalen und derartige Eigenschaften von Signalen als Richtigkeit und Zirkularität berücksichtigen. Weitgehend lineare Schätzer sind auf dem Gebiet der statistischen Signalverarbeitung ganz neu. Vor- und Nachteile von streng linearen und weitgehend linearen Schätzern werden für unterschiedliche Anwendungen hervorgehoben. Die weitgehend linearen Nachweisschemata wurden für MIMO- und SISO OFDM-Systeme beschrieben. Die Simulation in der Matlab-Umgebung zeigte, dass weitgehend lineare Transformationen eine bessere MSE und BER am Ausgang ermöglichen. Allerdings ist der Kompromiss zunehmende Komplexität.



Gibalina, Zlata;
Application of mathematical methods for the analysis of optical reflectograms in distributed measurements. - Ilmenau. - 73 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Diese Arbeit widmet sich der Untersuchung mathematischer Methoden der Signalverarbeitung. Die mathematische Verarbeitung von Signalen unterschiedlicher Natur verspricht, eine billigere und genauere Art der Signalverarbeitung zu werden, da sie keine spezielle Ausrüstung erfordert, zusätzlich kann sie einige Messgeräte unter Berücksichtigung der Parameter des eingehenden Signals ersetzen. Wenn wir über ein Zeitsignal sprechen, dann ist der Hauptzweck der Verwendung mathematischer Methoden, um den Frequenzgang des Signals zu erhalten. Der Wunsch, die Spektralanalyse zu verbessern, die Frequenzauflösung zu erhöhen und die Fähigkeit der Methode, Lärm zu unterdrücken, motiviert die Entstehung verschiedener Methoden der Signalanalyse. Darüber hinaus sind neben dem Auftreten verschiedener Ansätze zur Signalanalyse (Zersetzung in exponentielle und periodische Komponenten, Analyse mittels SVD und andere) viele Modifikationen und Verbesserungen der Grundmethoden aufgetreten. In dieser Arbeit betrachten wir die von dem Professor der KRNTU Raul R. Nigmatullin vorgeschlagene Methode. Die Hauptidee des Verfahrens besteht darin, einen statistischen Satz von Daten zu verarbeiten, um die durchschnittliche Messung zu identifizieren, wodurch die grßten zufälligen Rauschabweichungen entfernt werden, wobei dann die verallgemeinerte Prony-Zerlegung für die Signalrekonstruktion angewendet wird. Die Zerlegung von Prony ist bekannt dafür, dass es möglich ist, einen Frequenzgang mit einer höheren Auflösungsleistung zu erhalten. Dies bedeutet, dass die Empfindlichkeit dieser Methode höher ist. Im Vergleich zu der traditionellen Methode der Signalanalyse - Fourier-Erweiterung, erfordert es jedoch mehr Rechenleistung. Als nächstes wurde ein Beispiel für die Verwendung des vorgeschlagenen Verfahrens zum Analysieren des Satzes von optischen Signaldaten betrachtet. Es wurde ein Experiment durchgeführt, um ein Array von Messdaten aus der optischen Faser zu erhalten, wenn es unter Verwendung eines OTDR erwärmt wurde. Die Aufgabe bestand darin, festzustellen, ob es möglich ist, die vorgeschlagene Methode zur Verarbeitung der empfangenen Reflektogramme zu verwenden. Das Endprodukt ist die erhaltene Montagefunktion nach dem mathematischen Verfahren.



Fadeev, Vladimir;
Design of cooperative communication system based on CubeSat satellites. - Ilmenau. - 75 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Heutzutage sind kleine Satelliten vielversprechende Werkzeuge für Raumfahrt und Kommunikation. Allerdings sind Größenbeschränkungen auch Grenzen für Stromverbrauch und Kapazität. Eine der Möglichkeiten zur Verbesserung des Durchsatzes ist die Verwendung geeigneter Modulations- und Codierungsschemata. Es wurde ein geeignetes Kanalmodell gewählt und Link-Budgets für die geeignete Wahl der Modulation und Codierung berechnet. Verschiedene Arten von Modulationsschemata wurden verglichen. Die Vorteile und Eigenschaften von p / 4-QPSK, OQPSK und GMSK in Verbindung mit verschiedenen Codierungsschemata wurden hinsichtlich Bitfehlerverhältnis und Spektralparameter berücksichtigt. Fähigkeiten von Faltungs- und Reed-Solomon-Codes wurden in der Anwendung auf Up-Link-Übertragung untersucht. Chancen von fortgeschrittener Kanalcodierungsschemata wie Turbo-Faltungscodes und LDPC-Codes wurden ebenfalls untersucht. Für präzise Vergleichsalgorithmen zur Punktion von Turbo-Codes wurden untersucht und umgesetzt. Theoretische Grundlagen von binären und nicht binären LDPC-Codes wurden für zukünftige Arbeiten erforscht. Es wurden verschiedene Systemmodelle für kooperative CubeSate-Systeme dargestellt und die Bit-Fehler-Verhältnis-Performance der Alamouti-Raumzeit-Codierung für verschiedene Fälle wurde geschätzt. Schließlich wurden die Fähigkeiten der Konjunktion von Kanalcodierungs- und Raumzeit-Codierungsschemata bei der Anwendung auf CubeSat-Satelliten berücksichtigt.



Khasanov, Almaz;
DOA estimation with cylindrical slotted wavequide antennas. - Ilmenau. - 88 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die Entwicklung moderner Richtungsschätzverfahren in der Antennensignalverabeitung konzentriert sich maßgeblich auf die Auflösefähigkeit stark benachbarter Signal, den benötigten Rechenaufwand und die Robustheit gegen Rauschen. Allerdings werden die Signalmodelle in der Regel als ideal angenommen, was die praktische Umsetzung und Nutzung der Algorithmen stark einschränkt. Dabei können praktische Antenneneffekte wie die Kopplung der Antennenelemente und unterschiedliche Strahlcharakteristiken der Antennenelemente die Genauigkeit der Richtungschätzung erheblich beeinflussen. Die vorliegende Masterarbeit entwickelt Lösungen für diese Problemstellung speziell für eine zylindrische Hohlleiter-Gruppenschlitzantenne. Zunächst wird der Einfluss der Designparameter der Schlitzantenne auf die Kopplung und die Strahlcharakteristik der Antenne analysiert. Anschließend werden diese Parameter simulativ optimiert, um die auftretenden Effekte zu reduzieren. Der zweite Teil der Arbeit befasst sich mit der Leistungsfähigkeit der Richtungsschätzalgorithmen MUSIC und ESPRIT, die für die Gruppenschlitzantenne implementiert wurden. Weiterhin werden auf der Signalverarbeitungsstufe verschiedene Methoden zur zusätzlichen Kompensation der Kopplungseffekte und Strahlcharakteristiken untersucht und neue Methoden vorgestellt. Die entwickelten Algorithmen erlauben es diese Störeffekte deutlich zu kompensieren und ermöglichen eine verbesserte Schätzgenauigkeit.



Jornitz, Michael;
Streu- und Reflexionsdämpfungsmessung an VISTA-Absorbern. - Ilmenau. - 90 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

In vorliegender Masterarbeit wurde ein messtechnisches Konzept entwickelt, mit dem eine Spezifikation der in VISTA (Virtuelle Straße - Simulations- und Testanlage) verwendeten elektromagnetischen Absorber im Frequenzbereich von 1 GHz bis 6 GHz hinsichtlich ihrer Streu- und Reflexionseigenschaften möglich ist. Bei der Erarbeitung dieses Konzeptes hat sich herausgestellt, dass das ursprünglich angedachte Konzept einer automatisierten, drehtischgesteuerten Messung der zweidimensionalen Streu- und Reflexionsdämpfungseigenschaften auf Grund des hohen Übersprechens der beiden Messantennen nicht realisierbar war. Deswegen wurde ein bistatisches, vektorielles Messverfahren angewendet, das hinsichtlich Übersprechen und Raumreflexionen optimiert wurde. Mit diesem Messverfahren wurden vier verschiedene, in VISTA eingesetzte Absorbertypen bei vier bistatischen Winkeln (15&ring;, 30&ring;, 45&ring; und 60&ring;) vermessen. Erwartungsgemäß konnte nachgewiesen werden, dass mit größer werdender Abweichung vom Normaleinfall die Reflexionsdämpfung sinkt. Ebenso konnte gezeigt werden, dass die Absorber mit kleinere Bautiefe im unteren Frequenzbereich des zu untersuchenden Spektrums eine geringere Reflexionsdämpfung aufweisen als diejenigen mit größerer Bautiefe. Das Messverfahren ist in der Lage, Reflexionsdämpfungen von bis zu 45 dB nachzuweisen. Eine weitere Optimierung des eingesetzten Messverfahrens sollte auf Zeitbereichsmessverfahren unter Zuhilfenahme der Time-Gating Technik aufsetzen.



Arndt, Felix;
Compressed sensing architectures for multi-channel ultrasonic non-destructive testing. - Ilmenau. - 95 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Viele Industriezweige haben hohe Qualitätsansprüche an die verwendeten Materialien, was sich in den Anforderungen an die Untersuchungsverfahren dieser niederschlägt. Die Erkennung kleinster Fehler ist essentiell, wobei die Untersuchungsdauer, die Kosten und die Automatisierung der Prüfung an Bedeutung gewinnen. Die Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) bietet die Möglichkeit, das Innere eines Werkstückes zu charakterisieren, ohne es zu permanent zu beeinflussen. Ein kostengünstiges und flexibles bildgebendes Verfahren ist die Ultraschallprüfung. Dabei werden Ultraschallpulse in den Prüfkörper eingebracht, welche an Fehlerstellen wie z.B. Rissen oder Lufteinschlüssen aufgrund von akustischen Impedanzunterschieden zur Ausbildung von Echos führen. Die Echoamplitude hängt von der vom Ultraschallwandler eingestrahlten Energiemenge ab. Große Wandlergruppen (Arrays) bieten die Möglichkeit, mehr Energie in den Prüfling einzubringen. Damit geht die Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) und eine höhere Wahrscheinlichkeit bei der Erkennung kleinster Fehler einher. Zudem ermöglichen Arrays die Strahlfokussierung (beamforming) und die Strahlschwenkung (beam steering). Das Beamforming wird in kommerziellen Ultraschall-Prüfgeräten im digitalen Teil der Signalverarbeitung durchgeführt. Dafür werden schnelle, hochauflösende Analog-Digital-Wandler und eine leistungsfähige Signalverarbeitung benötigt, was zu steigender Hardwarekomplexität führt und die Leistungsfähigkeit der Verfahren einschränkt. Diese Restriktionen können durch Compressed Sensing umgangen werden. CS verfolgt die Idee direkt eine komprimierte Version von Signalen zu messen. Diese Masterarbeit untersucht die Anwendbarkeit von CS in mehrkanaligen Hardware-Architekturen für Ultraschallprüfung-ZfP. Aus Prinzipien und Umsetzungen von CS in der drahtlosen Kommunikation und RADAR wird eine Hardwarearchitektur abgeleitet. Es wird ein Framework in MATLAB implementiert. und Simulationen zur Verifizierung der Funktionsweise sowie zur Analyse der Performance des Konzeptes durchgeführt. Die Simulationen zeigen, dass drei implementierte Arten von Kompressionsmatrizen eine Datenreduktion um Faktor 20 mit nur vernachlässigbaren Einbußen der Rekonstruktionsqualität bei moderaten SNRs erreichen. Abschließend werden mögliche Verbesserungen und die zum Aufbau eines Prototypen notwendigen Schritte diskutiert.



Yu, Zemin;
Development of a Matlab graphical user interface for a system level simulator of cellular networks. - Ilmenau. - 57 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

System Level Simulation ist für die Bewertung der Leistungsfähigkeit zukünftiger zellularer Netzwerke und insbesondere der fortschrittlichen physikalischen Schichtkonzepte wie der Multi-Antennentechnik unerlässlich. Da viele neue Technologien als neue Funktionen zukünftiger zellularer Netzwerke ausgewählt wurden, nimmt die Anzahl der Parameter, die in einer Simulation auf Systemebene berücksichtigt werden müssen, deutlich zu. Daher ist es bevorzugt, eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) zu haben, die eine Punkt-und-Klick-Steuerung der System Level Simulation bereitstellen kann und auf die Informationen, die der Benutzer mit der Tastatur tippt oder mit der Maus klickt antworten kann. Auf diese Weise wird nicht nur die Interaktion zwischen dem Benutzer und der System Level Simulation deutlich gesteigert, sondern auch die Effizienz bei der korrekten Konzentration einer System Level Simulation kann deutlich verbessert werden. MATLAB wurde weithin als praktisches Werkzeug für das wissenschaftliche Rechnen eingesetzt. Es ist auch die bevorzugte Sprache für die Auswertung von Algorithmen im Bereich der drahtlosen Kommunikation. Daher ist es natürlich, die MATLAB GUI-Entwicklungsumgebung (GUIDE) zu verwenden, um die GUI zu entwickeln. In dieser Arbeit haben wir eine GUI für eine System Level Simulation von zellularen Netzwerken mit MATLAB GUIDE entwickelt. Die vorgeschlagene Snapshot-basierte System Level Simulation eignet sich gut für die Zusammenarbeit mit dem 3GPP 3D-Kanalmodell. Die Komponenten der GUI werden durch die Verwendung von gut definierten Vorlagen aus der Komponente Layout Editor des GUIDE implementiert. Die Funktionalität jeder Komponente wird durch Programmierung ihrer Callback-Funktion realisiert. Wir finden, dass die MATLAB GUIDE eine einfache und effiziente Möglichkeit für den Aufbau einer GUI bietet. Allerdings liefern alle Komponenten in der GUI spezifische Datenstrukturen. Wenn eine komplexe Funktionalität und Änderung der Daten realisiert werden soll, ist es kompliziert und ineffizient, um es mit MATLAB GUIDE zu erreichen. Numerische Simulationen zeigen, dass die entwickelte GUI und die entsprechende System Level Simulation gut funktionieren und erwartete Simulationsergebnisse liefern.



Pfleiderer, Richard;
Untersuchung von Breitbandmischern im 100MHz-10GHz Bereich in Hinblick auf Funktionsweise und Aufbau. - Ilmenau. - 71 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Mischer sind ein wichtiger Bestandteil zur Übertragung von Informationen im Hochfrequenzbereich. Sie sind vor allem in Empfänger- und Sendeschaltungen zu finden. Dort werden entweder hochfrequente Signale in niederfrequente zur Informationsauswertung oder niederfrequente Signale in hochfrequente zur Übertragung umgewandelt. Je nach Anwendungsgebiet und Einsatzort unterscheiden sich die Mischer in ihrem Aufbau stark. Diese Arbeit beschäftigt sich mit diesen Unterschieden und vergleicht Mischertopologien anhand der Parameter Conversion Gain/Loss, Linearität, Rauschen, Energieverbrauch und Größe der Schaltung untereinander.



Brochloß-Gerner, Ramona;
Untersuchung der Radiated Two Stage Methode in Hinsicht ihrer Genauigkeit und der Fähigkeit realistische Ausbreitungsbedingungen zu emulieren. - Ilmenau. - 63 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Immer mehr Fahrzeuge werden mit LTE-Kommunikationsmodulen ausgestattet, um die Nutzung von Multimediadiensten während der Fahrt zu ermöglichen. In dieser Arbeit wird die Radiated Two Stage Methode zur Bewertung der Leistungsfähigkeit dieser Module angewendet. In dem am Laborgebäude FORTE des Fraunhofer IIS in Ilmenau vorhandenen Testbed werden im Rahmen dieser Methode realistische Ausbreitungsbedingungen emuliert. Dazu wird mithilfe eines hochgenauen Messsystems ein Kalibrierverfahren für die Radiated Two Stage Methode im Up- und Downlink entwickelt. Die so erreichte Kalibrierstabilität wird auf den Einfluss von Temperaturänderungen und Bewegungen während der Messung untersucht. Ein vorher im Freifeld gemessener Funkkanal wird in die Messumgebung implementiert. Die damit im Labor durchgeführten LTE-Messungen werden mit den Messungen im Freifeld verglichen.



Altaf, Muhammad;
Channel estimation and interference cancellation for LTE downlink using Wiener and Kalman Filtering. - Ilmenau. - 103 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die Nachfrage nach Sprach- und Datendiensten hat zu einem exponentiellen Wachstum bei Kommunikationsnetzen und den zugehörigen Technologien geführt. LTE ist aktuell der am weitesten verbreitete zellulare Kommunikationsstandard welcher beträchtliche Gewinne bei der spektralen Effizienz im Vergleich zu älteren Standards ermöglicht. Um das Versprechen von LTE einzulösen, ist es nötig fortschrittliche Empfänger zu entwickeln. Das Sendesignal der eNodeB erfährt Dämpfung, Mehrwegeausbreitung und Dopplerverbreiterung bedingt durch die natürliche Veränderung des Mobilfunkkanals. Des Weiteren wird das Empfangssignal auch von Signalen aus Nachbarzellen gestört. Deswegen sind effiziente Kanalschätzalgorithmen nötig um die übertragenen Daten in der UE präzise zu demodulieren. Das Ziel diese Arbeit ist die Implementierung und Analyse von Kanalschätzung basierend auf Wiener- and Kalmanfiltern im Downlink von LTE. 2D Wiener und 2 x 1D Wiener Filterverfahren werden für Kanalschätzung in rauschlimitierten Szenarien behandelt. Ein neues Verfahren wird vorgeschlagen, bei dem Kalman Filterung in Zeitrichtung mit Wiener Filterung in Frequenzrichtung für Kanalschätzung kombiniert wird. Der mittlere quadratische Fehler (MSE), die Blockfehlerrate (BLER) und der Durchsatz des vorgeschlagenen Verfahrens werden mit Verfahren basierend auf 2 x 1D Wiener Filterung für unterschiedliche Schwundkanäle verglichen. Es wird gezeigt, dass sich der mittlere quadratische Fehler für niedrige Dopplerfrequenz und niedriges Signal-zu-Rausch-Leistungsverhältnis verbessert. Des Weiteren wir ein Durchsatzgewinn von fünf bis zehn Prozent erreicht wenn das vorgeschlagene Verfahren verwendet wird. Kanalschätzung für den LTE Downlink wird im Fall von Interferenz, bei der die Pilotsymbole der Serving Cell von den Pilotsymbolen der Interferenzzelle gestört werden, untersucht. Der Effekt dieser Interferenz wird durch zwei Kalman Filter basierte Ansätze abgeschwächt. Die beiden Verfahren werden mit State Augmentation und Measurement Differencing bezeichnet. Ein neues Verfahren wird vorgeschlagen, bei dem Kalman und Wiener Filter jeweils in Zeit- und Frequenzrichtung verwendet werden um den Effekt der Interferenz zu minimieren und gleichzeitig das Spektrum der Kanalimpulsantwort zu schätzen. Die Simulationsergebnisse zeigen die Überlegenheit der vorgeschlagenen Methode. Der Kanalschätzfehler der vorgeschlagenen Methode wird mit einem 2 x 1D Wiener Filter Ansatz verglichen.



Vogel, Martin;
M-Sequenz Netzwerkanalysator für den Zeit- und Frequenzbereich. - Ilmenau. - 90 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Im Hochfrequenzbereich werden Messobjekte üblicherweise mit einem Netzwerkanalysator charakterisiert. Die ermittelten S-Parameter vermögen durch die sequentielle Messung schnell variierende Messobjekte nicht ausreichend zeitlich aufgelöst zu charakterisieren. Eine breitbandige Messung ermöglicht es, vergleichbare Messungen schneller durchzuführen. Die M-Sequenzgeräte des Fachgebiets Elektronische Messtechnik der Technischen Universität Ilmenau können durch ihre hohe Signal- und Zeitbasisstabilität zeitvariante Messobjekte effektiv untersuchen. Eine Kalibrierung ist dabei zwingend notwendig. Diese M-Sequenzgeräte erfordern zur Messung von S-Parametern zusätzliche Komponenten. Kalibrierung und aktiver Messport müssen manuell durchgeführt bzw. geändert werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Mess- und Kalibriereinheit entworfen, implementiert und getestet, die alle benötigten Komponenten für eine 2-Tor-Messung von S-Parametern, eine Kalibriervorrichtung für beide Ports, eine Temperaturerfassung, sowie eine Ansteuerungsplatine integriert. Die Messung der S-Parameter erfolgt mit zwei Messstellen. Ein gesamtheitliches Softwaresystem wurde zur Gerätesteuerung, Datenverarbeitung und Visualisierung in Matlab implementiert. Beim Entwurf wurde besonders auf die Wiederverwendbarkeit des Quellcodes durch Klassen und einfache Benutzerinteraktion geachtet. Ressourcenoptimierte Funktionen erlauben die Auswertung zeitlich schnell variierender Messobjekte. Ein hierarchisches Steuerkonzept wurde genutzt, welches Zuständigkeiten in der Software klar voneinander abgrenzt. Eine ausführliche Analyse der Mess- und Kalibriercharakteristika schließt die Arbeit ab. Durch die verwendeten Koppler wurde der Messbereich auf ca. 0,3 bis 3 GHz beschränkt. Nach einer Warmlaufzeit liegt hier eine geringe Drift der Messergebnisse vor, sodass auch Langzeitmessungen möglich sind. In Beispielmessungen im Zeit- und Frequenzbereich wurde die Leistungsfähigkeit des Messsystems demonstriert. Die Netzwerkanalyse mit breitbandigen M-Sequenzen ist zwar konstruktionsbedingten Einschränkungen unterworfen, ermöglicht jedoch neue Messszenarien zu untersuchen.



Hein, Anna;
Investigation of software-defined radio transceiver I/Q balance impairments. - Ilmenau. - 88 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Diese Bachelorarbeit untersucht I/Q imbalance Schätzverfahren und kann als Basis für darauf aufbauende Kompensationsverfahren herangezogen werden. Insbesondere vergleicht die Arbeit zwei Schätzverfahren, die sich \emph{Händel Estimation} und \emph{DFT Estimation} nennen, anhand von Simulationsergebnissen. Beide Algorithmen schätzen die Frequenz des Signals, die I/Q imbalance in Amplitude und Phase, als auch den DC-Offset. Für übliche Software Defined Radio Systeme kann ein Signal-Rausch-Verhältnis von etwa 60 dB angenommen werden. Ein Signal der Länge 64 Kilosamples, wird mit einer Abweichung von ungefähr $10^{-3}$ (Wurzel des mittleren quadrati\-schen Fehlers, RMSE) für I/Q imbalance (Amplitude und Phase) und DC Offset geschätzt. Für die Frequenzschätzung wird eine ungefähre Abweichung von $10^{-10}$ (RMSE) erreicht. Die \emph{DFT Estimation} benötigt etwa ein Zehntel der Rechenzeit der \emph{Händel Estimation} bei nur leicht schlechteren Schätzergebnissen.



Reinhold, Tom;
Konzeption und Realisierung eines Demonstratoraufbaus für einen integrierten Hochtemperaturschaltkreis. - Ilmenau. - 104 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Moderne applikationsspezifische Schaltkreise, kurz ASICs, haben einen immer größeren und komplexeren Funktionsumfang. Um die Features eines ASICs direkt am Produkt vorzuführen, werden für einzelne Schaltkreise spezielle Demonstrationsaufbauten erstellt. Diese enthalten eine Beschaltung, die die Funktionalität und die Alleinstellungsmerkmale des ASICs, durch dessen Verwendung in einer Schaltung, hervorheben. Diese Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Planung, der Konstruktion und dem Aufbau sowie der Inbetriebnahme eines Demonstrators für einen Sensor-Interface-ASIC. Dieser Schaltkreis mit der Bezeichnung D2040A wurde am IMMS für spezielle Hochtemperaturanwendungen, bis 300&ring;C, entwickelt. Das Ziel der Arbeit ist die Erstellung eines Systems für den Betrieb des Schaltkreises und der Visualisierung der ausgegebenen Messwerte. Dafür teilt sich diese Arbeit in drei Teilkomplexe ein: Der erste Teil enthält die Konstruktion einer beheizbaren Fassung für den Schaltkreis. Diese kann, durch ein integriertes Heizelement, Temperaturen von mindestens 300&ring;C (die maximale Betriebstemperatur des ASICs) erreichen. Gleichzeitig ist eine zuverlässige Kontaktierung zwischen dem ASIC und der Leiterplattenebene zu gewährleisten. Die Entwicklung des Demonstratorsystems wurde als Top-Down Entwurf vorgenommen. Sie enthält alle Elemente zum Betrieb des Sensorinterfaces und die notwendigen Komponenten, mit denen eine Temperaturregelung realisiert werden kann. Der letzte Teilkomplex enthält den Aufbau und die Inbetriebnahme der Schaltung sowie die Programmierung einer Steuereinheit. Über eine grafische Oberfläche sind die grundlegenden Funktionen des Demonstratoraufbaus bedienbar. Das Ergebnis der Arbeit ist ein fertig aufgebautes und funktionierendes System. Es ermöglicht eine Temperierung der IC-Fassung sowie die Auswertung einer Sensormessbrücke über den D2040A und deren grafischer Darstellung auf einem Monitor.



Wiener, Maximilian;
Entwurf eines Ultra-Low-Power Ringoszillators für den Einsatz in Time-to-Digital-Convertern. - Ilmenau. - 135 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Das Streben nach immer leistungsfähigeren Schaltungen sorgt für die fortschreitende Weiterentwicklung von Halbleitertechnologien in der Mikroelektronik. Ziele sind hierbei die Steigerung der Systemperformance sowie der Integrationsdichte, welche niedrigere Kosten je Schaltung ermöglichen. Aus der fortschreitenden, digital getriebenen Strukturverkleinerung resultieren Nachteile für analoge Schaltungen, welche die Signalverarbeitung im Spannungsbereich zunehmend erschweren. Die Verkleinerungen der Gate-Längen bietet hingegen Vorteile, welche die Signalverarbeitung im Zeitbereich zunehmend attraktiver erscheinen lässt. Die Abbildung physikalischer Größen (z.B. Druck, Temperatur) auf den Zeitbereich kann durch Ringoszillatoren erfolgen, von deren Eigenschaften die Auflösung und der Energieverbrauch der Gesamtschaltung abhängen. Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht daher der Entwurf eines Ultra-Low-Power Ringoszillators, welcher für die Anwendung in einem Time-to-Digital-Converter optimiert ist. Dazu wurden ausgewählte Topologien bezüglich der Anforderungen eines niedrigen Energieverbrauchs sowie eines großen Dynamikbereichs der Signalverzögerung miteinander verglichen. Die geringste Energieaufnahme bietet ein 'Thyverter', welcher aus einer CMOS-Thyristor-Modifikation mit Inverter-ähnlicher Verschaltung der Ausgangsstufe besteht. Um ein vollständiges Wandlerverfahren im Zeitbereich zu demonstrieren, erfolgt anschließend die Implementation einer Schaltungsarchitektur, welche die Daten eines kapazitiven Sensors mit Hilfe des zuvor optimierten Ringoszillators in einen digitalen Wert überführt. Die Konversion basiert hierbei auf der iterativen Entladung der Sensor-Kapazität durch einen Ringoszillator, dessen spezifische Signalverzögerung mit einem Referenzoszillator verglichen wird. Die Anzahl der Iterationsschritte für die Entladung des kapazitiven Sensors auf einen spezifischen Wert ist hierbei proportional zu dessen Größe. Die bis auf Transistorebene implementierte Gesamtschaltung weist eine mittlere nominale Leistungsaufnahme von 870 nW bei einer maximalen integralen Nichtlinearität von 3,5 Counter-Werten auf. Durch ein vorgestelltes Normierungsverfahren kann zudem der Einfluss von Parameterstreuung der verwendeten Bauelemente minimiert werden.



Kar, Debraj;
Development of 30 GHz and 60 GHz antenna elements for a broadband dual-polarized measurement antenna array for 5G channel sounding. - Ilmenau. - 97 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Für die Entwicklung zukünftiger breitbandiger Funktechnologien wie z.B. die fünfte Generation der Mobilfunktechnologie (5G) oder von Wireless Local Area Networks (WLAN, NG60 bei 60 GHz) müssen umfassende breitbandige Kanalmessung im millimeter-Wellenbereich durchgeführt werden. Um hier Analysen für verschieden Ansätze im Beamforming-Bereich ausführen zu können, werden richtungsaufgelöste, breitbandige und dual polarisiert Kanalmessungen benötigt. Um dies zu erreichen werden derzeit Messungen mit Richtantennen und Positionieren durchgeführt. Diese benötigen aufgrund der mechanischen Bewegung des Messsystems einen hohen Zeitaufwand und bietet keine Möglichkeit in dynamischen Szenarien zu messen. Um alle Herausforderungen für die Kanalmessungen für zukünftige Funkstandards zu erfüllen, wäre eine optimale Systemkonfiguration eine voll parallele Struktur am Sender (Tx) und am Empfänger (Rx). Da dies einerseits ineffizient am Tx in Hinsicht auf das SNR ist und zweitens sehr hohe Kosten aufgrund der hohen Frequenzen und Breitbandigkeit der Systemarchitektur erzeugt, soll für die in dieser Arbeit entstehenden Antennenarrays ein Schalter zum einsatzkommen. Um alle Raumrichtung am Tx und Rx erfassen zu können, soll hier ein räumliche angeordnetes, breitbandiges und dual polarisiertes Antennenarray bei ca. 30 GHz entstehen, welches später durch die Nutzung eines Hochauflösenden Breitband Schätzers es ermöglicht, die Ausbreitungspfade in Hinsicht auf ihren Verlust und Richtung voll zu parametrisieren. Dies ermöglicht gleichzeitig auch weiterführende Analysen in dynamischen Messsituationen wie z.B. Dopplereinfluss oder "fast fading".Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung der 30 GHz und 60 GHz Antennenelemente und eines zirkularen gestockten Antennenarrays für 30 GHz als eine Realisierung für ein Messarray. Es handelt sich um zwei neuartige Designs von dual-polarisierten gestockten aperturgekoppeltenPatchantennen.Eine wesentliche neue Designkomponente ist die aus Aluminium gefertigte Fassung mit doppeltem Hohlraum zur Montage der Antennen. Dies führt zu einem Luftspalt zwischen der Antenne und parasitären Elementen. Zusätzlich erfolgte eine Abrundung der übliche quadratische Patchantennendesigns um eine höhere Bandbreite zu erzielen. Durch die hier eingesetzten Neuerungen kann eine kostengünstige Herstellung der Elemente aber auch des Antennenarrays gewährleistet werden.



Guo, Binghua;
Low complexity schemes to semi-blind joint channel and symbol estimation in MIMO-OFDM. - Ilmenau. - 107 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Um das begrenzt zur Verfügung stehende Frequenzspektrum effizient zu nutzen, werden in 4G- und 5G-Kommunikationssystemen und deren drahtlose Kommunikationsgeräte Antennenarrays integriert. Neben einer Erhöhung der Datenrate kann durch Multiple-Input-Multiple-Output (MIMO) Systeme auch die Verbindungssicherheit verbessert werden. MIMO-OFDM-Systeme können aufgrund der multidimensionalen Struktur der empfangenen Daten aus den Dimensionen Raum, Frequenz, Zeit und Konstellation eine verbesserte Leistung im Vergleich zu ihrem SISO-OFDM-Gegenstück bieten. Ein kürzlich vorgeschlagenes Verfahren für die semi-blinde Kanalschätzung in MIMO-OFDM-Systemen basiert auf der Least Squares Khatri-Rao Factorization (LSKRF) und der Symboldetektion auf der Basis von vorkodierten multi-layered space-frequency codes (MLSFC). Verglichen mit dem iterativen Alternating Least Square (ALS) Ansatz wird dabei eine geringere Komplexität erreicht. Obwohl LSKRF ein algebraisch geschlossene Lösung bietet, ist seine kubische Rechenkomplexität für Massive-MIMO-OFDM-Systeme unerschwinglich. Daher wurde für MIMO-OFDM-Systeme ein average vector and Hadamard ratio rank one approximation (AVEH) Verfahren vorgeschlagen, um eine lineare Komplexität zu erreichen. AVEH ist jedoch beschränkt auf Szenarien in denen Kanäle und übertragene Symbole ein Offset besitzen. In dieser Arbeit werden fünf neuartige MIMO-OFDM-Verfahren für Massive-MIMO-Systeme vorgestellt. Bei allen liegt der Fokus auf einer geringen Komplexität und einer hohen Genauigkeit. Das vorgeschlagene Vector Selection Initialization (VSI) Schema bietet die geringste Komplexität, weist aber eine begrenzte Genauigkeit auf. Es eignet sich daher als Initialisierung für iterative Ansätze. Das vorgeschlagene Alternating Least Squares with Vector Seletion Initialization (ALSVSI) Schema übertrifft das Standard-ALS-Verfahren durch eine optimierte Initialisierung mit geringer Iterationsanzahl. Aufgrund seiner verbesserten Schätzgenauigkeit in allgemeineren Szenarien und der linearen Komplexität dient das vorgeschlagene Vector Projection Rank One Approximation including Vector Selection Initialization (VPVSI) Verfahren als Alternative, um AVEH zu ersetzen. Des Weiteren kann VPVSI durch das Hinzufügen von mehreren Iterationen eine höhere Genauigkeit erzielen. Das vorgeschlagene Factorization based on Eigenvalue Decomposition and Vector Projection (FEVP) Verfahren eignet sich für ein Massive-MIMO-OFDM-Szenario. Hierbei wird die gleiche Genauigkeit des maßgebenden LSKRF-Verfahrens erreicht, jedoch mit einer wesentlich geringeren Rechenkomplexität. Das vorgeschlagene Factorization based on sectional Singular Value Decomposition and Vector Projection (FsTSVP)Verfahren eignet sich für ein Massive-MIMO-OFDM-System, um eine hohe Genauigkeit mit geringer Komplexität zu erhalten. Das vorgeschlagene Factorization based on Eigenvalue Decomposition and Vector Projection with Vector Iteration (FEVI) Verfahren kombiniert Datensegmentierung mit den Vorteilen einer neuen Matrix-Faktorisierung, um eine signifikant geringere Komplexität im Vergleich zum LSKRF-Verfahren in Massive-MIMO-ODFM-Szenarien zu erhalten.



Jotschke, Marcel;
Entwicklung eines SAR-Analog-Digital-Wandlers mit sehr geringer Leistungsaufnahme in einer Ultra-Deep-Submicron-Technologie. - Ilmenau. - 134 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die fortschreitende Digitalisierung aller Lebensbereiche ist ein Eckpfeiler der modernen westlichen Informationsgesellschaft. Trends wie "Industrie 4.0"und "Internet der Ding" verleihen Alltagsgegenständen, Produkten, Anlagen und Maschinen "Intelligenz" und wandeln ihr Verhältnis zum Nutzer bzw. Bediener. Sie verlangen nicht zuletzt nach kostengünstiger Sensor-Aktor-Elektronik mit sehr geringen Energieaufnahmen ("Ultra-Low-Power", ULP) zur Überwachung, Vernetzung und Steuerung von komplexen industriellen Prozessabläufen. Unverzichtbar für zahlreiche Sensorsysteme sind Analog-Digital-Wandler (ADC), die analoge Messgrößen in digitale Werte umwandeln. Die Miniaturisierung von Halbleiter-Transistoren zur Senkung der Kosten pro Funktionseinheit bleibt auch mittelfristig die epochale Aufgabe der Mikroelektronik. Während besonders die Digitaltechnik von dieser Entwicklung profitiert, lassen sich Analogschaltungen aufgrund typischer analoger Problemstellungen nur schlecht skalieren. Das Wandlerprinzip der sukzessiven Approximation (SAR) verspricht durch seine rein dynamische Funktionsweise auch in hochintegrierten Technologien die Machbarkeit von energiesparenden (ADCs) mit mittleren Auflösungen und Abtastraten. Die vorteilhafte Vereinigung von Ultra-Low-Power-Schaltungen und Ultra-Deep-Submicron-Technologien wird jedoch u. a. von steigenden Leckströmen und Fertigungstoleranzen in Frage gestellt. Eine moderne Technologie-Variante, die die Beherrschbarkeit der Miniaturisierung sicherstellen soll, ist Fully-Depleted-Silicon-On-Insulator˜(FD-SOI), bei der eine tiefe Isolator-Schicht den leitfähigen Kanal elektrisch vom Substrat trennt. Dieses Verfahren ermöglicht u. a. das sog. Backbiasing, durch das der Arbeitspunkt jedes Transistors optimiert werden kann. Im Rahmen dieser Abschlussarbeit wird ein 7-10 Bit, 100 kS/s, Ultra-Low-Power-SAR}-A/D-Wandler in einer 22 nm-FD-SOI-Technologie entworfen, implementiert und verifiziert. Er ist einsetzbar in Anwendungsszenarien der niederfrequenten Signalverarbeitung wie ULP-Sensor-Frontends. Die Perspektiven von ULP-ADCs in hochintegrierten FD-SOI-Verfahren, ihre Leistungsfähigkeit, Besonderheiten und Möglichkeiten, z. B. durch Backbiasing, werden diskutiert. Die Ausarbeitung endet mit der Untersuchung der Migration des Wandlers auf größere CMOS-Technologien als Grundlage für eine Implementierung in automatischen IP-Generatoren.



Bauer, Julia;
Analysis of reference signal stability for the synchronization of distributed measurements. - Ilmenau. - 102 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

In dieser Arbeit wird ein auf Software Defined Radio (SDR) basierendes Messsystem zur Analyse von Referenzsignalen untersucht. Die Betrachtungen beziehen sich auf die 10 MHz und 1 PPS Referenzsignale, welche z.B. von Rubidium-Referenzen oder GPSDOs bereitgestellt werden können. Diese Signale weisen Unzulänglichkeiten auf, wie beispielsweise Phasen- und Frequenzabweichungen oder Flankenjitter. Um diese Fehler kostengünstig zu beurteilen, wird ein auf SDR basierendes System vorgestellt, welches eine Bewertung und Kalibrierung der Referenzsignalquellen ermöglicht. Das vorgestellte SDR Messsystem wird mithilfe von USRP N210 der Firma Ettus Research realisiert. Um Fehlereinflüsse beim Messen zu bewerten, wird ein Computermodell des Messsystems entwickelt, welches es ermöglicht den Einfluss folgender Parameter zu untersuchen: Filter, ADC Quantisierung, Abtastrate, SNR und DSP Algorithmen (z.B. Interpolation, Rechengenauigkeit, Trigger). Dieses Computermodell wird mit simulierten Eingangssignalen gespeist, die 10 MHz und 1 PPS Signale mit bekannten Parametern darstellen. Dabei zeigt sich, dass das auf SDR basierende Messsetup folgende Eigenschaften aufweist: Die Flanken des 1 PPS Signals können mit einer Genauigkeit von 17 ps (Standardabweichung des normalverteilten Fehlers) erfasst werden, während der Zeitfehler des 10 MHz Signals (ermittelt aus der Phase) eine Genauigkeit von 130 fs aufzeigt. Diese Simulationen zeigen eine sehr gute Übereinstimmung mit bereits veröffentlichten Messungen auf Basis eines USRP N210 Messsystems auf, mit dem zwei Rubidium-Referenzen kalibriert worden sind.



Mamun, Mohammad Abdullah Al;
Development of a software environment for communication and data traffic emulation within a small Car-to-X network. - Ilmenau. - 64 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Car-to-X (C2X) bzw. Vehicle-to-X (V2X) Kommunikation, d.h. die direkte Kommunikation zwischen Fahrzeugen oder zwischen Fahrzeugen und Infrastrukturpunkten in der Straßenumgebung, ist eine zukünftige Technologie, die riskante Situationen vor einem Unfall durch den Austausch von Informationen entschärfen soll. Sie kann Fahrzeuginsassen und andere Verkehrsteilnehmer von Ereignissen wie Verkehrsstaus und Unfällen warnen, sowie einen Informationsaustausch von nicht sicherheitskritischen und Infotainment-Systemen gewährleisten. Für derartige Systeme ist eine direkte, zuverlässige und latenzarme Kommunikation zwischen Fahrzeugen unentbehrlich. Die zur Verfügung stehenden experimentellen Messdaten solcher fahrzeugbasierten Kommunikationssysteme sind aufgrund der der hohen logistischen Anforderungen und Durchführungskosten sehr begrenzt. Diese Arbeiten sind jedoch von zentraler Bedeutung für die Entwicklung von ITS-Anwendungen. Zu diesem Zweck wurde in dieser Arbeit ein Multi-Device Wireless Ad-hoc-Netzwerk Cohda Wireless MK5 V2X On-Board-Modul (MK5 V2x OBU) eingesetzt. Vor der Nutzung des Moduls in der Praxis wurde seine Architektur, Funktionalität und die relevanten Protokolle sorgfältig untersucht. Basierend darauf wurde ein Netzwerkkonnektivitätstest zwischen zwei Modulen durch erfolgreiches Senden und Empfangen von grundlegenden IEEE 802.11p-Paketen durchgeführt. Um die Kommunikationsleistung des Moduls unter realistischen Betriebsbedingungen zu bewerten, wurden zwei verschiedene Netzwerk-Monitoring-Tools - iperf und dem Field-Test-Tool von Cohda Wireless eingesetzt und für die Erfassung von Prüfdaten simultan eingesetzt. Um die entstandene Softwarelösung zu testen wurden zwei Testkampagnen durchgeführt. In einem Test im Gebäudeinneren an der TU Ilmenau konnte die Funktionalität der Softwareplattform prinzipiell nachgewiesen werden, während im Laufe eines Fahrtests in Ilmenau und Umgebung wertvolle realistische Messdaten gewonnen werden konnten. Die entstanden Messdaten wurden anschließend zur Ableitung von Gütekriterien von Datenkommunikation ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass Pakete mit einer Datenrate von 6 Mb/s (1/2 QPSK) eine optimale SNR-Leistung sowohl im Innen- als auch im Außenbereich zeigen. Die Untersuchungen haben weiterhin gezeigt, dass die die Datenraten beim Fahrtest höher ausfielen als beim Vergleichstest im Gebäudeinneren. Zusätzlich wurden einige andere Leistungsmetriken wie Bandbreite, Durchsatz, Latenz, Jitter und Paketverlust über die Fahrstrecke ermittelt und bewertet.



Schilling, Lisa-Marie;
Vergleichende Bewertung von Ray-Tracer Programmen zur Beschreibung der Funkwellenausbreitung in VISTA. - Ilmenau. - 79 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die Vernetzung der gesamten Verkehrsinfrastruktur ist ein wichtiger Aspekt der Forschung geworden. So sollen in Zukunft Fahrzeuge untereinander und auch mit Infrastruktureinrichtungen kommunizieren können, um sicherheitsrelevante Informationen auszutauschen. Für die Entwicklung dieser intelligenten Transportsysteme steht am Thüringer Innovationszentrum Mobilität an der TU Ilmenau die virtuelle Straße Simulations- und Testanlage (VISTA) zur Verfügung, in welcher reale Funkverkehrsszenarien simuliert werden können. VISTA ist eine reflexionsarme Absorberkammer, die einen Antennenmessbogen und mehrere Beleuchtungsantennen enthält, um realistische Funkumgebungen um ein Fahrzeug nachbilden und ausmessen zu können. Die Funkwellenausbreitung in VISTA wird durch ihre Einbauten beeinflusst und muss für Messungen in der Kammer charakterisiert werden. In dieser Arbeit wurden die Softwarepakete WinProp von Altair und XGtd von Remcom zur Bestimmung der Funkwellenausbreitung in VISTA getestet. Beide Programme nutzen für elektrisch große Simulationsumgebungen Algorithmen auf Basis des Ray Tracing Verfahrens, um die Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen zu berechnen. Insbesondere wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit untersucht, wie VISTA in ein Ray Tracing Modell überführt werden kann und in welcher Form Absorber modelliert werden können. Zudem wurde getestet, welche Möglichkeiten für die Umsetzung von Beleuchtungsantennen existieren und welche Parameter zur Charakterisierung eines Mobilfunkkanals in den Programmen berechnet werden können. Ein abschließender Vergleich beider Softwarelösungen hat ergeben, dass XGtd besser geeignet ist, um die Funkwellenausbreitung in VISTA zu bestimmen. XGtd ist im Gegensatz zu WinProp speziell darauf ausgelegt Absorberkammern zu modellieren und zu simulieren. Darüber hinaus besitzt XGtd Vorteile in seiner Bedienbarkeit und in der Darstellung seiner Benutzeroberfläche.



Schwind, Andreas;
Nachbildung von LTE-Messungen in der "Virtuellen Straße Simulations- und Testanlage - VISTA" unter Beachtung realistischer Funkkanalparameter. - Ilmenau. - 79 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Durch den steigenden Einfluss von Mobilfunkdiensten in modernen Fahrzeug-Kommunikationssystemen werden neue innovative Messkonzepte benötigt, um realistische Funkausbreitungs-Szenarien unter Laborbedingungen reproduzierbar nachbilden zu können. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Kanalemulation und der messtechnischen Realisierung von Over-The-Air-Messungen in der VISTA - Virtuelle Straße Simulations- und Testanlage. Es wurde ein USRP zunächst auf prinzipielle Einsetzbarkeit als Kanalemulator untersucht und anschließend mit LabVIEW Communications Design Suite eine 2x2 MIMO Kanalemulation FPGA-basiert programmiert. Für die Over-The-Air-Messungen wurde eine realistische MIMO LTE-Verbindung aufgebaut und es konnte gezeigt werden, dass die USRP-basierte Kanalemulation vergleichbare Ergebnisse hervorbringt wie eine Emulation eines Kommunikationstesters.



Alam, Kazi Shafiqul;
Conformal antennas embedded in multi-layer plastics. - Ilmenau. - 68 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Moderne Kraftfahrzeuge verwenden eine stetig wachsende Zahl von Kommunikations- und Datenübertragungsdiensten. Aktuell kommen Car-to-Car (C2C) und funkbasierte Fahrzeugkommunikation (C2X) hinzu und führen zu einer wachsenden Anzahl von am Fahrzeug unterzubringenden Antennen. Von den Fahrzeugherstellern wird dazu unter anderem der Weg beschritten, neue Bauräume für Fahrzeugantennen zu erschließen, wie zum Beispiel die Plastikabdeckungen an den Karosseriesäulen. Dieser Montageort ist jedoch durch die nahe bei den Antennen befindlichen metallischen Trägerkonstruktionen kritisch für die gewünschte Wellenausbreitung. Konventionelle Antennenlösungen (wie Dipol- oder Schlitzantenne) werden in ihrer Effizienz beeinträchtigt. Die Herausforderung einen funktionsfähigen Entwurf zu finden, wird durch das vom Hersteller gelieferte komplexe geometrische Modell der Türregion des Fahrzeugs vergrößert, da die im Entwurf notwendigen Feldsimulationen sehr zeitaufwändig werden. Deshalb wurde in dieser Arbeit ein vereinfachtes Modell der B-Säule eines Fahrzeugs entwickelt und die Korrektheit der damit erhaltenen Simulationsergebnisse in Messungen überprüft. Es zeigte sich im Verlauf der Projektbearbeitung, dass herkömmliche Dipolantennen keine akzeptable Lösung bieten, wenn sie an dem betrachteten Ort in das Plastikmaterial der Abdeckung eingebaut werden. Als alternativer Ansatz wurde eine Frequenzselektive Oberfläche (Frequency Selective Surface, High Impedance Surface, HIS) als Antennenbestandteil angewendet. Diese Lösung bietet die einzigartige Eigenschaft einer Reflexion ohne Phasensprung bei gleichzeitiger Unterdrückung unerwünschter Oberflächenwellen. Auf dieser Basis wurde eine neuartige Antenne mit einem HIS-hinterlegten Dipol für das LTE 2600 Band (2500-2690 MHz) entwickelt. Sie besitzt eine Bandbreite von 710 MHz und deckte in einer ersten praktischen Realisierung mit einem Arbeitsbereich von 2,57-3,28 GHz fast das gesamte angestrebte Band ab. Ihr maximaler realisierter Gewinn betrug 3,5 dBi bei einer Effizienz von 34%. Die erhaltenen Messergebnisse für die eingebettete Antenne zeigten signifikante Übereinstimmung mit den Simulationen des vereinfachten Modells und bestätigten damit dessen Richtigkeit. Es wird als besonderer Vorteil dieser Antennenlösung betrachtet, dass das direkt unter der HIS-Struktur befindliche Metall die Funktion der Antenne nicht beeinträchtigt.



Feldhoff, Frank;
Automatische Parametrierung von digitalen Schnittstellen. - Ilmenau. - 60 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise bzw. auf Englisch application specific integrated circuits (ASICs) realisieren unter anderem Funktionen zur Signalverarbeitung und zur Messung von Umgebungsparametern. Sie finden in der Raumfahrttechnik oder in der mobilen Kommunikationstechnik wie beispielsweise Smartphones, GPS-Empfängern und Modems Anwendung. Die ASICs werden über eine speziell auf den Chip angepasste Schnittstelle über einen elektrischen Bus gesteuert. Mit dieser Schnittstelle kann eine neue Konfiguration eingestellt oder Werte abgerufen werden. Dafür werden Register in der Schnittstelle benötigt, die individuell an den ASIC angepasst werden. Wird ein ASIC für einen anderen Anwendungsfall erstellt, muss auch für diesen eine individuelle Schnittstelle aufgesetzt werden. Dies ist ein langwieriger und für jede Anpassung des Chips immer zu wiederholender Vorgang, der viel Entwicklungszeit in Anspruch nimmt und mit einer großen Fehlerwahrscheinlichkeit einhergeht. In dieser Arbeit wird ein generischer Ansatz erarbeitet, um die Anpassung der Schnittstelle an einen ASIC zu automatisieren und damit die aufzuwendende Entwicklungszeit deutlich zu reduzieren. Als Datenbasis dient eine Spezifikation des ASIC in Form einer XML-Datei, die die gewünschten Informationen bereithält. Als Resultat wird eine Methode zur Erzeugung einer Schnittstelle mit einer daran angepassten Testbench abgeleitet, die die Anpassung durch einen Knopfdruck auf wenige Sekunden begrenzt. Die entstandene Beschreibung der Schnittstelle liegt in der Hardware-Beschreibungssprache Verilog vor und kann zusammen mit der Testbench in einem Simulator automatisiert getestet werden. Die neue Methodik wurde unter Berücksichtigung aller Anforderungen implementiert und erfolgreich getestet.



Hofmann, Willi;
Untersuchungen zur hochfrequenten elektromagnetischen Exposition von Personen in alltagstypischen Szenarien. - Ilmenau. - 115 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

In vielen Bereichen unserer modernen Gesellschaft kommen drahtlose Funksysteme zum Einsatz, um neben einem Höchstmaß an Vernetzung auch Flexibilität und Komfort zu bieten. Dabei steigt die Zahl potenzieller Funkquellen stetig an, da nahezu alle neuen elektronischen Geräte Sende- und Empfangsmodule zum Aufbau von Drahtlosverbindungen besitzen. Diese unterliegen gesetzlichen Richtlinien und Grenzwerten. Gleichzeitig wächst in der Bevölkerung das Bewusstsein für elektromag. Exposition im Alltag, weshalb deren Ausmaß und Quellen hinterfragt werden. In dieser Masterarbeit wurden daher Zusammensetzung und Größe der elektromag. Immission in alltagstypischen Szenarien untersucht. In einer Literaturrecherche wurden zunächst relevante Immissionsquellen identifiziert und anhand von expositionsrelevanten Parametern bewertet. Besonders Bluetooth als weit verbreitete Funkanwendung wurde detailliert untersucht und ein frequenzselektives Immissionsmessverfahren entwickelt. Dieses wurde anschließend an realen Bluetooth-Geräten erfolgreich validiert, wobei auch die Praktikabilität, Reproduzierbarkeit und Messgenauigkeit des Verfahrens durch die Messergebnisse bestätigt wurden. Weiterhin wurden Funkquellen aus dem Wohnbereich hinsichtlich ihrer Maximalimmission unter Laborbedingungen untersucht und Szenariomessungen durchgeführt. Zudem wurden 24-Stunden-Immissionsprofile zweier Testpersonen erstellt. Die tatsächliche Immission fiel dabei meist geringer als in den Labormessungen aus und unterschied sich in einzelnen Szenarien stark. Es fiel auf, dass besonders körpernahe Endgeräte (z.B. Smartphones) die persönliche Exposition dominierten; persönliche Nutzungsgewohnheiten erwiesen sich also als entscheidender Faktor. Alle Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die im Alltag auftretende hochfrequente elektromagnetische Exposition deutlich unterhalb der gesetzlichen Grenzwerte liegt. Vor allem in Umgebungen mit ungünstigen Bedingungen der Wellenausbreitung (z.B. im Automobil) kann die Immission erhöht sein. Wie die Literaturrecherche zeigte, existieren jedoch bisher nur wenige Studien zur möglichen Exposition durch Funkanwendungen im Verkehrsbereich, wie bspw. Intelligent Transport Systems (ITS). Da diese Technologien künftig einen entscheidenen Beitrag zur persönlichen Exposition haben könnten, sollte aufbauende Forschung an eben dieser Stelle ansetzen.



Grimm, Dennis-Christian;
Sensormodul zur Erfassung von Radien von Pfandflaschen, optional mit Höhenerkennung von Getränkekisten. - Ilmenau. - 45 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Diese Bachelorarbeit diente der Entwicklung eines Sensorsystems, welches den Durchmesser von Leergutflaschen auf einer Transportstrecke messen soll, während sich diese Flaschen in Bewegung befinden. Am Anfang der Arbeit werden die Anforderungen und die technische Spezifikation des Systems vorgestellt. Anhand dieser Vorgaben wurde eine Recherche nach diversen Sensoren betrieben. Nachdem Messprinzipien untersucht wurden, wurde das technische Messprinzip erstellt, worauf hin das Sensormodul designed wurde. Hierzu gehört der mechanische Aufbau, aber auch der elektronische Aufbau samt Schaltung und Layout. Nach dem groben Systemdesign wurden die Komponenten erstellt. Hierzu gehören die Art der Bauteile und wie diese miteinander verschalten werden. Mit fertigem Schaltbild konnte das Layout erstellt werden. Hierfür wurde das System in drei Leiterplatten unterteilt. Nach dem Erstellen und Bestücken der Leiterplatten sollte die notwendige Firmware erstellt werden. Auf Grund technischer Probleme konnte diese nicht evaluiert oder getestet werden. Im letzten Kapitel wird daher ein Ausblick gegeben, wie diese Firmware funktionieren soll, sowie Verbesserungsvorschläge hinsichtlich der Hardware.



Qayyum, Usama;
Measurement of the permittivity for bulk materials. - Ilmenau. - 78 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die Kenntnis der elektrischen Permittivität bei verschiedenen Bodenfeuchtigkeiten ist von besonderen Bedeutung zur Geolokalisierung der Tiefe von unkonventionellen Spreng- und Brandvorrichtungen. Diese Abschlussarbeit evaluiert die Methoden der elektrischen Permittivitätsmessung und wendet schließlich eine dieser Methoden experimentell auf Schüttgut an, um die Auswirkungen des Feuchtigkeitsgehalts in Quartzerde zu untersuchen. Die Zellen Streifenleitungen Microstrip Line (MSL) und Grounded Coplanar Waveguide (GCPW) werden vorgeschlagen, modelliert und hergestellt und zur Messung der \textit{S}-Parameters der zu testenden Materialien benutzt. Eine Transmission/Reflection Line (TRL) Methode wurde implementiert. Des Weiteren, wurde eine modifizierte Version namens Nicolson-Ross-Weir (NRW) Konversionsprozedur angewendet mit einer Grenzfrequenz von Null. Diese Konversionsprozedur kann für Quasi-Transverse Electromagnetic (QTEM) modes von Ausbreitungszellen für EM Wellen wie Streifenleitungen oder Coplanar Waveguides erweitert werden. High Frequency Structural Simulation HFSS\texttrademark\ by ANSYS .Inc wurde für die Modellierung, die EM-Parametrisierung und die Simulationen für die Abschätzung der \textit{S}-Parameters verwendet. Des Weiteren, wurde ein Rohde & Schwarz ZVK 1127-8651 (10MHz - 40GHz) VNA für die Messung der \textit{S}-Parameters und der Datenextrahierung benutzt. Die Zeitbereichsreflektometrie (TDR) wurde auf einem Tektronics$^\textregistered$\ CSA 8000 Communication Signal Analyser durchgeführt. Der Quellcode für die Implementierung der Permittivitätsmessungen wurde in MATLAB$^\textregistered$\ von MathWorks, Inc. erstellt. Die gemessenen und simuliereten $\epsilon_{r}^*$ Werte werden schließlich mit in der Fachliteratur veröffentlichten Werten verglichen und verifiziert.



Pandianrajan, Pragadeeshwaran;
CDACS - design of a data link for unmanned aircraft. - Ilmenau. - 93 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Für die kommenden Jahrzehnte wird erwartet, dass viele Tausend Unmanned Aerial Vehicle (UAV) gleichzeitig in der Luft sein werden, um zum Beispiel Frachttransporte durchzuführen. Eine Vielzahl an UAVs wird deshalb gemeinsam mit bemannten Luftfahrzeugen im zivilen Luftraum fliegen. Ein wichtiges Element für die nahtlose Integration von UAVs in den Luftraum ist der Kommunikationslink (Command and Non-Payload Communication, CNPC) für den Austausch sicherheitskritischer Daten zwischen dem Piloten in der Bodenstation und dem UAV in der Luft L-Band Digital Aeronautical Communications System (LDACS) ist ein am DLR entwickeltes System für die zivile Luftfahrt, welches die Anforderungen an die Kapazität zukünftiger digitaler aeronautischer Kommunikation erfüllt. Es basiert auf OFDM, einer heutzutage weit verbreiteten Technologie in modernen Kommunikationssystemen. Das Ziel dieser Masterarbeit ist die Entwicklung eines neuen OFDM-Systems im C-Band (5030 - 5091 MHz) namens CDACS für den Kommunikationslink zwischen Pilot und UAV basierend auf LDACS. Das System soll die Anforderungen der aeronautischen Kommunikation im C-Band erfüllen und auch bei hohen Geschwindigkeiten und großen Signallaufzeiten arbeiten. Hierfür werden die Ausbreitungsbedingungen im C-Band genau studiert. Aufgrund der unterschiedlichen Ausbreitungsbedingungen wird das zugrundeliegende OFDM-System neu entworfen. In dieser Arbeit werden zudem weitere Verbesserungen des CDACS-Systems vorgeschlagen. Zunächst werden simple MIMO Anordnungen mit mehreren Antennen an der Bodenstation für die Kommunikation außerhalb der Sichtlinie vorgeschlagen. Die Simulationsergebnisse zeigen signifikante Leistungsverbesserungen durch die erhöhte Diversität. Ein Nachteil der OFDM-Übertragungstechnik sind relativ hohe PAPR-Werte. Zur Reduzierung des PAPR wird in dieser Arbeit deshalb alternativ der Einsatz von DFT-spread-OFDM vorgeschlagen. Schließlich wird der momentan verwendete verkettete Reed-Solomon Faltungscode durch einen Turbocode ersetzt, der den Codiergewinn für OFDM und DFT-spread-OFDM verbessert.



Tausch, Tino;
Evaluation von Ad-hoc-Kommunikation auf Basis eines Raspberry-Pi-Testbeds mit Bluetooth Low Energy Modulen. - Ilmenau. - 147 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Unser Alltag wird von immer mehr Kommunikationsgeräten beeinflusst. Beim Gebrauch der Geräte kommen meist Funksysteme verschiedenster Art zum Einsatz. Der Trend zur Mobilität erzeugt ein immenses und wachsendes Kommunikationsaufkommen. Diese Entwicklung verlangt eine geeignete Lösung, um den großen Informationsaustausch bewerkstelligen zu können. Die Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth-SIG) bietet seit der Bluetooth-Protokollversion 4.0 zusätzlich eine energiesparende Abwandlung unter dem Namen Bluetooth-Low-Energy (BLE) als offenen Standard an. BLE wurde entwickelt, um kleine Datenmengen wie Sensordaten zu übertragen. In Regionen ohne Infrastruktur oder in Gebieten ohne Zugang zu öffentlichen Funknetzen eignen sich selbst organisierte mobile Ad-Hoc-Netzwerke (MANET). Mit einem verzögerungstoleranten (DTN) Netzwerk kann beispielsweise eine spontane Kommunikation aufgebaut werden, um in Krisengebieten oder bei Katastrophenfällen eine Kommunikation zu ermöglichen, in denen Kommunikationswege nicht vorhanden sind oder beschädigt wurden. Da die Knoten des Netzwerkes aufgrund der fehlenden Infrastruktur meist durch Akkumulatoren mit Energie versorgt werden, ist eine energiesparende Lösung wie BLE interessant. Um solche Netzwerke zu entwickeln und vor dem Betrieb zu testen, eignen sich diverse auf dem Markt erhältliche Testplattformen. In dieser Arbeit wird eine BLE-basierte Kommunikation anhand einer Plattform, bestehend aus einem Einplatinencomputer (dem Raspberry Pi) und einer Erweiterungsplatine (dem Mesh HAT), erläutert. Ziel dieser Arbeit ist es, die vorhandene Testplattform in eine aktuelle Linux-basierte Softwareumgebung zu portieren, die Funktion des integrierten BLE-Moduls zu gewährleisten und anhand von Messversuchen die Leistungsfähigkeit und Einsatzmöglichkeiten in Ad-Hoc-Netzen mit alternativen Systemen zu vergleichen.



Lutz, Christopher;
Entwurf eines super regenerativen Oszillators mit Quench-Schaltung für einen Ultra Low Power Funkempfänger in einer 22 nm Silicon on Insulator Technologie. - Ilmenau. - 93 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

In der vorliegenden Arbeit werden Oszillator und Quench-Generator für einen integrierten Super-Regenerativ-Empfänger entworfen, der als Ultra Low Power Wake-up-Receiver eingesetzt werden soll. Dabei wird eine 22 nm Silicon on Insulator Technologie verwendet. Der -Gm-Oszillator besteht neben zwei kreuzgekoppelten Transistor-Paaren aus einer On-Chip-Spule und einem digital einstellbaren Kapazitäts-Array, mit dem seine Schwing-Frequenz von 380 MHz bis 950 MHz in Schritten von unter 3 MHz eingestellt werden kann. Das Quench-Signal wird in Form des Bias-Stromes in den Oszillator eingespeist. Der Quench-Generator generiert zwei Ströme, die zeitversetzt eingeschaltet werden. Ein dritter Strom wird zusammen mit dem ersten eingeschaltet und steigt zeitlich linear an. Die Summe der drei Ströme ergibt den Bias-Strom. Der Betrag der Ströme, der zeitliche Abstand und die Gesamt-Dauer ihrer Einschaltung können digital eingestellt werden. Dadurch können die Signalform des Quench-Signals und somit die Bandbreite und Empfindlichkeit des Empfängers eingestellt werden. Um die mittlere Leistungsaufnahme sehr gering zu halten, wird der Quench-Generator periodisch mit einem hohen Tastgrad an- und ausgeschaltet. Bei einer Abtastrate von 5 kHz kann abhängig von der eingestellten Schwingfrequenz des Oszillators und der Dauer der An-Phase eine mittlere Leistungsaufnahme der entworfenen Komponenten von 100 nW erreicht werden. Der Stromverbrauch im angeschalteten Zustand beträgt 661 uA bei 380 MHz und 223 uA bei 950 MHz.



Kolander, Diana;
Alterungsuntersuchung eines Präzisions-Sensorinterfaces in einer Hochtemperaturumgebung. - Ilmenau. - 100 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die IMMS gGmbH hat für den Hochtemperaturbereich von 300 &ring;C einsetzbare anwendungsspezifische integrierte Schaltungen, kurz: ASIC entwickelt. Der ASIC, der mit D2040A bezeichnet wurde, bildet das Präzisions-Sensorinterface eines Drucksensors. Durch die Nähe zum Prozess soll die präzise Signalerfassung und deren Verarbeitung möglich sein. Erstmals wurde ein ASIC als integriertes Systemmodul eines Drucksensors entwickelt, der in diesem Temperaturbereich einsetzbar ist. In dieser Bachelorarbeit wird das bei der Entwicklung eingeflossene theoretische Forschungswissen durch die praktischen, aus Hochtemperaturmessaufbauten bei 260 &ring;C und 300 &ring;C gewonnenen, Ergebnisse nachgewiesen. Die Messungen bilden eine Herausforderung, da es der Vorkenntnisse und sorgfältiger Arbeitsabläufe bedarf, um eine effektive Datenerfassung zu ermöglichen. Durch die Quantifizierung der Offset- und Span-Werte ließen sich sehr gute Ergebnisse zur Temperaturstabilität, zur Prozessvariabilität und den Abweichungen zum Idealverhalten verifizieren. Den Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit bildet die Alterungsuntersuchung mit Modellbildung. Sie ist eine erste Analyse zur Lebensdauer und dem Alterungsverhalten des ASICs. Viele Aufheiz- und Abkühlvorgänge, wurden bei 260 &ring;C, 280 &ring;C und 300 &ring;C durchgeführt. Sie dienten der Untersuchung der Alterung der ASICs. Die der Charakterisierung und der Alterungseffekte dienenden Messergebnisse der D2040A wurden quantifiziert. Dabei wurde ein Auswahlkonzept zur Vorcharakterisierung der optimalen Eigenschaften der ASICs D2040A ermittelt. Eine Abschätzung zur Lebensdauer mithilfe des Arrhenius-Gesetzes und der bei 300 &ring;C, etwa 100 Stunden umfassenden Messdauer des ASICs, konnte erfolgen. Hierzu bildet die vorliegende Arbeit die Grundlage weiterer, notwendiger Forschungen. Durch diese Bachelorarbeit wurde die solide Datenbasis, die zur Erstellung von Datenblättern notwendig ist, geschaffen. Aus diesen muss der Anwendungsbereich hervorgehen, ohne den eine Vermarktung nicht möglich wäre. Ebenso wird es der IMMS gGmbH als Entwickler des ASICs D2040A mithilfe der vorliegenden Arbeit möglich sein, dieses Entwicklungskonzept zu veröffentlichen bzw. zu vermarkten.



Grabmann, Martin;
Methods for the analog/mixed-signal system-level sensitivity analysis. - Ilmenau. - 115 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Abstrakte Modelle auf Systemebene erlauben die effiziente Simulation von komplexen Analog/Mixed-Signal Schaltkreisen. Einflüsse, die auf niedrigerer Abstraktionsebene durch die Interaktion von zwei oder mehreren Systemkomponenten oder außerhalb der Systemgrenzen entstehen, sind darin nicht abgebildet. Diese können aber den gesamten Entwurf zum Scheitern bringen. Die Sensitivität bestimmter Signale gegenüber diesen Einflüssen zu kennen, ist essentiell für First Time Right-Entwürfe. Diese Arbeit trägt mit dem neuen Konzept einer Sensitivitätsanalyse auf Systemebene zu aktueller Forschung auf diesem Gebiet bei. Durch Hinzufügen von Einflüssen zu einem Modell und anschließender Evaluation der Simulationsergebnisse kann bestimmt werden, ob Signale in der Schaltung auf den Einfluss reagieren und somit sensitiv sind. Das manuelle Hinzufügen und Auswerten ist für den Designer aufgrund der großen Anzahl und der Wechselwirkungen zwischen den Einflussgrößen mit hohem Aufwand verbunden. Die vorgestellte Sensitivitätsanalyse kann beschleunigt werden, indem bestehende Modelle durch ein Softwarewerkzeug automatisiert mit sogenannten Saboteurmodulen ergänzt werden, die einzelne Einflüsse zum System hinzufügen. Das erweiterte System wird zusammen mit der bestehenden Testbench simuliert und überprüft ob die Spezifikation erfüllt ist. Durch geschickte Variation der Einflussgrößenparameter, können mit verringertem Aufwand Akzeptanzbereiche bestimmt werden und Abhängigkeiten zwischen den Größen identifiziert werden. Daraus ergeben sich für den Designer Hinweise darauf, was er bei der Implementierung des Systems zu beachten hat. In dieser Arbeit wird der bereits existierende Ansatz einer Sensitivitätsanalyse beschrieben und ein Konzept zur Anwendung auf Systemebene vorgestellt. Zur Demonstration wird das Konzept auf das Fallbeispiel einer RFID Frontend-Schaltung angewendet. Unter anderem wird identifiziert, welchen Einfluss Schwankungen der induktiv gewonnen Versorgungsspannung haben, sowie die Sensitivität gegenüber Rauschen auf den Eingangssignalen in verschiedenen Teilen der Schaltung bewertet. Im Vorfeld müssen dafür abstrakte Modelle und gegebenenfalls neue Saboteurmodule entwickelt werden. Darüber hinaus wird ein neues Maßdefiniert, das es ermöglicht die Qualität von abstrakten Verhaltensmodellen gegenüber einem Referenzmodell zu bewerten. Dieses formale Maß kann mit Hilfe der zuvor für die Sensitivitätsanalyse entwickelten Methoden effizient approximiert werden.



Eibeck, Christoph;
Entwicklung von parametrisierten Berechnungsskripten für unterschiedliche topologische Grundstrukturen von elektromagnetischen Energy Harvestern. - Ilmenau. - 87 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die vorliegende Bachelorarbeit hat das Ziel zwei Bauformen elektromagnetischer Energy Harvester mithilfe von Berechnungsskripten in MATLAB zu dimensionieren, damit einerseits deren Ausgangsleistung und andererseits deren Ausgangsspannung maximiert werden. Anschließend werden die Bauformen hinsichtlich dieser beiden zu optimierenden Ausgangsparameter miteinander verglichen. Im Ergebnis soll eine Aussage darüber getroffen werden, welche Bauform die größte Ausgangsleistung bzw -spannung erreicht. Aufbauend auf der Beschreibung des Energieumwandlungsprozesses sowie der mathematischen Modellierung eines Vibration Energy Harvesters erfolgt die Untersuchung der beiden Bauform mithilfe von selbstentwickelten MATLAB-Berechnungsskripten. Für die Simulation werden Randbedingungen zum Vergleich der Energy Harvester-Bauformen definiert und die beiden Konstruktionsvarianten für verschiedene Anregungsvorgaben untersucht. Zuletzt werden in der Arbeit Vor- und Nachteile der Bauformen diskutiert.



Hasnain, Syed Naser;
Accurate antenna localization derived from phase pattern measurements. - Ilmenau. - 81 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die Virtuelle Straße Simulations- und Testanlage (VISTA) enthält ein State-of-the-art Nahfeld-Antennenmesssystem. Die begrenzte Genauigkeit des Positioniersystems beschränkt jedoch die exakte Platzierung einer Antenne am Ursprung ihres Koordinatensystems. Ein Ziel dieser Arbeit war es daher, ein Lokalisierungsverfahren zu entwickeln, um die genaue Position einer Antenne innerhalb des Messraumes zu bestimmen, sowie das von räumlichen Verschiebungen beeinträchtigte Phasenrichtdiagramm zu korrigieren. Nach erfolgreicher Implementierung eines derartigen Algorithmus wurde eine Patchantenne und eine Doppelsteg-Hornantenne auf ihrer Eignung für die Lokalisierung unter Verwendung des elektromagnetischen Vollwellensimulators HFSS untersucht. Der Lokalisierungsprozess wurde auf seine Beeinflussung durch benachbarte Metallobjekte sowie die Ausrichtung der Messantenne selbst überprüft. Zur Überprüfung der Untersuchungen wurde eine Patchantenne entworfen, gefertigt und an verschiedenen Positionen in VISTA gemessen. Die Messergebnisse für diese Positionen zeigten eine effiziente Korrektur von Phasenrichtdiagrammen, sofern die Antennenposition nicht in unmittelbarer Nähe der Messgrenzen liegt, d.h. die Nahfeldmessbedingungen nicht verletzt. Für die Messungen in Abwesenheit metallischer Objekte wurde eine Abweichung von der physisch ermittelten Position von nur 5 mm ermittelt. Um den Einfluss von Metallobjekten zu überprüfen, wurden zusätzliche Messungen durchgeführt, bei denen große Metallobjekte in der Nähe der Antenne angeordnet wurden. Es konnte gezeigt werden, dass eine Lokalisierung der Antenne hinreichend genau erfolgen kann, solang die Metallobjekte nicht in der Hauptkeule der Antenne liegen. Bei einer Platzierung von Metallobjekten wurde jedoch festgestellt, dass der Unterschied zwischen der ermittelten und der tatsächlichen Antennenposition bis zu 25 mm erhöht wurde. Nachdem die Antenne in verschiedenen Positionen und verschiedenen Anordnungen von Metallobjekten in einer realen Messeinrichtung gemessen wurde, kann der Ansatz zur Positionsbestimmung als funktionsfähig angesehen werden.



Immad, Muhammad;
Investigation of the temperature dependent RF properties of MEMS resonators and their impact on oscillator circuits. - Ilmenau. - 91 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Radiofrequenz-mikroelektromechanische Systeme (RF-MEMS) sind wichtige Komponenten im gegenwärtigen technologischen Fortschritt. Diese Bauteile sind in Mobiltelefonen, Konsumgütern, Elektronik für militärische Anwendungen, Autoelektronik und vielen anderen Geräten enthalten. Neben MEMS Sensoren sind insbesondere MEMS Resonatoren und MEMS Oszillatoren Schlüsselbausteine für die Forschung. Einige der Hauptvorteile von MEMS sind ihre kleine Größe, leichtes Gewicht, niedriger Leistungsverbrauch, hohe Linearität, gute elektrische Eigenschaften und ihre hohe Zuverlässigkeit. Die Einsatzfrequenzen für RF-MEMS liegen hauptsächlich im Megahertzbereich. Eine Herausforderung bei der Entwicklung ist die Änderung der Resonanzfrequenz und der Güte der Resonatoren auf Grund von Temperaturschwankungen. Um diese Komponenten für industrielle Anwendungen benutzen zu können, müssen sie über einen weiten Temperaturberiech von -40 &ring;C bis +85 &ring;C einsetzbar sein. Die Untersuchung des temperaturabhängigen Verhaltens dieser Komponenten ist deshalb notwendig für die Implementation von Kompensationsschaltungen z.B. in integrierten Schaltungen. In dieser Arbeit wurden die S-Parameter von zahlreichen MEMS Resonatoren in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur gemessen. Dabei wurden MEMS-Resonatoren mit parallelen Kanten und mit bikonvexen Kanten, die höhere Gütefaktoren aufweisen, vermessen. Im nächsten Schritt wurden dann die Parameter des Ersatzschaltbilds der Resonatoren für jeden Temperaturschritt berechnet. Diese Parameterberechnung basiert auf dem Butterworth-Van Dyke Model. Anschließend wurde eine Ausgleichsrechnung (Kurvenfit-Methode) angewandt, um aus den Messwerten ein temperaturabhängiges MEMS-Resonatormodell zu erstellen, welches für den gesamten gemessenen Temperaturbereich gültig ist. Um die Validität des entwickelten Modells zu beweisen, wurde ein Resonator ausgewählt und in eine MEMS Oszillatorschaltung integriert. Dazu wurde eine Pierce-Oszillator-Topologie benutzt. Der benötigte Verstärker wurde mit Hilfe von Systemparametern modelliert. Auf diese Weise konnte die Frequenzverschiebung am Ausgang des Oszillators exakt simuliert werden. Die Messungen der Resonatoren belegen, dass die bikonvexen Resonatoren einen höheren Gütefaktor besitzen als die Resonatoren mit parallelen Kanten. Die bikonvexen Resonatoren weisen jedoch hohe Schwankungen des Gütefaktors über den gemessenen Temperaturbereich auf, wogegen die Resonatoren mit parallelen Kanten ein vergleichsweise stabiles Verhalten über den gesamten Temperaturbereich von -30 &ring;C bis 80 &ring;C aufweisen. Der beste bikonvexe Resonator mit elf Fingern wies einen Gütefaktor von 20625 auf während der vergleichbare Resonator mit parallelen Kanten lediglich einen Gütefaktor von 9300 besaß. Allerdings zeigt die Resonanzfrequenz für alle Resonatortypen einen linearen Abfall mit steigender Temperatur. Diese Frequenzdrift hat Auswirkungen auf die kritischen Parameter des entwickelten Oszillators, wie zum Beispiel auf die Schwingfrequenz und, auf Grund des temperaturabhängigen Gütefaktors, auch auf das Phasenrauschen. Die Oszillationsfrequenz sinkt, während sich das Phasenrauschen mit einem Anstieg der Temperatur erhöht.



Krapp, Marius;
Untersuchung der Auswirkung von Offshore-Windenergieparks auf das lokale Blitzgeschehen. - Ilmenau. - 77 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die vorliegende Abschlussarbeit beschäftigt sich mit dem Auftreten der Blitzereignisse an Offshore-Windenergieparks. Zunächst werden die Auswirkungen der Errichtung von Offshore-Windenergieparks auf das lokale Blitzgeschehen betrachtet. Mithilfe registrierter Daten des Blitzortungssystems wird das Blitzgeschehen in Hinsicht auf Amplituden- und Anzahländerung untersucht. Speziell für diesen Anwendungsfall wird ein Untersuchungskonzept vorgeschlagen, welches die Blitzereignisse von zwei Flächen, innerhalb und außerhalb der Windenergieparks, berücksichtigt. Insgesamt wurden 57.000 Blitzereignisse verteilt auf 13 Windenergieparks in Nord- und Ostsee zwischen den Jahren 2005 und 2017 ausgewertet. Mit Hilfe von graphischen Darstellungen, welche auf statistischen Auswertungen beruhen, werden die für den Blitzschutz einer Windenergieanlage relevanten Grenzwerte ermittelt und mit den Normwerten verglichen. Die Amplitudenverteilung und die Häufigkeit von Blitzereignissen der Offshore-Windenergieparks werden den Onshore-Windenergieparks gegenübergestellt



Rudnik, Philipp;
Lokalisierung von UAVs unter Verwendung eines SDR-basierten RADAR-Systems. - Ilmenau. - 71 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

In dieser Arbeit wird die Detektion kleiner Flugobjekte (UAVs) mit Hilfe eines multistatischen RADAR-Systems untersucht. Dabei geht es einerseits um grundlegende Machbarkeitsuntersuchungen, andererseits um Aspekte zur prototypischen Umsetzung des Systems mit USRPs. Ziel ist, Objekte von der Größe einer Hobby-Drohne (z.B. Quadrocopter) mit einer RCS von -40 dBsm bei einer Frequenz von ca. 2,4 GHz über einer halbkugelfömrigen Sperrzone von 10m Durchmesser mit einer Vorwarnzeit von 2 s zu detektieren und mit einer Ortsauflösung von 6m zu lokalisieren. Dafür müssen mindestens drei Sender (Tx) und ein Empfänger (Rx) auf der Grundfläche der Detektionszone platziert werden. Um die gewünschte Ortsauflösung von 6m zu erreichen, wird für die Wellenform des RADAR-Signals ein Multisinus (mit minimiertem Crestfaktor) mit 50 MHz Bandbreite vorgeschlagen. Im multistatischen Fall müssen die einzelnen Sender und Empfänger gemäß einem TDMA-Verfahren arbeiten und entsprechend synchronisiert werden. Da die Genauigkeit von GPS-basierter Synchronisation bei nur ca. ±50 ns liegt, ist sie nicht für die geforderte Ortsauflösung von 6 m ausreichend. Als Lösung wird ein separater Kanal vorgeschlagen, mit dem die Sender und Empfänger sehr genau synchronisiert werden können. Für die prototypische Systemumsetzung wird untersucht, inwieweit sich USRPs vom Typ X310 eignen. Besondere Anforderungen liegen dabei in den geforderten Schaltzeiten von 1 [my]s am GPIO Port, um die Synchronisationsantenne zwischen den einzelnen Kanälen umzuschalten. Dabei stellt sich heraus, dass eine Host-basierte Steuerung über die Ethernet- Schnittstelle mit Schaltzeiten von minimal 13 [my]s nicht geeignet ist. Vorgeschlagen wird deshalb eine Steuerung über den im USRP integrierten FPGA, welche durch Erweiterung der Verilog-Quelldateien der USRP-Firmware erreicht wird. Umgesetzt wird das Schaltverhalten in Form einer Statemachine mit Triggerung durch das Anliegen eines Empfangssignals. Im Ergebnis werden Umschaltzeiten von 1 [my]s erreicht.



Kalaji, Mohamad Kinan;
Aufbau und Erprobung eines Messplatzes zur Abschirmung elektromagnetischer Wechselfelder. - Ilmenau. - 56 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit dem Aufbau und der Erprobung eines Messplatzes zur Untersuchung der Abschirmung elektromagnetischer Wechselfelder. Es wird die Abschirmwirkung von 8 Blechen aus 5 verschiedenen Werkstoffen (Kupfer, Stahl, legierter Qualitätsstahl, Mu-Metall, Trafoblech) in Abhängigkeit des Abstandes von der Magnetfeldquelle für verschiedene Frequenzen f = 20, 40, 50, 60 und 80 Hz beobachtet und dokumentiert. Es wurde ein Messplatz aufgebaut, in welchem mittels einer Spule ein Magnetfeld erzeugt und mit einer Hall-Sonde die magnetische Flussdichte gemessen wird. Zunächst erfolgten Messungen ohne Abschirmung, dann unter Verwendung jedes der zu untersuchenden Bleche. Bei vier der Materialien konnte eine mehr oder weniger starke Abschirmung beobachtet werden, während bei Kupfer eine geringere Abschirmwirkung zu verzeichnen war. Um einen Vergleich der verschiedenen Bleche und deren Abschirmwirkung ermöglichen zu können, wurden Abschirmfaktoren berechnet und in Diagrammen visualisiert. Hier zeigten 4 der 5 Materialien eine Frequenzabhängigkeit des Abschirmfaktors, während eines der Materialien keine Abhängigkeit von der Frequenz erkennen ließ. Auffällig war zudem, dass die Kurven des Abschirmfaktors für Stahl, legierten Qualitätsstahl und Trafoblech mit zunehmendem Abstand zunächst leicht ansteigen und anschließend mit weiterer Zunahme der Entfernung von der Spule wieder abfallen. Aufgrund unterschiedlicher geometrischer Abmessungen der untersuchten Bleche können nur bedingt vergleichbare Ergebnisse erzielt werden.



Rönsch, Patrick;
Evaluation von Signalausbreitungsmodellen in OMNeT++ im Vergleich zu Messungen mit 802.11s-Knoten. - Ilmenau. - 74 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Um komplexe Anwendungsfälle der Kommunikationstechnik zu untersuchen, wird normalerweise eine Simulation dem Feldversuch vorgezogen. Damit diese Simulationen allerdings verwertbare Ergebnisse liefern, müssen sie mit realitätsnahen Annahmen durchgeführt werden. Zu diesem Zweck werden in dieser Arbeit verfügbare Implementierungen prominenter Path-Loss-Modelle in OMNeT++ an eine Reihe gegebener Feldmessungen angepasst. Mithilfe der gefundenen Parameter wird daraufhin das Verhalten eines größeren Netzwerks unter verschiedenen Umwelteinüssen getestet. Die Ergebnisse liefern eine Orientierung für die zu verwendenden Modellparameter sowie einen Einblick, wie stark sich deren Verwendung im Vergleich zu vereinfachter Signalausbreitung bemerkbar macht.



Scheibe, Sebastian;
Entwicklung eines Mechanismus zur Namensauflösung in ONE. - Ilmenau. - 114 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die fortschreitende Entwicklung auf dem Gebiet des Internet der Dinge und die damit verbundene zunehmende Vernetzung von alltäglichen Geräten bringt viele Anwendungen mit neuen Anforderungen an Kommunikationsstandards hervor. Delay Tolerant Networks (DTN) beschreiben ad-hoc Kommunikationsnetze mit langen Paketlaufzeiten aufgrund der erhöhten Mobilität der Knoten und geringer Stabilität der Ende-zu-Ende-Verbindung. Der Opportunistic Network Environment (ONE) Simulator dient der Analyse und der Validierung von Kommunikationsprotokollen für genannte DTNs. Bislang wurden in ONE für die Adressierung der Knoten im DTN-Netz ganzzahlige Knoten-IDs verwendet. Gegenstand dieser Masterarbeit war die Implementierung eines URI basierten Namenschemas entsprechend der DTNArchitektur. Neben der Implementierung des Endpoint Identifier-basierten Namensschemas werden nun zudem die Routing-Schemata Unicast, Broadcast, Anycast und Multicast unterstützt. Simulationen haben gezeigt, dass das auf Endpoint Identifier basierte Routing weniger rechenintensiv gegenüber der ursprünglichen Implementierung ist und, dass die zusätzlichen Routing-Schemata die Zustellbarkeit der Nachrichten erhöhen.



Rout, Jyoti Ranjan;
Design and implementation of a cluster formation framework for pedestrian-to-pedestrian communication. - Ilmenau. - 51 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

V2V Kommunikation soll Verkehrsunfälle zu verhindern. Die DSRC Technologie nutzt WAVE Protokoll Architektur ermöglichen Sicherheits- und nicht sicherheitsrelevante Anwendungen in VANET. Sicherheitshinweise werden ausgetauscht, über einen eigenen Kanal auf MAC Schicht. Einsatz von dedizierten Kanal für Sicherheit Nachrichtenaustausch führt zu Staus. Es gibt verschiedene Kontrollmechanismen der Kanal Staus in V2V Kommunikationsort. Um die Verkehrsunfälle mit Fußgängern zu vermeiden, brauchen wir V2P Kommunikation für ihre Sicherheit. Verfügbaren V2P Kommunikationsmechanismen sprechen das Thema Verkehr Kollisionsvermeidung und Unfälle im Straßenverkehr. Verschiedene clustering-Algorithmen für VANET and MANET in Literatur konzentrieren sich hauptsächlich auf erreichen Cluster Stabilität vorgeschlagen. Aber diese Algorithmen in der Regel nicht einzigartige Mobilität, Entfernung und Richtung für V2P Kommunikation erforderlichen Parameter und sprechen auch nicht die Frage der Kanal Staus. Durch den Einsatz von speziellen Kanal für Sicherheit Nachrichtenaustausch in V2P Kommunikation geht es Kanal Staus noch Anlass zur Sorge in V2V-Kommunikation. Zur Bewältigung dieses Problems, eine gemeinsame P2P Kommunikation auf die nicht sicherheitsrelevanten SCH wird vorgeschlagen, die helfen könnte, die Zahl der Meldungen von Fußgängern auf die Fahrzeuge gerichtet. In dieser Forschungsarbeit ein clustering-Algorithmus für die Fußgänger ist konzipiert und umgesetzt, mit dem SCH. Die Fußgängerzone Cluster-Kopf ausgewählt anhand verschiedener Parameter in der Sicherheit Nachricht erhielt aus dem Fahrzeug auf dem dedizierten Kanal vorhanden ist. Nur die Fußgängerzone Cluster Leiter Sicherheit Broadcastmeldungen auf dem dedizierten Kanal, wodurch die Zahl der Warnhinweise auf den Fahrzeugen ausgerichtet. Implementierung und Simulation des Algorithmus werden in OMNeT ++, Venen und SUMO durchgeführt. Simulationsergebnis mit einem spärlichen Verkehrs-Szenario zeigt, dass die Fußgänger clustering die Anzahl der Warnhinweise auf dem dedizierten Kanal richtet sich an die Fahrzeuge reduziert hat. Es hilft bei der Kontrolle der Staus, die verursacht wird durch Aktivierung V2P-Kommunikation. Schließlich ist eine Technik, um die Langlebigkeit der Cluster compute vorgeschlagen.



Döbereiner, Michael;
Erhöhung der Lokalisierungsgenauigkeit von Multilateration-basierten RADAR-Verfahren mittels hochauflösender Parameterschätzung. - Ilmenau. - 57 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Diese Arbeit behandelt die Erhöhung der Lokalisierungsgenauigkeit bei Multilateration-basierten RADAR-Verfahren mittels eines hochauflösenden Parameterschätzers. Zur Parameterschätzung wird dabei ein gradientenbasiertes Suchverfahren verwendet. Zunächst wird die grundsätzliche Laufzeit- und Positionsbestimmung bei Lateration-basierten Verfahren beleuchtet. Dabei werden Probleme eines einfachen Korrelationsempfängers, welche durch die Verwendung eines hochauflösenden Verfahrens aufgehoben werden sollen, dargelegt. Anschließend erfolgt ein Einblick in die Theorie des Dopplereffekts, da in dieser Arbeit auch die Laufzeitbestimmung bei bewegten Objekten berücksichtigt wird. Da im Rahmen dieser Arbeit keine RADAR-Messdaten aufgenommen werden, wird für die Signalgenerierung eine Simulationsumgebung in MATLAB verwendet. In diesem Abschnitt werden auch die Signalparameter des verwendeten Sendesignals erläutert. Ein weiteres Augenmerk liegt auf der Begründung zweier Modelle zur Beschreibung der Ausbreitung des Signals und der daraus resultierenden Empfangssignale. Es wird zwischen einem Modell mit Mehrwegausbreitung und einem mit Berücksichtigung des Dopplereffekts unterschieden. Darauffolgend wird die mathematische Herleitung der Definition des Parameterschätzers durchgeführt. Dabei werden die zuvor erläuterten Modelle aufgegriffen. Zur Suche der optimalen Parameterwerte werden ein rasterbasiertes und ein gradientenbasiertes Suchverfahren vorgestellt. Schließlich werden die beschriebenen Methoden an verschiedenen Szenarien getestet und bewertet. Es wird auf mögliche Probleme und deren Auswirkungen auf das Ergebnis des Parameterschätzers eingegangen.



Li, Chao;
Vergleich der Large Scale Parameter Analyse basierend auf Kanalimplusantworten und Mehrwegeschätzergebnissen aus MIMO-Funkkanalmessungen. - Ilmenau. - 89 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die korrekte Charakterisierung des Funkkanals ist sehr wichtig für das Design und den Einsatz des Kommunikationssystems. Bisher sind eine Menge Forschungen von Kanalmodellen vorgeschlagen worden, um die physikalischen Eigenschaften des Ausbreitungskanals zu analysieren und zu reproduzieren. Damit kann man das Verhalten des tatsächlichen Kanal vorhersagen. Jedoch sind zahlreiche MIMO-Verfahren noch nicht ausreichend unter realistischen Ausbreitungsbedingungen getestet worden ihre Integration in reale Anwendungen ist noch im Anfangsstadium. Daher hat die Modellierung von MIMO-Funkkanälen viel Aufsehen erregt. Normalerweise quantifiziert man die Eigenschaft des Funkkanals durch geeignete Maßnahmen mit dem Channel Souder in der realistischen Umgebung. Durch die Verarbeitung dieser Messungen können wir die so genannten LSPs (\emph{Large Scale Parameters}) einschätzen. Diese LSPs beschreiben die Verteilung der übertragenen Leistung über verschiedene Dimensionen des Kanals. Als globale Szenario abhängige Parameter steuern sie das Verhalten des modellierten Kanals\cite{winner2008channel}. In dieser Arbeit wird das traditionelle Schätzverfahren als das nicht-parametrische Verfahren genannt. Dieses Verfahren schätzten die LSPs direkt durch die Verarbeitung von Kanalimpulsantworten(\emph{CIR}) $H(t,f,u,s,p)$, die durch die Messungen erhalten werden. Weil der MIMO-Funkkanal durch eine multidimensional Funktion charakterisiert wird, können die SSPs (\emph{small scale parameters}) dieser Funktion wie die Verz"ogerung $\tau$, die Einfallswinkel $\overrightarrow{\mathbf{\Omega}}_{rx}$, die Abstrahlswinkel $\overrightarrow{\mathbf{\Omega}}_{tx}$ und die Leistung $P$ durch einige hochauflösende Algorithmen (RIMAX-Algorithmus) geschätzt werden. Ein Paar $[(\tau_i,\overrightarrow{\mathbf{\Omega}}_{rx,i},\overrightarrow{\mathbf{\Omega}}_{tx,i}), P_i]$ kann eindeutig eine Mehrwegkomponente identifizieren. Daher werden diese SSPs als Mehrwegdatensätze (MPCs) genannt. Mit diesen Mehrwegdatensätzen können wir die räumliche Struktur des Kanals bestimmen und auch die LSPs schätzen. Wir belegen diese Methode mit dem Name ,,parametrische Verfahren''. Außerdem wird der Einfluss der Antenne auf dem Mobilkanal gründlich erforscht. Dafür werden die Kanalimpulsantworten durch die PatternShaping-Methode vorverarbeitet. Durch das nicht-parametrisches Verfahren kann man eine weitere LSPs-Gruppe erhalten. Durch die Vergleichung von diesen LSPs-Gruppen können wir bestimmen, welchen Einfluss die verschiedene Vorverarbeitungsmethoden in den beiden getrennten Analyserichtungen auf die Statistik und die Korrelationseigenschaften haben.



Hollmach, Nils;
Experimentelle Validierung des RESCUE-PHY und -MAC basierend auf einen USRP-Testbed. - Ilmenau. - 79 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Im Rahmen eines EU-Forschungsprojektes mit dem Namen "RESCUE" zum Einsatz mobiler Datenübertragungssysteme zur Stabilisierung der Funkkommunikation ergab sich die Aufgabe, die neu entwickelten Konzepte praktisch zu validieren und in bestehende Systeme zu integrieren. Das RESCUE-Konzept, das für eine verbesserte Funkkommunikation im Katastrophenfall und für den Einsatz in der Fahrzeugkommunikation entwickelt worden ist, soll zu einer robusteren Datenübertragung führen. Dazu sollen mehrere fehlerhafte Datenpakete eines Ursprunges weitergeleitet und gemeinsam dekodiert/detektiert werden, dies nennt man "lossy forwarding". Die Adaption in bestehende Protokolle, wie die Implementierung des "lossy forwarding" in das Relay Protokoll von "Decode-and-Forward" und die Implementierung des Joint Decoders ermöglicht eine gute Übertragung des Konzeptes auf Systeme nach dem WLAN Standard IEEE 802.11 sowie auf den Funkstandard ITS-G5. Die Leistungsanforderungen an den Messaufbau ergaben sich anhand der definierten KPIs und den Randbedingungen zur Implementierung des RESCUE-Konzepts. Für die praktische Realisierung wurde ein USRP-Testbed aufgebaut, wobei Mini-PCs die Steuerung und Signalverarbeitung und die USRPs die Übertragung der Signale in den Freiraum übernehmen. Damit war es möglich verschiedene Testsetups durch eine flexibel Rekonfiguration zu realisieren. Die Tests wurden unter kontrollierbaren Bedingungen basierend auf einen kabelgebundenen Kanalemulator beim Fraunhofer-Institut IIS (Abteilung DVT) und unter Freifeldbedingungen durchgeführt. Über die Integration einer Analysesoftware wurden die Messdaten statistisch ausgewertet. Es zeigt sich, dass ein Versuchsaufbau mit drei Teilnehmern unter Einsatz des RESCUE-Konzepts die Zuverlässigkeit erhöht, wodurch eine Kommunikationsstabilität zu erwarten ist. Daraus lassen sich zwei Perspektiven ableiten: 1. Mit einer geringeren Teilnehmeranzahl lässt sich eine gleichbleibende Stabilität im Funknetz erreichen. 2. Für ein bereits bestehendes Funknetz kann über das RESCUE-Konzept die Übertragungsreichweite vergrößert werden.



Asghar, Muhammad Ehtisham;
Antenna measurement data analysis. - Ilmenau. - 84 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die elektromagnetischen Eigenschaften einer Antenne in Abhängigkeit ihren elektrischen, mechanischen und Umgebungs-Parametern müssen mit speziellen Antennenmesseinrichtungen erfasst werden, um Resultate mit hoher Reproduzierbarkeit und Genauigkeit zu erreichen. Eine genaue Charakterisierung verlangt eine sorgfältige und definierte Messung ebenso wie ein stabiles und fehlerfreies Vorgehen in der Speicherung und Analyse der gemessenen Daten. Im Fachgebiet Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik der Technischen Universität Ilmenau werden Antennenmessungen mit drei verschiedenen Hardware-Lösungen durchgeführt, wobei nicht nur verschiedene Technologien angewendet werden, sondern auch unterschiedliche Datenstrukturen im Ergebnis der Messung geliefert werden. Um einen einheitlichen Weg der Messdatenerfassung und der Ermittlung der Antennenparameter für alle Varianten zu gewährleisten, müssen die erhaltenen Daten von den verschiedenen Einrichtungen in ein angepasstes Format transformiert werden. In dieser Masterarbeit wird ein Analyse-Tool für die Daten der Antennenmessungen entwickelt, welches als universelles Datenverarbeitungswerkzeug für alle Labore dient. Dieses Tool liefert nicht nur grafische Darstellungen der Messwerte, sondern berechnet verschiedene daraus abgeleitete Antennenparameter, nachdem die notwendige Kalibrierung und Transformation der Daten angewendet wurde. Das im Rahmen der Masterarbeit vorgelegte Programm ist in Matlab geschrieben und wird Grundlage für zukünftige Erweiterungen mit neuartige Auswertungen in den Messlaboren des Fachgebiets Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik sein. Um eine anschauliche Visualisierung zu ermöglichen, werden die Ergebnisse mit Hilfe von zweidimensionalen (polaren oder kartesischen) und dreidimensionalen Diagrammen dargestellt, die in elektronische Datenauswertungen exportiert werden können.



Silwal, Sunita;
Comparative analysis of different antenna measurement facilities. - Ilmenau. - 68 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Für Forschungsarbeiten im Zusammenhang mit der Entwicklung und der Untersuchung drahtloser Kommunikationssysteme spielen die Antennen der Funksysteme und die Bestimmung der Richtcharakteristika eine wichtige Rolle. Die Genauigkeit der Antennenmessung hängt von der Messeinrichtung bzw. dem verwendeten Messsystem ab. Daher müssen verschiedene Messeinrichtungen möglichst genau charakterisiert und verglichen werden. Die Technische Universität Ilmenau betreibt zwei Messlabore: das Antennenmesslabor auf dem Campus der Universität ist für geometrisch kleine und leichte Antennen geeignet, wohingegen in der Virtuellen Straße Simulations und Testanlage Messungen von Fahrzeugantennen im Einbauzustand ermöglicht werden. Diese Arbeit vergleicht die beiden an der Technischen Universität Ilmenau vorhanden Antennenmesseinrichtungen. Als Testobjekte werden kegelförmige Monopolantennen, eine Hornantenne und eine logarithmisch-periodische Antenne verwendet, die sowohl omnidirektionale als auch richtende Eigenschaften besitzen. Die Ergebnisse werden in verschiedenen Darstellungen visualisiert, verglichen und analysiert. Es wurde festgestellt, dass beide Antennenanlagen eine gute Übereinstimmung der Form der Richtdiagramme innerhalb der oberen Halbkugel liefern. Bei der Messung des maximalen Gewinns ergaben die Messwerte im Antennenmesslabor tendenziell höhere Werte als in der virtuellen Straße.



Gubbi Suresha, Gaurav;
Internet access in vehicular ad-hoc networks based on infrastructure and LTE communications. - Ilmenau. - 58 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Vehicular Ad-hoc-Vernetzung hat die Aufmerksamkeit der Automobil- und NetworkingFähigkeiten erfasst. Mit ihren umfangreichen Echtzeit-Bereitstellungen können wir eine sichere und komfortable Reiseerlebnis voraussehen. Der Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen und Infrastruktur ist immer durch Nutzung von Netzwerkressourcen wie Bandbreite begrenzt. Übernutzung der Ressourcen führen zu schlechten Verbindungen zwischen Fahrzeugen und Infrastruktur und wahrscheinlich erhöhen die Verzögerung gewinnen nützliche Informationen oder Meldung erforderlich. So sollen Verbindungen durch die Verwaltung des Zugangs zu verschiedenen Access Points durch routing wie Verbindung für kurze Zeit Verlinkung sind und Unterbrechungen, häufig auftreten überprüft werden. Verlegung im VANETs ist ein schwieriger Prozess, vor allem aufgrund der hohen Mobilität von Fahrzeugen und riesige Gebäude verursacht Schattierung in der Stadt. Im Rahmen dieser Arbeit würden wir das Potenzial des heterogenen Netzwerk studieren Gewährung des Zugangs zum Internet für Fahrzeuge. Dazu machen wir zunächst einen ausführlichen Überblick über verschiedene Ansätze für den Internetzugang, dann wir entwerfen, erstellen und implementieren unsere Algorithmus auf OMNeT ++ unter verschiedenen Bedingungen. Auswertung der Ergebnisse zeigte uns, dass die Algorithmus Leistung gut ist und die Autos Zugang zum Internet in einem begrenzten Zeitraum gewonnen.



Tyagaraj, Swathi;
Airborne broadband connectivity based on LTE between mobile terrestrial networks. - 83 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Diese Masterarbeit befasst sich mit der Untersuchung von breitbandigen Datenübertragungen im Flugzeug/Hubschrauber mittels terrestrischer Netzinfrastruktur. Ein wesentlicher Schwerpunkt bildet der Mobilfunkstandard Long Term Evolution (LTE) und die Verwendung der bereits vorhandenen LTE Basisstations-Infrastruktur der Mobilfunkanbieter. Zur Analyse der LTE-Übertragungseigenschaften wurde ein Testflugzeug mit handelsüblichen LTE Modems mit verschiedenen externen Antennen, wie Monopol, Dipol und MIMO-Antenne ausgestattet. Während des Fluges in Höhen von 1000 bis 3000m wurden ausgewählte LTE-Leistungsparameter, wie beispielsweise das RSSI, SNR und RSRQ kontinuierlich aufgezeichnet. Die Auswertung der aufgenommen Leistungsparameter wurde offline durchgeführt. Anhand der Messergebnisse zeigt sich, dass alle Antennentypen eine stabile LTE-Verbindung mit Datenraten zwischen 2 und 30 MBit/s im Up- und Downlink gewährleisten. Anhand der Messergebnisse wurden auch Analysen zur Antennenauswahl und Antenneninstallation am Flugzeug durchgeführt und erste Ergebnisse zu Antennentyp und Platzierung vorgestellt.



Menezes, Sanjeeth Baptist;
Evaluation of hybrid position-based routing for vehicular ad-hoc networks. - Ilmenau. - 65 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

VANETs oder in erster Linie bekannt als Vehicular Ad Hoc Networks gehören zu einer Klasse von mobilen Ad-hoc-Netzen oder MANETs, sind der besonderen Art wegen ihrer Fähigkeit, Netzwerk-Topologie schnell ändern. Infolgedessen ist die Verbindung zwischen VANETs verpflichtet, in regelmäßigen Abständen zu trennen. Dies erfordert ein effizientes routing Schema besteht aus den infrastrukturbasierten Unterstützung durch \ac{RSUs} bekannt als \ac{V2I}. Auch diese Methode kombiniert mit routing Position basiert die Verwendung von der geographischen Position der Knoten macht schlage um Inter vehicular Kommunikation in vor allem dynamische Netzwerke zu verbessern. Um dies zu erreichen, wir haben zwei Protokolle "nämlich" ROAMER und FRHR und bewertet die Leistung der einzelnen des Protokolls. Diese Protokolle sind aus der Literatur gewählt, da sie übertreffen die vorhandene Hybrid-Position-basierte routing-Protokolle. Mehrere Simulationen und Ergebnisse über die VoIP-Anwendung. Bildverzögerung, Frame-Verluste, MOS und empfangene Durchsatz sind die Parameter, die als Teil der VoIP-Anwendung zu bewerten, die Reaktion dieser Protokolle unter unterschiedlichen Fahrzeugdichte, unterschiedliche Geschwindigkeit der Fahrzeuge und mehrere RSUs gewählt. Erzielten Ergebnisse werden diskutiert, um die Leistung dieser Protokolle für V2I-Umgebung zu bewerten.



Porizka, Irina;
Untersuchungen zum dynamischen Verhalten quantenbasierter Magnetfeldsensoren. - Ilmenau. - 31 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Digital-SQUIDs sind hochauflösende Magnetfeldsensoren, deren Verhalten wegen ihrer Komplexität noch nicht im Detail verstanden ist. Modelle können hier helfen, die auftretenden Phänomene nachzuvollziehen, wobei momentan nur schwer erfassbare Umsetzungen existieren. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Erstellung übersichtlicher Verhaltensmodelle für Digital-SQUIDs als Deltamodulatoren mit frei verfügbarer Software. Die Funktion der Modelle wurde mit ausgewählten Eingangsfunktionen getestet und bewertet, wobei durch den Vergleich mit existierenden Theorien und Messungen die Korrektheit bestätigt wurde. Besonderer Wert wurde auf die einfache Umsetzung nichtlinearen und rauschbehafteten Verhaltens gelegt. Die Modelle leisten einen Beitrag zum Verständnis des dynamischen Verhaltens von Digital-SQUIDs und können um zusätzliche Aspekte erweitert werden.



Schlott, Annika;
Aufbau einer Operationsverstärker-Schaltung zur Strom- und Spannungsregelung im Quell- und Lastfall. - Ilmenau. - 73 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit werden Operationsverstärker-Schaltungen zur Strom- und Spannungsregelung untersucht. Der Entwurf der Schaltpläne wird dargelegt und schrittweise, Bezug nehmend auf die verschiedenen Problemstellungen, erläutert. Eine Herausforderung stellte beispielsweise der Einsatz der Stromregelung im Quell- und Lastfall dar. Die Schaltungsentwürfe wurden mit Hilfe eines Experimentalaufbaus auf ihre Funktionsfähigkeit getestet. Mit der Diskussion der aufgenommenen Messwerte erfolgt eine Bewertung der Regelungseigenschaften.



Balda Canizares, Emilio Rafael;
Performance analysis of tensor-based algorithms. - Ilmenau. - 96 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

In der multidimensionalen tensorbasierten Signalverarbeitung spielen die verkürzte Singulärwertzerlegung (HOSVD), die gemeinsame Eigenwertdekomposition (JEVD) und die kanonische Polyadische (CP) -Zerlegung eine große Rolle. Das abgeschnittene HOSVD wird hauptsächlich als Vorverarbeitungsschritt für Kompression und Komplexitätsreduktion verwendet, während die JEVD- und CP-Zerlegung häufig für die Datenanalyse verwendet werden. Darüber hinaus ist das JEVD im Mittelpunkt einiger moderner CP-Zerlegungsalgorithmen, wie z. B. der SEmi-algebraischen CP-Zerlegung über SImultan-Matrix-Diagonalisierungen (SECSI-Framework) oder des Semi-Algebraic canonicaL decomposition (SALT) -Algorithmus, präsent. Ferner kann die Vielfalt der JEVD-Algorithmen in Abhängigkeit von der zu minimierenden Kostenfunktion klassifiziert werden. Einige dieser JEVD-Algorithmen versuchen, die so genannte indirekte Least Squares (LS) -Kostenfunktion zu minimieren. In dieser Arbeit präsentieren wir eine erstrangige Perturbationsanalyse des verkürzten HOSVD, der JEVD-Algorithmen basierend auf der indirekten LS-Kostenfunktion und der CP-Zerlegung über das SECSI-Framework. Die erhaltenen geschlossenen Form-Mean Squared Error (MSE) und relative Mean Squared Factor Error (rMSFE) Ausdrücke sind asymptotisch im Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) und in Bezug auf die Statistik des Rauschens. Darüber hinaus sind, abgesehen von null mittleren und endlichen Sekundenmomenten, keine Annahmen über das Rauschen für diesen Rahmen erforderlich. Darüber hinaus erweitern wir diese Ergebnisse für die Komplexität reduziert Version des SECSI-Framework, bekannt als Trunkated SECSI (T-SECSI). Darüber hinaus verwenden wir die erhaltenen analytischen Ausdrücke, um ein neues PAS-Schema für das SECSI- und das T-SECSI-Framework zu entwickeln. Schließlich validieren wir die analytischen Ausdrücke mit empirischen Simulationen, in denen eine ausgezeichnete Übereinstimmung zwischen den theoretischen und empirischen Kurven erhalten wird. Darüber hinaus wird die erhöhte Robustheit des PAS-Schemas in den höheren SNR-Szenarien und eine annehmbare Leistung bei niedrigeren SNRs im Vergleich zu ihren Pendants auch durch Simulationen über verschiedene Szenarien dargestellt.



Helbig, Max;
Konzeption eines dynamischen Mobilitätsmodells zur Simulation von kontextabhängigen Bewegungen in ONE. - Ilmenau. - 30 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

In verzögerungstoleranten Netzwerken gibt es keine Ende-zu-Ende-Verbindung zwischen Netzteilnehmern, wodurch die Nachrichtenweiterleitung nur dadurch gegeben ist, dass sich die einzelnen Knoten bewegen und dabei Daten transportieren. Zur Weiterentwicklung von Verfahren und Algorithmen die diese Bewegungen steuern, ist es notwendig diese simulieren und verifizieren zu können. Das Ziel dieser Arbeit ist es, zu untersuchen, ob sich kontextbasierte Bewegungen mit dem ONE-Simulator umsetzen lassen, die Zugriff auf den Simulationszustand benötigen. Dazu wurde ein Konzept erstellt, dass die dafür notwendigen Schritte identifiziert und aufzeigt, wie diese softwaretechnisch realisiert werden können. Eine Testimplementierung wurde erstellt und mit einem einfachen Szenario auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft. Die Architektur der entwickelten Software richtet sich dabei nach den beschriebenen Einzelschritten und dient somit als leicht erweiterbare Basis für die Simulation kontextbasierter Bewegungen mit ONE.



Basavaraju, Nandeesh;
Optical wireless communication for autonomous underwater vehicles. - Ilmenau. - 89 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

In dieser Arbeit wird der Entwurf einer drahtlosen optischen Kommunikationsstrecke aus experimenteller Sicht betrachtet, wobei das Augenmerk auf der Entwicklung kosteneffizienter Modems für hohe Datenraten und kurze Reichweiten liegt. Das in dieser Arbeit betrachtete Blue Ray Modem wurde für die MEDUSA-Klasse der AUVs (Autonomous Underwater Vehicle) entwickelt. Die optischen Eigenschaften "unter Wasser" werden für unterschiedliche Wellenlängen im sichtbaren Spektralbereich charakterisiert. Eigenschaften wie Dämpfung, Absorption und Streuung werden für unterschiedliche Wassertypen untersucht. Auch wird das Link-Budget für unterschiedliche Wassertypen präsentiert. Die On-Off Keying Übertragungstechnik wird implementiert, wobei der Direktempfänger auf einem Transimpedanz-Verstärker mit Tiefpass-Filter beruht. Zudem werden erweiterte Leitungscodes wie der 4B5B-Code oder M-PPM entwickelt, um sie für unterschiedliche Wassertypen zu testen. Bezüglich des Empfängers werden Betrachtung für unterschiedliche Photodioden-Typen und Schaltungen präsentiert. Auch wird eine neuartige Implementierung einer dynamischen Linkadaption, die auf einer AGC (Automatic Gain Control) beruht, präsentiert. Es wird beschrieben, wie die vorgeschlagenen Algorithmen evaluiert und im Blue Ray Modem implementiert wurden, das am ISR und IST in Lissabon, Portugal, entwickelt wurde. Die Modulationsverfahren wurden mit Hilfe von VHDL auf FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) implementiert. Die grünen LEDs, die bei 527 nm arbeiten, wurden zirkular angeordnet. Der Sender und der Empfänger befinden sich in einem transparenten, wasserdichten Gehäuse, dass an den Unterwasser-Fahrzeugen der MEDUSA-Klasse montiert werden kann.



Steinmetz, Christian;
Antenna technologies for Ka-Band backhaul links. - Ilmenau. - 125 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

In mobilen Kommunikationssystemen steigt der Bedarf an hohen Datenübertragungsraten nahezu exponentiell, wobei die bevorzugten spektralen Ressourcen niedriger Frequenzbereiche, die günstige Ausbreitungseigenschaften aufweisen nahezu erschöpft sind. Im Ka-Band sind große spektrale Bandbreiten vorhanden, die auf der anderen Seite betrachtliche Herausforderungen an die Systemrealisierung stellen. Um die gegenwärtige hohe Freiraumdämpfung zu überwinden und die Störung von primären Ka-Band Nutzern zu vermeiden, werden stark richtende Antennengruppen in Verbindung mit elektronischer Strahl- und Nullsteuerung benötigt. In dieser Arbeit werden aktuell diskutierte Antennengruppen für Beamforming (BF) Anwendungen (Analoge BF Antennengruppe, Digitale BF Antennengruppe, Hybride BF Antennengruppe, Parasitäre Antennengruppe, Flächenstrahlergespeiste Antennen, Oberflächenwellenantennen) zusammengefasst und bezüglich Realisierungskosten sowie Möglichkeiten der Strahl- und Nullsteuerung bewertet. Der vielversprechende Ansatz einer hybriden Antennengruppe wird anhand von einem zweistufigem, least-squares basiertem BF Algorithmus und anhand von vorgeschlagenen 3D Antennenstrukturen (geschichtete einheitliche zirkulare Antennengruppe (engl. SUCA) und gebietsweise einheitliche planare Antennengruppe (engl. SUPA)) für verschiedene Hardwarerealisierungen untersucht. Die gewählten Kriterien fur die Bewertung der erzielten Strahl- und Nullsteuerung nehmen auf ein von der EU finanziertes Projekt namens Shared Access terrestrialsatellite backhaul Network enabled by Smart Antennas (SANSA; EU program H2020) Bezug. Für beispielhafte hybride Antennengruppen wird gezeigt, dass mit dem zweistufigem BF Algorithmus ausreichend tiefe Nullen zur Störunterdruckung und ähnliche Antennengruppengewinne wie mit digitaler Strahlsteuerung erzielt werden.



Basavaraju, Sanjay Kumar;
Fading supported UE emulation for LTE and NOMA. - Ilmenau. - 88 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Fading Unterdrückung und Streichung ist wichtig für eine gute Systemleistung in LTE-Netzwerken. Die Systemleistung in Form von mittleren Benutzerbitfehlerraten ist der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit. In diese Master Arbeit werden verschiedene Kanalschätzmethoden untersucht.Vorteile und Nachteile Dieser Strategien zur Systemleistung werden analysiert. Damit Spektrale Effizienz zu verbessern, Non Orthogonal Multiple Access (NOMA) ist vorschlagt. Das ist eine mögliche Technologie, in der 5G-Standards werden aufgenommen sollen. Implementierung und eine eingehende Analyse der Performance von NOMA-basierten Systemen ist der wichtigste Teil auf diese Arbeit. Techniken für den Umgang mit Fading in LTE sind analysiert und verglichen mit Orthogonal Multiple Access (OMA). "Network Aided Interference Cancelling and Suppression" (NAICS) ist teil von LTE Releases 12 und 13. NAICS ist studiert für NOMA, damit beseitigen UE Überlagerten zu Störungen. Die Parameter, die von den höheren Schichten benötigt werden, um eine Co-Stelle zu mildern Benutzer abgeleitet wurden und eine neue Down link Control Information (DCI) vorgeschlagen wird. Die vorgeschlagene Lösung ist brute-force in der Natur und wird nur auf homogene- Makro angewendet, Heterogen-spärliche, dichte und ultra-dichte Netzwerk-Implementierungen. Ein MATLAB-basiertes Haus Simulator (MATUE) verwendet, um die gesamte Analyse durchzuführen. Viele Leistungskriterien wie Power Verhältnis, Precoding-Matrix, Mean User-Bitraten, Cell-Edge-Bitraten werden für die Performance berücksichtigt Evaluierungen. Diese Auswertungen geben ein Maß dafür, wie nah sich die Systemleistung annähert Das Technologiepotential (obere Grenze) nach der Anwendung der vorgeschlagenen Lösung. Nach dem Auftragen Die vorgeschlagene Lösung für verschiedene Fading-Profile, Verkehrsbedingungen und Empfänger-Architekturen, Wurde beobachtet, dass NOMA die beste Systemleistung bei hohen Belastungen im Vergleich lieferte Zu anderen Strategien. Die Ergebnisse, Analysen und Leistungsbewertungen zeigen, dass NOMA wird Verbessern die Frequenzausnutzung auf Kosten des Empfänger-Overheads im Vergleich zu LTE.



Gera, Damini;
Evaluation and modeling of state-of-the-art communications system for dynamic coupling maneuvers of high speed trains. - 81 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Die Zukunft der Zugtransportsysteme liegt in vollautomatischen Hochgeschwindigkeitszügen (HSTs), die sichere und eziente fahrerlose Steuerung ermöglichen. Diese Errungenschaft würde begleitet von einem Anstieg im Datenaustausch, der wiederum duch ein kabelloses Zugkommunikationssystem unterstützt werden muss. Dementsprechend wird nun eine Studie über Funkkanal und einer schnurlosen Technologie innerhalb und außerhalb des Zuges benötigt. Um anspruchsvolle Zugmanöver, wie dynamische Kopplung und Platooning zu unterstützen, müssen HSTs außerdem innerhalb des absoluten Bremsabstands fahren. Dafür wird die Auswertung von dezentraler Kommunikation zwischen Zügen, oder in anderen Worten, eine direkte Zug-zu-Zug-Kommunikation (T2T) benötigt, um die Anforderungen an zukünftige Zugkommunikationssysteme zu evaluieren. Im Rahmen dieser Arbeit wird innerhalb von Zügen und T2T-Kommunikationsverbindungen für die verschiedenen Leistungsmetriken, basierend auf Messdaten, modelliert und studiert. Die Technologie von ETSI ITS-G5 wurde für die gegebenen Maße ausgewählt. Diese Technologie wird auch als eine mögliche kabellose Lösung für die Unterstützung der dynamischen Kopplung von HSTs evaluiert. Schließlich werden die größten Herausforderung bei der Entwicklung einer verlässlichen T2T- Kommunikation identifiziert und das gegebene ITS-G5-Systemmodel wird mit den vorgeschlagenen Lösungen implementiert.



Sheela George, Arun Sebastian;
Compact LTE receiver block modules in silicon-ceramic substrate technology. - 81 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die Entwicklung neuer Technologien und ICs hat den Weg zum Aufbau kompakter mobiler Kommunikationssysteme geebnet. Getrieben durch den Bedarf an einer immer höheren Bandbreite und höheren Datenraten definiert der LTE Standard die Nutzung verschiedener Frequenzbänder und höherwertiger Modulationsverfahren sowohl im Sende- als auch im Empfangszweig des Kommunikationssystems. Das erhöht auch die Herausforderung an das Schaltungsdesign des Empfängers, da er auch bei vorhandenen starken Störsignalen Eingangssignale mit niedrigen Signalpegeln bei unterschiedlichen Übertragungsfrequenzen empfangen und verarbeiten können muss. In dieser Masterarbeit wurde das RF Frontend eines LTE Empfängers entworfen, welches drei LTE-Frequenzbänder (Band 2, 7, 20) empfangen kann. Im Einzelnen besteht es aus den Komponenten LNA, RF Bandpassfilter, Schalter und Abwärtsmischer. Auf einem SiCer Substrat wurden Testlayouts für die ausgewählten Empfängerblöcke konzipiert, wobei der Schwerpunkt auf einen kompakten Layoutentwurf und die Minimierung parasitärer Effekte gelegt wurde. Für die Layouts wurden zwei Metalllagen des SiCer Substrat-Stapels verwendet. In der oberen Metalllage wurden die Bauelemente und Verbindungsleitungen platziert, die untere Metallisierung dient der Masseführung. Es wurden kommerziell verfügbare ICs anhand der benötigten Spezifikation jedes Elements der Empfängerkette ausgewählt (LNA, Filter, Schalter und Mischer). Die Layouts wurden mittels Keysight ADS-Momentum-Software entwickelt und simuliert. Wo notwendig, wurden Anpassnetzwerke für einzelne Schaltungsblöcke entworfen und optimiert, um eine maximale Leistungsübertragung zu gewährleisten. Für die Verbindungen zwischen den Schaltungsblöcken wurden Mikrostreifenleitungen verwendet. Die entworfenen Layouts wurden auf Testplatinen hergestellt und die gemessenen S-Parameter-Werte wurden anschließend für eine weitere Schaltungsoptimierung verwendet. Es konnte nachgewiesen werden, dass die gewählten Schaltkreise für den Aufbau der spezifizierten Dreiband-LTEEmpfängerkette geeignet sind. Die durchgeführten Messungen unterstreichen dabei, dass ein sorgfältiges Design der benötigten Anpassnetzwerke und Verbindungsleitungen unerlässlich ist, um die geforderte Funktionalität des Empfängermoduls zu erreichen.



Grasis, Mikus;
Analytical performance assessment of tensor-ESPRIT-type algorithms for two sources. - 142 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Subspace-basierte hochauflösende Parameterschätzung ist seit langem ein fundamentales Forschungsgebiet im Bereich der Array-Signalverarbeitung. In dieser Master-Arbeit werden eine Reihe von vereinfachten (MSE)-Ausdrücken für die asymptotische Leistungsanalyse von Tensor-ESPRIT-Typ und NC Tensor-ESPRIT-Typ Parameterschätzalgorithmen für zwei Quellen vorgestellt. Die Arbeit basiert auf einem allgemeinen Framework für die analytische Analyse von mehrdimensionalen unterraumbasierten Parameterschätzverfahren und einem allgemeinen MSE-Ausdruck für tensorbasierte R-dimensionale ESPRIT-Typ-Algorithmen für eine beliebige Anzahl von Quellen, die in Bezug auf Unterräume des ungestörten Messungstensors formuliert sind. Die vereinfachten MSE-Ausdrücke werden in Bezug zu den physikalischen Parametern formuliert, wie die Anzahl der Schnappschüsse, die Anzahl der Sensorelemente oder das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR). Basierend auf diesen vereinfachten Ausdrücken wird der analytische Tensor-Gain berechnet und hinsichtlich der räumlichen und zeitlichen Korrelation analysiert, um die Szenarien zu identifizieren, die die maximale Verstärkung liefern. Desweiteren wird der Effekt des Forward-Backward-Averaging (FBA) sowie der Vorverarbeitungsschritt für nicht-zirkuläre Quellen bezüglich des Tensor-Gains untersucht. Die resultierenden Ausdrücke sind im effektiven SNR asymptotisch, d. h. sie sind sogar für den Single-Snapshot-Fall (N = 1) gültig, sofern die Rauschvarianz ausreichend klein ist. Simulationsergebnisse verifizieren die analytischen Ausdrücke.



Raza, Saim;
Synchronization and channel estimaiton for optical systems based on block transmission. - 91 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die drahtlose Datenübertragung hat sich zu einem wichtigen Teil unseres täglichen Lebens entwickelt. Der wachsende Bedarf für drahtlose Kommunikation und die begrenzten Funkressourcen (RF: radio frequency) haben die Forscher motiviert, Möglichkeiten zu finden, die einen alternativen Bereich des Spektrums nutzen. Die drahtlose optische Kommunikation (OW: optical wireless communication) basierend auf Intensitätsmodulation und Direktempfang (IM/DD: intensity modulation/direct detection) hat sich durch die größere Bandbreite, die niedrigeren Implementierungskosten, die inhärente Abhörsicherheit, die Möglichkeit der Lokalisierung und durch die Robustheit gegenüber elektromagnetischen Störungen zu einer populären Alternative für die Indoor-Kommunikation entwickelt. Die Dispersion im Zeitbereich von IM/DD Systemen wird entweder durch die Tiefpass-Charakteristik der LED oder durch Mehrwegeausbreitung hervorgerufen. Um der Dispersion entgegenzuwirken, wird OFDM oder die reellwertige Variante DMT (discrete multi-tone transmission) benötigt. Jedoch hat sich PAM (pulse-amplitude modulation), kombiniert mit Frequenzbereichs-Entzerrung (FDE: frequency domain equalization) also mögliche Alternative zu DMT-Verfahren herausgestellt. Dabei werden Blöcke von PAM-Symbolen gebildet, die dann im Frequenzbereich entzerrt werden. Diese Arbeit beschreibt zwei Hauptaspekte der Blockübertragung in IM/DD-Systemen: die Zeitsynchronisation und die Kanalschätzung. Vor der eigentlichen Zeitsynchronisation muss die Paketdetektion stattfinden. Bei der Paketdetektion versucht der Empfänger, den Beginn einer Übertragung zu detektieren. Die Paketdetektion basierend auf einem Matched-Filter zeigt dabei eine bessere Leistungsfähigkeit als der 'Double Sliding Window' -Ansatz. In der Arbeit wird auch untersucht, wie sich Fehler im Abtastzeitpunkt durch Abweichungen der Taktfrequenzen am Sender und Empfänger auswirken. Dabei stellt sich heraus, dass die Abweichungen der Taktfrequenzen am Empfänger nachgeführt werden muss. Eine einmalige Schätzung der Taktfrequenz-Abweichung im Rahmen der Trainingssequenz hat sich als viel zu rauschanfällig herausgestellt. In dieser Arbeit wird eine binäre Trainingssequenz basierend auf Golay Complementary Sequences genutzt. Dadurch kein ein am Empfänger ein Filter ohne Multiplizierer genutzt werden, um die Kreuzkorrelationsfunktion zu ermitteln. Da Golay-Sequenzen ideale Korrelationseigenschaften aufweisen, können sie unmittelbar zur Schätzung der Impulsantwort im Zeitbereich genutzt werden. In der Arbeit wird die Leistungsfähigkeit von M-PAM, DCO-OFDM und ACO-OFDM Verfahren in dispersiven optischen Kanälen diskutiert.



Schieler, Steffen;
Design of system-orientated cooperative radar concepts based on OFDM waveform. - 84 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

In den letzen 20 Jahren hat sich OFDM als Multiplexverfahren in den verschiedensten Informationsübertragungssystemen etabliert. Konsequenterweise erfährt OFDM auch auf dem Gebiet der Passivradarsysteme viel Beachtung. Durch die Verwendung von OFDM im Mobilfunk bieten sich für Radarsysteme vollkommen neue, noch unerforschte Möglichkeiten. Im Gegensatz zu Broadcast-Systemen, wie DAB oder DVB-T, kann die Information auf der Luftschnittstelle bei Mobilfunksystemen, wie LTE, durch die Kommunikationspartner beeinflusst werden. Daraus ergibt sich die Möglichkeit eines kooperativen Radarsystems, das in bestehende Netzwerkstrukturen integriert werden kann und durch Interaktion mit anderen Netzwerkknoten eine leistungsfähige Radaranwendung bereitstellt. In der vorliegenden Bachelorthesis wurde basierend auf dieser Idee ein Konzept für ein system-integriertes Radarsystem entwickelt.



Sultan, Muhammad Bilal;
Polarimetric radar signal processing for automotive applications. - 71 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Gegenwärtige Fortschritte in der Entwicklung autonomer Fahr- und Fahrerassistenzsysteme (FAS) führten zu einer Revolution in der Automobilindustrie. Wachsende Sorgen über Fehlalarmraten von Automobil-Radarsensor leiteten eine intensivere Forschung auf diesem Gebiet ein. Um Automobil-Anzeigesysteme im Allgemeinen und Fahrzeug-Radarsensoren im Besonderen zuverlässiger zu machen, ist eine akkurate Umgebungsbeschreibung entscheidend. Polarimetrische Radarsysteme bieten eine bessere Lösung zur genauen Beschreibung der Automobilumgebung und der Verkehrsszene. Abgesehen von der Bereitstellung genauer Einschätzungen des Bereichs und der relativen Geschwindigkeit kann durch die Verwendung polarimetrischer Radare in Fahrzeugen auch die Vielfalt der Objekte in der Verkehrsszene wie Fahrzeuge, Fußgänger, Straßenoberflächen und Hindernisse erkannt werden, wenn sie sich an derselben Position befinden. In der vorliegenden Arbeit wurde ein 77-GHz-Mehrantennen Radar (Multiple Input Multiple Output, MIMO-Radar) in Hauptstrahlrichtung kalibriert. Darüber hinaus wurden polarimetrische Zerlegungsalgorithmen auf verschiedene gemessene kanonischen Ziele angewendet und die Ergebnisse analysiert. Basierend auf den Ergebnissen der Algorithmen wurde beobachtet, dass die gemessenen Objekte je nach Typ wie punktartige oder verteilte Zielobjekte, Geometrie oder Orientierung, klassifiziert werden können.



Meier, Thomas;
Entwurf eines Gm-C-Filters für LTE Band 20. - 47 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Aufgabe dieser Arbeit ist der Entwurf eines integrierten Zwischenfrequenzfilters sechster Ordnung vom Typ Tschebyscheff 1 für ein Long Term Evolution (LTE) Front-End. Im Gegensatz zu klassischen RC- oder LC-Filtern, soll ein Gm-C-Filter, bestehend aus Transkonduktanzverstärkern (engl. OTA für Operational"=Transconductance"=Amplifier) und Kondensatoren, implementiert werden. Es bietet unter anderem den Vorteil, dass die Konduktanz (\(g_m\)) im Betrieb geändert und hierdurch die Filterübertragungsfunktion angepasst werden kann. Für den Filterentwurf wird zunächst die Übertragungsfunktion bestimmt und ein RLC-Referenzfilters erstellt. Anschließend erfolgt die Implementierung in Cadence Virtuoso, wobei das ursprüngliche RLC-Netzwerk schrittweise in Gm-C Bauweise überführt wird. Alle Entwurfsschritte werden kontinuierlich mit Hilfe von Simulationen verifiziert. Das Filter wird abschließend sowohl als eigenständiger Block untersucht, als auch im Kontext des gesamten Front-Ends beurteilt.



Al Khani, Ammar;
Conceptual design of an approach to configure IoT devices autonomously. - 67 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Verbundene Häuser, verbundene Auto, vernetzte Industrieanlagen und weitere Anwendungen sind nur der Anfang einer vernetzten Welt. Eine Welt, in der Milliarden von Objekten mit dem Internet verbunden sein werden und den Austausch einer riesigen Menge an Informationen erfordern. Dies ist mit dem "Internet of Things" (IoT) real geworden. Das Internet der Dinge ist ein Netzwerk-Paradigma, indem Sensoren, Aktoren und Geräte mit dem Internet verbunden sind. Die Hauptaufgabe dieser Geräte ist es, die Umgebung zu beobachten und die Messwerte entsprechend zu melden und entsprechend darauf zu reagieren. Das IoT-Netz kann Knoten mit unterschiedlichen Eigenschaften von Erfassungs- und/oder Steuerungsfähigkeiten enthalten. Darüber hinaus können die von verschiedenen Herstellern stammen. Idealerweise sollten alle unterschiedlichen Knoten interoperabel sein und aus der Box arbeiten. Die Situation, die es erfordert, dass die Geräte selbst konfigurieren und sich selbstständig im Netzwerk registrieren können. In dieser Arbeit wurde ein Ansatz zur Behandlung der Selbstkonfiguration und Selbstregistrierung des IoT-Knotens entwickelt. Der Protokollstapel des IoT-Knotens wurde als Plattform verwendet, um die Selbstkonfiguration zu realisieren. Dann wurde der vorgeschlagene Ansatz simuliert und hinsichtlich der Registrierungsverzögerung und des zusätzlichen Nachrichtenaufkommens bewertet. Die Simulationsergebnisse haben gezeigt, dass die für die Selbstregistrierung und -konfiguration erforderliche Verzögerung relativ gering ist und der Signalisierungsaufwand des Ansatzes gering ist. Die Ergebnisse zeigen die Anwendbarkeit des Ansatzes im realen Leben und ermöglichen eine Umsetzung auf verschiedenen Hardware-Geräten.



Roy, Dhruba Jyoti;
Analysis of the statistical properties of the geometry based, stochastic, spatial consistent channel model WIM-SC. - 60 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Stand der Technik bei der Kanalmodellierung für zellulare Mobilfunksysteme, sind geometriebasierte stochastische Kanalmodelle (GBSCM) wie z.B. das WINNER-Modell (WIM). Hierbei wird der Mobilfunkkanal als Superposition von Strahlen/ebenen Wellen abgebildet, wobei die Parameter der Strahlen (Einfalls-, Ausfallsrichtung, Verzögerungszeit, komplexe Amplitude, etc.) stochastisch/zufällig bestimmt werden. Problematisch ist bei dieser Herangehensweise, dass der so erzeugte Kanal nicht räumlich konsistent ist. Das bedeutet, dass sich die Parameter der Strahlen zwischen Raumpunkten nicht kontinuierlich, eventuell sogar sprunghaft, ändern können. Dieses Problem wird in der Literatur durch den Einsatz von (aufwändigen) Raytracing-Verfahren (METIS) oder Methoden, die Streu- bzw. Reflexionspunkte zufällig im Raum positionieren (z.B. COST2100), gelöst. Im Rahmen des RESCUE-Projekts wurde eine alternative Methode vorgeschlagen, die auf der räumlichen Interpolation, der aus WINNER generierten Strahlparameter, beruht. Ziel der Arbeit ist es, die statistischen Eigenschaften dieses Modells zu untersuchen. Insbesondere soll überprüft werden ob das neue Kanalmodell die gleiche Statistik aufweist wie WINNER oder inwiefern Abweichungen vorhanden sind. Eine Implementierung des Kanalmodells in MATLAB liegt vor. Die zu untersuchenden Parameter enthalten unter anderem: 1. Shadow-Fading- und Fast-Fading-Verhalten der erzeugten Kanäle. 2. Doppler-Spektrum bei bewegtem Sender/Empfänger. 3. Winkel- und Laufzeitspreizung und deren statistische Verteilung. 4. Auto- und Kreuzkorrelation der ermittelten Kennwerte. Zusätzlich kann durch Literaturrecherche untersucht werden, inwiefern das neue Kanalmodell mit gemessenen Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kanälen übereinstimmt unabhängig von den Unterschieden zum klassischen WINNER-Kanalmodell.



Quast, Richard;
Bestimmung der effektiven Remanenz von zylinderförmigen Permanentmagneten unter Berücksichtigung der Herstellungstoleranzen. - 127 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die Bestimmung der effektiven Remanenz von Permanentmagneten ist vor allem für Sensoranwendungen und elektrischen Maschinen von großer Bedeutung. Aus diesem Grund befasst sich die vorliegende Arbeit mit der Untersuchung von NdFeB Magneten. Dazu werden insgesamt 157 Magnete hinsichtlich ihrer geometrischen Abmessungen, ihrer Masse sowie ihrer effektiven Remanenz untersucht. Zur Messung der effektiven Remanenz wird ein bestehender Messplatz erweitert, der eine Verschiebung der Magnete in x- und y-Richtung ermöglicht. Der Messplatzaufbau wird mit Hilfe bereits vorhandener Kalibrierspulen kalibriert. Die Kalibrierung in x- sowie in y-Richtung hat zur Folge, dass die Magnete mittig über dem Hall-Sensor positioniert werden können. Die aus der geometrischen Vermessung der Magnete gewonnenen Daten werden bei der Bestimmung der effektiven Remanenz der Magnete berücksichtigt. Darüber hinaus erfolgt eine statistische Auswertung für die Daten der effektiven Remanenz, der Masse sowie der Geometrie der untersuchten Magnete. Zusätzlich wird der Einfluss des Demagnetisierungsfeldes für Magnete mit unterschiedlichen Aspektverhältnissen untersucht.



Czaniera, Daniel;
Untersuchung zur Verteilung der Parameter dichter Mehrwegekomponenten (DMC) in urbanen makrozellularen Mobilfunkkanälen. - 61 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Diese Arbeit behandelt die Ausbreitung dichter Mehrwegkomponenten (DMC) in urbanen makrozellularen Szenarien. Das Hauptaugenmerk liegt auf der Ableitung eines Modells zur Beschreibung des Verlaufs der DMC Leistung in Abhängigkeit von der Distanz zwischen Sender und Empfänger. Zunächst wird ein kurzer Einblick in grundlegende physikalische Ausbreitungseigenschaften elektromagnetischer Wellen und in bestehende Beschreibungsmethoden des Mobilfunkkanals gegeben. Im Anschluss werden die Arbeitsmethoden einer kürzlich veröffentlichten Arbeit, welche sich mit der Beschreibung der DMC Leistung beschäftigt, dargestellt. Besonders hervorgehoben wird der Ansatz, zwei mathematische Modelle, eines mit potentiellem und eines mit exponentiellem Verlauf, für die Beschreibung des Verlaufs der DMC Leistung aufzustellen und zu untersuchen. Die beschriebenen Methoden werden aufgegriffen und auf das vorliegende Szenario übertragen. Die einzelnen durchgeführten Arbeitsschritte werden herausgestellt und erklärt. Dabei wird vor allem der Datenbearbeitung bzw. -validierung und den mathematischen Schritten zur Erstellung der beiden Modelle besondere Bedeutung beigemessen. Die erlangten Resultate und Erkenntnisse werden diskutiert. Die Eignung der beiden Modelle, den Verlauf der DMC Leistung zu approximieren, wird bewertet. Eine besondere Erkenntnis ist, dass sich die beiden genutzten Modelle, im untersuchten Bereich der Distanzen zwischen Sender und Empfänger, nur geringfügig voneinander unterscheiden. Durch weiterführende Untersuchungen, unter Anwendung einer Simulation, wird die Verlässlichkeit der Ergebnisse eingehend analysiert. Die Grundlage für die durchgeführten Betrachtungen bilden bereits vorhandene Messdaten und geschätzte DMC Parameter aus Channel Sounding Messungen in den Städten Bonn und Köln.



Kreutz, Felix;
Konzeption, Realisierung und Verifizierung eines automatisierten Messsystems zur Erfassung von 2D-Strahlungsdiagrammen im Antennenlabor VISTA. - 73 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

In vorliegender Arbeit wird die Konzeption, Implementierung sowie Verifikation einer Software im Laborbereich der "Virtuelle Straße - Simulations- und Testanlage" (VISTA) des Thüringer Innovationszentrum Mobilität (ThIMo) thematisiert. Die Software soll eine einfache Ansteuerung von Drehtisch, Signalaufnahme und Signalerzeugung realisieren, um auch ohne die herstellerseitige umfangreiche Software des Antennenmessbogens eine einfache Aufnahme von 2D-Antennenrichtdiagrammen zu ermöglichen. Um die Software bestmöglich umzusetzen, werden im Vorfeld der Programmierarbeit verschiedene Programmierumgebungen sowie Softwarearchitekturkonzepte verglichen. Die Arbeit legt dann detailliert die verwendete Softwarearchitektur offen, so dass eine spätere Weiterentwicklung der Software möglich ist. Zudem wird ein Benutzerhandbuch vorgelegt, welches einen einfachen Einstieg in die Handhabung der Software bietet. Im zweiten Teil der Arbeit erfolgt eine Betrachtung zu möglichen Messverfahren, die mit Hilfe des programmierten Messsystems sinnvoll umgesetzt werden können. Dies schließt auch Betrachtungen zur hochfrequenztechnisch korrekten Wahl einzelner Parameter wie z.B. der Winkelauflösung ein. Zur Verifizierung der Funktionalität wird ein Testdurchlauf umgesetzt. In diesem wird eine Antenne im Rahmen einer Qualitätseingangsprüfung in horizontaler sowie vertikaler Polarisation ausgemessen und die Ergebnisse mit den Werten der Herstellerspezifikation verglichen. Letztlich werden die Entscheidungen hinsichtlich Programmierumgebungen sowie Softwarearchitekturkonzepten, die zu Beginn der Arbeit getroffen wurden, abschließend bewertet.



Nguyen, Huy Hoang;
Evaluation of MANET and opportunistic routing protocols in 3D terrains. - 74 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Ein Mobil Ad-Hoc-Netzwerk (MANET) ist eine Sammlung von mobilen Knoten, welchen ohne zentralisierte Access Points oder Infrastruktur miteinander kommunizieren können. Jeder Knoten kann sich frei im Netzwerk und in jede Richtung bewegen. Es wird daher eine Herausforderung für die Routing Protokolle sein. Die Mobilität gibt bereits verschiedene Typen von MANET Routing-Protokollen, zum Beispiel das Dynamic Source Routing (DSR), Optimized Link State Routing (OLSR), Ad-hoc On-demand Distance Vector Routing (AODV), Dynamic MANET On-demand Routing (DYMO). Das sind die herkömmlichen Routing-Protokolle. Außerdem gibt es ein neues Paradigma in Routing für das drahtlose Netzwerke, welches immer beliebter wird, namens Opportunistic Routing. Epidemic und SimBeT sind zwei Beispiele solcher Routing-Protokolle. Die meisten Forschungen, die MANET und Opportunistic Routing-Protokolle untersucht haben, achten jedoch nicht auf die Wirkung des Geländes. Im realen irregulären Gelände gibt es viele Hindernisse, die zu einer instabilen Verbindung zwischen Knoten führen können und damit viele Änderungen in den Routing-Tabellen erfordern. Das Ziel dieser Arbeit ist die Auswertung der Wirkung von 3-dimensionalen (3D) Gelände auf konventionelle MANET und Opportunistic-Routing-Protokolle mit OMNET++. Die Simulationen haben gezeigt, dass das Netzwerke im 3D Gelände empfindlicher auf Änderungen reagiert als in 2D Gelände. Eine geringfügige Änderung der Knotengeschwindigkeit oder eine längere Simulationszeit kann einen großen Unterschied in der Paketzustellung bestimmter Routing-Protokolle bringen. Für einen kleinen Bereich und dichtes Netzwerk oder in flachen Gelände hat die Performance der herkömmlichen beziehungsweise Opportunistic-Routing-Protokollen keinen signifikanten Unterschied, daher können die beiden eine gute Lösung für die Implementierung des Ad-Hoc-Netzwerk. Jedoch in einen großen Bereich und wenigen Netzwerkknoten oder in extremen bergigen Bereich könnten Opportunistic-Routing-Protokolle bessere Leistungen erzielen.



Gandhi, Anuj;
Distance estimation based on channel profiles of multipath dominated environments in wireless sensor networks. - 95 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Drahtlose Sensornetzwerke (engl. Wireless Sensor Networks, WSN) haben in den vergangenen Jahren aufgrund ihrer kleinen Baugrößen sowie geringer Fertigungskosten und Energieverbräuche zunehmend an Beliebtheit gewonnen. Sie werden bereits in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen, wie beispielsweise zur Umgebungsüberwachung oder Objektdetektion eingesetzt. Da das Global Positioning System (GPS) nicht zur Ortung innerhalb von Gebäuden genutzt werden kann, sind auch Distanzbestimmung sowie Positionierung wesentliche Einsatzgebiete von WSN. Andererseits ist die Objektverfolgung in Innenbereichen aufgrund von Mehrwegeausbreitung immer noch eine technische Herausforderung. Zur Lösung dieser Problematik existieren bereits zahlreiche Algorithmen. Diese benötigen allerdings entweder eine Vielzahl an Sensorknoten oder erreichen nur eine unzureichende Genauigkeit von einigen Metern. Hauptzielpunkt dieser Arbeit ist daher, Algorithmen zu entwickeln, die es erlauben, eine Distanzbestimmung mit Dezimetergenauigkeit unter Zuhilfenahme eines einzigen Paars an Sensorknoten zu erreichen. Diese Arbeit schlägt zwei neue Ansätze zur Distanzschätzung in mehrwegebehafteten Umgebungen vor. Beide basieren auf der Schätzung der Signallaufzeit (engl. Time Of Arrival, TOA). Das Messsystem arbeitet nach dem Prinzip des aktiven Reflektors, bei dem zwei Sensorknoten auf mehreren Frequenzen wechselseitig senden und empfangen um den Kanal zu schätzen. Die Arbeit betrachtet sowohl Indoor- als auch Outdoormessungen. Als typische Indoorszenarien wurden Gangmessung und Büromessung ausgewählt. Anschließend kam die Programmiersprache Python zum Einsatz, um Simulationen durchzuführen. Im Gangszenario konnte mit den vorgeschlagen Algorithmen eine Genauigkeit von unter einem halben Meter erreicht werden, während die Genauigkeit in der Büroumgebung bei etwa 70 cm lag. Weiterhin stellt diese Arbeit zur Beurteilung der Zuverlässigkeit der gemessenen Distanz die drei Qualitätsparameter "Direct to Multipath Ratio" (DMR), "Signal to Peak Ratio" (SPR) und "Distance-amplitude based quality factor" vor.



Röhling, David;
Entwurf eines Algorithmus für die digitale Regelung eines inversen Pendels mit Hilfe von Bilderkennung. - 44 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde die Regelung eines inversen Pendels mit Hilfe einer Kamera und Bilderkennungssoftware untersucht. Die wesentlichen Herausforderungen beim Entwurf des Regelsystems sind in einer Totzeit durch Informationsverarbeitung und -übertragung und der geringen Abtastfrequenz der Kamera begründet. Die Motivation für diese Untersuchung stammt aus der wachsenden Anforderung an Regelungssysteme für die Zukunft der Industrie 4.0. Zunächst wurde das System mit Hilfe des Lagrange-Formalismus modelliert. Aus diesem Systemmodell wurde ein Simulationsmodell in Matlab Simulink erstellt. Das Simulationsmodell wurde dazu verwendet das Systemverhalten zu untersuchen, im Speziellen wurden die Grenzen der Totzeit und der Abtastfrequenz ermittelt. Es wurde ein Algorithmus für die Validierung des Regelsystems entworfen. Die tatsächlich auftretende Totzeit wurde mit Hilfe des auf dem Versuchsaufbaus implementierten Alfgorithmus gemessen. Mit diesen Informationen wurde das gesamte Regelsystem simuliert und geeignete Reglerparameter ermittelt. Das Regelsystem wurde mit diesen Parametern am Versuchsaufbau validiert. Die Messergebnisse zeigen, dass der Regler das System nicht Stabilisieren konnte. Die Gründe für den Unterschied der Simulation und der Messungen wurden analysiert und ein Ausblick auf mögliche Weiterarbeit an dem Thema wurde gegeben.



Hahn, Maximilian;
Entwurf eines aktiven ZF-Filters für LTE Band 20. - 81 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit dem Entwurf eines integrierten Zwischenfrequenz-Filters, das in einer speziellen Empfangsstruktur aus mikroelektronischen und mikromechanischen Komponenten verwendet wird. Die Kommunikation findet über das LTE Band 20 statt. Beim Entwurf des Filters wird eine auf OPV basierende Topologie verwendet. Dazu werden verschiedene Ansätze verglichen und bezüglich der Spezifikation des Filters bewertet. Die ermittelte Architektur wird anschließend als integrierte Schaltung in einer 0.18 [my]m CMOS Technologie implementiert und das zugehörige Layout erstellt. Jeder Schritt wird mittels Simulation verifiziert.



Weisbach, Philipp;
Entwurf eines Variable Gain Amplifiers (VGA) für LTE Band 20. - 68 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Durch die steigende Verbreitung von drahtloser Datenübertragung in integrierten Systemen und der damit verbundenen wachsenden Anforderung an den Dynamikbereich sind Variable Gain Amplifier (VGA) sehr wichtige Bausteine in der Signalverarbeitung geworden. In dieser Arbeit wird der Entwurf eines VGA's für die Anwendung in einem Empfänger für LTE-Band 20 in einer 180 nm-CMOS-Technologie behandelt. Ausgehend von der Spezifikation für den digital steuerbaren Verstärker wurden zunächst in der Literatur beschriebene Schaltungsstrukturen analysiert und verglichen. Für die Implementierung wurden dabei bestehende Konzepte auf die spezifische Anwendung in dem LTE-Empfänger hin angepasst. Die gute Integrierbarkeit der Schaltung in den Standard CMOS Prozess stand dabei im Vordergrund, weshalb die Steuerung der Verstärkung ohne passive Elemente vorgenommen wurde. Es wird ein Ansatz von binär gewichteten, digital zuschaltbaren Transkonduktanzzellen genutzt, um eine lineare Verstärkungssteuerung zu erzielen. Der einstufige VGA deckt für ein 3-Bit Steuersignal einen Verstärkungsbereich von 0-17,4 dBV mit einer maximalen absoluten Abweichung von 0,75 dBV bei einer 3 dB Bandbreite von 240 MHz ab. Der Verstärker belegt eine Chipfläche von 1.735 [my]m^2 und der Stromverbrauch beträgt 1,17 mA bei einer Spannungsversorgung von 1,8 V.



Drenkhahn, Kevin Etienne;
Überlegungen zur messtechnischen Erfassung von Antennenrichtdiagrammen mittels I/Q-Basisbandsignalen. - 55 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

In der modernen Hochfrequenztechnik ist einer der Schwerpunkte die Verkleinerung von Schaltungen. Dazu zählen auch Empfangs- und Sendesysteme für die Funkübermittlung. Hierbei spielt, um Kosten bei der Implementierung zu senken und Signalverluste zu minimieren, die Integration von Teilen des Frontends in unmittelbare Nähe der Antenne eine immer größere Rolle. Diese Tendenz stellt für die Antennenmesstechnik eine zunehmende Herausforderung dar. Klassische Antennenmesssysteme arbeiten mit Fußpunktsignalen um Antennenrichtdiagramme aufnehmen zu können. Auf den Fußpunkt kann, durch die beschriebene Entwicklung, bei vielen Systemen (wie z.B. Mobilfunkgeräten) nicht mehr zugegriffen werden, ohne dass dabei die Eigenschaften der Antenne massiv beeinflusst werden. Eine Anforderung an die Forschung und Entwicklung in diesem Gebiet ist es daher, alternative Lösungen zur Antennenmessung zu finden. Die konkrete Aufgabenstellung für diese Arbeit bestand darin, bekannte Informationen und Erkenntnisse hinsichtlich ihrer Relevanz für die Problemstellung zusammenzufassen und auf dieser Basis Lösungskonzepte zu erarbeiten. Dazu werden Untersuchungen zum Informationsgehalt der Signale an verschiedenen Stellen in Empfangs- und Sendeeinheiten angestellt. Berücksichtigt werden unterschiedliche, moderne Konzepte zur digitalen Informationsübermittlung via Funk. Im Mittelpunkt der Forschung steht hierbei der Einfluss der verwendeten Bausteine auf das Signal. Anschließend werden verschiedene Konzepte zur Amplituden- und Phasenmessung für Antennen vorgestellt und hinsichtlich ihrer Vor- und Nachteile sowie ihres möglichen Einsatzbereiches bewertet.



Schiemer, Melanie;
Experimentelle Untersuchungen zur passiven Abschirmung magnetostatischer und elektromagnetischer Felder. - 57 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Schirmwirkung von fünf unterschiedlichen Werkstoffen bei sich änderndem Abstand zum Schirmmaterial im magnetostatischen Feld zu untersuchen, um Aussagen über die Güte der Abschirmung treffen zu können. Aus diesem Grund wurden zunächst in Kapitel 2 die relevanten theoretischen Grundlagen eingeführt. Als erstes erfolgte eine Erklärung der beiden wesentlichen Größen zur Beschreibung eines magnetischen Feldes, der magnetischen Flussdichte B und der magnetischen Feldstärke H. Anschließend wurde die magnetische Leitfähigkeit [my] erklärt, da diese als Proportionalitätsfaktor eine Verknüpfung der beiden Größen ermöglicht. Darüber hinaus ist der HALL-Effekt betrachtet worden, da dieser bei der Messung von Magnetfeldverteilungen ausgenutzt wird. Danach folgte eine Erklärung des Prinzips der Abschirmung auf der Grundlage der Verteilung der magnetischen Feldlinien. Außerdem wurden die verschiedenen Schirmmaterialien vorgestellt. Nachfolgend wurden der Schirmfaktor, welcher als Maß für die Bewertung der Schirmwirkung der Schirmmaterialien dient und der Stand der Technik diskutiert. In Kapitel 3 wurde ein Messaufbau konzipiert, welcher die Anforderungen, welche sich aus den theoretischen Grundlagen ergeben hatten, erfüllte. Hierbei wurden die zur Verfügung stehenden Messgeräte, wie beispielsweise Teslameter und Labornetzgerät verwendet und darüber hinaus der Messablauf und das Vorgehen bei der Datenanalyse festgelegt. Mit Hilfe des so konzipierten Messaufbaus konnten Messwerte für die magnetische Flussdichte, bei unterschiedlichen Ausgangssituationen ermittelt werden, welche in Kapitel 4 präsentiert worden sind. Zu diesen zählte die Verteilung der magnetischen Flussdichte ohne extern erzeugtes Magnetfeld und ohne den Einfluss der verschiedenen Schirmmaterialien, sowie mit dem Einfluss der verschiedenen Schirmmaterialien. Weiterhin zählte dazu die Verteilung der magnetischen Flussdichte mit extern erzeugtem Magnetfeld, wiederum mit und ohne den Einfluss der verschiedenen Schirmmaterialien und anschließenden Vergleichsmessungen. In Kapitel 5 wurden die Messergebnisse diskutiert, wobei zusätzlich eine Fehleranalyse zum Messaufbau und die Berechnung des Schirmfaktors durchgeführt worden sind. Aus den gewonnenen Ergebnissen wurde deutlich, dass eine Aussage über den Einfluss der einzelnen Werkstoffe auf das statische Magnetfeld nur differenziert getroffen werden kann. Allerdings konnte anhand der Stoffklasse sicher festgestellt werden, dass der dia-magnetische Werkstoff Kupfer schlechter schirmt als die ferromagnetischen Werkstoffe. Von den ferromagnetischen Werkstoffen schwächte zwar einerseits Stahl das statische Magnetfeld am meisten, andererseits wies dieses auch die größten Abmessungen auf.



Sheth, Ishan Paresh;
PHY layer optimization for real-time high speed wireless local area network protocol. - 100 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Industrie 4.0 soll neuartige Fertigungsverfahren für die Industrie in der "vierten industriellen Revolution" ermöglichen. Ein zentraler Aspekt spielt hierbei die Funkkommunikation im Produktionsprozess und ihre Schnittstelle zu Maschinen. Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit der Realisierung einer echtzeitfähigen OFDM-basierten Funkkommunikationstrecke zwischen Maschinen basierend auf dem Funkstandard IEEE 802.11n. Zur Realisierung einer Übertragung mit niedriger Ende-zu-Ende Latenz und geringer Fehlerrate spielt die Adaption der physikalischen Schicht des Senders und Empfängers auf die Funkkanalumgebung eine wichtige Rolle. In dieser Arbeit wurden aus diesem Grund Möglichkeiten der Linkadaption mit verschiedenen Algorithmen zur Kanalschätzung untersucht und hinsichtlich Güte und Komplexität bewertet. Im ersten Teil der Arbeit werden pilotbasierte Verfahren basierend auf Least-Square (LS), Minimum Mean Square Error (MMSE) und Least Mean Square (LMS) Kriterien zur Kanalschätzung untersucht. Die pilotbasierten Verfahren ermöglichen eine sehr aufwandsgünstige Umsetzung im Frequenzbereich, wobei zur Interpolation der Kanalkoeffizienten Filterverfahren basierend auf dem Wiener-Ansatz oder der IDFT/DFT Operation zum Einsatz kommen. Im zweiten Teil der Arbeit werden zwei verschiedene Methoden der Kanalschätzung für Präambel-basierte OFDM-Übertragungsverfahren vorgestellt. Die erste Methode nutzt die DFT-basierte Schätzung der Kanalimpulsantwort, welche bei spektraler Begrenzung des Pilotsignals, durch Einfügen von Subträgern ohne Belegung, Kanalschätzfehler auch bei sehr hohem Signal-zu-Rausch Verhältnis aufweist. Dieser Effekt wird durch Begrenzung der DFT auf das modulierte Spektrum beseitigt. Diese Methode wird als "truncated DFT" bezeichnet. Neben Kanalschätzverfahren werden ebenso Entwurfsregeln für die Präambel des OFDM-Systems diskutiert. Zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit der verschiedenen Algorithmen wurden Simulationen am Beispiel eines 2x2 MIMO Alamouti OFDM-Systems mit MMSE Entzerrung durchgeführt.



Potoski, Kevin;
Untersuchung von Integrationseinflüssen auf Radarobjekte - mit Fokus auf Signalverarbeitung. - 95 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Bei Mercedes-Benz soll der Radarsensor in Zukunft eine rohbaufeste Einbauposition erhalten. Diese Befestigungsmethode stellt neuartige Herausforderungen für dessen Signalverarbeitung dar. Insbesondere stellt sich dabei die Frage, welchen Einfluss die auftretenden mechanischen Schwingungen auf die Winkelbestimmung des Sensors haben. Gegenstand dieser Arbeit ist den Einfluss dieser Schwingungen auf die Winkelbestimmung des Sensors zu untersuchen. Dafür wird eine Simulation eines "Fast Chirp FMCW" Radars erstellt und durch reale Messungen in ihrer Funktionsweise verifiziert, wobei die nachfolgenden, frei wählbaren Bestandteile der Simulation hervorzuheben sind. Die Radarparameter sind hinsichtlich Bandbreite, Startfrequenz usw. beliebig einstellbar. Auch ist eine variable Antennenkonfiguration möglich. Es kann ein virtuelles Objekt innerhalb eines 3-dimensionalen Raums eingestellt werden. Die Eingabe kann über Karthesische- oder Kugelkoordinaten erfolgen. Darüber hinaus kann das Objekt mit einer Geschwindigkeit oder Beschleunigung versehen werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, eine variable Schwingung des Sensors in allen 3 Raumdimensionen mit beliebig einstellbarer Amplitude und Frequenz festzulegen. Dabei kann der Objektwinkel durch Ablesen der Phasendifferenzen oder mithilfe einer FFT ermittelt werden. Die Ergebnisse der Simulation können für jeden Kanal als Range-Doppler- und als Range-Bearing-Map dargestellt werden. Mit Hilfe dieser Simulation werden kritische Schwingungsparameter identifiziert und deren Auswirkungen auf die Winkelbestimmung an einem exemplarischen Objekt untersucht. Es zeigt sich, dass mech. Schwingungen im betrachteten Frequenzbereich von 40Hz bis 120Hz, aufgrund der sehr geringen Zeitspanne der Winkelbestimmung, nur durch die Größe ihrer Auslenkung zu Fehlern bei der Signalverarbeitung führen. Aus der Analyse des vom Radar bestimmten Winkels bei verschiedenen Schwingungsfällen und unterschiedlichen Auslenkungen folgt, dass insbesondere die rotatorischen Schwingungen um die Z-Achse zu großen Fehlern bei der Winkelbestimmung führen. Es wird somit gezeigt, dass der Einfluss von mech. Schwingungen auf die Messungen des Objektwinkels vor allem durch Dämpfung der Schwingungsamplitude minimiert werden kann. Auf Basis der Ergebnisse wird ein Ausblick auf in Zukunft erforderliche, ergänzende Untersuchungen gegeben.



Vatyutov, Roman;
Fiber-optic interfaces for analogue E/O LTCC microwave modules. - 34 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Radio-over-Faser (RoF) -Technologie bietet eine vielversprechende Lösung für die wachsende Nachfrage nach Low-Cost, ultrabreiter Bandbreite und eine hohe Datenrate Kommunikationsverbindungen. Die inhärenten Vorteile der optischen Fasern, wie zum Beispiel große Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen, geringer Stromverbrauch, leichte und kompakte Bauweise machen sie die entsprechenden Ersatz für herkömmliche sperrige und verlustbehafteten Wellenleiter oder Koaxialkabel für die Signalübertragung. Die wichtigsten Parameter, die die Leistung eines analogen RoF Verbindung definieren, sind Verstärkung, Rauschzahl und störungsfreien Dynamikbereich.



Frolov, Timur;
Study of ultra wideband vivaldi antennas for non-destructive testing. - 79 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

In dieser Arbeit werden die grundlegenden Parameter und ein paar design-Methoden der ultra-breit-band-Vivaldi-Antennen wurden diskutiert und vorgestellt. Die meiste Aufmerksamkeit wurde auf Vivaldi-Antennen, Heizkörper design, das sind in der Regel vertreten durch elliptisch oder exponentiell konische Kupfer-Schichten. Auch, einige der wichtigsten Parameter des ultra-wide-band-Antennen wurden entdeckte und erhalten während der zahlreichen Simulationen in der CST Microwave Studio-software.



Tomova, Mihaela Todorova;
Evaluation von Interferenzen auf Sensornetze im Fahrzeug. - 57 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Heutzutage wird die Kommunikation zwischen verschiedenen elektronischen Komponenten (z.B. Sensoren, Steuerungsgeräte) in einem Fahrzeug mit Hilfe von Bussystemen realisiert. Mit den steigenden Ansprüchen nach Komfort und Sicherheit während der Fahrt wächst auch die Anzahl an Sensoren im Fahrzeug. Damit zukünftig zusätzliche Kosten für Verkabelung und Einbau verringert werden können, entstand die Frage nach einer neuen Methode zur Realisierung der Intra-Fahrzeug-Kommunikation. Ein potentieller und während der letzten Jahre in vielen Bereichen verwendeter Lösungsansatz sind drahtlose Sensornetze (Wireless Sensor Network (WSN)). Die Standards für Wi-Fi, Bluetooth und Global System for Mobile Communications (GSM) waren für drahtlose Sensornetze nicht geeignet, da für ihren Betrieb viel Energie benötigt wird. Damit der Energieverbrauch gering bleibt und Kabel für zusätzliche Stromquellen gespart werden können, wurde ein neuer Standard (Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.15.4) entwickelt. Dieser Standard ist durch geringere Leistungsaufnahme für lange Betriebszeiten über Batterieversorgung und durch geringe Datenraten charakterisiert. Eine der bekanntesten Technologien, die auf IEEE 802.15.4 basieren und in drahtlosen Sensornetzen benutzt werden, ist ZigBee. Zentrale Probleme von ZigBee bzw. IEEE 802.15.4 sind die unvorhersehbare Natur des verwendeten Mediums (Funk), verursacht z.B. durch Mehrwegausbreitung, und das am häufigsten genutzte Frequenzband (2.4 GHz), in dem auch andere drahtlose Technologien wie Wi-Fi und Bluetooth arbeiten. Im Rahmen dieser Arbeit wird versucht, die Eignung des Standards 802.15.4 und von ZigBee für den Einsatz in Fahrzeugen zu überprüfen und die folgenden Fragen zu beantworten: - Welche Störungen sind in einem Fahrzeug zu beobachten? - Welchen Einfluss können die ermittelten Interferenzen auf die Qualität der Übertragung haben? Passende Anwendungsszenarien zur Evaluation von Interferenzen werden herausgearbeitet und nach Anforderung in einer Object Modular Network Testbed in C++ (OMNeT++)-basierten Simulationsumgebung simuliert. Abschließend werden die Ergebnisse evaluiert und diskutiert und die Arbeit der Simulationsumgebung überprüft.



Harishchandra Nayak, Adarsh;
Elastic scaling of software based networks. - 108 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Das Ziel dieser Studie ist es, die Konzepte von Engineering und Optimierung von ICT im Bereich der Fahrzeug-Vernetzung zu validieren. Der Austausch von Informationen zwischen einer Reihe von Fahrzeugen und Infrastruktur wird immer von Netzwerk-Ressourcen Nutzung beschränkt. Ein Fehler in Verbindung zwischen den Peer-Fahrzeugen und der Infrastruktur ist ein gemeinsames Ergebnis einer solchen Übernutzung der Ressourcen. Somit sind diese Verbindungen soll durch die Verwaltung ihren Zugang zu verschiedenen mobilen Access Points skaliert werden. So im Rahmen dieser Arbeit wollen wir das Potenzial von Software-basierten Netzwerken zu studieren, um die Netzwerk-Konnektivität bei der Skalierung. Eine solche Implementierung von Software-basierten Vernetzung in der Infrastruktur kann die Selbstorganisation Eigenschaft in Fahrzeug-Vernetzung ermöglichen. Die Skalierung der Netzwerkverbindung kann durch verschiedene Verfahren realisiert werden. Einer der Ansätze, wäre die Netzwerkressourcen während der Kommunikation verwendet zu optimieren. Hier haben wir das Engineering-Konzept, Multi-Objective Optimization (MOOP) auf dem Gebiet der Vernetzung validiert. Diese Technik wird verwendet, um ein Optimum an einem gemeinsamen Ziel zu nähern, durch Minimierung einer Reihe von Zielen mit einer bestimmten Einschränkung maximieren. So angewendet, wenn im Bereich der Vernetzung, müssen wir eine Reihe von Parametern auswählen, die überwacht und optimiert werden können, um ein Ziel zu erreichen. Eine nahtlose Anbindung der Zweck der Arbeit ist, haben wir uns für Parameter wie Datenrate, die Anzahl der kommunizierenden Fahrzeugen und dem Bereich der Kommunikation. Die Implementierung von Software Defined Networking ist immer abhängig von einem Entscheidungsfaktor. Also in unserer Arbeit, würden wir den Zustand des Netzwerks als entscheidender Faktor in Betracht ziehen. Dieser Zustand des Netzwerks, wenn es als Parameter betrachtet, kann auch als Einschränkung für die Optimierungstechnik dienen. Um den Netzwerkzustand ableiten haben wir die Anwendung VoIP in OMNeT ++ Werkzeug betrachtet. Die VoIP-Anwendung, mit Performance-Metriken wie MOS und Verluste, können Sie uns einen Überblick über die Leistungsfähigkeit des Netzes geben. Somit haben wir die VoIP-Anwendung verwendet, um den Netzwerkstatus abzuleiten, die auch als Einschränkung für MOOP wirken kann. Durch die Simulation der MOOP haben wir auch die Ergebnisse der Verbesserung der Leistung von VoIP-Anwendung unter den Peers geprüft und zur Verfügung gestellt. So, wenn das Konzept durch die Implementierung von SDN realisiert wird, würden wir in der Lage sein, um die Konnektivität zu skalieren.



Dmitriev, Daniil;
Analysis of the error rate for rotating constellations with adaptive angle of rotation using different modulation schemes and under varying channel conditions. - 55 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Diese Masterarbeit analysiert die Rotation des Signalraums (signal space diversity) hinsichtlich ihrer Anwendung zur Bereitstellung der Sicherheit auf der physikalischen Schicht. Wir betrachten ein verteiltes Netzwerk, in dem nicht alle amplify und forward-Relais vollständig vertrauenswürdig sind und versuchen die empfangenen Daten zu entschlüsseln. Sie kennen jedoch nicht den Winkel der verwendeten Rotation für das Modulationsverfahren und sind nicht intelligent genug, um den Winkel selbst zu schätzen. Der Wert der Fehler in der empfangenen Nachricht zeigt, wie viele Informationen der Links anfällig für die Lauscher ist. Mit anderen Worten, je höher der Fehler für den Empfänger, der den Drehwinkel nicht weiß, desto sicherer sind unsere Informationen. Durch den Vergleich unserer Ergebnisse mit den Ergebnissen aus der Literatur für die optimalen Winkel, die die Leistung des Übertragungssystems steigern, können wir eine Reihe von empfohlenen Winkel feststellen, die einen guten Kompromiss zwischen Sicherheit und Leistung darstellen. Die Masterarbeit liefert eine detaillierte Analyse der Leistungsfähigkeit eines Empfängers, der den Drehwinkel nicht kennt. Die Analyse erfolgt für verschiedene Modulations-Schemata und unter verschiedenen Rauschen und Fading-Annahmen. Am Ende stellen wir eine Tabelle der geeigneten Drehwinkel zur Verfügung, um ein bestimmtes Sicherheitsniveau für jedes Modulationsschema für eine spezifische Fading-Umgebung und einen Bereich des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNRs) zu erhalten. Wir stellen auch eine Tabelle der kryptographischen Leistung des gedrehten Konstellationsschemas bei den verschiedenen in der Literatur empfohlenen Winkeln zur Verfügung, von denen einige Teile aus Standards wie DVB-T2 (2. Generation Digital Terrestrial Television Broadcasting) sind.



Goskov, Ivan;
Evaluation of artificial neural networks-based handover algorithms in multi-terminal and multi-application scenarios. - 114 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die modernen Trends der Entwicklung der Telekommunikation erfordern neue Ansätze zu den klassischen Verfahren von HO. Traditionelle Mechanismen von HO, die auf RSS basierend sind, werden irrelevant für die modernen Technologien und Dienstleistungen, die die Anforderungen der Kunden und Anwendungen sowie die Bedürfnisse des Betreibers erfüllen müssen. In der wissenschaftlichen Literatur und in der Industrie gibt es viele Ansätze zur Lösung dieses Problems, zum Beispiel, die Methoden der Entscheidungsfindung auf der Grundlage von vielen Kriterien (multi-criteria decision making), neuronale Netze, fuzzy-Logik etc. In dieser Masterarbeit haben wir eine gründliche Analyse der bestehenden Algorithmen für den Ausgleich der Netze mit dem Schwerpunkt auf die Algorithmen, die die Mechanismen neuronaler Netze nutzen, gemacht. Im Detail wurden die Kriterien für den Lastenausgleich und die Kriterien für die Entscheidung über HO untersucht. Betrachtet wurden die Klassifizierung der neuronalen Netze, sowie ihre Parametrisierung. Am Ende wurde der Algorithmus für den Ausgleich der Netze ausgewählt, der genau so im Rahmen des Simulators OMNet++ umgesetzt war. Er wurde analysiert und modifiziert mit Hilfe von MCDM-Algorithmus. Auch im praktischen Teil haben wir ein neuronales Netzwerk trainiert und seine Wechselwirkung mit dem ausgewählten Algorithmus für den Ausgleich der Netze gegründet. Die Arbeit der Algorithmen wurde mit Hilfe von Matlab bewertet , aber der Algorithmus, der durch OMNet++ eingebettet ist, muss noch überarbeitet werden. Als zukünftige Arbeit planen wir die geänderte Kode für die Bewertung der in Matlab gemachten Annahmen verwenden.



Valeev, Bulat;
Tensor based system modelling for GFDM. - 84 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

5G zellulären Kommunikationssystemen wird erwartet, dass viele Anwendungsszenarien wie taktile Internet, Maschinentyp Kommunikation (MTC) und das Internet der Dinge (IoT) Bereitstellen von Datenraten von einigen Gigabits / s Wireless-Konnektivität zu unterstützen. Die physikalische Schicht sollte die folgenden Design-Kriterien, eine höhere spektrale Effizienz erfüllen. Effizient unterstützt MIMO, Nieder Out-of-Band (OOB) Emissionen, geringere Komplexität der Implementierung und einen geringeren Stromverbrauch. Generalized Frequenzteilungsmodulation neue OFDM basierenden Ansatz, der die Anforderungen 5G auf Kosten der Komplexität erfüllt. GFDM verwendet Zeitüberlappungs für die Symbole in einem Übertragungsblockdichte der übertragenen Daten zu erhöhen. Darüber hinaus bietet GFDM flexible Überlappung der Subträger. Die Frequenzüberlappung erhöht leicht die Fehlersymbolrate (SER) des Systems, sondern verringern Strahlung Out-of-Band. Das System kann auch die Anzahl der verwendeten Subträger im Falle anpassen, wenn Frequenzfreigabe verwendet wird. Das System kann in den gleichen Frequenzbändern wie ihre Rechts Anwender arbeiten und sich mit ihnen nicht stören. Das Übertragungssystem ist komplexer, weil es die Intersymbolinterferenz einzuführen. Die GFDM Modulationsschema kann mit Tensoralgebra dargestellt werden, genauer gesagt die PARATUCK 2 (Parallel Faktoren Tucker2) Tensor-Modell. Modell erlauben uns, die Zeit- und Frequenzbereich separat für die Symbole in einem Übertragungsblock einzuführen. Das PARATUCK2 Modell kann genutzt werden, um effizientere Wege zu finden, um die unbekannten Symbole oder Kanalschätzung zu schätzen.



Podkurkov, Ivan;
Advanced signal processing algorithms for OFDM radar. - 103 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

In dieser Arbeit fortschrittliche Signalverarbeitungstechniken zur Parameterschätzung wurden für Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) Radarsysteme entwickelt. Solch ein Mehrträger-Radarwellenform ein Enabler sein für die gemeinsame Radar und drahtlose Kommunikation in der nächsten Generation drahtloser Netzwerke zu realisieren. Die Lösung von Radar Problem in diesem Zusammenhang erscheint harmonischen Retrieval werden Problem gut bekannt (oder Spektrumanalyse) und somit hat es mehrere gut untersuchten Lösungen, wie Periodogramm-Algorithmus und ESPRIT basierten Algorithmen, die auch in dieser Arbeit verwendet werden. Zunächst werden diese Algorithmen auf den Fall von mehreren erweiterten Empfangsantennen in einem Schmalbandsystem, das nicht nur die Entfernung und die Geschwindigkeit der Radarziele, auch die Ankunftsrichtungen in beiden Azimut- und Elevationsrichtung zu schätzen kann. Die äquivalente Problem ist ein vierdimensionales harmonischen Retrieval Problem. Aber, wie es dargestellt ist, Periodogramm-basierte Lösungen erfordern viel mehr erhalten Sensoren gleiche Auflösung wie ESPRIT basierte Algorithmen zur Verfügung zu stellen. Zweitens, wenn ein Breitbandsystem betrachtet wird, Signale auf unterschiedlichen Subträgern erleben unterschiedliche Phasenverschiebungen. Dies führt zu einer erheblichen Leistungseinbußen führen. Durch die Verwendung von Interpolationstechniken ein äquivalentes schmalbandigen OFDM-System erhalten wurde, die eine bessere Nutzung der verfügbaren physischen Ressourcen ermöglicht und erheblich die Leistungsverschlechterung durch den Breitband-Natur des Radarsystems verursacht wird. Die Vorverarbeitung Verfahren basierend auf Interpolation der empfangenen Messungen untersucht, und es wird gezeigt, daß es verwendet werden, um Leistung kann in Breitbandsystems zu verbessern.



Ivanov, Aleksandr;
Analogue RF-over-fiber applications. - 81 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

In den letzten Jahrzehnten haben sich die Nutzung der drahtlosen Kommunikation und mobile Geräte deutlich erhöht. Es wurde auch beobachtet, dass der Bedarf an höheren Datenrate auch wächst. Die Stromübertragungssysteme unzureichend ist diese steigenden Anforderungen der nächsten Generation Kommunikationssystems zu erfüllen. In diesem Szenario, Radio über Fiber-Technologie ist eine vielversprechende Technologie aufgrund seiner inhärenten Vorteile wie eine höhere Bandbreite, Störfestigkeit, reduzierte Masse und Größe. Die Technologie, die optische Faser verwendet, ist Radio über Fiber (RoF) -Technologie bezeichnet. Daher sollten RoF Sender zwei Anforderungen kombinieren: die Kombination von RF und optischen Teil in einem Gerät zu ermöglichen und dennoch kompakt und kostengünstig sein. Low Temperature Co-fired Ceramics (LTCC) Technologie ist ein prominentes spacequalified Modul und Verpackungstechnik für die Realisierung von wirklich dreidimensionalem kompakte Mikrowellenschaltungen wie elektrooptische Modulatoren oder Demodulatoren, Sender und Empfänger. Somit können sowohl Glasfaser- und keramische Vielschicht durch die Kombination von Technologien, können viele neue und vielversprechende Implementierungen für hohe Datenrate und hoher Zuverlässigkeit von Anwendungen, beispielsweise in mobilen und satellitengestützte Kommunikation ins gefasst werden. Diese Arbeit beschreibt den Stand der Technik Anwendung von RoF in aktuellen Projekten, Geräte und Gegenstände und hat folgende Ziele: - Literaturstudie von analogen RoF Anwendungen im Frequenzbereich zwischen 1 und 100 GHz und ihre operativen Funktionen. - Identifizierung von RoF Schlüssel-Design und Implementierung für die Anwendung in Kombination mit LTCC-Technologie für künftige Smart-Satelliten-Nutzlasten. - Identifizierung von RoF-Anwendungen, die von besonderer Bedeutung oder Interesse für zukünftige Smart Satellitennutzlasten erscheinen.



Bikmukhamedov, Radion;
Evaluation of multi-criteria handover algorithms in multi-terminal and multi-application scenarios. - 129 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die zunehmende Komplexität der modernen Mobilfunknetzen Kräfte komplexere Mechanismen für die Übergabe-Verfahren. Eines der am weitesten anerkannte Lösungen für Netzwerk-Auswahlproblem ist die Nutzung von Multi-Criteria Decision Making (MCDM), auch als Multi-Criteria Decision Analysis (MCDA) bekannt. Allerdings gibt es viel geöffnet Themen wie Aufbau von optimalen MCDM-Algorithmus, der in Bezug auf die Benutzererfahrung und Auswertung der Ergebnisse durch die Algorithmen erzeugt. Basierend auf den Ergebnissen der Literaturrecherche und eigene Untersuchungen, eine optimale Regelung des MCDM-Algorithmus wurde vorgeschlagen und seine optimality wurde weiter mit Hilfe von Computersimulationen bestätigt. In diesem Schema bedient Verbesserte Max-Min-Methode auf Normalisierungsstufe wurde gewichteten kleinsten Quadrate für die Gewichtung der Kriterien und GRA wurde als Ranking-Algorithmus gewählt. Bekannte Bewertungsansätze wurde analysiert und verifiziert, eigene modulare Methode zur Auswertung von MCDM-Algorithmen vorgeschlagen. Dieser Ansatz bezeichnet wird von den Forschern in diesem Bereich aufgrund unterschiedlicher Bewertungskriterien Anwendung erzeugt Probleme der Unvergleichbarkeit der Evaluierungsergebnisse zu lösen. Der Ansatz erlaubt Klassifizierung der Kriterien, die von Anwendungsgebiet auf Gruppen (zum Handover, Quality of Service, Device). Dann, je nach Bedarf, Evaluierungseinteilungen Algorithmus aus einem einzigen Satz verwendet werden können, was schafft Gelegenheit Auswertungsergebnisse dieser Mengen zu verwenden, die ein Forscher interessiert ist. Außerdem, Beispiele und Vorschläge in Bezug auf Verfahren der Parametrisierung Verfahren wurden in der Praxis zur Verfügung gestellt und angewandt Teil der Arbeit mit Hilfe von OMNeT++ Software. Superiority der Bewertungsmethode vorgeschlagen wurde anhand von Fallstudien gezeigt.



Dahle, Sebastian;
Netzwerkmonitoring in einem mittelständischem Forschungsunternehmen. - 57 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Die vorliegende Arbeit handelt von der Einführung eines Netzwerkmonitoring-Systems in einem mittelständischen Forschungsunternehmen. Zunächst wird ein Überblick über Netzwerkmonitoring allgemein und dabei oft verwendete Protokolle gegeben. Es folgt eine Analyse der Anforderungen im Forschungsunternehmen. Anschließend werden verschiedene Monitoring-Lösungen miteinander auf ihre Erfüllung dieser Anforderungen geprüft. Die Wahl fällt dabei auf Icinga2, das im Anschluss ausführlich vorgestellt wird, wobei exemplarisch beschrieben wird, wie Icinga2 die gestellten Anforderungen erfüllen kann. Den Abschluss der Bachelorarbeit bildet eine Reflexion über die Einbindung des Netzwerkmonitoring-Systems.



Werner, Daniela;
Messtechnische Beurteilung des Einflusses eines Antennenmessbogens in der VISTA-Kammer auf gestrahlte EMV-Emissionsmessungen. - 41 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Die neu errichtete Absorberhalle "VISTA" - Virtuelle Straße - Simulations- und Testumgebung des Thüringer Innovationszentrums Mobilität (THIMO) an der TU Ilmenau wurde im Rahmen dieser Arbeit hinsichtlich ihrer Eignung für normgerechte EMV-Messungen untersucht. Insbesondere wurde hierbei verifiziert, ob durch den Einbau eines Antennenmessbogens die Qualität der Halle für gestrahlte Emissionsmessungen von 1 bis 6 GHz beeinträchtigt wird. Als Vergleichsmaßstab dienten hierbei Qualifikationsmessungen der Firma Seibersdorf Laboratories vor Einbau des Antennenmessbogens. Die durchgeführten Messungen nach dem Site-Voltage Standing Wave Ratio (Site-VSWR)-Messverfahren belegen deutlich einen störenden Einfluss des Antennenmessbogens auf die EMV-Eigenschaften der Halle. Anhand theoretischer Überlegungen und praktischer Untersuchungen zu den Einflüssen des Bogens, der Anordnung der Messstrecke in der Halle sowie der Art von Bodenabsorber und Antennenmast wurde eine optimierte Messanordnung entwickelt, die im praktischen Test deutliche Verbesserungen gegenüber der ursprünglichen Messanordnung aufweist. Weiterhin wurden Schwachstellen in der zugrunde liegenden Messnorm hinsichtlich der vorgegebenen örtlichen und frequenzbezogenen Abtastschrittweite aufgezeigt, die dazu führen können, dass eine originär nicht taugliche Absorberhalle als tauglich eingestuft wird.



Schönfeld, Anna;
Entwurf und Implementierung einer Mustererkennung für die Glasbruchdetektion. - 79 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, wie mit Hilfe von Ultraschallwandlern beschädigte Verbund-Sicherheitsglasscheiben von unbeschädigten sicher unterschieden werden können. Ein Ultraschallsignal wird dafür auf die Glasscheibe aufgebracht, die entstehenden Schwingungen werden aufgenommen und bilden anschließend das Empfangssignal. Während der Messung wirken künstlich zugeführte Umwelteinflüsse auf die Glasscheibe. Diese sind mechanische Reibung und Nässe. Trotz dieser Störfaktoren soll die binäre Unterscheidung von beschädigtem und unbeschädigtem Glas gelingen. Die Arbeit umfasst die Auswahl geeigneter Parameter für vier unterschiedliche Anregungen des Glases. Außerdem werden zwei Sensoranordnungen untersucht. Die damit aufgenommenen Empfangssignale werden unterschiedlichen Verarbeitungsmethoden unterzogen, um charakteristische Merkmale für eine Beschädigung zu erhalten. Charakteristische Merkmale für die Beschädigung ergeben sich dabei aus zusätzlich auftretenden Wellenpaketen sowie dem Absinken der Signalamplitude. Insgesamt werden 40 Merkmale extrahiert. Da die Zeitpunkte zu denen im Empfangssignal zusätzliche Wellenpakete auftreten von der Lokalität des Schadens auf der Glasscheibe abhängig sind, werden in einem zweiten Schritt die 22 zeitunabhängigen Merkmale gesondert betrachtet. Zur Bestimmung des Glaszustandes (Klassifikation) werden zwei Typen von neuronalen Netzen (Feedforward und Self Organizing Map) verwendet, welche mit unterschiedlichen Merkmalskombinationen angelernt werden. Das Feedforward-Netz wird mit 22 zeitunabhängigen Merkmalen und einer zufälligen Auswahl von Mustern aller Störeinflüsse angelernt und bildet einen generalisierungsfähigen Klassifikator mit 99,9% Richtigklassifikationsrate. Dieser erkennt erfolgreich eine weitere Beschädigung, die der Glasscheibe zugeführt wird. Die Self Organizing Map hingegen besitzt Neuronen die bei verschiedenen Beschädigungszuständen aktiviert werden. Eine fehlerfreie Zuweisung der Neuronen zu Klassen ist deshalb nicht möglich. Wie die Klassifikatoren auf Umwelteinflüsse außerhalb der Testumgebung reagieren und ob ein rekurrentes Netz für langsam wirkende Änderungen von Umweltparametern geeignet wäre, erfordert weitere Untersuchungen.



Sharma, Himanshu;
Triple frequency based RTK implementation in real time. - 96 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die Revolution in der Global Navigation Satellite Systems (GNSS) erlaubte Benutzer Anwendungen zu realisieren, die vor ein paar Jahren nicht realisierbar waren. Die Unsicherheiten in der Satelliten-Code und Phase Vorurteile und Code und Phase Multipath ist jedoch nach wie vor ein limitierender Faktor bei der Erreichung höheren Genauigkeit. Heutzutage verwenden die differentielle GPS-Techniken, die ein Netzwerk von Referenz-Receiver einsetzen, Sub-Meter oder sogar Zentimeter Höhe Positioniergenauigkeit erreichbar. Nach dem Modernisierungsplan für GPS wird ein drittes neues ziviles Signal L5 für dem Benutzer zur Verfügung gestellt. Der größte Vorteil der Verwendung vom L5 Signal gehört mit der enormen Vorteile der $L5$ Signal wie verbesserten ionosphärische Korrektur, verbesserte Signalgenauigkeit und verbesserte Störungen Ablehnung die Bildung der extra breite Spur. Laning ist der Prozess der Verwendung von zwei GPS-Signale um neue lineare Kombination bilden, die höhere Wellenlänge als zwei einzelne Signale hat. Höhere Wellenlänge des Signals Ergebnisse in leichter Mehrdeutigkeit Befestigung. Dieser Masterarbeit wurde im Rahmen der Studien und Umsetzung des dreifachen Träger Mehrdeutigkeit Auflösung Technik vorgeschlagen. Diese Technik basiert auf der Verwendung von drei modulierten Träger (TCAR), die theoretisch ermöglichen, um die Zahl der Kandidaten Punkte die Mehrdeutigkeit zu nur einem, damit präzise Navigation in Echtzeit möglich. Diese Methode funktioniert in einem schrittweisen Mode, ausgehend von der Code-Phase auf die einzelnen Trägerphase Auflösung, zwei mittlere Breite Spur Frequenzen durchlaufen. In dieser Arbeit die TCAR basierend auf verschiedene Ansätze vorgeschlagen durch M.Minghella, R.Hatch und Y.Feng wurde implementiert. Im Vergleich zu dual Mehrdeutigkeit Frequenzauflösung (Kaskade) zeigt TCAR verbesserten Genauigkeit sogar mit einer geringeren Anzahl von Satelliten L5 Signal zu unterstützen.



Ostrovskii, Valerii;
Investigations of the dynamics of memristors. - 93 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Durch die Entwicklung des Titandioxid Memristors von Hewlett Packard Labs im Jahre 2008 hat das Interesse an Memristoren und memristiven Systemen zugenommen. Eines der Hauptprobleme ist die numerische Berechnung von elektrischen Netzwerken, die memristive Elemente enthalten, da sie durch Differentialgleichungen beschrieben werden. In dieser Arbeit werden numerische Integrationsverfahren hinsichtlich ihrer Lösungseffizienz beschrieben basieren auf der Technik der Vergrößerung ihrer Ordnung, und bezüglich relativ neuer semi-impliziter Verfahren welche ein wesentliches Potential bei der Lösung dieses Hauptproblems besitzen. Die numerischen Berechnungen wurden mit Wolfram Mathematica und NI LabVIEW ausgeführt. Die Algorithmen der gewählten Integrationsverfahren werden zusammen mit einer Reihe von Ergebnissen der numerischen Berechnungen vorgestellt. Ein Vergleich der Effektivität der numerischen Berechnungen der modifizierten Integrationsmethoden mit den in Mathematica enthaltenen internen klassischen Methoden ist vorhanden. Schlagwörter - Memristor; nichtlineares dynamisches System; chaotische Lösung; Differentialgleichungen; numerische Integration; ODE-Löser; Simulation



Shkoda, Vladimir;
Entwicklung eines Klassifikationssystems zur Identifikation von Fahrzeugklassen. - 63 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Diese Master Arbeit beschreibt einen Ansatz zur Entwicklung eines automatischen Fahrzeugklassifikationssystems in Zusammenhang mit der Verkehrsüberwachung. Der Schwerpunkt der Arbeit fokussiert sich dabei auf die Auswahl signifikanter Merkmale und den Vergleich verschiedener maschineller Lernalgorithmen zur Klassifikation. Im ersten Kapitel werden die Schritte der Mustererkennung und eine Methode zur Messung der Fahrzeugsignatur mit einem Magnetfeldsensor beschrieben. Die Rohdaten können nicht direkt zur automatischen Fahrzeugklassifikation genutzt werden. Aus diesem Grund werden Kennfunktionen definiert, aus denen charakteristische Merkmale extrahiert werden. Die Klassifikationsalgorithmen, die verwendet wurden, werden im nächsten Kapitel vorgestellt. Alle Klassifikationsalgorithmen wurden mit Octave implementiert und ihre Leistungsfähigkeit mit Hilfe eines weiteren Testdatensatzes verglichen. Gleichzeitig wurde zur Optimierung des Klassifikationssystems eine Merkmalsselektion durchgeführt. Schlussendlich wurde die Klassifikation auf einen neuen Datensatz angewandt. Basierend auf den erzielten Resultaten erfolgen im letzten Kapitel die Zusammenfassung, die Beschreibung der verbleibenden Probleme und Vorschläge für weitere Ansätze. - Schlüsselworte: Verkehrsüberwachung, Fahrzeugerkennung, Klassifikation der Fahrzeuge, Ereigniserkennung, Merkmalsextraktion, maschinelles Lernen



Seeber, Lars;
Optimierung von SystemC-Modellen für die High-Level-Synthese. - 102 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

In der vorliegenden Bachelorarbeit wird ein Verfahren entwickelt, mit dem die Laufzeit eines Akkus durch Programmcodeoptimierung einer mit SystemC zu entwerfenden Digitalkomponente eines System-on-a-Chip (SOC) verlängert werden kann. Anhand dieses Verfahrens wird eine Analyse- und Optimierungsstrategie an einer bereits vorhandenen Bibliothek namens High-Level-Power-Proling (HLPP) verbessert. Diese Bibliothek kann für ein zu optimierenden SystemC-Programm den Leistungsverbrauch pro Taktzyklus bzw. den Energieverbrauch erfassen und darstellen. Zur Verbesserung wird ein messtechnisches Verfahren vorgestellt, das die Genauigkeit zum Erfassen des Leistungsverbrauchs erhöht. Des Weiteren werden Heuristiken entwickelt, indem zwei funktional identische Ansätze miteinander verglichen werden, die einen Unterschied in ihrem Energieverbrauch bzw. in ihrer Leistungsverbrauchsverteilung aufweisen. Durch diesen Vergleich entsteht ein allgemeingültiges Programmcodeoptimierungsverfahren. Auf diese Weise kann eine Leistungsverbrauchsreduzierung gezielt auf ein zu optimierendes Programm angewendet werden. Zusätzlich ist es möglich, eine Aussage über die Qualität des HLPP zu erstellen, indem es anhand der Heuristiken eine Analyse pro Taktzyklus vornimmt und mit C-to-Silicon Compiler (CTOS) überprüft wird. Bei der Heuristik-Verlagerung konnte eine Leistungsverbrauchsersparnis von 98% mittels CTOS nachgewiesen werden, und mittels des HLPP wird eine Verbrauchsleistungsreduzierung für den leistungsverbrauchstärksten Taktzyklus von 99,2% ermittelt. Mit dem HLPP kann eine Leistungsverbrauchsermittlung für jeden einzelnen Taktzyklus angegeben werden.



Buddappagari Jayapal Gowdu, Sreehari;
Over-the-Air wireless communication testing in virtual electromagnetic environments. - 65 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Over-the-air Tests innerhalb der Virtuellen Straße Simulations- und Testanlage (VISTA) erfordern eine Emulation von Kanalparametern um die tatsächliche Leistungsfähigkeit eines Gerätes abzubilden. In den früheren Arbeiten wurde dafür azimuth power spectrum (APS) von Mehrwege-Clustern als der entscheidende Parameter verwendet. Diese Arbeit wird als dessen Erweiterung gesehen und konzentriert sich auf die raümliche Korrelationsfunktion (spatial correlation function - SCF), die ein Bewertungsmaß des erzeugten Wellenfeldes darstellt. Die durchgeführten Simulationen dienten der Untersuchung zweier Kernfragen â€" der Bedeutung der SCF für die Teststrategie sowie der Analyse des erreichbaren Realitätsgrades verschiedener Testkonfigurationen unter dem Gesichtspunkt begrenzter Hardwareressourcen. Die Ergebnisse zeigen, dass die SCF eine Schlüsselrolle in der Bestimmung des Datendurchsatzes von Mehrantennensystemen spielt. Außerdem können realistische Testbedingungen mit begrenzter Anzahl an Beleuchtungsantennen mit akzeptablem Genauigkeitsgrad unter Reduktion des Freiheitsgrades einiger Clusterparameter erreicht werden. Schließlich werden auch Lösungen für die Kostensenkung einer Einrichtung für Multi-Cluster Emulationsszenario und die Notwendigkeit für Messungen eines end-to-end- Leistungstests vorgeschlagen.



Sang, Biao;
Untersuchungen zur elektromagnetischen Wellenausbreitung in der Virtuellen Straße - Simulations- und Testanlage "VISTA" mittels Ray Tracing. - 57 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die Forschung an intelligenten Transportsystemen (ITS) beruht auf der Fahrzeug-zu-Fahrzeug- und Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation (C2X). Hierfür werden geeignete Test- und Prüfumgebungen entwickelt, die unter reproduzierbaren Bedingungen realistische Funkumgebungen nachbilden und die messtechnische Untersuchung fahrzeuggestützter C2X-Funksysteme ermöglichen. Für diese Aufgaben steht in der Virtuellen Straße Simulations- und Testanlage (VISTA) am Thüringer Innovationszentrum Mobilität an der TU Ilmenau eine teil-anechoische Antennenmesshalle inklusive Antennenmessbogen und Beleuchtungsantennen zur Verfügung. Ziel dieser Arbeit war es, die Eignung von Ray Tracing Methoden zur Charakterisierung der elektromagnetischen Eigenschaften von Absorberkammern zu untersuchen. Hierbei hat sich herausgestellt, dass Ray Tracing Methoden prinzipiell in der Lage sind, wichtige zur Charakterisierung eines Mobilfunkkanals relevante Parameter (z.B. Signalstärken, power delay profiles, Winkelbereiche und -streuungen, Cluster ) zu bestimmen. Hierfür wurden Werkzeuge entwickelt, die die ASCII-basierten Ausgabedaten des Ray Tracers in funkkanalrelevante Darstellungsformen überführen. Die im Frequenzbereich von 1 bis 6 GHz in VISTA durchgeführten Simulationen zeigen systematisch den Einfluss von Frequenz, Bodenlayout, Fahrzeug und Antennenmessbogen auf die Wellenausbreitung.



Wegner, Tim Erich;
Numerical simulations for ultrasonic testing to facilitate sparse signal recovery and compressed sensing. - 87 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Gegenstand dieser Arbeit ist die Untersuchung der Ultraschall-Wellenausbreitung bei verschiedenen geometrischen Konstellationen von Defekten und Prüfköpfen unter Verwendung der Simulationssoftware Civa (Version 11.1, entwickelt von CEA/LIST und Partnern). Ziel ist es, eine Rekonstruktion mittels Sparse Signal Recovery (SSR) in der zerstörungsfreien Ultraschall-Prüfung durch grundlegende Beschreibung der Wellenausbreitung in einem planaren Prüfkörper zu ermöglichen. Zunächst wird die Modellierung der Wellenausbreitung in Civa erläutert. Im Anschluss werden Simulationsdaten im Rahmen einer Fallstudie gewonnen und zur grundlegenden Verifikation von Civa mit Messdaten eines akkreditierten Prüflabors verglichen. Hauptbeitrag der Arbeit ist eine umfassende Fallstudie über Schattierungsphänomene. Hierbei wird ein planarer Prüfkörper aus Stahl mit verschiedenen Defektkonstellationen simuliert: zwei seitliche Bohrungen, eine seitliche Bohrung und ein sphärischer Defekt sowie dergleichen invertiert, zwei sphärische Defekte sowie ein sphärischer Defekt und eine Flachbodenbohrung. Es werden geometrische Parameter (Durchmesser des oberen Fehlers und der Abstand zwischen den beiden Defekten) variiert. Die Schattierung der einzelnen Konstellationen wird bezüglich der maximalen Dämpfung wie auch der Breite und Form des Schattens analysiert. Darüber hinaus wird eine Fallstudie über den Prüfkopf und Messparameter durchgeführt. Ein planarer Prüfkörper aus Stahl mit einem sphärischen Defekt wird bei Variation der Mittenfrequenz, Bandbreite, Prüfkopfgeometrie und Vorlaufstrecke simuliert. Die einzelnen Parameter werden bezüglich ihres Einflusses auf die Messergebnisse analysiert. Die Ergebnisse werden anhand einer Reihe von B-Scans, D-Scans, Diagrammen und Tabellen dargestellt.



Hassanein, Hesham;
Analysis and implementation of dynamic request control algorithms for satelliteterminals. - 69 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Diese Masterarbeit enthält ein Design-Modell Dynamic Request Control (DRC) Algorithmus für Satellitenterminals sowie die Implementierung des Algorithmus in Linux Kernel mit Simulink. Der Algorithmus basiert auf einer Bitrate Prädiktor die Exponentially basiert auf Weighted Moving Average-Algorithmus (EWMA) an die künftige Datenverkehr prognostiziert. Die DRC-Implementierung ist in Linux Kernel Version 2.6.32.59-msc6-Cavium OCTEON. Ein Teil der DRC-Modell ist zu Bitfehlerratentests auf der ND Satcom Sky WAN 5G Modem durchführen. Eine weitere Verbesserung auf dem implementierten DRC-Algorithmus wird auch als auch einen Vergleich zwischen verschiedenen linearen adaptiven bitrate Vorhersagealgorithmen analysiert. Es ist wichtig zu sagen, dass die Arbeit nicht in die Transmit Power Control Seite des Problems aussehen wird, was bedeutet, dass nur Durchschnittswerte für den durchschnittlichen Bedingungen der Satellitenkommunikation verwendet wird.



Andrich, Carsten;
Distributed sounding of multiple car-to-car propagation channels using software defined radios. - 120 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Für den Entwurf drahtloser Kommunikationssysteme ist die Messung der zugrundeliegenden Funkkanäle (Channel Sounding) essentiell. In Entwicklung befindliche Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikationsnetze stellen neuartige Herausforderungen für diese Kanalmesssysteme dar. Dazu zählen mobiler Einsatz, verteilte Synchronisation und Messung zwischen mehreren Netzknoten. Die Leistungsfähigkeit moderner Software-Defined Radios (SDR) ermöglicht die Realisierung eines softwaregestützten Channel Sounders, der diesen Anforderungen gerecht werden kann. Diese Arbeit entwickelt einen SDR Channel Sounder auf Basis des USRP N210 von Ettus Research. Die DSP- und RF-Eigenschaften des N210 werden gründlich untersucht, Schwächen aufgezeigt und deren Vermeidung beschrieben. Eine vielseitige Messsoftware für die USRPs wird in C++ implementiert und optimiert. Weitere Leistungssteigerungen werden mittels eines anwendungsspezifisch zusammengestellten Linux-Betriebssystems erzielt. Für die räumlich verteilte Synchronisation sind PS-synchronisierte Oszillatoren (GPS Disciplined Oscillators, GPSDOs) vorgesehen, deren Einfluss auf die Kanalmessungen unter anderem mittels Testfahrten untersucht wird. Abschließend wird der entwickelte SDR Channel Sounder sowohl anhand der Vermessung zeit invarianter Kanäle (Kabel) als auch zeitvarianter Kanäle (emuliert mit einem Elektrobit Propsim C8 Kanalemulator) validiert und seine Praxistauglichkeit unter Beweis gestellt.



Neundorf, Peter;
Optimierung der Energieaufnahme eines Analog-Digital-Wandlers für RFID-Sensoren. - 87 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

In dieser Abschlussarbeit wird der Entwurf eines Ultra-Low-Power Analog-Digital-Wandlers (ADC) für drahtlose Sensoren beschrieben, welche zur Überwachung von langsamen biologischen und physikalischen Signalen verwendet werden sollen. Als Basis hierfür dient ein vorhandener Entwurf eines nach der Sukzessiven Approximation arbeitenden 12-Bit ADCs. Zunächst werden grundlegende Eigenschaften und Kennwerte für eine A/D-Wandlung sowie das Funktionsprinzip für das Verfahren der Sukzessiven Approximation erläutert. Anhand einer Energiebetrachtung am vorhandenen ADC werden die größten Verbraucher identifiziert und Verbesserungsmöglichkeiten aufgezeigt. Im Hinblick auf den Stand der Technik erfolgt eine Modifikation der Schaltung, u.a. durch die Implementierung eines monotonen Schaltverfahrens in Verbindung mit einem pseudo-differentiellen Kapazitätsarray. Die Realisierung des ADCs geschieht in einer 0.35 [my]m-CMOS-Technologie mit der EDA-Software Virtuoso von Cadence. Die gesamte Dimensionierung der einzelnen Funktionselemente ist bis auf Transistorebene lückenlos dargestellt. Mittels Simulationen kann eine durchschnittliche Energieaufnahme des Gesamtsystems von 68.52 pJ pro Wandlung bei einer Abtastfrequenz von 2.5 kHz ermittelt werden, was einem Leistungsbedarf von 171.3 nW entspricht. In Verbindung mit der Effektiven Anzahl an Bits resultiert dies in einer spezifischen Leistungszahl von 23.66 fJ/conversion-step. Durch die schaltungstechnischen Veränderungen in Kombination mit einer Verringerung der Betriebsspannung wird der Energiebedarf um 88.4 % reduziert.



Krause, Oliver;
Implementation eines Audioplayers auf einer ARM7-Architektur. - 62 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit ist die Implementation eines MP3-Audioplayers auf einem LPC2478 Mikrocontroller, wobei dieser in einem MCB2478 Entwicklungsboard von Embedded Artists eingebunden ist. Zur Umsetzung des Audioplayers wird die Programmiersprache C verwendet. Im Laufe der Durchführung der Arbeit zeigte sich der verhältnismäßig große Umfang des Programms, weshalb die geplante Umsetzung gekürzt wurde. Die Komponenten MP3-Decoder, SD-Speicherkarte bzw. USB-Interface und Dateisystem fielen weg. Der Audioplayer liest Audiodateien im RIFF-WAV Format vom externen NAND Flash-Speicher aus und gibt sie über einen Digital/Analog-Wandler mit nachgeschaltetem Verstärker und Lautsprecher wieder. Die Bedienung des Audioplayers erfolgt über das Touch-Display des Entwicklungsboards. Des weiteren wird auf der Basis des entwickelten Audioplayers ein studentisches Praktikum für Masterstudenten des Fachgebiets Elektronische Schaltungen und Systeme der Technischen Universität Ilmenau aufgebaut. Dabei wird sich besonders an didaktischen Gesichtspunkten orientiert.



Januszko, David;
Designflow für die dynamische Partielle Rekonfiguration von FPGAs und Anwendung in Cyber-physischen Systemen. - 90 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die Übertragung eines Bitfiles in ein FPGA ist mit einem Zustandsverlust verbunden. Häufig sind die Modifikationen marginal und betreffen einen Bruchteil des Systems. Umgehen lässt sich diese Problematik mit der dynamischen Partiellen Rekonfiguration von Xilinx-FPGAs. Anwendungsszenarien können in der Industrie 4.0 formuliert werden, dessen Konzepte zuerst nähergebracht werden. Anschließend wird der Designflow für ein klassisches FPGA-Design anhand eines Beispiels gezeigt. Daraufhin folgt eine Einführung in die Partielle Rekonfiguration. Besonderer Augenmerk wird dabei auf die Betriebssystemunterstützung, Zugriffsmechanismen und Richtlinien für die unterschiedlichen Architekturen sowie den daraus resultierenden Designflow gelegt. Ein Demonstrator für ein Zynq-SoC soll die besprochenen Aspekte festigen. Eine Besonderheit des Systems ist die Selbstrekonfiguration, bei der der partielle Bitstream intern im FPGA ausgelagert wird. Der dafür notwendige Designflow wird benannt. Abschließend wird eine Zusammenfassung über alle relevanten Gesichtspunkte und ein Ausblick für weitere Einsatzmöglichkeiten gegeben.



Körtel, Falk-Tillmann;
Embedded analyzer for ultra-high sampling ADCs. - 110 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Wir leben heute in einem digitalen Zeitalter! Die Digitalisierung analoger Daten ist in vielen Bereichen moderner Technik von zentraler Bedeutung, was einen wachsenden Bedarf an immer leistungsfähigeren Bauteilen nach sich zieht. Die sogenannten Ultra-High Sampling Analog-Digital-Converter (ADCs) besitzen ein hohes Leistungspotential und finden in unterschiedlichen Bereichen Anwendung. So auch beispielsweise in modernen Kommunikations- und Radaranlagen. Da der Prozess der Digitalisierung in der Regel aber nicht völlig störungsfrei abläuft, müssen die Störquellen identifiziert und deren Einfluss minimiert werden, damit die geforderten Leistungskriterien erfüllt werden. Dazu müssen die ADCs hinsichtlich möglicher Nichtlinearitäten untersucht werden. Ebenso gilt es die Störungen zu erkennen, die durch die spezifische Architektur bzw. das Wandlungsprinzip des ADCs verursacht werden. Zusätzlich muss auch die Kompatibilität zu anderen Systemkomponenten, beispielsweise einer digitalen Processing Unit, über ein entsprechend leistungsfähiges Interface geprüft werden. Zu diesem Zweck wurde im Rahmen dieser Bachelorarbeit eine Testplattform auf Basis eines Xilinx Zynq System-on-Chip konzeptioniert und aufgebaut. Die Kompatibilität des ADC12J4000, einem modernen Ultra-High-Sampling ADC von Texas Instruments, zur Zynq Plattform konnte bestätigt werden. Äußere Einflüsse, verursacht durch die konzeptionierte Testplattform, konnten mittels einer Referenzplattform, ebenfalls von Texas Instruments, ausgeschlossen werden. 5 Durch zwei verschiedene Referenztests mit Signalfrequenzen der ersten Nyquistzone wurden die Datenblattangaben des ADCs für eine Abtastfrequenz von 4 GHz überprüft. Dabei wurde festgestellt, dass die ADC-Performance durch hohe Distortion-Power beeinflusst wird. Zusätzlich wurde der ADC für Testfrequenzen der dritten Nyquistzone überprüft. Hierfür wurde die Abtastfrequenz auf 2,7 bzw. 2,5 GHz reduziert. Die Auswertung der Tests hat ergeben, dass die Leistung des ADC beim Undersampling der dritten Nyquistzone nicht durch zu hohe Distortion-Power limitiert wird. In Folge dessen wurden bessere Ergebnisse erzielt, die für eine größere Leistungsfähigkeit des ADCs sprechen. Durch den Ausschluss äußerer Einflüsse konnte das nichtlineare Verhalten des ADC-Bausteins als Ursache der reduzierten ADC-Performance identifiziert werden.



Hayder, Jamil;
Algorithm development and implementation for an indoor positioning system based on simulink HDL coder and FPGA. - 72 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

In den letzten Jahren haben viele Anwendungen damit begonnen Innenraumpositioniersysteme (indoor positioning systems = IPS) zu nutzen. Diese IPSs basieren auf verschiedenen Technologien, zum Beispiel Ankunftswinkel (angle of arrival = AOA), Ankunftszeit (time of arrival = TOA), empfangene Signalstärke (received signal strength = RSS) und Ankunftszeitdifferenz (time difference of arrival = TDOA). Die Position des zu lokalisierenden Objekts kann durch analytisches oder numerisches Lösen von nichtlinearen Gleichungen bestimmt werden. Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit TDOA basierter hyperbolischer iterativer 3D Positionierung. Es werden zudem die bestehenden Methoden auf der Basis der erreichten Genauigkeit und Komplexität untersucht. Zur Abschätzung der TDOA wurde die Technik der Kreuzkorrelation angewandt. Um eine Genauigkeit im Sub-Millimeter-Bereich zu erzielen, ist eine möglichst präzise Schätzung der TDOA erforderlich. Die Positioniergenauigkeit für TDOA basierte hyperbolische Positionierung hängt von verschiedenen Faktoren ab, wobei einer von ihnen die genaue Abschätzung der TDOA ist. Zwei Algorithmen sind für die genaue Abschätzung der TDOA entwickelt worden: Zum einen eine Kreuzkorrelation mit parabolischer Interpolation und zum anderen eine Kreuzkorrelation mit Lagrange-Interpolation. Die Genauigkeit für die Abschätzung der TDOA wird durch diese Algorithmen erhöht. Das Lösen nichtlinearer Gleichungen ist eine der großen Herausforderungen in der hyperbolischen 3D Positionierung. Für die Abschätzung der Zielposition wurde ein iterativer Algorithmus basierend auf der Newton-Raphson-Methode (NRM) entwickelt. Das vorgeschlagene System besteht aus einem pulsmoduliertem (PM) Ultrahochfrequenz-Funksender und sechs Empfängern. Der Sender ist der Zielknoten und die Empfänger sind Referenzknoten. Für das Innenraumpositioniersystem sind im Wesentlichen drei Schritte nötig: Die Signalerfassung und Analog-Digital-Umwandlung (analog to digital convertion = ADC), die TDOA Abschätzung und zuletzt die 3D-Positionierung. Für den Algorithmus wurden Simulink-Modelle entwickelt und mittels ModelSim wurde eine Co-Simulation durchgeführt. Der VHDL-Code wurde unter Verwendung von HDL Workflow Advisor erstellt und dessen Funktionalität wurde durch die Co-Simulation verifiziert. Verglichen mit einer Taylor-Reihen-Approximation und der Fang-Methode, liefert die Simulation des vorgelegten Algorithmus deutlich bessere Ergebnisse.



Schütz, Christoph;
Bestimmung der effektiven Remanenz zylinderförmiger Permanentmagnete unter Berücksichtigung des Entmagnetisierungsfeldes. - 97 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die Kenntnis der effektiven Remanenz von Permanentmagneten ist für die Auslegung von elektrischen Maschinen und elektromagnetischen Werkstoffprüfanlagen von besonderer Wichtigkeit. Sie wird vom Hersteller in den Datenblättern meist nur relativ unscharf angegeben. Im Hinblick auf neue Entwicklungen und Optimierungen der numerischen Simulationen ist es erforderlich, die effektive Remanenz der Permanentmagnete zu bestimmen. Zu diesem Zweck wurde ein Messplatz eingerichtet, welcher es möglich macht, die Remanenzverläufe zylinderförmiger Dauermagnete aufzunehmen. Die für diese Messungen erforderliche hohe Genauigkeit der Positionierung der Proben erfordert eine Kalibrierung des Messplatzes. Für die Kalibrierung wurden spezielle, hochpräzise Spulensysteme entwickelt. Damit wurde es möglich, die effektive Remanenz der Magnete aus den gemessenen Magnetfelddaten zu bestimmen. Eine sich daran anschließende statistische Betrachtung der Ergebnisse bildete schließlich die Voraussetzung für die präzise Ermittlung der Entmagnetisierungsfaktoren und Energieprodukte. Alle Parameter werden in Hinblick auf den Herstellungsprozess der Magnete ausgewertet.



Singh, Jasmeet;
Low profile vehicular antennas including near field effects from the car body. - 61 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

In vielen der heute hergestellten KFZ sind die Antennen für den UKW-Rundfunk in der Heckscheibe eingebettet bzw. aufgedruckt, weil diese Lösung in ästhetischer Hinsicht eine gute Akzeptanz besitzt und gleichzeitig gute Strahlungseigenschaften erlaubt. Die Antenneneigenschaften im Fernfeld werden durch die Stromverteilung im Nahfeld der Antenne bestimmt. Daher hat jede signifikante Variation im Nahfeld zwangsweise Einfluss auf die Form der Energieabstrahlung. Solche Veränderungen können durch die tragende Struktur des Fahrzeugs oder durch die Änderung der Stoffeigenschaften der unterschiedlichen in Antennennähe benutzten Baumaterialien verursacht werden. Insbesondere der letztgenannte Einfluss ist wegen der großen Bedeutung der Eigenschaften des Trägerglases für die Heckscheibenantenne sehr relevant für das entstehende Strahlungsdiagramm. Änderungen in der Ausführung und den Abmessungen des KFZ-Chassis hingegen sind für jegliche Antennenmodifikation wegen der darauf entstehenden Ströme von großem Einfluss. In der vorliegenden Master-Abschlussarbeit wird der Einfluss solcher Fahrzeugvariationen auf Heckscheibenantennen im UKW-Bereich mit Simulationsrechnungen untersucht. Dieser Ansatz ist im Vergleich zu einer Variation eines realen Fahrzeugs und der Messung der Antenneneigenschaften im Antennenmessraum besser beherrschbar und weniger aufwändig. Diese Simulation auf der Basis von CAD-Fahrzeugmodellen verschiedener Komplexität war das Ziel dieser Arbeit. Die Simulationsrechnungen bilden den Schwerpunkt der ersten beiden Kapitel, während im Kapitel 3 hauptsächlich der Vergleich zwischen Simulation und Messung ausgeführt wird.



Ramireddy, Venkatesh;
Hybrid analog digital beamforming optimization for wireless backhaul networks. - 73 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die vorliegende Abschlussarbeit beschäftigt sich mit dem Entwurf hybrider Vorcodierung und hybrider Dekodierung für Mehrfachantennen- (sog. Multiple-Input Multiple-Output (MIMO)) Kommunikationssysteme im Millimeterwellenbereich. Als Szenario wird der MIMO Multi-X Kanal mit L Sendebasisstationen und K Empfangsstationen betrachtet, wobei jede Sendebasisstation mit allen Empfangsbasisstationen kommuniziert. Die Basisstationen sind jeweils mit mehreren Antennen ausgestattet. Aufgrund der geringen räumlichen Dimensionen der Antennenelemente im Millimeterwellenbereich ist es möglich Kommunikationssysteme mit gerichteten Antennen (sog. Antennen-Arrays) mit hohem Gewinn zu realisieren. Die Signalverarbeitung mit derartigen großen Arrays führt jedoch zu preisintensiven, komplexen Hardwarestrukturen mit hohem Stromverbrauch. Aus diesem Grund wurden in letzter Zeit hybride (analog/digitale) Methoden zur Vorcodierung/Dekodierung untersucht, die sowohl die Kosten als auch den Energieverbrauch deutlich reduzieren. Die Optimierung derartiger hybrider Systeme ist hinsichtlich der Maximierung der Summenrate ein nicht-konvexes Optimierungsproblem mit sehr hoher Komplexität. Daher werden in dieser Arbeit verschiedene Verfahren zur Komplexitätsreduktion untersucht, die eine getrennte Optimierung im analogen und digitalen Bereich erlauben. Die vorgeschlagenen Lösungen basieren auf bekannten Ansätzen zur Blockdiagonalisierung und Minimierung des mittleren quadratischen (MMSE) Fehlers unter Verwendung von partieller Kanalkenntnis an den Basisstationen. Zur Bewertung der Leistungsfähigkeit und Analyse der Komplexität der Algorithmen wurden Simulationen mit verschiedenen Parametern durchgeführt und ausgewertet. Außerdem wurde eine Beziehung zum erreichbaren Multiplexing Gewinn an jeder Basisstation abgeleitet. Ebenso wurden verschiedene suboptimale Methoden basierend auf der "Gaussian randomization"-Methode zur Realisierung der analogen Vorkodierung/Dekodierung untersucht.



Xu, Jun;
Design aspects of hybrid precoders in Ka-band backhaul links. - 79 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Das vielfältige Einsatzspektrum der Mikrometerwelle macht Mikrometerwelle-Kommunikation zu einem vielversprechenden Kandidaten für zukünftige zellulare Systeme. Um die hohe Qualität der Mikrometerwelle Systeme zu realisieren, ist es erforderlich, große Antennen-Array auf beiden Seiten der Kommunikationsverbindung zu verwenden. Die digitale Vorcodierung/Dekodierung ergibt die gleiche Anzahl von Hochfrequenz(HF)- ketten wie die Anzahl der Antennenelemente im Antennen Array. Nachteilig sind beim Einsatz der Mikrometerwelle in der Kommunikation hohen Kosten und ein ebenfalls hoher Stromverbrauch, welche den Einsatz der digitalen Vorcodierung/Dekodierung mit großen HF-Ketten verhindert. Eine mögliche Lösung ist die Anzahl der HF-Ketten weitaus weniger zu reduzieren als die Anzahl der Antennenelemente. Außerdem ist ein Hybridschema aus Vorcodierung/ Dekodierung zu präsentieren um den Umsetzungsaufwand und die Energiekosten im Vergleich mit der HF-Ketten-Konfiguration in der digitalen Vorcodierung/Dekodierung deutlich zu reduzieren. In dieser Arbeit wird ein Hybrid-Block-Diagonalisierungs-Schema(Hy-BD)-vorgestellt, welches sich an die Leistungskapazität des herkömmlichen BD-Abwicklungsverfahren annähern soll. Im analogen Bereich werden Vorcodierung/Dekodierung durch Anwendung kostengünstiger Phasenschieber mittels Phasenbezogener HF- Vorcodierung implementiert, um eine große Feldverstärkung zu gewinnen. Währenddessen erfolgen im digitalen Bereich Vorcodierung/Dekodierung im Wesentlichen auf dem äquivalenten Basisbandkanal in dem massiven MIMO, wo Mikroprozessoren als digitale Vorcodierung/Dekodierung verwendet werden. Zu diesem Zweck wurde das präsentierte Hy-BD-Schema in Mikrometerwelle-Kanälen untersucht und weist unter Reduzierung der Kosten, des Stromverbrauchs und der Komplexität der Vorcodierung/Dekodierung nahezu optimale Leistung auf.



Tarikere Devendrappa, Mahalakshmi;
Evaluation of variable control channel interval with multichannel coordination MAC protocol for vehicular ad-hoc networks. - 68 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Fahrzeug-Ad-hoc-Netzwerke (VANETs) hat zweifellos Aufmerksamkeit der Einrichtungen von Automobil und Vernetzung gefangen. Mit ihren großen Echtzeit-Bereitstellungen können wir eine voraussehen sicheren und komfortablen Reiseerlebnis. IEEE WAVE Standards regeln die Netzwerk Protokollstapel, die für eine reibungslose Kommunikation zwischen Fahrzeugen und Infrastruktur. IEEE 802.11p definiert MAC-Schicht, die für dynamische Netzwerke zugeschnitten ist wie VANETs. Es arbeitet auf mehreren Frequenzkanälen: einen Steuerkanal und mehrere Service-Kanäle. Effiziente Nutzung dieser Funkressourcen ist eine Herausforderung. IEEE 1609.4 stellt Leitlinien für Mehrkanalbetrieb und Koordination. Viele Mehrkanal MAC-Systeme in der Literatur vorgeschlagen, haben sich die Mühe gemacht zu verbessern die Standard WAVE-MAC. Variable Control Channel Intervall mit Mehrkanal Koordination MAC (VCIMAC) ist eine solche Aussage, Catering-Anforderungen an nicht-sicherheits Anwendungen. In dieser Masterarbeit wird VCIMAC umgesetzt und für den Notfall bewertet Voice over IP (VoIP) Call-Szenario. Das Hauptziel ist es, den Effekt der Variation der zu studieren Kanalintervalle auf die Anwendungsleistung im Vergleich zu festgelegten Intervallen. VoIP ist eine Verzögerung sensitive Real-time IP-Einsatz, bietet ein hart szenario zu testen. VCIMAC und notwendigen Komponenten implementiert INET und Veins-Frameworks auf OMNeT ++. VANET szcenarian mit single hop Fahrzeug notden werden verwendet, um zu testen VCI MAC und WAVE MAC. Die Analyse der simulierten Ergebnisse zeigen eine erhöhten Durchsatz aufgrund VCI MAC im Vergleich zu Standard-WAVE MAC. Endlich sind ein Kanal Verhandlungen und Verfahren zur Qualitätskontrolle vorgeschlagen Multi Channel MAC zu verbessern.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/857095757tarik.txt
Gherekhloo, Sepideh;
Compressed domain detection of sparsity pattern change in multiple measurement case. - 45 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

In digitaler Signalverarbeitung werden Signale traditionell basierend auf dem Nyquist-Shannon Theorem abgetastet. Verwendet man mindestens das Doppelte der höchsten im Signal vorkommenden Frequenz als Abtastrate, so geht dabei keine Information verloren. In manchen Anwendungen ist es aufgrund physikalischer Gegebenheiten, wie zum Beispiel der zu geringen Geschwindigkeit der Analog-Digital-Wandlers, nicht möglich diese Anforderungen zu erfüllen. Kürzlich wurde eine neue Theorie unter dem Namen "Compressive Sampling" (CS) bekannt, welche eine verlustfreie Signalrekonstruktion bei Messraten unterhalb der Nyquist-Rate für eine bestimmte Klasse von Signalen ermöglicht. Diese Signale nennt man komprimierbar oder sparse, da sie in einer Basis mit wenigen Koezienten beschreibbar sind. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem "Multiple Measurement Vector" (MMV) CS Signalmodell. Das MMV-Modell geht davon aus, dass aufeinanderfolgende gemessene Vektoren in der gleichen Basis gemeinsam sparse sind. Das "Sparsity Pattern", also die Position der von Null verschiedenen Werte, kann sich jedoch im Zeitverlauf ändern. Deshalb erweitern wir in dieser Arbeit den stationären Ansatz zu einem quasistationären, der spontane Änderungen des Sparsity Patterns zulässt. Dazu wird ein Konzept vorgeschlagen, welches die Änderung dieser Patterns über der Zeit abschätzt. Darauf basierend werden dann mehrere statische Zeitfenster unabhängig voneinander ausgewertet und rekonstruiert. Dazu ist ein geeignetes "Messfenster" nötig, welches adaptiv bestimmt wird. Die numerischen Ergebnisse dieser Überlegungen führen zu einer deutlichen Verbesserung der Rekonstruktionsleistung in einem breiten Bereich des Signal-Rausch-Verhältnisses.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/856992585ghere.txt
Wagner, Christoph Wilfried;
Mixed-Signal Integration eines Sensorknotens für Hochleistungs-UWB-MIMO-Channel Sounding. - 78 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die vorliegende Masterarbeit beschreibt den integrierten Mixed-Signal Entwurf eines Sensorknotens zur Anwendung in verteilten Ultrawideband Nahbereichsradarsystemen. Das zu entwickelnde Gerätekonzept soll die Echtzeitmessung und Messdatenspeicherung von mehr als 200 Megabyte pro Sekunde ermöglichen. Durch EMV-gerechtes Design soll eine hohe Leistungsfähigkeit bei geringem Energieverbrauch erzielt werden. Neben der Realisierung des Sensorknotens beschreibt die Arbeit auch dessen Evaluierung und Diskutiert die gewonnenen Erkenntnisse. Die erarbeiteten Methoden konnten erfolgreich angewandt werden. Im Ergebnis der Thesis ist ein funktionierender Sensorknoten aufgebaut worden, der die gestellten Anforderungen erfüllt. Die Masterarbeit richtet sich an Ingenieure der Fachrichtungen Elektrotechnik und Nachrichtentechnik.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/853175152wagne.txt
Aguirre, Ariel;
Global dynamic index as a mobility solution. - 73 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die vorliegende Masterarbeit präsentiert und bewertet einen Ansatz zur Unterstützung mobiler Teilnehmer, der insbesondere die Adressierungsproblematik behandelt. Diese entsteht, weil ein Endgerät, das sich vom Abdeckungsbereich eines Netzes in ein anderes Netz bewegt, dort eine andere IP-Adresse zugewiesen bekommt. Hauptaugenmerk der Arbeit liegt auf der Verbindungsübergabe (Handover) unter Berücksichtigung der IP-Adressvergabe und den dabei entstehenden Auswirkungen auf laufende Kommunikationsvorgänge. Die vorgestellte Lösung mit der Bezeichnung \mymacro{Dynamic Index NAT} (DINAT) sieht einen \mymacro{Network Address Translation} (NAT) Server vor, der global im Internet erreichbar ist und die sich ändernde IP-Adresse des mobilen Endgeräts gegenüber den aktuellen Kommunikationspartnern verbirgt. Simulationsergebnisse belegen, dass der DINAT-Ansatz kürzere Verbindungsübergaben und Ende-zu-Ende-Verzögerungen sowie kleinere Paketverlustraten erreichen kann als das standardisierte Mobile IPv6.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/848464982aguir.txt
Jamil, Khurram;
Identification mechanism for mobile phones in Vehicle to Pedestrian (V2P) systems. - 65 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Das Ziel dieser Projektarbeit ist das, einen Mechanismus für die Handyidentifikation in den Fahrzeugnetzwerken insbesondere im Hinblick auf die Fahrzeug-nach-Fußgängersysteme (V2P) zu entwickeln. Der erste Hauptzweck ist das, den WAVE-Standard und die Differenzierungsmechanismen für die Fußgängerbasierte Geräte zu untersuchen. Der Schlüsselbegriff muss sein, dass der zwischen verschiedenen Einheiten unterscheiden kann. Die vorgeschlagene Lösung muss einen genormten Protokollbasierten Mechanismus folgen. Darüber hinaus wird die Rolle der MAC / Netzwerkschicht und OSI-Modell in Allgemeinen unter die Lupe genommen. Jede neue Lösung muss allerdings unnötige Verzögerung bei der Übertragung und Empfang nicht berücksichtigen. Außerdem werden die generalisierte Szenarios für die Einrichtung solcher Systeme herausgestellt. Die Durchführung in der Simulationsplattform wird diskutiert, um die Wahrscheinlichkeit der Lösung vorzuführen. Die erste zwei Kapitel der Arbeit befassen sich mit der Einführung und Grundtheorie. Das dritte Kapitel dahingegen wird das neue Konzept für den Identifikationsmechanismus einführen. Das folgende Kapitel wird die Entwicklung der Simulationsplattform und Ergebnisse herausstellen. Das letzte Kapitel wird mit der zukünftigen Möglichkeit befassen. Ein neues Konzept hat für das Handyidentifikation vorgeschlagen. Außerdem haben zwei Anwendungsszenarien des Konzepts unter dem Aspekt der Kanalauswahl und Verwaltung von Physikal layer diskutiert. Ein Szenario hat in Bezug auf die Simulationsplattform ausgearbeitet. Die Wahrscheinlichkeit der vorgeschlagenen Lösung hat auch ebenso diskutiert.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/848117204jamil.txt
Varatharaajan, Sutharshun;
Investigation of compressed sensing concepts in sheet of light surface scanning. - 109 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Compressed Sensing (CS) stellt einen neuen Ansatz in der Erfassung analoger Signale dar. Mit Hilfe von CS können bestimmte Signale aus Abtastwerten, die mit einer Messrate unterhalb der Shannon-Nyquist-Grenze aufgenommen wurden, verlustfrei rekonstruiert werden, vorausgesetzt, dass diese Signale eine dünn besetzte (,,sparse\) Darstellung in einer geeigneten Basis besitzen. Auf diese Weise kann durch CS der Messaufwand reduziert und die Messgeschwindigkeit erhöht werden. CS hat sich bereits in zahlreichen Anwendungsfeldern etabliert, darunter medizinische Bildgebung, Radar, Sensornetze, Cognitive Radio, Parameterschätzung und viele weitere. In dieser Arbeit wird die Anwendung von CS auf das Laser-Lichtschnitt-Scanverfahren untersucht. Hierbei sind die einzelnen Scans selbst bereits sparse sind (darüber hinaus lassen sie sich im Raum, der durch schrittweise Verschiebung der einfallenden Pulsform entsteht, sparse darstellen). Die Ermittlung des Höhenprofils aus den Laserscans eines Objektes wird als Parameterschätzproblem modelliert. Anhand dessen werden Simulationen sowie theoretische Untersuchungen durchgeführt. Dabei wird zwischen zwei Rauschmodellen unterschieden: additives weißes Gaußverteiltes Rauschen (AWGN) sowie poisson verteiltes Rauschen. Praktisch liegt bei der Bildgebung immer eine Überlagerung beider Rauschphänomene vor, wobei es von der Helligkeit des Bildes abhängt, welcher Effekt dominiert. In dieser Arbeit werden die Effekte vereinfachend getrennt betrachtet. Anhand vom Verlauf der Cramer-Rao-Schranke (CRLB) im Fall von AWGN wird gezeigt, dass die erreichbare Schätzgenauigkeit des Höhenprofils mit CS vergleichbar ist zum unkomplizierten Fall. Da die CRLB die Leistungsfähigkeit von CS-Verfahren bezüglich der Kompressionsrate, Bildgröße und Variation der Linienposition über das Bild nicht vollständig beschreiben kann sind hier weitere Untersuchungen nötig. Für den Fall von poisson verteiltem Rauschen wird in der Arbeit eine CRLB hergeleitet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Schätzung des Höhenprofils aus komprimierten, Poisson-gestörten Messungen grundsätzlich schwieriger ist als im AWGN-Fall. Dies kann zum Teil durch die Wahl der CS-Messmatrizen erklärt werden, was weitere Untersuchungen motiviert, wie bessere Matrizen gewählt werden können und wie die Linienpositions-Schätzung verbessert werden kann. Neben den theoretischen Diskussionen wird die erreichbare Genauigkeit von verschiedenen Schätzmethoden für die Höhenprofile systematisch bezüglich erreichbarer Auflösung, Abweichung der Schätzung und Laufzeit untersucht, wobei sowohl CS-Verfahren als auch klassische Methoden zum Einsatz kommen. Die Untersuchungen werden auf Daten aus SOLSimulationstools sowie auf real gemessenen Daten durchgeführt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/848089596varat.txt
Zenker, Philipp;
Evaluation von Mesh-Netzen basierend auf Bluetooth-Low Energy (BLE). - 84 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

In unserer modernen Welt ist ein starker Trend zu Konnektivität und Automatisierung in Heim und Alltag zu beobachten. Die Vernetzung von Sensorik und Steuerung in der stetig ansteigenden Anzahl an Elektronikgeräten in unserem Umfeld ist keine triviale Aufgabe und beschäftigt die Industrie bereits seit Jahren. Ein neues Augenmerk auf die Verwendung einer Vielzahl von sparsamen Funkgeräten im Nahbereich hatte zur Folge, dass der Einsatz von Mesh-Netzwerken zunehmend erwünscht wird. Diese Arbeit untersucht die Eignung der relativ jungen Funktechnologie Bluetooth Low Energy (Bluetooth Smart) für den Einsatz in solchen mesh-verbundenen Netzen. Dazu werden mittels einer Demonstratoranwendung verschiedene Messungen zur Übertragungsstabilität durchgeführt. Um die Eignung in größeren Netzwerken zu untersuchen, werden anschließend verschiedene Situationen simuliert. Anhand dieser Ergebnisse wird Bluetooth Mesh anwendungsbezogenen mit verschiedenen alternativen Funktechnologien verglichen.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/847836193zenke.txt
Srivatsa Raghavendra, Vyshak;
Implementation and automation of network monitoring in virtualized IP multimedia subsystem. - 79 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Network Function Virtualization und Software Dened Networking sind zwei wichtige Trends in der Telekommunikation und IT Branche in den letzten Jahren. Neben den wesentlichen Vorteilen in den Bereichen Ressourcen-Verwaltung und Ressourcenauslastung die NFV/SDN bieten, bringen die Technologien auch neue Herausforderungen in dem Bereich Überwachung. Diese Arbeit fokussiert sich auf zwei Themenschwerpunkte. Erstens die Erstellung einer neuen Herangehensweise um einfach und effizient Lösung für die Überwachung der neuen Technologien implementieren zu können und zweitens die Automatisierung der selbst-organisierenden Überwachungslösung, die sich der Dynamik der virtuellen Applikation, die sie überwacht, anpassen kann. Alle Bereiche der selbst-Organisation wie selbst-Konguration, selbst-Optimierung und selbst-Heilung werden dabei in Betracht gezogen. Eine ausführliche Recherche wurde durchgeführt um alle möglichen Optionen und Lösungen zu evaluieren und die beste Lösung "Distributed network monitoring or agent based network monitoring" wurde implementiert. Weiterhin wurden mehrere Architekturansätze für verteilte Überwachungsagenten entwickelt und in einem virtualisierten IPMultimediaSubsystem(vIMS) auf Performanz getestet. Schlussendlich, um manuelle Eingriffe zu vermeiden, wurde die Installation und Konguration der gesamten Überwachungslösung einschließlich der Applikation automatisiert. Obwohl das ausgewählte Konzept generisch und grundsätzlich unabhängig von der virtualisierten Applikation ist, wurden die Lösung(en) überwiegend für IMS implementiert und automatisiert. IMS ist eine Architektur, entworfen von der 3GPP (3rd Generation Partnership Project), um Ende zu Ende IP Verbindungen als Alternative zu der traditionellen leitungsvermittelten Übertragung in Netzen anzubieten. Open source IP Multimedia Subsystem - Project Clearwater wurde als eine Testumgebung verwendet, um unsere Konzepte und Herangehensweisen praktisch untersuchen und verifizieren zu können.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/847828417sriva.txt
Tientcheu Ngangoue, Sylvain;
Konzeptionsspezifikation und Realisierung eines Simulators zur Bereitstellung von elektrischer Energie aus Kleinstenergiepotentialen. - 46 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Zur Energieerfassung und -bereitstellung wurde ein Testsimulator konzeptioniert und das Managementmodul realisiert. Der energieautark funktionierende Testsimulator soll zugleich Energie erfassen und bereitstellen. Somit stellt er ein Energiemanagementsystem dar. Er soll Schnittstellen zu einer Energiespeicherungseinheit, einem Last und zu einer Energiebereitstellungseinheit besitzen. Dieser Simulator wurde zur Reduzierung des Fehlersuche-Aufwandes Modular aufgebaut. So besteht das Gesamtsystem aus 10 Einzelmodulen. In der Konzeption wurden elektronische Schaltungen zur Messung elektrischer Spannung und Strom entworfen. Zur Erfüllung der Aufgaben des Testsimulators wurden zusätzlich ein Tief- und Hochsetzsteller sowie eine Schalteinheit entworfen. Sie sollen die gewünschte Spannung in dem System einstellen. Die Schalpläne und Abbildungen aller Module wurden mithilfe des Inkscape-Programms gemacht. Und die Dimensionierung der Bauelemente jedes Moduls ist durch Gleichungen aus der Recherche erfolgt. Darüber hinaus ist das Verhalten der Tief- und Hochsetzsteller vor der Realisierung mithilfe des LTSpice-Programms überprüft worden. Nach der Realisierung wurde der Test durchgeführt. Die Messmodule zeigen im Bereich der Spannungsmessung größere Abweichungen und schwanken stark. Derzeit kann mit den Messmodulen keine korrekte Strommessung erfolgen. Die Messmodule sind somit für den Gesamtsystemtest nicht einsetzbar. Aus diesem Grund sind weitere Untersuchungen und weiterführende Arbeiten notwendig. Mögliche Ursachen der Schwankung könnten unerwünschte Wechselwirkungen oder Fehler in der Programmierung des Controllers sein. Das Tiefsetzstellermodul und das Hochsetzstellermodul sowie die Schalteinheitsmodule funktionieren nach Test, wie es in der Konzeption angedacht wurde. Der Gesamtsystemtest wurde einerseits aufgrund der nichtfunktionierenden Messmodule nicht durchgeführt. Andererseits war die Fehlerbehebung neben Konzeption, Umsetzung und Test der Module im zeitlichen Rahmen der Bachelorphase nicht möglich. Die Fehlerbehebung soll in weiterführenden Arbeitsschritten erfolgen. Die Messmodule sollen zukünftig in das Tiefsetzsteller- und Hochsetzstellermodul integriert werden. Darüber hinaus ist für die Realisierung des Gesamtsystems die Verwendung analoger Reglungen angedacht. So könnte der Arduino als Managementsystem ersetzt werden.



Schäffer, Christian;
Analysis of the photic driving effect using PARAFAC decomposition in a combined EEG/MEG study. - 138 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Der Photic Driving Effekt bezeichnet die Synchronisation der Feuerrate von Neuronen im okzipitalen Kortex bezüglich der Stimulationsfrequenz sich wiederholender Lichtimpulse. Der zugrunde liegende Prozess ist nur teilweise erforscht. Aus diesem Grund wurden 12 gesunde Probanden mit einem Flimmerlicht stimuliert. Die Frequenzen der Stimulation waren Vielfache der eigenen Alpha Frequenz. Die Aufnahmen beinhalteten zeitgleiche EEG und MEG Messungen des Kopfes. Ziel dieser Arbeit war die Analyse der Messdaten zur Untersuchung des Photic Driving Effektes mit Hilfe mehrdimensionaler Faktorisierung. Aus diesem Grund basiert die hier vorgestellte Signalverarbeitung auf Tensoren und der PARAFAC Zerlegung. Die Untersuchung von SFC und STF Tensoren ermöglichte die Analyse hinsichtlich ihrer Rang-Eins Komponenten. Die Raum-Frequenz-Kondition Zerlegung ermöglichte die Identifizierung von Resonanz Effekten in räumlicher, spektraler und räumlicher Dimension. Eine hohe Rate an Resonanz Effekten wurde für die Stimulationsfrequenzen um 0.5 und 1-fachen der Alpha Rate beobachtet. Die räumliche Untersuchung identifizierte den Resonanz Effekt im okzipitalen Kortex. In Bezug auf die Aufnahmen von EEG und MEG wurden Unterschiede in der Qualität der Ergebnisse festgestellt. Die Analyse der Raum-Zeit-Frequenz Tensoren zeigt die Trennbarkeit der Stimulationsantwort und vorherrschenden Alpha Oszillation. Eine klare Oscillation, unkorrelirt zur Stimulation, konnte in den meisten Probanden gefunden werden. Mithilfe der Zeitanalyse der Stimulationsantwort konnte ein linearer Zusammenhang zwischen dem Aufbau der Synchronisation und der Mean Global Field Power festgestellt werden.



Kerling, Philipp;
Design, implementation, and test of a tri-mode Ethernet MAC on an FPGA. - Ilmenau : Universitätsbibliothek. - 1 Online-Ressource (vii, 59 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2015

Ethernet ist eine ausgereifte Kommunikationstechnologie mit vielen Vorteilen für Sensornetzwerke und einer Vielzahl anderer Einsatzbereiche. Anwendungen interagieren mit einer sogenannten Media-Access-Control-(MAC)-Unterschicht, um Pakete vom Netzwerk zu empfangen und zu versenden. Diese Arbeit stellt den Entwurf, die Implementierung und den Test einer in VHDL umgesetzten MAC-Schicht für Ethernet auf FPGAs vor. Die Kommunikation mit einem integrierten Schaltkreis, der die Bitübertragungsschicht von Ethernet umsetzt, erfolgt über das standardisierte Media-Independent Interface (MII) in den Varianten MII und GMII. Dabei werden Verbindungsgeschwindigkeiten von 10, 100 und 1000 Mb/s im Vollduplex-Modus unterstützt. Im Gegensatz zu bisherigen Lösungen liegt der Schwerpunkt des Entwurfs auf Einfachheit sowohl in der externen Benutzung als auch den internen Abläufen. Benutzern kommt die unkomplizierte FIFO-Schnittstelle zugute, mit der sie gleichzeitig bei nahezu voller Gigabit-Ethernet-Geschwindigkeit senden und empfangen können. Die MAC-Schicht wurde für ein GigaBee-Mikromodul der Trenz Electronic GmbH mit einem FPGA der Spartan-6-Familie von Xilinx entworfen und ebenfalls damit geprüft.



https://doi.org/10.22032/dbt.38245
Elgarhy, Ahmed;
Performance analysis of MTC technologies in LTE networks. - 87 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2015

Connected devices and mobile broadband are transforming our life to be a networked society where every device can benet from the network, will be connected. Ericsson estimates that by year 2020 there will be 50 Billion connected devices. This big transformation will change every industry and the way we are living and doing business. LTE as the most advanced and the fastest growing cellular network is playing a major role in this transformation. LTE was designed to serve the need of human usage of data with high throughput and data rate for video and web applications. But the Internet of Things or the Machine Type Communication which will need to be connected via LTE add enormous challenges on the network to be able to deal with huge amount of devices with totally different behaviour and protocols. A lot of new standards and new features have been added to LTE new releases of release 12 and 13 which are referred to as LTE-M or LTE for machine type communication which can adapt to the new requirements for new connected devices. In the context of this thesis, the performance of LTE network has been studied for different machine type communication applications. Different MTC use cases are studied such as smart charging stations for electric vehicles, smart meters communication and wearable devices like watches healthcare monitoring and e-bikes. Evaluating the system level performance of LTE to handle different connected machines behaviour and communication requirements. Also evaluating new categories of devices category 0 standardised in release 12, for low cost and low complex devices. Latency reduction technique has been studied and applied in all scenarios to reduce the latency of messages from the low cost devices which user high delays of sending packets because of the new low complexity requirements. This latency reduction will be standardised in LTE release 14 and will be a critical feature for the future 5G networks. These simulations have been carried out using an Ericssons radio simulation tool which simulates large scale real life network scenarios.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/846378221elgar.txt
Othman, Ahmad;
Collision avoidance and performance improvement using dynamic power control in VANETs. - 74 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Ein Vehicular Ad-Hoc Network (VANET) ist ein Netzwerk, das es ermöglicht, ein Informationsaustausch zwischen den Fahrzeugen und der Umgebung zu realisieren. Dabei wird die allgemeine Effizienz und Sicherheit des Verkehrssystems gesteigert. Die Überlastung des Steuerkanales, auf welchem die sicherheitsrelevanten Nachrichten und die steuerungsrelevanten Informationen in dem ganzen Netzwerk übertragen werden, ist eine große Herausforderung im VANET- Forschungsbereich. Eine Überlastung des Steuerkanals führt zu einer Verschlechterung der VANET-Leistung. Neben der Überlastung des Steuerkanals, die bei der Verwendung einer festen Sendeleistung während der Übertragung von sicherheitsrelevanten Nachrichten in einem VANET auftreten kann, entstehen zusätzliche Einschränkungen für die Konnektivität im Netzwerk. In dieser Arbeit wird ein Verfahren für die Leistungssteigerung eines VANETes durch die dynamische Anpassung der Sendeleistung vorgestellt. Der Algorithmus für die Anpassung der Sendeleistung beim genannten Verfahren berücksichtigt, neben den aktuellen Bedingungen des Netzwerkes und der aktuellen Verkehrsdichte, die extremen Mobilitätsszenarien und die Funktionalität der sicherheitsrelevanten Anwendungen in dem VANET. Die Anwendung dieses Verfahrens zeigt die positive Auswirkung der Anpassung der Sendeleistung auf die Leistung des VANETes im Vergleich zur Verwendung einer festen Sendeleistung. Daraus resultiert eine Verbesserung der Konnektivität, lokalen Rezeptionsrate der Pakete im Netzwerk und Funktionalität der sicherheitsrelevanten Anwendungen.



Scholz, Tobias;
Berechnung von Induktivitäten in Dünnschichtstrukturen mit arbiträrer lateraler Gestaltung. - 48 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Simulation von Dünnschichtstrukturen. Hierbei wird auf die Berechnung der kinetischen und geometrischen Induktivität eingegangen. Unterschieden werden diese in supraleitende und nicht supraleitende Dünnschichtstrukturen. Hauptaugenmerk wurde auf die nicht supraleitenden gelegt. Als Basis wurde das Programm "mfb" verwendet, welches für supraleitende Anordnungen verifiziert wurde. Erweitert wurde es für nicht supraleitende Anordnungen. Die Verifikation der Ergebnisse wurde mit Hilfe eines finite Elemente Programms erreicht. Die Qualität der Ergebnisse liegt, mit Unterschieden im Bereich um 4%, nahe beieinander. Dies wurde für große und kleine Eindringtiefen, verglichen mit der der Geometrie, verifiziert.



Schwikal, Till Max;
Signalvorverarbeitung mittels DMA-Co-Prozessoren. - 95 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

DMA-Controller haben die Aufgabe, Daten direkt von einem Quell- zu einem Zielspeicher zu kopieren, und damit den Hauptprozessor zu entlasten. Dabei wurden die einst sehr einfachen DMA-Controller in den letzten Jahren derart weiterentwickelt, dass unter anderem die Steuereinheit durch einen eigenen Mikroprozessor ersetzt wurde. Diese Arbeit beschäftigt sich mit einem solchen komplexen DMA-Controller. Besonders wird untersucht, ob sich dieser DMA-Controller eignet, während eines Kopiervorgangs eine digitale Signalvorverarbeitung umzusetzen. Das Ziel ist es, den Hauptprozessor weiter zu entlasten und somit Energie zu sparen. Im Verlauf der Arbeit wird zunächst auf den speziellen DMA-Controller eingegangen. Der Erstellungsprozess für eigene DMA-Scripte wird erläutert und verbessert. Anschließend wird allgemein auf die einfache digitale Signalvorverarbeitung eingegangen, welche durch den DMA umsetzbar ist. Ferner werden mehrere verschiedene DMA-Scripte entwickelt und detailliert beschrieben. Theoretische Vorbetrachtungen bezüglich der zeitlichen Kosten werden angeführt. Die Ausführungszeit einer Datenübertragung für jedes DMA-Script wird gemessen. Aufgrund der Vorbetrachtung und der Messwerte wird eine Kostenabwägung ermittelt. Es stellt sich heraus, dass es nur eingeschränkte Anwendungsfälle für datenverarbeitende DMA-Scripte gibt, welche in speziellen Applikationen sinnvoll sind. Abschließend wird eine Einschätzung der Einarbeitungszeit in die spezielle DMA-Programmierung angegeben.



Gowra Ravindra, Ashish;
Evaluation of routing protocols for DSRC. - 84 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Aktuelle Forschungen mit dem Schwerpunkt auf Fahrzeugkommunikation, decken verschiedene Bereiche von Sicherheitsanwendungen bis hin zu Infotainment- und nicht Sicherheitsanwendungen ab. In dieser Arbeit werden Möglichkeiten zur Kommunikation innerhalb eines Fahrzeugnetzwerkes genauer untersucht, wo herkömmliche Kommunikationswege, wie beispielsweise Mobilfunknetze, nur eingeschränkt zur Verfügung stehen. Im speziellen wird der Fokus auf das Einrichten einer Notfall VoIP Verbindung zwischen Fahrzeugen in einem hochmobilen, realen Verkehrsszenario gelegt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Sicherheitsanwendungen, wo nur Fahrzeuge in geringer Entfernung gewarnt werden, ist eine VoIP Verbindung für einen speziellen Empfänger ausgelegt, welcher sich sowohl innerhalb, als auch außerhalb der Reichweite des übertragenden Fahrzeuges liegen kann. Den verwendeten Routing-Protokollen kommt dabei eine besondere Bedeutung zu, um die benötigten Verbindungen möglichst effizient herzustellen. Daher sind ausführliche Untersuchungen der VoIP Verbindungen auf deren Leistungsfähigkeit von Nöten, ehe ein finales Routing-Protokoll festgelegt wird. In dieser Arbeit die Leistungskennzahlen von VoIP Verbindungen in einem DSRC/WAVE Netzwerk, mit verschiedenen Routing-Protokollen wie AODV, DYMO, OLSR und GPSR, untereinander verglichen. Als Simulationsumgebung wurde auf OMNeT++(Veins) und SUMO zurückgegriffen, welche sich besonders zum darstellen realer Probleme eignen. Des Weiteren verifizieren wir die Leistungen für verschiedene Mobilitätszenarien, wie etwa eine hohe Verkehrsdichte, unterschiedliche Zahlen aktiver VoIP Verbindungen, die Anzahl verwendeter Zwischenknoten und die Anzahl aller Fahrzeuge im Netzwerk. Zeitverzögerung, Bildverluste, MoS, Flimmern gehören zu den untersuchten Parametern. Auf den Simulationsergebnissen aufbauend, wird abschließend eine detaillierte, vergleichende Studie über die verschiedenen Routing-Protokolle ausgearbeitet.



Brychcy, Alexander;
Evaluation von Ad-hoc-fähigen Funklösungen für Demonstratoren im Innen- und Außenbereich. - 160 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Viele der im täglichen Leben verwendeten drahtlosen Kommunikationsnetze basieren auf einem Infrastrukturansatz. Mobile Knoten buchen sich an fest positionierten Basisstationen ein. Fallen diese durch Umwelteinflüsse aus, so kommt die Kommunikation zum erliegen. Um für Such- und Rettungskräfte in solchen Szenarien ein funktionierendes Kommunikationsnetz aufzubauen, kommen "mobile ad-hoc networks" (MANET) zum Einsatz. Um Forschungen an solchen Netzen nicht nur in Computersimulationen durchzuführen, werden reale Testplattformen benötigt. Diese Arbeit gibt unter anderem einen Überblick über bestehende Plattformen. Die dort verwendeten Funkstandards (u.a. IEEE 802.11, IEEE 802.15.4 \& Bluetooth) werden mit weiteren Ad-Hoc-fähigen Systemen verglichen. Ziel der Arbeit ist das Entwickeln einer eigenen modularen Testplattform auf Basis des Raspberry Pi. Hierfür wurden am Markt erhältliche Module auf ihre Eignung untersucht. Zur Umsetzung wurde mit dem "Mesh HAT" eine Zusatzplatine entwickelt, die mehrere Funklösungen integriert. Die nötigen Konfigurationsschritte und Erweiterungsmöglichkeiten werden ausführlich dargestellt. In Messungen werden Merkmale (Datenrate, Reichweite) der Schnittstellen charakterisiert und möglichen Einsatzszenarien zugeordnet.



Beuster, Niklas;
Development of calibration procedures for a satellite communication test range. - 99 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

In dieser Arbeit geht es um die Entwicklung und Anwendung von Kalibrierungsvorschriften für eine Satellitenkommunikations-Testanlage für SatCom-on-the-move Systeme. Zunächst wird auf theoretische Aspekte bei Kalibrierungen eingegangen, indem Begrifflichkeiten und Konzepte erläutert werden. Der "Guide to the Expression of Uncertainties in Measurement" (GUM) (in deutscher Fassung DKD-3) wird vorgestellt und in dieser Arbeit genutzt, um mit Messunsicherheiten korrekt umzugehen. Außerdem erfolgt ein Vergleich zu alternativen Methoden. Eine analytische Untersuchung von Komponenten der "Facility for Over-the-air Research and Testing" (FORTE) am Fraunhofer-Institut für integrierte Schaltungen IIS wurde mit Hilfe deren Datenblättern durchgeführt, um die Methoden des GUM dort anzuwenden. Alle Komponenten in FORTE, die von Interesse sind, wurden mit Hinblick auf ihre Unsicherheit nach den Methoden des GUM behandelt. Die Umsetzung der Kalibrierungsschritte erfolgte der einfachen Handhabung halber in einem teilweise interaktiven Tabellenblatt. In der Arbeit selbst wird das Vorgehen an einem Schritt-für-Schritt Beispiel für ein programmierbares Dämpfungsglied erläutert. Die analytisch ermittelten Resultate für die gesamten Signalwege sind ebenfalls aufgezeigt und werden mit echten Messdaten verglichen. Es gibt eine Übereinstimmung wenn die ermittelten Unsicherheiten in Betracht gezogen werden. Diese sind jedoch zu groß, um den Genauigkeitsanforderungen von Kunden zu genügen. Das liegt an den großzügigen Spezifikationen für Unsicherheiten in den Datenblättern der Komponenten. Um realistischere Unsicherheitswerte zu erlangen, wurden praktische Untersuchungen an Messinstrumenten und Komponenten der Anlage durchgeführt und ausgewertet. Ein Signalgenerator und ein Spektrumanalysator von Rhode und Schwarz dienten dabei als Messstandards. Mehrere Tests wurden durchgeführt, die zeigten, wie die Amplitudengenauigkeit von Frequenz, Zeit, Temperatur, der eingebauten Dämpfungsglieder und Messparametern abhängt. Manche Effekte, die normalerweise Messunsicherheiten hervorrufen, können vermieden werden, indem Messroutinen gezielt optimiert und/oder relative statt absolute Messwerte betrachtet werden durch Vergleich mit Referenzaufnahmen. Basierend auf den gesammelten Test- und Messdaten, wurden Empfehlungen für zukünftige Messungen und Kalibrierungen ausgestellt.



Kästner, René;
Modellierung einer Messleitung zur Füllstandsmessung bei Erdwärmesondenbohrungen mit geschichteter dielektrischer Umgebung. - 107 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Die Herstellung und der Betrieb geothermischer Anlagen sind mit geologischen Risiken verbunden. Zur Risikominimierung werden unterschiedliche Messverfahren eingesetzt, die die Herstellung derartiger Anlagen überwachen. Alternativ zu den bestehenden Methoden kann die Time-Domain-Reflectometry (TDR) zur Überwachung eingesetzt werden. Die dabei zur Anwendung kommende Messtechnik besteht aus einem Signalgenerator und einer elektrischen Übertragungsleitung. Das Verhalten der TDR-Messtechnik kann gut mit Computersimulationen untersucht und vorhergesagt werden. Daraus ergibt sich die Forderung nach einem mathematischen Modell des Messsystems. Zielstellung dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Leitungsmodells zur Bestimmung der Verfahrensgrenzen und zur Verifikation eines Inversions-Algorithmus. Entstanden ist ein Leitungsmodell auf Basis einer Kettenschaltung von Streuparametermatrizen. Dieses schafft die Voraussetzung zur Simulation von Reflexionsfaktoren, die wiederum Aussagen zu Verfahrensgrenzen und Algorithmen der Inversion ermöglichen. Das Modell der Leitung beinhaltet die Berücksichtigung der Leitungsisolierung. Dabei wird die These vertreten, dass eine koaxiale Kunststoffisolierung durch die Bestimmungsgleichungen der Leitungsbeläge einer koaxialen Anordnung beschrieben werden kann. Aufbauend auf dieser Annahme werden auf Grundlage von Materialwerten und Leitungsbelägen die Wellenimpedanzen und Ausbreitungskonstanten der Übertragungsleitung bestimmt. Dies ermöglicht anschließend eine Berechnung der Kettenschaltung von Streuparametermatrizen. Zur Verifikation des Leitungsmodells wird eine Vergleichsrechnung mit einer numerischen Software aufgestellt. Es wird gezeigt, dass die Querleitwert- und Kapazitätsbeläge sowie die Wellenleiterimpedanz und der Reflexionsfaktor gut mit den Simulationsergebnissen übereinstimmen. Darüber hinaus werden die numerischen Modelle und deren Implementierung im Detail erläutert.



Krieg, Fabian;
Advanced image reconstruction techniques for ultrasonic imaging applications. - 136 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Diese Arbeit befasst sich mit der Synthetic Aperture Focusing Technique (SAFT) für Ultraschall Impuls Echo Messungen. SAFT ist eine wichtige Bildrekonstruktionsmethode, die im Ultraschall großflächig Anwendung findet. Sie erlaubt das korrekte Bestimmen und Bemessen von Rissen, Einschlüssen und anderen Fehlerstellen in Festkörpern. In der Literatur wurden eine Reihe verschiedener SAFT-Algorithmen entwickelt, die im Zeit oder Frequenzbereich arbeiten. Diese sind nicht äquivalent im Hinblick auf Bildgebungsqualität, Laufzeit und Anforderungen an die Rechenhardware. Diese Arbeit stellt die Algorithmen für kubische isotropische homogene feste Testkörper gegenüber. Es werden sowohl die Bildgebung als auch die Anforderungen an Rechenzeit und Arbeitsspeicher untersucht, so dass eine Grundlage für zukünftige angepasste Entwicklungen gelegt wird. Die Algoritmen wurden in einem einheitlichen Framework implementiert. Implementierungsdetails werden aufgeschlüsselt. Zwei Heuristiken für die Zeitbereichsprozessierung werden dargestellt. Zwei verschiedene Interpolationsmethoden für die Frequenzbereichsverfahren, die eine Stolt-Abbildung im Frequenzbereich nutzen, werden entwickelt. Es wird gezeigt, dass diese entweder die bestmögliche Rekonstruktionsqualität liefern oder einen Abgleich zwischen Qualität und Rechenzeit erlauben. Die asymptotische Komplexität der Algorithmen wird untersucht. Dabei stellt die Dimension der Messdaten den Haupteinfluss auf die Rechenzeit dar. Diese theoretischen Erkenntnisse werden durch Messungen fundiert. Die Arbeitsspeicheranforderungen der Algorithmen wird theoretisch untersucht. Darauf basierend werden in der Praxis beobachteten Spitzenwerte für eine Reihe von Messungen diskutiert. Auf Grundlage eines einfachen Vorwärtsmodells werden Messdaten synthetisiert, die eine Untersuchung der Fokusierung durch die Algorithmen erlauben. Es werden drei Messszenarien betrachtet, wobei der Einfluss der Wellenlänge des Sendesignals sowie schattierter Messdaten beleuchtet werden. Schlussendlich werden die bisherigen Ergebnisse sowie deren Praxistauglichkeit anhand von Messdaten, die vom Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP bereitgestellt wurden, verifiziert.



Fiedler, Paul;
Untersuchungen zur elektromagnetischen Wechselwirkung zwischen medizinischen Geräten und Multimedia-Ausstattung im Klinikumfeld. - 150 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Im Klinikumfeld und insbesondere in modernen Operationssälen (OPs) kommen zunehmend Geräte der Informations- und Kommunikationstechnik sowie der Audio- und Videotechnik (Multimedia-Ausstattung) zum Einsatz. Die Technologie- und Gerätevielfalt innerhalb des bezüglich Elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV) hochsensiblen Klinikumfeldes erhöht jedoch die Gefahr elektromagnetischer Wechselwirkungen. Da die eingesetzte Multimedia-Ausstattung nicht den EMV-Anforderungen an Medizinische Elektrische Geräte (ME-Geräte) unterliegt und nicht originär für den Einsatz im Klinikumfeld vorgesehen ist, wird diese Problematik zusätzlich verschärft. Eine Literaturrecherche zu bisherigen Untersuchungen dieses Themenkomplexes sowie zu normativen Vorgaben und damit verbundenen Emissionsgrenzwerten bzw. Störfestigkeitsanforderungen bildet den Ausgangspunkt dieser Arbeit. Hierbei wurden teilweise Widersprüche in unterschiedlichen Normenfassungen sowie Inkonsistenzen in den Geltungsbereichen festgestellt. Deswegen wurde es für notwendig erachtet, mit Hilfe von eigenen praktischen Untersuchungen aussagekräftige Ergebnisse bezüglich dieser Problematik zu ermitteln. Diese bestanden aus einer qualitativen Beurteilung der Wechselwirkungen in einer klinikähnlichen Umgebung und einer anschließenden messtechnischen Analyse der festgestellten EMV-Phänomene im EMV-Labor. Dabei wurde insbesondere der Einfluss besonders emissionsstarker ME-Geräte auf die Multimedia-Ausstattung sowie der Einfluss der Multimedia-Ausstattung auf besonders empfindliche ME-Geräte untersucht. Im Rahmen der Untersuchungen konnten Wechselwirkungen besonders beim Einsatz empfindlicher ME-Geräte festgestellt werden, deren Eingangspegel im [my]V-Bereich liegen. Diese sind als problematisch einzustufen und nicht tolerierbar. Als geeignete Maßnahmen zur Störungsminimierung wurden eine Abschirmung der beteiligten Geräte oder deren Betrieb mit Hilfe von Akkumulatoren identifiziert. Neben weiteren technischen Maßnahmen, wie der Einflussnahme auf bauliche oder konstruktionstechnische Gegebenheiten der Gebäude und Geräte, ist es darüber hinaus sinnvoll, eine Sensibilisierung von Herstellern, Planern und Nutzern hinsichtlich der EMV sicherzustellen. Die im Rahmen dieser Arbeit ermittelten Ergebnisse liefern wertvolle praktische Ansatzpunkte für die Beurteilung und Gewährleistung der EMV von Multimedia-Ausstattung und ME-Geräten im Klinikumfeld.



Schoch, Andre;
Entwurf und Realisierung eines Messsystems zur Bestimmung der Übertragungsbandbreite von monolithisch integrierten Photodioden am Waferprober. - 110 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Halbleitertests für optische Bauelemente sind oft sehr aufwändig und nur mit teurem Testequipment durchzuführen. Um die somit gewonnenen Testergebnisse auszuwerten, ist fachliches Know-How unabdingbar und kann nur von Messingenieuren durchgeführt werden. Die folgende Masterarbeit präsentiert ein Konzept, aufwändige Hochfrequenztests in der Halbleiterindustrie mit minimalem Aufwand durchzuführen und ist dennoch den harten Anforderungen industrieller Halbleitertests gewachsen. Es gilt zu testen, ob produzierte Photodioden die erforderliche Grenzfrequenz aufweisen. Eine komplette Charakterisierung der Photodioden findet nicht statt. Vielmehr handelt es sich um ein Ja/Nein-Test, ob die jeweiligen Anforderungen an die Modulationsbandbreite erfüllt werden. Ziel dieser Masterarbeit ist der Entwurf und die Realisierung eines Demonstrators, der die Grundlage künftiger Probe Cards für Wafermessungen bildet. Nach einer intensiven Einarbeitung in die Grundlagen der optischen Bauelemente, im speziellen der Schlüsselelemente optischer Telekommunikation, wird kurz auf das aktuelle Messkonzept eingegangen. Auf dieser Basis erfolgt die Entwicklung eines eigens für diesen Test zugeschnittenen Messkonzepts, bei der die praktische Umsetzung im Vordergrund steht. Geeignete Bauelemente werden herausgesucht, miteinander verglichen und diskutiert. Die zur Realisierung notwendigen Module werden präzise erläutert, mit den vorher ausgewählten Bauelementen entworfen, aufgebaut, charakterisiert und verglichen. Die Unterbringung der ntwickelten Einzelmodule auf einer Leiterkarte ergeben den Demonstrator, anhand dessen das Gesamtkonzept geprüft und verbessert sowie vorhandene Fehler beschrieben und korrigiert wurden. Alle Simulations- und Messergebnisse werden dargestellt und ebenfalls diskutiert. Abschließend folgt ein Ausblick auf die Einsatzmöglichkeiten und gegebenenfalls Verbesserungen der Probe Card.



Kiene, Maximilian;
Charakterisierung von Hochtemperatur-Hybridaufbauten für die Vorbereitung von Langzeit- und Alterungsuntersuchungen. - 104 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Der Einsatz von Sensoren gewinnt in heutiger Zeit in komplexen Maschinen und Anlagen immer größere Bedeutung, weil Änderungen von Parametern möglichst prozessnah und schnell erfasst werden müssen. Dadurch kann der Anlagenbetrieb mit höchstmöglicher Ressourcen- und Energieeffizienz erfolgen. Je prozessnäher die Sensoren arbeiten können, um so störungsarmer sind ihre Signale zu erfassen, aber umso höher sind ihre Anforderungen, hohen Temperaturen standzuhalten. Für solche Extrembedingungen wird zurzeit ein aus mehreren Komponenten bestehendes Drucksensorsystem entwickelt, das bei hohen Temperaturen im Prozess eingesetzt werden kann. Ein realisierter Teil davon ist ein Hochtemperatur-Hybridaufbau, dessen Aufgabe die Signalaufbereitung beinhaltet. Ziel dieser Arbeit ist die Charakterisierung dieses Hybridaufbaus durch die Überprüfung seiner Funktion und seiner Temperaturstabilität. Dazu müssen die in der Entwicklung durch Simulation und Berechnung gewonnenen Parameter verifiziert werden. Den Abschluss dieser Arbeit bildet die Konzeption eines Prozesses für die Durchführung von Langzeit- und Alterungsuntersuchungen für nachfolgende Generationen. Für die Charakterisierung wird zuerst eine Simulationsschaltung für ein steuerbares Drucksignal entwickelt und dann ein Messaufbau erstellt, der es ermöglicht, den Hybridaufbau mit einer Erwärmung auf spätere Prozesstemperaturen von bis zu 300 &ring;C zu belasten. Mithilfe der Entwicklungsumgebung "LabVIEW" kann dieses Messkonzept in automatisierte Messroutinen umgesetzt werden, wobei die Vorgabe einer Genauigkeit von 12 bit erfüllt sein soll. So werden ausgewählte Parameter in Ruhelage, während der Erwärmungsphase und über längere Belastung erfasst und bewertet, was wichtige Erkenntnisse über das Ausgangs- und Temperaturverhalten des Hybridaufbaus liefert. Zum Schluss wird ein Konzept für Langzeit- und Alterungsuntersuchungen für zukünftige Arbeiten entwickelt. Dieses Messkonzept kann durch mehrstündige Belastung des Hybridaufbaus im geforderten Temperaturbereich auf seine Gültigkeit überprüft werden. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Verifizierung der bisher theoretischen Kenntnisse in der praktischen Messung im Rahmen der geforderten Grenzen erfolgreich durchgeführt wurde. Jedoch sind Abweichungen während der Erwärmungsphase noch zu groß und erfordert daher weitere Entwicklungsarbeit.



Berlt, Philipp;
Funkfeldbeleuchtung der "Virtuellen Straße Simulations- und Testanlage - VISTA" unter Einbeziehung kanalspezifischer Parameter. - 88 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Durch den immer größer werdenden Einfluss von Mobilfunkdiensten in modernen Fahrzeugen werden neuartige Test- und Simulationsanordnungen benötigt, um realistische Fahr- und Funkszenarien reproduzierbar unter Laborbedingungen nachzubilden. Die vorliegende Arbeit befasst sich ausführlich mit Grundlagen zu zeitveränderlichen Mehrwegeübertragungskanälen und speziell mit gerichteten Eigenschaften sogenannter Cluster, mit deren Hilfe in der Virtuellen Straße Simulations- und Testanlage (VISTA) realistische Funkumgebungen nachgebildet werden sollen. Für die Emulation werden im Rahmen dieser Arbeit mögliche Antennenkonstellationen vorgestellt und anhand numerischer Berechnungen quantitativ analysiert und bewertet. Simulationen mit gemessenen Richtdiagrammen von Fahrzeugantennen zeigen den Einfluss der Überlagerung von Mehrwegekomponenten und räumlicher Signalspreizung am Empfänger. Die Arbeit identifiziert weiterhin sinnvolle Anknüpfungspunkte, deren Untersuchung für eine erfolgreiche Emulation realistischer Funkumgebungen nötig ist.



Müller, Paul;
Analyse von Kontakten in delaytoleranten Netzen mittels dynamischer Graphen. - 63 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

{Delay- and Disruption-Tolerant Networking} stellt eine verhältnismäßig junges Forschungsgebiet dar, dessen Ziel es ist Netzwerktechnologien für stark heterogene Netze mit häufigen Verbindungsabbrüchen zu entwickeln. Anwendung finden diese zum Beispiel in verschiedenen Notfallszenarien, in denen die bestehende Infrastruktur beschädigt oder inkompatibel zu den Geräten der Einsatzleute ist. Ziel dieser Arbeit ist die Erzeugung von dynamischen Graphen aus Kontaktinformationen, die dem \emph{ONE}-Netzwerksimulator entstammen. Die dazugehörigen Simulationsdaten entstammen typischen Szenarien, in denen DTN - Ansätze eingesetzt werden könnten.. Es werden Konzepte zur Erzeugung der Graphen sowie die Implementierung eines Werkzeuges zur Automatisierung des Prozesses diskutiert. Abschließend wird eine Analyse gegebener Kontaktinformationen durchgeführt, um das Werkzeug zu bewerten.



Hoffmann, Lars;
Entwicklung von Sensor-Prototypen als Bestandteile hochdynamischer Wirbelstrommessketten. - 97 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung von Sensor-Prototypen als Bestandteile hochdynamischer Wirbelstrommessketten. Dies beinhaltet die Modifizierung der Auswerteelektronik für die Wirbelstromsignale. [5, S.27-35] Die Hauptaufgabe besteht in der Untersuchung von Luftspulen aus Backlackdraht, sowie Auswahl geeigneter Speisekabel und Überarbeitung der Sensoraufnehmer. Im weiteren sind Untersuchungen zum Linearitäts- und Temperaturdriftverhalten an vorhanden und selbst entwickelten Sensoren durchzuführen. Die Zielparameter der Sensoren sind so zu wählen, dass möglichst Linearitätsabweichungen ≤ 4% und der Industriestandard für die Temperaturdriftabweichungen von ≤ 0,03 %/K erreicht werden. Maßnahmen zur Linearisierung der Sensorspannungen und zur Kompensation der Temperaturdrift werden vorgestellt.



Kirchhof, Jan;
Compressed sensing and sparse recovery methods for ultrasonic non-destructive material testing. - 111 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Diese Masterarbeit untersucht die Anwendung von Sparse Signal Reconstruction (SSR) und Comressed Sensing (CS) zur Verbesserung der Echotrennung sowie der Nachbearbeitung anderer verschlechternder Effekte für bildgebende Verfahren in der Zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) mit Ultraschall. Dabei werden Fehlerstellen, z.B. Lufteinschlüsse oder Ungänzen, durch Einschallen eines Ultraschallpulses in den Testkörper erkannt, da diese aufgrund des Impedanzunterschieds ein Echo erzeugen. Ein Problem dieser Technik ist, zwei dicht beieinander liegende Echos zu unterscheiden. Die Trennauflösung kann durch Erhöhung der Trägerfrequenz des Pulses verbessert werden, aber dadurch sinkt dessen Eindringtiefe. SSR ist eine empordringende Technik, die der linearen Inversion, einer Form der Parameterschätzung, entstammt. Da die Anzahl der zu detektierenden Fehler als gering angenommen werden kann, ist SSR ein valider Ansatz zur Verbesserung der Trennauflösung. Allerdings basiert SSR auf der Annahme, dass das gemessene Echo eine Linearkombination bekannter Bestandteile ist. Zudem setzen konventionelle SSR Untersuchungen additives weißes Gauß-verteiltes Rauschen (AWGN) als Fehlerquelle voraus. Sich in Festkörpern ausbreitender Ultraschall wird jedoch von sog. ''speckle noise", welches von der Materialstruktur abhängt, überlagert. Dieses hat einen multiplikativen Einfluss auf das Signal. Beide Annahmen sind im Falle von ZfP mit Ultraschall nicht erfüllt. Deshalb wird in der Arbeit ein Modell vorgestellt, dass die Einbeziehung von Nichtlinearitäten ermöglicht. Als Beispiel dafür wird die akustische Schattierung verwendet. Es wird ein SSR Framework beschrieben, dass in der Lage ist, iterativ die Schattierungen einzubeziehen. Der Einfluss von AWGN sowie von zwei speckle-noise-Modellen, sowohl auf lineare SSR, als auch auf SSR mit nicht linearem Modell wird untersucht. Es werden Löungsansätze für das Off-Grid Problem gegeben. Schließlich wird noch gezeigt, wie man mit Hilfe von CS die Menge der Messdaten verringern kann. Alle Ergebnisse werden mit numerischen Simulationen, basierend auf der Implementierung der beschriebenen Funktionen in Matlab, erlangt. Dabei wurde auch ein Graphical User Interface erstellt, mit dem man effektiv das Zusammenspiel der einzelnen Simulationsparameter nachvollziehen kann. Es kann auch für künftige Untersuchungen verwendet werden.



Lodi, Ghyoor Arshad;
Power line communication in automotive harness. - 87 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Moderne Fahrzeuge sind mit einer Vielzahl an elektronischen Komponenten ausgestattet, um die Fahrzeugeigenschaften zu verbessern. Diese Komponenten sind mit Steuergeräten über Bussysteme verbunden. Die zunehmende Ausrüstung der Fahrzeuge mit Bussystemen hat in den letzten Jahren dazu geführt, dass der Kabelbaum eines Fahrzeugs mittlerweile zu den komplexesten Komponenten am Fahrzeug gehört. Dies ist mit erhöhten Kosten, aber auch mit einer Zunahme an Gewicht verbunden. Eine nachträgliche Ausrüstung mit Komponenten in einem bestehenden Kabelbaum wird zunehmend schwieriger, insbesondere bei Fahrzeugen aus dem Premiumsegment. Power Line Communication (PLC) bietet eine attraktive Alternative zur bekannten Kommunikation über dedizierte Busleitungen unter Nutzung der Spannungsversorgungsleitung. Diese Arbeit beschäftigt sich mit den Möglichkeiten des Einsatzes von PLC im Automobil am Beispiel des LIN Busses (LIN: engl. Local Interconnect Network). Die Übertragungsfunktion eines PLC Kanals im automobilen Kabelbaum unterliegt starken frequenzabhängigen Schwankungen, welche abhängig von der momentanen Aktivität des Fahrzeugs zusätzlich variieren. Um dennoch eine robuste Kommunikation zu gewährleisten, wird ein redundantes Übertragungsverfahren untersucht, welches frequenzversetzte Kanäle nutzt. Die Verbesserung der Übertragungseigenschaften, selbst unter Worst-Case Bedingungen, wird durch statistische Analysen dieser Methode hinterlegt. Die effiziente Nutzung des verfügbaren Frequenzspektrums lässt eine gleichzeitige Nutzung von bis zu 15 LIN Bussystemen über eine Versorgungsleitung zu. Die Spezifizierung und das Systemdesign der Methode werden detailliert dargestellt und die Machbarkeit durch entsprechende Verhaltenssimulationen nachgewiesen. Die Versorgungsleitung im Kabelbaum ist außerdem Impuls-Störungen ausgesetzt, welche durch Schaltvorgänge an induktiven Lasten (z.B. Elektromotoren) hervorgerufen werden. Die Auswirkung dieser Störszenarien auf die Bitfehlerrate (BER) wird untersucht. Zur besseren Störunterdrückung und zur Steigerung der Robustheit des Gesamtsystems werden fehlerkorrigierende Kanalkodierungen untersucht. Die beiden Varianten sind hierbei 3-facher Wiederholungs-Code sowie der erweiterte binäre Golay-Code.



Michl, Marcel;
Erarbeitung und Teilrealisierung eines Konzepts zur simulatorischen Evaluierung spezieller schaltungstechnischer Strukturen für Ultra-Low-Power ASICs in der Biosensorik. - 102 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Das im Rahmen des Forschungsprojektes "3DNeuroN" entstandene integrierte Signalverstärkersystem zur in-vitro-Messung neuronaler Aktionspotentiale und zur Stimulation von Nervenzellen, eröffnet die Möglichkeit neue Erkenntnisse über die ablaufenden Vorgänge der dreidimensionalen Kommunikation von Nervenzellen zu gewinnen. In dieser Arbeit wird ein Konzept zur simulatorischen Evaluierung spezieller schaltungstechnischer Strukturen für Ultra-Low-Power ASICs in der Biosensorik vorgestellt. Es werden zu neuen Teststrukturen Simulations -und Messergebnisse dargelegt, um eine Aussage zu treffen, ob diese Strukturen für die Anwendung im integrierten Biosignalverstärker geeignet sind. Außerdem erfolgt die messtechnische Untersuchung von Verstärkerteststrukturen, um weitere Einflussfaktoren auf das Signalübertragungsverhalten des Low-Noise-Amplifier (LNA) festzustellen.



Gumpricht, David;
Konzeption eines Demonstrators für Delay-tolerante Netzwerke. - 60 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2015

Die rasant ansteigende Zahl von Kommunikationsnetzen und Szenarien, in denen keine kontinuierliche Verbindung aller Knoten, wie z. B. im Internet gewährleistet werden kann, zwang die Wissenschaft zu neuen Überlegungen, um die speziellen Anforderungen einer asynchronen Kommunikation in diesen Topologien zu erfüllen. Voraussetzung war es unter anderem, Nachrichten über große Distanzen zu übertragen, ohne zu wissen, wann eine Verbindung der beteiligen Knoten zu Stande kommt. Mobile Ad-hoc-Netzwerke stellen eine große Herausforderung dar, weshalb die neue Protokollarchitektur Delay Tolerant Networking (DTN) entwickelt und standardisiert wurde. Heute existieren viele Implementierungen und Erweiterungen des Protokolls, vor allem im Bereich Routing-Algorithmen, und es werden regelmäßig neue Ansätze ausgearbeitet und in Projekten umgesetzt. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse bestehender Referenzimplementierungen von DTNs sowie deren Einsatzfähigkeit für einen Demonstrator auf eingebetteten Systemen. Es werden ein Konzept und ein Szenario ausgearbeitet und anschließend die Realisierung auf Raspberry Pis vorgestellt. Dabei wird auf die notwendige, eigens entwickelte Software für die Umsetzung detailliert eingegangen, welche Voraussetzung dafür ist, dass das ausgearbeitet Konzept auf der Hardware in Kombination mit DTN verwendet werden kann. Anschließend wird ein Routingverfahren der ausgewählten Referenzimplementierung in einem Versuchsaufbau validiert und abschließend mit den Ergebnissen der Simulation verglichen und entsprechend bewertet.



Jornitz, Michael;
Dimensionierung und Simulation ovaler Reflektorantennen für die mobile Satellitenkommunikation im Ka-Band unter Berücksichtigung zirkularer Polarisation. - 32 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Für die mobile Satellitenkommunikation im Ka-Band werden Antennen mit hohem Gewinn bei möglichst geringer Aufbauhöhe benötigt. Ein aktuelles Forschungsprojekt beschäftigt sich in diesem thematischen Umfeld unter anderem mit parabolischen Reflektorantennen, welche zirkulare Polarisation bereitstellen, wodurch sich eine Nachführung der Polarisationsachse erübrigt. Klassische Parabolantennen mit zirkularer Polarisation besitzen einen kreisförmigen Querschnitt und werden zentral gespeist, wie z.B. Cassegrain-Doppelreflektorantennen. Zur Reduktion der mechanischen Aufbauhöhe kann der Hauptreflektor elliptisch statt rund ausgelegt werden. Dabei ist jedoch zu erwarten, dass die nicht länger rotationssymmetrische Form des Hauptreflektors die Polarisationseigenschaften der Gesamtantenne verändert. Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich in diesem Umfeld mit den Strahlungseigenschaften von Parabolantennen mit rundem als auch elliptisch geformten Reflektoren.



Lutz, Christopher;
Entwurf, Implementierung und Charakterisierung eines analogen HF-Bandpassfilters mit einstellbarer Mittenfrequenz und Bandbreite. - 80 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

In der vorliegenden Arbeit wird ein einstellbares HF-Bandpassfilter für den Einsatz als Vorselektionsfilter in Funkmikrofon-Systemen vorgestellt. Dabei handelt es sich um ein Koppelbandfilter mit reaktiven Fußpunktkopplungen in Leiterstruktur. Eine separate Einstellung von Mittenfrequenz und Bandbreite des Filters wird durch variable Kapazitäten gewährleistet. Der Fokus der Arbeit liegt auf einer durchgeführten Implementierung mit konzentrierten Bauelementen, welche messtechnisch charakterisiert wurde. Für die Realisierung der variablen Kapazitäten wurden dabei digital einstellbare Kondensatoren verwendet. Die Eignung des Aufbaus für eine Umsetzung als integrierte Schaltung wird zudem kurz bewertet. Aus der Evaluierung der Messergebnisse ergibt sich ein Abstimmbereich der Mittenfrequenz von 459-694,5 MHz, sowie ein Einstellbereich der Bandbreite von 24-46,5 MHz. Dabei wird eine Sperrdämpfung von über 30 dB bei einer relativen Bandbreite von 40 % erreicht. Die Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass das erarbeitete Filter in Funkmikrofon-Systemen eingesetzt werden kann.



Volynkin, Sergei;
Phasenrauschen in Oszillatorschaltungen mit piezoelektrischen MEMS-Resonatoren. - 121 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Lokaloszillatoren (LO) werden in HF-Frontends zur Bereitstellung eines geeigneten Referenzsignals benötigt. Frequenzstabilität, spektrale Reinheit und niedriges Phasenrauschen zeichnen die Qualität solcher Generatoren aus. Diese Masterarbeit befasst sich mit einer innovativen, MEMS-basierten integrierten Oszillatorschaltung, deren Schwingfrequenz bei 600 MHz liegt. Dabei wurden verschiedene Schaltungstopologien in Bezug auf ihr Phasenrauschen miteinander verglichen. Weiterhin sind die größten Rauschquellen sowohl im frequenzabhängigen passiven MEMS-Resonator-Element als auch in der aktiven Verstärkerschaltung definiert worden. Berücksichtigung fanden dabei die speziellen Eigenschaften der verfügbaren Aluminiumnitrid-MEMS-Resonatoren einschließlich ihrer derzeit erreichbaren Gütefaktoren (Q). Die analytischen Herleitungen wurden mit numerischen Simulationen in der Entwicklungsumgebung Cadence Virtuoso hinterlegt. Somit war es möglich, Strategien zur Reduzierung des Phasenrauschens zu formulieren.



Schulze, Sindy;
Messtechnische Untersuchung der elektromagnetischen Streuwirkung von Windkraftanlagen. - 95 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

In der vorliegenden Arbeit wurde die Streuwirkung einer Windkraftanlage (WKA) auf die Rundfunkübertragung messtechnisch untersucht. Andere Studien basieren primär auf computergestützten Simulationen oder Feldversuchen, wohingegen diese Arbeit die Reflexions- und Streueigenschaften einer WKA unter kontrollierten Messbedingungen analysiert. Zudem wurde das vollständige Streudiagramm in der Azimutebene betrachtet. Die Messungen wurden im Antennenmesslabor des Fachgebiets HMT der TU Ilmenau an einem skalierten Modell einer realen WKA von 81m Höhe durchgeführt. Dabei wurden zwei verschiedene Rundfunkdienste betrachtet: DVB-T und DAB. Basierend auf den Rundfunkfrequenzen 474MHz (DVB-T) und 230MHz (DAB) wurde im skalierten System bei den Frequenzen 34,6 GHz sowie 16,8 GHz gemessen. Neben den Frequenzen wurde der Einfluss der Polarisation, des Beleuchtungswinkels sowie der Rotorblatt- und Pitchstellung untersucht. Ebenfalls wurde die Streuwirkung des Turmes getrennt von einer vollständigen WKA betrachtet. Die Messergebnisse zeigen, dass die Streuwirkung der WKA primär durch die Rückstreuung am Turm verursacht wird, wohingegen die Rotorblätter einen geringen Einfluss haben. Die Streucharakteristik weist eine komplexe Abhängigkeit von der Beleuchtungsrichtung sowie der Rotorblatt- und Pitchstellung auf, wobei der Beleuchtungswinkel den größten Einfluss hat. Die Streuamplitude ist abhängig von der elektrischen Größe der WKA und nimmt bei konstanter Höhe mit zunehmender Frequenz zu. Trotz einiger Einschränkungen in der Messumgebung erbrachte die Arbeit viele wertvolle Erkenntnisse hinsichtlich der Störwirkung von WKA auf die Rundfunkübertragung und dem Einfluss der verschiedenen Bewegungsmechanismen einer WKA.



Philipp, Felix;
Detektion und Klassifizierung von Bewegungen im Heckbereich eines Fahrzeuges mittels UWB-Radarsensorik. - 90 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Die vorliegende Bachelorarbeit gibt einen Überblick über die Grundlagen von Radarsystemen und befasst sich anschließend mit der Funktionsweise eines Korrelationsradars auf UWB-Basis. Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines Algorithmus zur Detektion und Klassifizierung von im Sensorbereich eines solchen Systems ausgeführten Bewegungen, um die Nutzung von Steuerungsgesten im Automobilbereich, z.B. für das Öffnen des Kofferraums, zu ermöglichen. Für die Datengewinnung wird ein Testaufbau entwickelt, der ein an einer Fahrzeugheckstoßstange befestigtes auf Ultra-Breitband-Technik basierendes Radarsystem enthält. Damit werden verschiedene Bewegungsszenarien erfasst und die hierbei erhaltenen Messdaten mit Hilfe von Matlab analysiert und ausgewertet. Dafür werden die Daten mittels digitaler Signalverarbeitung zunächst entsprechend vorverarbeitet. Basierend auf physikalischen Eigenschaften werden daraus Merkmale bestimmter Bewegungen ermittelt und mit den Daten abgeglichen. Hieraus wird ein Algorithmus entworfen, mit dessen Hilfe die während der Messungen durchgeführten Bewegungen detektiert und klassifiziert werden können. An einem konkreten Beispiel wird der Ablauf des Algorithmus dargestellt und basierend auf sämtlichen während der Arbeit aufgenommenen Daten die Erfolgsrate für verschiedene Varianten der Klassifizierung untersucht. Dabei wird auch auf die Klassifizierungsschwierigkeiten und die Möglichkeiten zur Optimierung eingegangen.



Henze, Volker;
Research on performance evaluation metrics for mobile satellite communication networks. - 48 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Gerade die schnelle Einsatzfähigkeit macht Satelliten Kommunikationssysteme interessant für mobile Anwendungen. Immer mehr Hersteller stellen Produkte bereit um Satelliten Kommunikation auch auf mobilen beweglichen Systemen zu ermöglichen. So finden auch immer mehr Kommunikationsanwendungen ihren Weg in die Satelliten Kommunikation. Das führt zur Notwendigkeit dieses neue Equipment bewerten zu können und eine Aussage über Verwendbarkeit und Leistung zu treffen. Dazu müssen Metriken gefunden werden mit deren Hilfe diese Bewertung und Vergleichbarkeit hergestellt werden kann. Besonders im Bereich der mobilen Satelliten-Terminals sind externe Einflussfaktoren wie Fading durch Wetter, De-pointing oder Abschattungen wichtig für die Leistungsfähigkeit des Systems. Aber auch systeminterne Parameter wie Antennengüte, Modulation und Quality-of-Service unterscheiden sich bei jedem System und können durch eine Metrik in einer übersichtlichen Form dargestellt werden. Diese Arbeit beschäftigt sich mit den Parametern und der Bestimmung von Metriken zur Bewertung von mobilen IP-basierten Satelliten Kommunikationssystemen. Dabei werden die Einflussfaktoren identifiziert und Profile für externe Einflussfaktoren vorgeschlagen. Diese Profile können kombiniert und dem Anwendungszweck des Systems angepasst werden. Als Resultat werden Metriken entstehen die die Vergleichbarkeit unterschiedlicher Systeme aus dem Bereich der mobile IP-basierte Satelliten Kommunikation verwendbar sind. Dabei werden alle Layer der Kommunikation beleuchtet, also von der physikalischen Mobilität bis zur Anwenderschicht.



Jotschke, Marcel;
Entwurf eines Ultra-Low-Power Time-to-Digital-Converters auf Basis von CMOS-Thyristor-Delay-Elementen. - 142 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Die Nachfrage nach Geräten mit immer höheren Akkulaufzeiten und die wirtschaftlich-ökologische Notwendigkeit einer energetischen Optimierung bestehender Technik macht auch die Reduzierung des Energieverbrauchs elektronischer Schaltkreise unvermeidlich. Zahlreiche Beispiele energieeffizienter und energieautarker Halbleiter-Systeme (Integrated circuits, ICs) wurden von Industrie und Wissenschaft entwickelt. Die Verwendung von Zeitgrößen anstelle von elektrischen Größen als Informationsmedium stellt in diesem Kontext eine attraktive, da energiesparende Alternative zu gängigen Konzepten der Signalverarbeitung dar. Als zentrales Bauelement kommt dort der Zeit-Digital-Wandler (Time-to-Digital-Converter, TDC) zum Einsatz, der den Analog-Digital-Wandler als Schnittstelle zwischen analoger Informationsquelle und digitaler Verarbeitung ersetzt. In dieser Abschlussarbeit wird auf Basis energetischer Überlegungen ein neuartiges Systemkonzept für einen Ultra-Low-Power 14-Bit-Time-to-Digital-Converter, der nach dem Prinzip der sukzessiven Approximation im Zeitbereich arbeitet, vorgestellt. Als Anwendungsbeispiel ist ein energiesparender CMOS-Temperatursensor-Chip gegeben, der ein niederfrequentes PWM-Ausgangssingal mit Periodenzeiten im Mikro- bis Millisekunden-Bereich liefert. Anhand dieser Applikation soll das vorgestellte TDC-Konzept theoretisch ergründet und eine Aussage gemacht werden, ob eine Verringerung des Sensor-Energieverbrauchs unter dessen Einsatz möglich ist. Zum Erreichen geringer Energieaufnahme werden Low-Power CMOS-Thyristor-Delayelemente genutzt. Mit dem CAD-Werkzeug Cadence war es möglich, elementare Baugruppen in einer 0,35 [my]m-CMOS-Technologie zu implementieren und simulatorisch auszuwerten. Kritische Problemstellungen einer vollständigen Implementierung des TDCs konnten aufgezeigt, sowie Schätzwerte wichtiger Kenngrößen extrahiert werden. Das Ergebnis dieser Arbeit ist eine Coarse-Fine-Architektur, die aus grobauflösenden DLL-basierten TDC und hochauflösendem Sukzessive-Approximations-TDC besteht. Auf Grundlage der Testimplementierungen kann die grundsätzliche Funktion und die Erfüllung der Spezifikation evaluiert werden. Die vorgestellten Betrachtungen liefern neue, grundlegende Erkenntnisse für den Entwurf von Ultra-Low-Power SA-TDCs und DLLs für niederfrequente Signale und bilden die Basis für eine vollständige Implementierung des Systems.



Umer, Muhammad;
Developing a framework for link quality estimation and mobility management performance evaluation. - 61 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Während der letzten Jahre entwickelten sich die drahtlosen Sensornetzwerke zu einem interessanten Forschungsgebiet. Die Entwicklung von kleinen und kostengünstigen Sensoren war Grundlage für die weitere Forschung und Implementierungen im Bereich von Sensornetzwerken. Sensornetzwerke kommen in verschiedenen Anwendungsszenarien zum Einsatz, so dass viele Forschungsergebnisse lediglich aufgrund praktischer Erfahrungen gewonnen werden können. Es existieren zahlreiche Simulationsprogramme aber für weitergehende Analysen und Messungen werden noch immer Testaufbauten vor der eigentlichen Implementierung benötigt. Ein wichtiger Schritt, vor der Verwendung der im Rahmen von Forschungsarbeiten gefundenen Protokolle in praktischen Systemen, ist das ausführliche Testen in einem physikalischen Sensornetzwerk. Die Vorbereitung und Durchführung dieser Tests ist schwierig und nimmt viel Zeit in Anspruch. Eine Testumgebung für Sensornetzwerke ermöglicht dabei das Testen von Protokollen. In dieser Arbeit haben wir einen Rahmen für die Realisierung verschiedener Experimente im Bereich der Sensornetzwerke entworfen und implementiert. Die Implementierung beinhaltet kostengünstige Hardware und ein umfangreiches Softwarepaket. Der Hardwareaufbau besteht aus Sensoren, USB Verbindungen, USB Hubs und einer Steuerung (PC) während das Softwarepaket Anwendungen in Java, TinyOS und Matlab enthält. Unser Testaufbau wird durch eine benutzerfreundliche grafische Bedienoberfläche gesteuert und wird dazu verwendet verschiedene Algorithmen und Protokolle vor dem eigentlichen Einsatz in kommerziellen Systemen zu evaluieren. Das führt zu einer erheblichen Aufwandsreduktion und Zeitersparnis für Wissenschaftler bei der Erstellung von Versuchsanordnungen und der Überprüfung der Ergebnisse. Die Funktionalität und Leistungsfähigkeit des Netzwerks wird in Form von geschätzten Verbindungsqualitätsmetriken ausgewertet. Die Schätzung der Verbindungsqualität in drahtlosen Netzwerken ist wichtig für die Optimierung verschiedener Protokollparameter und Anwendungen. Sie stellt einen grundlegenden Parameter für Protokolle in Bezug auf die Zuverlässigkeit und den Datendurchsatz dar. Die Testumgebung besitzt ein Anzeigemodul, um die Schätzung der Verbindungsqualität in Echtzeit zu beobachten. Durch eine serielle Schnittstelle ist es auch möglich, die Parameter des Versuches während der Laufzeit zu verändern.



Nachtwey, Nadine;
Sendesignaloptimierung eines laserbasierten Absorptionsspektrometers. - 67 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

In dieser Arbeit wird das Sendesignal eines Absorptionsspektrometers, hinsichtlich seiner Empfindlichkeit gegenüber Rauschen und Störeinflüssen untersucht und optimiert. Als Messprinzip wird die direkte Absorptionsspektroskopie mittels durchstimmbarer Diodenlaser angewandt. Als Strahlungsquelle wird ein im Infrarotbereich emittierender Oberflächenemitter genutzt. Für den Laser müssen optimale Betriebsparameter gefunden werden, die eine Detektion des Zielgases ermöglichen und das elektrische Verhalten des Lasers berücksichtigen (Verzögerungszeiten, Einschwingverhalten, Erwärmungseffekte). Das Messgerät soll als Open-Path-System vor allem auf Bohrinseln Anwendung finden. Daraus resultiert eine Vielzahl von Störquellen, deren Einflüsse auf die Messperformance im Zusammenhang mit der Form des Sendesignals wurden untersucht. Rauschen, im Speziellen 1/f-Rauschen, beeinflusst die Messung mittels direkter Absorptionsspektroskopie, da die Frequenz des Ausgangssignals niedrig ist. Daher wird das Übertragungsverhalten des Messaufbaus untersucht um eine geeignete Repetitionsrate für das Sendesignal zu finden. Es wird weiterhin überprüft, ob eine niedrige Grundfrequenz des Signals nachteilig für das Signal-Rausch-Verhältnis (Signal-to-Noise-Ratio, kurz SNR) ist und ob eine Verschiebung des Signals in höhere Frequenzanteile eine Verbesserung bewirkt.



Brochloß-Gerner, Ramona;
Charakterisierung drahtgebondeter pin-Dioden für integrierte Redundanznetzwerke einer Mikrowellenschaltmatrix in LTCC-Technologie. - 49 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Charakterisierung drahtgebondeter pin-Dioden im Hinblick auf ihren Einsatz in integrierten Redundanzschaltungsnetzwerken einer 4x4 Mikrowellenschaltmatrix. Die für das Redundanznetzwerk ausgewählte drahtgebondete pin-Diode wird mithilfe geeigneter Testschaltungen in LTCC-Technologie untersucht. Durch Messung der Streuparameter und Bestimmung der Ersatzschaltbildparameter wird der Einfluss des zur Kontaktierung der pin-Diode verwendeten Bonddrahts und dessen Induktivität ermittelt. Ein Ersatzschaltbild der pin-Diode wird vorgestellt und die Ersatzschaltbildparameter anhand der gemessenen Streuparameter extrahiert. Ein Vergleich mit Flip-Chip montierten pin-Dioden wird vorgenommen, um die Eignung der drahtgebondeten pin-Diode für das Redundanznetzwerk der Mikrowellenschaltmatrix zu untersuchen. Vor allem aufgrund der parasitären Induktivität des Bonddrahts ist die drahtgebondete pin-Diode nicht für den Einsatz im Redundanznetzwerk geeignet.



Damm, Robert;
Entwicklung und Implementierung eines MIMO-OTA-Kalibrationsverfahren. - 81 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Diese Arbeit befasst sich mit dem Entwurf und der Implementierung eines geeigneten Kalibrationsalgorithmus zur Erzeugung einer ebenen Welle mithilfe der MIMO-OTA-WFS. Zur Beschreibung der Wellenfelder realer Funkkanäle werden geometrische Kanalmodelle verwendet, welche mittels Superposition ebener Wellen ein Ausbreitungsszenario beschreiben. Over-the-Air-Testsysteme sind hierfür besonders geeignet, da diese mithilfe einer Vielzahl von Antennen ebene Wellen aus beliebigen Richtungen erzeugen. Für die WFS ist es nötig, die Signale der OTA-Antennen in Betrag und Phase exakt zu bestimmen. Dementsprechend ist ein Kalibrationsalgorithmus, welcher mit möglichst geringem Hardware- und Zeitaufwand eine ebene Welle erzeugt, das Ziel dieser Arbeit. Die Kalibration besteht aus der Hardwarekalibration sowie der Berechnung der WFS-Signale. Die Hardwarekalibration kompensiert die Frequenzgänge der verwendeten Geräte, sodass diese keinen Einfluss auf das OTA-System haben. Zur Berechnung der WFS-Koeffizienten existieren der High- sowie der Basic-Performance-Mode. Der HPM berechnet die WFS-Koeffizienten über der kompletten Bandbreite im Frequenzbereich. Aufgrund der vollständigen Berechnung sowie der blockweisen Verarbeitung im Frequenzbereich besitzt der HPM eine große Grundlaufzeit und ist somit nicht für Szenarien mit kurzen Signallaufzeiten geeignet. Der BPM, welcher in den meisten derzeitig verfügbaren kommerziellen Systemen implementiert ist, berechnet die WFS-Koeffizienten im Zeitbereich und nutzt lediglich einige wenige Koeffizienten zur Synthese des Wellenfeldes. Diese Methode resultiert in sehr geringen Grundlaufzeiten und eignet sich besonders für kurze Signallaufzeiten. Der Nachteil des BPM liegt in der geringen Anzahl der Koeffizienten, welche gegebenenfalls fehlerbehafteten Wellenfelder erzeugen und nur Kanalmodelle mit wenigen Ausbreitungspfaden abbilden können. In dieser Arbeit werden die aus dem HPM und BPM resultierenden Wellenfelder verglichen und analysiert. Darüber hinaus besteht die Hauptaufgabe dieser Arbeit in der Entwicklung eines geeigneten Algorithmus, welcher im BPM ein möglichst genaues Wellenfeld mit wenigen Koeffizienten erzeugt. Der vorgestellte Algorithmus wird erläutert und sowohl durch Simulationen und Messungen verifiziert. Es wird gezeigt, dass der Algorithmus trotz Unzulänglichkeiten im Testsystem gute Wellenfelder synthetisiert.



Schwind, Andreas;
Minimierung der Messunsicherheit bei Immissionsmessungen an LTE-Mobilfunk-Basisstationen. - 77 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Aufgrund einer im Allgemeinen unbekannten MIMO-Abstrahlkonfiguration im LTE-Downlink (Basisstation zu Endgerät) sind derzeit bei frequenzselektiven Immissionsmessungen relevante Messunsicherheiten nicht auszuschließen. In dieser Arbeit wird neben den derzeit verwendeten Messverfahren bei Immissionsmessungen im Mobilfunkbereich auch der Mobilfunkstandard LTE (Long Term Evolution) im Zeit- und Frequenzbereich grundlegend untersucht. Darauf aufbauend wird versucht, die Abstrahlkonfiguration der 2x2-MIMO-Sektorantenne messtechnisch zu bestimmen. Dafür werden Labormessungen an einer Sektorantenne durchgeführt und ausgewertet. Abschließend können Rückschlüsse hinsichtlich Minimierung der Messunsicherheit bei LTE-Immissionsmessungen getroffen werden.



Grabmann, Martin;
Untersuchung von Entwurfs- und Implementierungsstrategien für digitale Signalverarbeitungsalgorithmen auf einer hohen Abstraktionsebene. - 93 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Um die zunehmende Komplexität im Entwurf digitaler Schaltungen handhaben zu können, ist es nötig, eine Erhöhung der verwendeten Abstraktionsebene vorzunehmen. Die Verfeinerung einer abstrakten Systembeschreibung, beispielsweise in SystemC, hin zu einer Beschreibung auf Register-Transfer-Ebene erfolgt mit der High-Level-Synthese. Gegenüber der manuellen Verfeinerung kann die Entwurfsproduktivität durch die Verwendung automatisierter Werkzeuge deutlich erhöht werden. Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich damit, wie digitale Signalverarbeitungsalgorithmen auf diesem Weg in eine FPGA-Implementierung überführt werden können. Die High-Level-Synthese wird in dieser Arbeit vorgestellt und in den Entwurf digitaler Systeme eingeordnet. Mit dem Cadence C-to-Silicon Compiler wird ein Softwarewerkzeug genauer betrachtet, das die High-Level-Synthese von SystemC Beschreibungen für FPGA- und ASIC-Ziele erlaubt. Als Anwendungsbeispiel wurde in dieser Arbeit eine Filterbank entworfen und in SystemC implementiert. Über zahlreiche Einstellungen wird die Synthese gesteuert und damit der Entwurfsraum durchsucht. Für die Synthese mit dem genannten Werkzeug wurde je eine Strategie für eine Implementierung mit maximalem Datendurchsatz und minimalem Ressourcenverbrauch entwickelt. Diese werden vorgestellt und anhand der Ergebnisse bewertet, in wie weit sich der Cadence C-to-Silicon Compiler für FPGA-Entwürfe eignet.



Pricken, Robin;
Robuste Auswertung eines paketbasierten Datenstroms mittels FPGA. - 75 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Für eingebettete Systeme, die große Mengen an Sensordaten verarbeiten müssen, besteht eine häufig eingesetzte Architektur aus einem Sensor, einem FPGA und einer CPU. Normalerweise wird die Ansteuerung des Sensors vom FPGA übernommen, da dieser die Sensordaten vorverarbeitet. Der in der vorliegenden Arbeit betrachtete Aufbau basiert auf der genannten Architektur, wobei ein WLAN-Modul zum Übertragen der Sensordaten verwendet wird. In einer vorherigen Arbeit erwies sich die Ansteuerung des WLAN-Moduls durch einen FPGA als sehr komplex. Aus diesem Grund wird nun der Fall betrachtet, dass das WLAN-Modul von der CPU angesteuert wird. Die Kommunikation auf der Schnittstelle zwischen CPU und Modul erfolgt über Pakete. Um eine anschließende Weiterleitung der Nutzdaten an den FPGA zu vermeiden, werden sie vom FPGA aus den zuvor auf der Schnittstelle detektieren Paketen extrahiert. Wichtig ist dabei die robuste Erfassung der Daten mit verschiedenen Parametern des Testsystems, sowie im Falle von Fehlern. Zunächst werden verschiedene Schnittstellen, die zur Ansteuerung eines WLAN-Moduls verwendet werden können vorgestellt und anhand ihrer Eignung für den Datenabgriff mittels FPGA bewertet. Anschließend wird für ein ausgewähltes WLAN-Modul, das über eine SPI-Schnittstelle angesteuert wird, ein Konzept zum Abgriff der Daten entwickelt. Das Konzept wird mittels der Hardwarebeschreibungssprache VHDL umgesetzt. Abschließend wird die Implementierung in Simulation und Hardware auf ihre Robustheit getestet. Diese Tests bestätigten die korrekte Funktionsweise dahingehend, dass die zu extrahierenden Nutzdaten bei einer geforderten Datenrate von ˜6 MBit/s erfolgreich erkannt wurden.



Eltabbakh, Mohamed;
Development of a concept to integrate wireless sensor networks into intra-vehicle networks. - 91 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Moderne Anforderungen der Industrie, wie zum Beispiel die Automobilindustrie, erfordern die Nutzung von IEEE 802.15.4 drahtlosen Sensoren- und Intravehikel Netzwerke. Eine große Nachfrage besteht für einen Koppler, der IEEE 802.15.4 drahtlosen Sensoren Netzwerk indem Intravehikel Netzwerke integriert sind. Die Hauptaufgabe dieser Arbeit ist der Entwurf eines Konzepts für einen Koppler. "Bluetooth Low Energy" und IEEE 802.11p wurden als zwei mögliche Technologien in der Arbeit präsentiert. Daher war die erste Aufgabe die zwei Technologien miteinander zu vergleichen und festzustellen, welche Technologie für Intravehikel Netzwerke geeignet ist. Die Ergebnisse waren zugunsten der "Bluetooth Low Energy" Technologie. Soft- und Hardware-Programmierung waren nötig für den Entwurf des Kopplers. Die präsentierte Software empfängt Daten von IEEE 802.15.4 drahtlosen Sensoren Netzwerk durch unterschiedliche Sensoren-Knoten und koppelt die Daten in Bluetooth Low Energy Format ein. Kunden können die ausführlich formatierten Daten, den Wert, den Sensor Typ und die Sensoradresse empfangen. Die Software wurde erfolgreich getestet und somit wurde das Ziel der Arbeit erreicht.



Herrmann, Martin;
Phase transition diagrams in compressive sensing - computation and analysis. - Ilmenau : ilmedia. - Online-Ressource (PDF-Datei: III, 78 S., 14,66 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Compressive Sensing (CS) ist ein relativ neues Forschungsgebiet der digitalen Signalverarbeitung und ermöglicht, unter bestimmten Bedingungen, die fehlerfreie Rekonstruktion von Signalen, die weit unterhalb der Shannon-Nyquist-Rate abgetastet wurden. Das Verfahren ist komplizierter als bisherige und es gibt bis heute keine hinreichenden Schranken, die eine konkrete Vorhersage des Erfolgs von CS ermöglichen. Um solche Aussagen dennoch treffen zu können, wurden sogenannte Phasendiagramme (engl. Phase Transition Diagrams, Abk. PTD) eingeführt. Diese tragen die Erfolgswahrscheinlichkeit als Funktion von der Anzahl der Abtastwerte und der Anzahl der von Null abweichenden Koeffizienten des Signals ab. Es zeigt sich, dass sich zwei Bereiche mit den Wahrscheinlichkeiten 0 und 1 bilden, getrennt durch einen relativ scharfen Übergang, welcher den Namen der Diagramme begründet. Diese Arbeit enthält neben theoretischen Grundlagen zu CS und PTDs zwei wesentliche Teile. Zum einen die Konzeption und Implementierung eines verbesserten MATLAB-basierten Algorithmus zur Schätzung von PTDs und zum anderen dessen Anwendung, zur Untersuchung CS-basierter Algorithmen, um deren Leistungsfähigkeit und Abhängigkeit gegenüber bestimmter Modellparameter systematisch zu untersuchen. In diesem Teil wird gezeigt, dass sich die Algorithmen deutlich hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit unterscheiden. Außerdem zeigen die Untersuchungen, dass die Wahl der verwendeten Modellparameter großen Einfluss auf bestimmte Algorithmen hat. Diese Informationen sind sowohl für Wissenschaftler als auch Ingenieure, die sich mit compressive sensing befassen, enorm wichtig.


http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=26006

Radhakrishnan, Vimal;
Advanced widely-linear processing algorithms for distributed beamforming. - 107 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

In dieser Arbeit wird das Konzept der erweiterten linearen (WL) Verarbeitung für die Strahlformung in verteilten drahtlosen Ein-Antennen-Netzwerken erforscht. Diese Relais-Netzwerke bestehen aus einem Sende-Empfangs-Paar mit und ohne direkter Verbindung zwischen Sender und Empfänger, welches zusätzlich unter starker Interferenz leidet. Die dabei entwickelten Algorithmen, die auf die WL Verarbeitung basieren, nutzen die statistischen Eigenschaften von nicht-zirkulären Quellsignalen aus. Unter der Annahme von perfekter Kanalkenntnis, wurden sie konzipiert um das Signal-zu-Interferenz-plus-Rausch-Verhältnis (SINR) am Empfänger unter Randbedingungen bezüglich der Gesamtleistung an den Relais zu maximieren. Für das Relais-Netzwerk ohne direkte Verbindung zwischen Sender und Empfänger werden vier WL Algorithmen für streng nicht-zirkuläre Quellsignale vorgeschlagen. Während bei den ersten beiden Algorithmen das WL Konzept nur am Empfänger angewendet wird, findet bei den letzten beiden Algorithmen die WL Verarbeitung an den Relais und am Empfänger statt. Zusätzlich wird für beide Verarbeitungstypen jeweils eine optimale sowie eine suboptimale Lösung, die recheneffizienter ist, für das Optimierungsproblem vorgeschlagen. Für das Relais-Netzwerk mit direkter Verbindung zwischen Sender und Empfänger werden drei WL Algorithmen für streng nicht-zirkuläre Signale entwickelt. Die Algorithmen unterscheiden sich jeweils durch die Anwendung der WL Verarbeitung an den Relais, am Empfänger und an beiden gleichzeitig. Bei letzterem wird nur eine suboptimale Lösung aufgrund des geringen Rechenaufwands vorgeschlagen. Im letzten Teil der Arbeit, werden die vorgeschlagenen WL Algorithmen für Relais-Netzwerke mit und ohne direkter Verbindung zwischen Sender und Empfänger auf den verallgemeinerten Fall der schwach nicht-zirkulären Quellsignale erweitert. Die Leistungsfähigkeit wird in Abhängigkeit der Nicht-zirkularität der Quellsignale untersucht. Es wird insgesamt gezeigt, dass durch die gleichzeitige WL Verarbeitung an den Relais und am Empfänger eine deutliche Leistungssteigerung gegenüber der einfachen linearen Verarbeitung erzielt werden kann.



Ghobrial, Antoun;
Design and implementation of a software de ned radio-based power-line communication system for automotive battery management applications. - 157 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Im Bereich des Batteriemanagementsysteme (BMS) der fahrzeugtechnischen Kommunikationsnetzwerke sind Kommunikationssysteme erforderlich, um alle notwendigen Daten von den Batterieüberwachungseinheiten (Slaves) zu der Batteriekontrolleinheit (Master) des BMS zu übertragen. Zu diesen Daten gehören Temperatur, Spannung und aktuelle Messungen jeder Batteriezelle, welche der Master für Berechnungen anwendet, um die erforderlichen Aktionen für den sicheren und zuverlässigen Einsatz des BMS auszuführen. Um all diese Informationen über jede Batteriezelle separat zu sammeln, verwenden die konventionellen BMS eine sehr große Anzahl von Sensorkabeln, welche eine Zunahme in Größe, Gewicht sowie im parasitären Energieverbrauch des BMS bedeuten. Folglich entstehen ebenfalls höhere Kosten. Mit der Power-Line-Kommunikation (PLC) wurde eine Lösung für die Errichtung von Datenbussen eingeführt. Dies wird erreicht, indem die Batteriestromleitung für die Kommunikation zwischen Slaves und Master genutzt wird. Um ein zuverlässiges Fahrzeugsystem zu erhalten, ist es erforderlich die Anforderungen des dazugehörigen Kommunikationssystems zu erfüllen. Diese Anforderungen beinhalten eine hohe Datenrate, Robustheit, geringe Kosten, Echt-Zeit-Fähigkeit und realisierbare Komplexität. Zusätzlich muss eine Bewertung der Kanalsysteme mit Hilfe von Techniken der drahtlosen Kanalsondierung stattfinden. In dieser Abschlussarbeit konzentrieren wir uns auf Kanalbewertungs- und Ausgleichstechniken. Wir untersuchen verschiedene Techniken um die bestmögliche Lösung für dieses BMS auszuwählen und einen PLC Prototyp umzusetzen. Wir präsentieren zwei verschiedene Single-Input- und Single-Output-Systeme (SISO). Beide Systeme nutzen die BPSK-Modulation; während das eine Zeitbereichsausgleichstechniken (System I) und das andere Frequenzbereichsausgleichstechniken (System II) nutzt. Zusätzlich werden Synchronisationstechniken für verschiedene Arten von Kanalbeeinträchtigungen diskutiert. Anschließend demonstrieren wir die Datenübertragung zwischen Master und Slave des BMS mittels des Universal-Software-Radio-Peripheral-Geräts (USRP) unter Nutzung eines kreislaufbasierten Kanalmodells. Dies wird erreicht durch die Gestaltung und Implementierung des Senders und Empfängers mit Hilfe der Simulink-Plattform für beide Systeme. Die Simulations- und Messergebnisse werden für eine Leistungsanalyse zur Verfügung gestellt. Auf Grundlage der Ergebnisse übertrifft die Leistung des Systems I (den MLSE Equalizer nutzend) die Leistung des Systems II (mit Zero-forcing Equalizer). Dies ist begründet durch die optimale Leistung des MLSE Equalizer. Außerdem zeigen die Ergebnisse, dass die Least Squares-based Kanalbewertungstechnik eine höhere Leistung für beide Systeme erreicht. Die Demonstration zeigt eine niedrige Datenrate aufgrund von Bandbreiteneinschränkungen der Hardware-Einrichtung. Jedoch kommt es zur Entwicklung eines stufenweisen Kanalbewertungsansatzes bei der Breitbandkanalbewertung. Außerdem zeigt dieser Ansatz eine gute Leistung im Hinblick auf den Mean-Squared-Error-Wert (MSE).



Mohan Kalyanasundaram, Talat Anand;
Scaling and rotation invariant feature selection for general camera types. - 65 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Die Merkmalsextraktion ist ein wichtiger Teil der Bildverarbeitung. Es hilft bei der Bildregistrierung, Struktur Schätzung und so weiter. Doch herkömmliche Algorithmen sind nur für den auf Lochkameras arbeiten. Ein Merkmalsextraktion Algorithmus zur omnidirektionalen Kameras wird in dieser Arbeit präsentiert. Es ist eine Abwandlung der SIFT Lowes, auf einem nicht-euklidischen Fundament. Der Algorithmus wurde auch gemacht, um die Bildeigenschaften anpassen.



Woditschka, Stefan;
Entwurf eines integrierten CMOS Temperatursensors in einem X-Fab 0.35 um Prozess. - 119 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Der Microdul MS1088 ist ein Temperatursensor mit hoher Genauigkeit und niedrigem Stromverbrauch, der den Anforderungen einer modernen Testumgebung entspricht. Zur Reduktion der Testzeiten des integrierten Schaltkreises wird eine automatische Kalibrierung entworfen, die den Sensor unter Bereitstellung einer Solltemperatur und einer Referenzspannung selbstständig kalibriert. Die Kalibrierdatenwerden dabei in einen Speichercontroller geschrieben, der als eine Kombination aus nichtflüchtigem Speicher (X-Fab Polyfuse IP) und flüchtigem Registersatz realisiert wird. Für den Speichercontroller werden Schreib-, Lese- und Testbefehle implementiert. Zur Verbesserung der Übertragungssicherheit beim Lesen des Temperaturwertes wird das I2C-Interface um einen fehlerkorrigierenden Code (ECC) erweitert. Dabei wird außerdem ein Algorithmus zur Fehlerkorrektur vorgestellt, der auf Seite des Anwenders auf einem Microcontroller lauffähig ist. Um eine einfache Möglichkeit zur Ansteuerung des Temperatursensors bereitzustellen, wird ein einfacher Hardware-Handshake entworfen, über den eine Temperaturmessung gestartet werden kann. Am gleichen Pin kann das Ende einer Messung erfasst und als Interrupt verarbeitet werden. Der Microcontroller kann somit während der gesamten Messzeit im Energiesparmodus betrieben werden. Abschließend wird auf den Schaltungsentwurf des Gesamtsystems (top level) eingegangen. Alle genannten Schaltungsblöcke werden in einer 350 nm CMOS Technologie als Schematics und Layouts entworfen und im Anhang dieser Arbeit gezeigt.



Yang, Shaochuan;
Electromagnetic wave propagation in the '' Virtual road simulation and test area'' - VISTA. - 44 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Der Trend zu intelligenten Fahrzeugen führt zu neuen Herausforderungen für Kommunikationssysteme. Um solche Systeme zu untersuchen und zu charakterisieren wird die "Virtuelle Straße Simulations- und Testanlage" (VISTA) errichtet. Diese Einrichtung besteht aus mehreren Komponenten, die die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen beeinflussen. Simulationen sind ein geeignetes Mittel um Verhalten der Umgebung vor ihrer Fertigstellung zu untersuchen. Beim für car-2-car-Kommunikation relevanten Frequenzbereich um 5.9 GHz beträgt die elektrische Größe der VISTA-Umgebung mehrere hundert Wellenlängen. Eine Vollwellensimulation mit realitätsnahem Detailgrad ist selbst auf modernen Computersystemen mit zumutbarem Zeitaufwand nahezu unmöglich. Diese Arbeit beschäftigt sich mit Methoden des modernen Simulators Ansoft HFSS das vollständige Modell der Absorberkammer in mehrere kosimulierte Teilmodelle aufzuspalten, unter anderem Modelle der Fahrzeuge, Kammerkomponenten und Messeinrichtungen. Als Teil der Arbeit war die Untersuchung von Modellierungsmethoden von Absorbermaterial nötig. Das Ergebnis floss in die Simulation größerer, absorberverkleideter Strukturen ein. Die Teilmodelle wurden einzeln entworfen und optimiert, und schließlich zu einem Gesamtmodell der Kammer zusammengefügt, welches sich auf der zur Verfügung stehenden Hardware simulieren ließ. Dieses Modell wurde anschließend benutzt um die Übertragung zwischen mehreren Antennen innerhalb der Kammer vorherzusagen.



Ahmed Khan, Suhail;
Use of flexibility information from assets in the smart grid, to congestion and demand control and to mitigate disruption in the communication between controllers and power assets. - 106 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Der Bedarf an Energieverbrauch ändert sich in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren. Das Angebot und Nachfrage nach Energie muss in mehreren Zeitskalen ausgeglichen sein, sowohl im Sekundenbereich als im Stundenbereich. Um dies zu erreichen werden Technlogien die unter Demand Response(DR) und Demand Side Management(DSM) in der Literatur bekannt sind. Sie ermöglichen die Entwicklung von Architekturen, welche Informationen über Energieressourcen zusammenführen und die physikalischen und finanziellen Interaktionen mit höheren Kontrolleinheiten, Netzwerken und Akteuren steuern. Diese Arbeit ist ein Teil des EU FP7 Forschungsprojekts SmartC2Net und legt den Fokus auf die adaptive Steuerung von Niederspannungsnetzen. Das Ziel von SmartC2Net ist es intelligente Netzsteuerungsapplikationen, die auf der Qualität des unterliegenden Kommunikationsnetzes reagieren, zu entwerfen. Ein Grundkonzept bei der Steuerung von Energieflüssen, ist die Flexibilität eines Verbrauchers. Dies charakterisiert den Energieverbrauch bestimmter Lasten, welche die Fähigkeit haben Energie zu speichern, zu verschieben oder thermische Energie als Mittel zum Energiemanagement zu verwenden. Eine Kategorisierung dieses Modells kann anhand von Kommunikations- und Informationsschichten der SMART-GRID-Architektur vorgenommen werden. Basierend auf die Ermittlung der Flexibilität, wird in dieser Arbeit die Leistungsfähigkeit von Steuerungsalgorithmen für den flexiblen Verbrauch beim Laden von Elektroautos oder Heizen eines Hauses untersucht. Die Steuerung dieser Einheiten erfolgt durch vernetzte hierarchische Kontrolleinheiten, welche den Energieinformationsaustausch und die Aggregation nutzen. Aggregation ist eine wichtige Funktion. Energie-Flexibilität muss aggregiert werden, bevor sie für die Steuerung verwendet werden kann. Durch die Aggregation wird die Komplexität verringert, was eine Marktbeteiligung für Netzbetrieber und Energieversorger ermöglicht. Die Energieoptimierung nutzt Flexibilitätsinformationen und sie wird als Mixed Integer Programming (MIP) Problem formuliert. Will man Lastflüsse berechnen, so muss man ein nichtlineares Problem lösen. Wir beschreiben die Simulationsmodelle von zwei flexiblen Lasten ( Ladestation und Haushalt Heizungssystem) und verbinden sie mit einer Kontrolleinheit des Haushalts (CEMS). In Falle von öffentlichen Ladestationen, die Architektur sieht für jede Ladestation ein Controller vor. Eine Simulation der e-Mobilität liefert die Parameter für die Ladeprozesse (Ankunftzeitpunkt, Energiemenge, Verweilzeit, etc.). Die Profile der Aufladung sind modifizierbar (für Shoppingcenter, Pendler oder Heimladung), darüberhinaus sind verschiedene Beschränkungen je nach PV-Generation im Haus, Spitzenhintergrundbelastung usw. möglich. Das Experiment zeigt die Qualität der Ladevorgänge und der Energieaufladung. Im Haushaltsszenario werden die lokalen Steuerungseinheiten, CEMS (customer energy management system) durch einen Aggregator zum Zweck der Verschiebung der Energiespitzen gesteuert. Jeder CEMS hat eine PV-Anlage, einen HVAC und teilweise eine Ladestation für Elektroauto. Die CEMS melden Flexbilitäts- und Verbrauchsprognosen, sie erhalten vom Niederspannungsnetz-Controller eine Prognose für die Referenzlast, die sie folgen sollten. Die durchgeführten Untersuchungen und Messurgen mit dem oben beschriebenen Regelkreis sollen zeigen, wie die Nachfrage gesteuert werden kann und wie die gemeldete Energieflexibilität zur Erzielung verschiedener Schlüssel Performance Indikatoren (KPIs) genutzt werden kann. Der letzte Teil der Arbeit widmet sich der Datenkommunikation zwischen dem Aggregator und den Steuerungseinheiten.der Verbraucher. Ich simulierte die Unterbrechung dieser Netzverbindung und messte die Reaktion des gesamten Regelkreises auf dieses Ereignis. Zusätzlich die Monitoring-Framework, Die verschiedene Kommunikationstechnologien und die prospektiv Kommunikationsnetz Bedingungen haben diskutiert.



Golle, Robbi;
Development of a concept to collect and distribute context information related to ferry movements. - 142 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Während eines Katastropheneinsatzes können Rettungskräfte mobile Ad-hoc-Netzwerke bilden, um die Kommunikationsverbindung untereinander aufrecht zu erhalten. Erschwerte Bedingungen vor Ort, ein potenziell großes Einsatzgebiet sowie große Distanzen zwischen den Einsatzkräften können zu einer Fragmentation des Netzwerks führen. Message Ferrying ist ein vielversprechendes Routingverfahren um die Verbindung von Knoten in einem Delay Tolerant Network zu gewährleisten. Dabei sind spezielle Knoten dafür verantwortlich, die Nachrichten im Netzwerk physisch von Sendern zu Empfängern zu transportieren. Diese sogenannten Message Ferries bewegen sich auf Routen, deren Planung wichtig für die Effizienz und Leistungsfähigkeit des Netzwerkes ist. Die dauerhafte Bewegung der Netzwerkknoten erschwert zusätzlich die Planung der Routen, sodass eine aktive Anpassung dieser während der Mission notwendig wird. Da in der aktuellen Forschung kein Konzept zur aktiven Anpassung der Routen durch die Ferries existiert, muss eine sinnvolle Grundlage für die Entscheidungsfindung des Anpassungsprozesses entwickelt werden. Dies ist das Ziel dieser Masterarbeit. Jene ist von folgenden Forschungsfragen geleitet: Ist die Sammlung und Auswertung von bewegungsbezogenen Kontextinformationen von Netzwerkknoten geeignet, um die Effektivität und Leistungsfähigkeit des Netzwerkes zu verbessern? Welche bewegungsbezogene Kontextinformationen sind dafür von Nutzen? Müssen bewegungsbezogene Kontextinformationen unter den Knoten ausgetauscht werden? Wie muss ein möglicher Kontextdatenaustausch realisiert werden? Die Grundlagen von Delay Tolerant Networks und deren Routingprotokollen, Message Ferrying sowie der aktuelle Stand der Forschung zu Kontextinformationssammlung und -auswertung werden genauer untersucht und erläutert. Basierend auf den erworbenen Erkenntnissen wird ein Konzept für die Sammlung und Verbreitung von bewegungsbezogenen Kontextinformationen entwickelt und im ONE Simulator für Delay Tolerant Networks innerhalb zweier Szenarien implementiert, getestet und ausgewertet. In den Simulationen wird das entwickelte Konzept mit den zwei DTN Routing-Protokollen Epidemic und PRoPHET verglichen, um seine Vorteile gegenüber diesen zu demonstrieren. Die Effektivität und Leistungsfähigkeit des entwickelten Konzepts werden detailliert beschrieben und vorgeführt, sowie mögliche Fehler und zukünftige Verbesserungen. Es kann gezeigt werden, dass bewegungsbezogene Kontextinformationen genutzt werden können, um die Leistungsfähigkeit von Message Ferrying in Delay Tolerant Networks zu verbessern.



Zhang, Fan;
Einfluss von Windkraftanlagen auf die Rundfunkversorgung. - 65 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

In dieser Arbeit wurde der Einfluss von Windkraftanlagen auf die Rundfunkversorgung mit Hilfe numerischer Feldberechnung untersucht. Gegenüber anderen Arbeiten auf diesem Gebiet besteht der Neuheitsgehalt vorliegender Arbeit in der Betrachtung von Rundfunkfrequenzen und der Analyse der vollständigen zweidimensionalen Streudiagramme. Variiert wurden die Frequenz (UKW und DVB-T), der Einfallswinkel und die Polarisation der einfallenden Welle sowie die Blattstellung und das Material der Windkraftanlage sowie die Bodenbeschaffenheit. Die Ergebnisse zeigen eine komplexe Abhängigkeit der Streuwirkung von Einfallswinkel und Polarisation der einfallenden Welle sowie von der Blattstellung der Windkraftanlage vor allem bei der UKW-Frequenz von 90 MHz. Auch das Material der Flügel (Metall oder Glasfaser) und die Bodenbeschaffenheit (absorbierend oder reflektierend) haben einen deutlichen Einfluss. Bei der untersuchten DVB-T Frequenz von 474 MHz ergeben sich gegenüber 90 MHz grundsätzlich andere Streuverhältnisse. Die gefundene Bandbreite der Variation der Streudiagramme zeigt, dass es schwierig ist, eine vereinfachte Beschreibung für dieses Problem zu finden. Das verwendete numerische FDTD-Vollwellenprogramm EMPIRE hat sich prinzipiell als gut geeignet für vorliegende Aufgabenstellung erwiesen. Allerdings wurde auch festgestellt, dass der Einsatz von FDTD-Tools bei elektrisch großen Strukturen generell stark begrenzt ist. Insbesondere limitieren die durch eine genügend feine Diskretisierung erforderlichen Ressourcen an Speicherplatz und Rechenzeit eine sinnvolle Bearbeitung dieser Aufgabenstellung an Arbeitsplatz-PCs deutlich und sind höchstens für den Einsatz an Computer-Clustern oder Großrechenanlagen sinnvoll. Ungeachtet der festgestellten Limitierungen hat vorliegende Arbeit viele wertvolle Erkenntnisse hinsichtlich der Bewertung der potenziellen Störwirkung von Windkraftanlagen auf die Rundfunkversorgung erbracht.



Hofmann, Willi;
Untersuchungen zum Einsatz von Modenverwirblern in Absorberkammern. - 58 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Unsere moderne Gesellschaft ist von wachsender Vernetzung geprägt. Die Funkkommunikation nimmt dabei einen immer größeren Stellenwert ein. Zukünftig soll auch die Sicherheit im Straßenverkehr mittels "Car-to-Car"- und "Car-to-Infrastructure"-Funkkommunikationen weiter erhöht werden. Hierbei ist es entscheidend, die dafür eingesetzten Funksysteme von Fahrzeugen in realitätsnahen Testumgebungen zu erforschen und weiterzuentwickeln. Die dazu notwendigen Messungen werden unter anderem in Absorberkammern durchgeführt. In dieser Arbeit wird erstmals der Einsatz eines Modenverwirblers in einer solchen Absorberkammer untersucht. In Zukunft könnte das eine kosteneffiziente Alternative zu bestehenden Messverfahren darstellen, da diese nicht zuletzt aus finanziellen Gründen seitens der benötigten Hardware sehr schnell an Grenzen stoßen. Auf Basis theoretischer Überlegungen wurde im Rahmen dieser Arbeit ein geeigneter Modenverwirbler für die Absorberkammer "VISTA" des Thüringer Innovationszentrum Mobilität konstruiert und realisiert. Erste messtechnische Untersuchungen zeigen, dass die gestellten Anforderungen, nämlich die Vergrößerung der Bestrahlungsfläche einer Antenne, die Homogenisierung der Feldverteilung in zeitlichen und örtlichen Mittel, sowie die Nachbildung wesentlicher statistischer Eigenschaften des Funkkanals bereits zu einem großen Teil erfüllt werden konnten. Somit weist der Modenverwirbler großes Potenzial für die Feldmanipulation in einer Absorberkammer auf.



Groß, Stefanie;
Unsicherheits- und Sensitivitätsanalyse in der Transkraniellen Magnetfeldstimulation. - 81 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Die transkranielle Magnetstimulation ist eine Methode zur Stimulation des Gehirns. Die Vorhersage der Verteilung der induzierten Wirbelströme erfolgt aufgrund der komplexen Struktur des Gehirnes mittels numerischer Verfahren. Der Kern der Arbeit befasst sich mit der Untersuchung von Einflüssen unsicherer elektrischer Leitfähigkeiten auf die Feldverteilung mittels nicht-intrusivem generalized Polynomial Chaos. In der Arbeit werden zunächst die grundlegenden Prinzipien transkranieller Magnetstimulation und der Unsicherheitsanalyse erläutert. Ein kurzer Einblick in die Methodik des Polynomial Chaos wird vollzogen. Darauf aufbauend wird das realistische Kopfmodell, dass zur Simulation genutzt wird beschrieben. In dem folgenden Kapitel werden die Ergebnisse verschiedener Simulationen präsentiert und verglichen. Anschließend werden die gewonnenen Daten genutzt, um den Einfluss der Unsicherheit der elektrischen Leitfähigkeit auf die Wirbelstromverteilung zu diskutieren und die Wechselwirkung der Parameter untereinander im Rahmen einer Sensitivitätsanalyse zu untersuchen. Schließlich werden Schlussfolgerungen vorgestellt und eine Anregung für zukünftige Betrachtungen gegeben.



Stegner, Johannes;
Entwurf und Optimierung eines passiven long-range UHF-RFID-Tag-Frontends für extrem kleine Eingangsleistungen. - 79 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

RFID ist in der derzeitigen Forschung und Entwicklung eine gefragte Thematik. Die gefertigten Chips, auch Tags genannt, müssen immer höheren Anforderungen genügen, wobei die Leistungsaufnahme zunehmend sinkt. Gerade im Bereich der Güter- und Warenwirtschaft spielt die benötigte Eingangsleistung eine immer größere Rolle, da sie unmittelbar mit der Reichweite der Tags zusammenhängt. Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit der Problematik der geringen Eingangsleistung, welche zu einer größeren Reichweite des Tags führt. Um diese Aufgabenstellung bewältigen zu können, ist nach intensiver Analyse der theoretischen Hintergründe ein Link Budget berechnet worden. Die daraus resultierende minimale Eingangsleistung beträgt -30dBm = 1uW bei einer Entfernung zwischen Reader und Tag von 10m. Darauf aufbauend ist das analoge Frontend eines passiven (d.h. ohne Batterie betriebenen) RFID-Tags gemäß der Norm ISO/IEC 18000-63 entwickelt und simulativ verifiziert worden. Laut Spezifikation sendet der Reader ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld aus, welches sowohl dem Tag als Energiequelle dienen als auch als Trägersignal der Nutzdaten verwendet werden soll. Das Frontend gliedert sich in mehrere Teilmodule auf. Ein wichtiges Element ist die Spannungsversorgung. Diese hat die Aufgabe, aus dem hochfrequenten Wechselfeld des Readers eine Gleichspannung zu erzeugen und diese dann auszuregeln. Die Regelung der Betriebsspannungen VDD und VSS geschieht über zwei LDO-Regler. Ein weiteres Modul, der Demodulator, filtert das pulsintervall-kodierte Nutzsignal aus dem empfangenen HF-Signal des Readers und dekodiert die Information mittels Integration. Die Kommunikation vom Tag zum Reader wird über die Änderung der Eingangsimpedanz des Tags und damit auch über die Modulation des HF-Trägers ermöglicht. Der low-power-Oszillator auf Basis eines Schmitt-Triggers versorgt die anschließende Steuerlogik mit einem Taktsignal. Die Leistungsaufnahme der Gesamtschaltung von 300nW kann die Forschungsergebnisse anderer Autoren unterbieten und gliedert sich daher sehr gut in den Stand der Technik ein.



Tolay, Ömer;
Multi Gbit/s transmission over plastic optical fiber. - 63, 55 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Optische Plastikfasern sind für Kurzstreckenkommunikationsverwendungen kostengünstige Alternativen zu Glasfasern und Kupferkabeln. Aber ihre 3 dB Übertragunsbandbreite sind niedriger als die von Glasfasern, da die modale Dispersion viel grösser ist. Um eine Übertragung von mehreren Gbit/s durch solche Fasern zu erreichen, müssen verbesserte optoelektronische Komponenten und Faserkerne verwendet werden, die durch eine geringere Dispersion gekennzeichnet sind. Diese Faktoren steigern die Kosten und können unzureichend sein, um eine Übertragung von mehreren Gbit/s zu ermöglichen. Deshalb müssen fortgeschrittene Signalverarbeitungsverfahren eingesetzt werden. Insbesondere die Intersymbolinterferenz kann durch solche Verfahren reduziert werden. In dieser Arbeit untersuchen wir Entzerrverfahren für optische Plastikfasern. Zu diesem Zweck werden zunächst die Kanaleigenschaften untersucht, um dann grundlegende lineare Entzerrungsalgorithmen wie Zero Forcing und Minimum Mean Square Error zu diskutieren. Wir werden unsere Untersuchungen erweitern, um nichtlineare Entzerrungsalgorithmen wie Decision Feedback Entzerrung und Tomlinson-Harashima Vorcodierung zu diskutieren. Wir untersuchen die Algorithmen in Hinblick auf ihre Leistungsfähigkeit und Komplexität. Zur Verbesserung der Bitfehlerwahrscheinlichkeit wird die Entzerrung zudem mit Kanalcodierverfahren (Forward Error Connection) kombiniert. Dabei wird analysiert, welcher Gewinn bezüglich der benötigten optischen Leistung durch Faltungscodierung im Zusammenhang mit Viterbi Decodierung erzielt werden kann.



Yacob, Ahmad;
Clustering of multipath parameters without predefining the number of clusters. - 129 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

In diesem Projekt haben wir verschiedene nicht überwachte Algorithmen ausgeführt, um die Cluster von MIMO -Mehrwegekomponenten (MPCs) zu erkennen, ohne Vorgabe der Clusteranzahl. Improved Subtractive ist ein Initialisierungsalgorithmus, der wir anhand des Subtractive Algorithmus entwickelt haben, welcher sehr empfindlich auf einen spezifischen Parameter ist. Unsere Methode benötigt keine Vorkenntnisse über den Datensatz. Im Anschluss haben wir den Algorithmus erweitert, und ihn somit zu einem vollständigen Cluster-Algorithmus weiterentwickelt. Wir führten psSubtractive ein, was eine Vereinfachung des "Improved Subtractive" ist. Er wählt MPCs aus dem Datensatz, und sendet nur wenige dieser Proben zum "Improved Subtractive" Algorithmus, was die Komplexität vermindert. Chameleon ist ein hierarchischer Graph-Cluster-Algorithmus. Unser Ansatz ermöglicht nun die Clusterbildung ohne vorherige Informationen über den Datensatz, so dass wir seine Empfindlichkeit durch die Reduzierung der Parameteranzahl verringern konnten. Wir führten Denclue2.0 ein, und haben es derart optimiert, dass die Clusterbildung ohne Wiederholungen des Algorithmus durchzuführen ist. Es ist ein dichte-basierter Algorithmus, welcher die Cluster in unterschiedlichen Größen und Formen erkennen kann. Des Weiteren verbesserten wir MR-DMS durch Vermeiden des Problems des Ausschneidens einiger MPCs. Auch optimierten wir IG-CS + K-Means durch Verwendung des Mittelwerts aller Fusionen anstatt wie bisher XB. Wir verwendeten die Algorithmen auf unterschiedliche WINNER Szenarien und verglichen die Ergebnisse mit MR-DMS, IG-CS+KMeans+MoF und IG-Czink. Dabei konnten wir feststellten, dass unsere Algorithmen verglichen mit den bisher verwendeten besser bezüglich Genauigkeit der Ergebnisse und Komplexität sind oder in einem von beiden Punkten die bisherigen Algorithmen übertrafen. Es zeigt sich, dass psSubtracitve den wenigsten Rechenaufwand benötigt, während Chameleon und Denclue2.0 die genauesten Algorithmen sind. Der ausgewogenste Algorithmus, der die besten Ergebnisse bei geringster Komplexität gibt, ist der Improved Subtractive. Er ist ein automatischer Algorithmus, der sowohl für eine Ausgangsabschätzung als auch eine vollständige Clustering-Prozedur verwendet werden kann. Er gibt bessere Ergebnisse als die anderen Algorithmen und das bei sehr geringer Komplexität.



Stanko, Daniel;
Implementation einer Ausleseeinheit für A/D-Wandlerdaten mit anschließender Weiterverarbeitung mittels Fast-Fourier-Transformation. - 93 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

In dieser Masterarbeit wird für einen LTE-Transceiver eine Ausleseeinheit spezifiziert und implementiert. Die Einheit liest die digitalisierten RX-Daten des LTE-Empfängers ein und verarbeitet sie weiter. Die eingelesenen Daten werden über eine Fast Fourier Transformation in ihre Spektralanteile zerlegt. Dazu wird eine FFT entwickelt. Diese FFT kann über verschiedene Parameter angepasst werden. Es ist beispielsweise möglich, die Stützstellenanzahl der FFT zu verändern. Die Implementation erfolgt auf RTL-Ebene, um eine spätere ASIC-Umsetzung zu ermöglichen. Die Verifikation der RTL-Beschreibung erfolgt über Simulationen und es wurde eine Synthese für einen FPGA erstellt.



Iqbal, Ali;
Key techniques for 5G communication systems. - 30 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Data transmission over wireless fading channels face a fluctuating environment impacting the transmission quality. Hard real-time scenarios typically require very reliable transmission in terms of successful reception of a message within quite short deadlines. This thesis deals with theoretical implications of the introduction of frequency domain diversity on the outage probability of messages with a given size and deadline. Also Monte Carlo simulations have been done show its performance in a practical system with measures to decode the received message correctly at the receiving end via Cyclic Redundancy Check (CRC). It is shown that using a capacity overload-redundancy strategy relying on a multitude of independent channels can significantly improve the probability of successful reception in a hard real-time context.



Khan, Umair Asrar;
Analysis of real-time capabilities of an automotive Ethernet based network. - 71 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

In den vergangenen Jahren hat der Einsatz von Elektronik in Fahrzeugen zunehmend an Bedeutung gewonnen, vorrangig zur Umsetzung weitere Assistenz- und Sicherheitssysteme sowie für Komfortfunktionen. Dazu sind mehrere elektronische Steuergeräte, Sensoren, Aktoren und Anzeigesysteme für den Fahrer nötig, die untereinander über ein Netzwerk verbunden sind, um Daten austauschen zu können. Typische Vertreter dieser Netzwerke sind CAN, LIN, MOST und FlexRay, wobei diese Technologien verschiedene Anforderungen erfüllen und daher häufig parallel eingesetzt werden. Der hohe Bedarf an zusätzlicher Datenrate, z.B. bedingt durch Anwendungen wie autonomes Fahren, kann nur eingeschränkt durch diese Technologien gedeckt werden. Der IEEE 802.1AVB/TSN und TT-Ethernet Standard sind Optionen, die diese Anforderungen erfüllen könnten. Da TT-Ethernet ein proprietärer Standard ist liegt der Schwerpunkt dieser Arbeit auf der Evaluierung der Eigenschaften von IEEE 802.1AVB/TSN basierten Netzwerken für Anwendungen im automotive Bereich. Das Ziel dieser Arbeit ist die Analyse und Optimierung dieses Standards im Hinblick auf die speziellen Anforderungen von intra Fahrzeugnetzwerken. Insbesondere soll dabei die Synchronisation des Netzwerkes und die Etablierung einer gemeinsamen Zeitbasis sowie worst-case Ende-zu-Ende-Verzögerungen untersucht werden. Die Analyse wird simulativ basierend auf einer typischen Netzwerkkonfiguration durchgeführt. Es werden einige Optimierungen für den IEEE 802.1AS Standard vorgeschlagen, um die Anforderungen an das Initialisierungsverhalten des Netzwerkes besser zu erfüllen. Des Weiteren wird die Idee des Credit Based Shaper (CBS) und Time Aware Shaper (TAS) für verschiedene Verkehrsklassen untersucht und eine analytische Auswertung diskutiert. IEEE 802.1AS, CBS und TAS wurden für diese Arbeit in OMNeT++ implementiert und simuliert. Die Ergebnisse zeigen, dass die vorgeschlagenen Optimierungen dazu in der Lage sind, das Initialisierungsverhalten des Netzwerkes zu verbessern und die speziellen automotive Anforderungen zu erfüllen. Für die Übertragung von Videodaten hat sich der CBS als mögliche Lösung herausgestellt. Der TAS wurde für Kontrolldaten verwendet um minimale Jitter und Ende-zu-Ende-Verzögerung zu erzielen. Allerdings muss das Netzwerk entsprechend vorkonfiguriert sein, da es ansonsten herausfordernd ist, eine hinreichend geringe Ende-zu-Ende-Verzögerung für Kontrolldaten zu erzielen.



Groß, Philipp;
Entwurf eines Spannungsreglers für eine Energy-Harvesting-Frontend-IC. - 70 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Aktuelle Entwicklungen im Bereich von Energy-Harvesting-Systemen ermöglichen es unabhängig von Stromnetzen oder chemischen Energiespeichern elektronische Systeme zu betreiben. Je nach Anregungsbedingungen und Applikationsszenario können Leistungen vonwenigen [my]W bis hin zu einigen Watt erzeugt werden. Elektrostatische Vibrations-Harvester können Leistungen im zweistelligen [my]W-Bereich bereitstellen, erfordern zur Steuerung des Energieflusses jedoch einen Frontend-IC. Innerhalb des Frontend-ICs benötigen die Komponenten eine stabile, unabhängige Versorgungsspannung. Dazu wird ein Teil der vom Energy-Harvesting-System gewonnenen Energie zur Bereitstellung der internen Versorgungsspannung genutzt. Um eine hohe Leistungsausbeute, sowie einen hohen Wirkungsgrad des gesamten Energy-Harvesting-Systems zu erreichen, wird daher ein Ultra-Low-Power Spannungsregler benötigt. Das neuartige Konzept des Level-Crossing-Low-Dropout-Reglers stellt eine Alternative zu herkömmlichen Spanungsreglerkonzepten dar. Der Level-Crossing-Low-Dropout-Regler detektiert mittels zweier Komparatoren das Verlassen der Versorgungsspannung aus einem Spannungsschlauch,wodurch dieVersorgungsspannung nachgeregelt wird. Aufgrund der asynchronen Arbeitsweise, ist das Konzept besonders für eine sehr leistungsarme Implementierung geeignet. Im Rahmen dieser Arbeit wird dasKonzept in einer 0,35 [my]m-CMOS-Technologie implementiert und die Funktion mittels Simulation nachgewiesen. Es konnte ein Eigenstrombedarf von unter 10nA (ohne Spannungsreferenz) bei einer Dauerleistung von bis zu 100 [my]W realisiert werden.



Reich, Henning;
Evaluierung von DTN-Routingprotokollen zur Übertragung von Echtzeitdaten im Katastrophenfall. - 137 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Katastrophen wie der Tsunamis 2011 in Fukushima zeigen, wie Naturgewalten die Infrastruktur großer Gebiete zerstören können. Aber besonders an solchen Orten ist eine funktionierende Kommunikation notwendig, um schnelle Hilfe zu gewährleisten. Mit "Delay tolerant Networking" (DTN) kann in solchen Gebieten eine Kommunikationsmöglichkeit geschaffen werden. Dabei werden Nachrichten beim Nutzer gespeichert und bewegen sich mit diesen. Ein Routingprotokoll entscheidet dabei, ob die Nachricht an andere erreichbare Nutzer gesendet wird, damit die diese das Ziel erreichen kann. Durch den Transport im Speicher entstehen lange Verzögerungen in der Laufzeit. Ziel dieser Arbeit ist es festzustellen, wie gut sich diese Routingprotokolle zur Übertragung von Echtzeitdaten eignen. Dazu werden zuerst die benötigten Anforderungen für die Eignung zur Übertragung von Echtzeitdaten festgelegt. Danach erfolgt die Simulation verschiedener Routingprotokolle anhand zwei unterschiedlicher Szenarien. Besonders wird dabei auf die Auswirkung des Routings auf die Laufzeit der Nachrichten geachtet. Zusätzlich werden die beiden Szenarien unter Einbeziehung weiterer Knoten als MANET betrachtet, welche bei einer bestehenden Verbindung eine minimale Verzögerung und damit Echtzeitkommunikation ermöglichen. Die Simulationen konnten zeigen, dass das Verhalten der Protokolle von der Leistung der zugrunde liegenden Funkverbindung abhängig ist. Auch zeigen die Ergebnisse, dass DTN Netzwerke schon in kleinen Gebieten eine hohe Laufzeit der Nachrichten verursachen. Erst mit zusätzlichen platzierten Knoten konnten die gestellten Anforderungen erfüllt werden.



Berneburg, Daniel;
Synchronisation und Kanalschätzung bei optischer PAM-Übertragung mit Frequenzbereichsentzerrung. - 61 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Im Rahmen dieser Arbeit werden Verfahren zur Synchronisation und Kanalschätzung bei optischer PAM-Blockübertragung mit Frequenzbereichsentzerrung (FDE: Frequency Domain Equalization) untersucht, wobei von Intensitätsmodulation und Direktempfang ausgegangen wird, sodass alle Signale (betrachtet im Zeitbereich) reellwertig und positiv sind. Die Signalverarbeitung bei Blockübertragungssystemen mit Frequenzbereichsentzerrung basiert wie OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) auf implementierungseffizienten FFT- bzw. IFFT-Algorithmen. Da von Intensitätsmodulation ausgegangen wird, also kein kohärenter Träger moduliert, sondern die Information vielmehr durch Variation der Momentanleistung aufgeprägt wird, entfällt die ansonsten notwendige Frequenzsynchronisation. Bezüglich der Zeitsynchronisation kann wie bei OFDM in Blocksynchronisation, d.h. das Erkennen des Paket- bzw. Blockbeginns und Feinsynchronisation unterschieden werden. Die Feinsynchronisation wird zusammen mit der Kanalschätzung erfolgen, denn ein zeitlicher Fehler bzgl. des Abtastzeitpunktes bewirkt einen frequenzproportionalen Phasenfehler in der Übertragungsfunktion und damit eine fehlerhafte Entzerrung. Das Auseinanderlaufen von Sende- und Empfangstakt soll mit Hilfe des Unique Words getrackt werden, das anstelle einer zyklischen Präfix periodisch in das Sendesignal eingefügt wird, um die lineare Faltung des Sendesignals mit der Kanalimpulsantwort als zyklische Faltung erscheinen zu lassen. Es werden die Bitfehlerwahrscheinlichkeiten, erzeugt durch Unique Word und zyklische Präfix miteinander verglichen und Verfahren zur Blocksynchronisation aus der Literatur auf ihre Anwendbarkeit untersucht, um eine geeignete Lösung für die optische PAM-Blockübertragung zu finden. Des Weiteren werden Verfahren zur Kanalschätzung beschrieben und implementiert sowie untersucht, ob das periodische Einfügen des Unique Word zum Tracken des Kanals ausreicht.



Ahsan, Nabeel;
Design and ealization of iezoelectric MEMS resonator based bandpass filters. - 47 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Akustische Mikroresonatoren für Filteranwendungen haben sich aufgrund ihrer Energieeffizienz und ihrer geringen Baugröße insbesondere für Mobilfunkanwendungen erfolgreich auf dem Telekommunikationsmarkt durchgesetzt. Heute werden meist Filter auf Basis von Bulk Acoustic Wave (BAW) und Surface Acoustic Wave (SAW) Resonatoren eingesetzt - Resonator-Bauelemente, die man den Mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) zuordnen kann. In dieser Masterarbeit wird ein weiter Typ von MEMS-Resonatoren, nämlich piezoelektrisch gekoppelte Lambwellen-Resonatoren aus Aluminiumnitrid (AlN), für Filteranwendungen untersucht. Die Arbeit ist in die Forschungsaktivitäten der Forschergruppe MUSIK zur multiphysikalischen Analyse und Integration komplexer Hochfrequenz-(HF-)Schaltungen am Institut für Micro- und Nanotechnologien IMN MacroNano® der Technischen Universität Ilmenau eingegliedert. Die zunehmende Nachfrage nach akustischen MEMS-Resonator-Bauelementen begründet sich in ihrer potenziellen Kompatibilität zur CMOS-Technologie, insbesondere auch für Anwendungen als Bandpass-Filter. Herkömmliche Mikroresonatoren weisen meist einen hohen Resonanzwiderstand auf, der zu hohen Einfügedämpfungen und Schwierigkeiten im Hinblick auf die Kompatibilität zu 50-Ohm-Systemen führt. Piezoelektrische Materialien, wie AlN, verfügen über vergleichswese hohe elektromechanische Koppelfaktoren kt2, die den Resonanzwiderstand auf wenige Ohm reduzieren sowie höhere Gütefaktoren Q ermöglichen. Diese piezoelektrischen Bauelemente können daher für HF-Schaltungen als sehr gut kompatibel betrachtet werden. Das Ziel dieser Arbeit besteht im Entwurf eines HF-Bandpass-Filters auf Basis piezoelektrischer MEMS-Resonatoren für eine ausgewählte Frequenz zwischen 200 und 1000 MHz. Ein Verilog-A-Modell, welches das Verhalten des Mikroresonators mathematisch beschreibt, wurde in Simulationen zur Entwicklung von Filtern unterschiedlicher Ordnung eingesetzt. Die Topologie aus direkt-gekoppelten MEMS-Resonatoren wurde für die Simulation von Bandpass-Filtern 2. und 3. Ordnung mithilfe von Advanced Design System (ADS) von Keysight Technologies gewählt. Die Rolle des Abschlusswiderstands RT oder z.B. der Fingeranzahl n des MEMS-Resonators im Hinblick auf eine Verbesserung der Filtereigenschaften wird detailliert untersucht. Einfügedämpfung, Sperrdämpfung und relative Bandbreite wurden als wesentliche Filterparameter für den Vergleich der Simulationsergebnisse ausgewählt. Die Ersatzschaltungsparameter des Zweitor-Resonators wurden hierbei ebenfalls berechnet und verglichen. Der Einfluss der Resonatorparameter, wie z.B. Gütefaktor Q oder Resonanzwiderstand Rm auf die Filtereigenschaften wurde ebenfalls untersucht. Schließlich wurden die untersuchten Bandpass-Filter auf MEMS-Resonator-Basis mit traditionellen Mikrostreifenleitungsfiltern im Hinblick auf Ihre Leistungsparameter verglichen.



Le, Giap Dang;
Physical layer considerations for a sensor network used in hospitals. - 61 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Ein drahtloses Sensornetzwerk besteht aus räumlich verteilten drahtlosen Geräten mit Sensoren, die bestimmte physikalische Größen der Umgebung erfassen. Zu den wichtigsten Anwendungsgebieten ehört die Navigation, die Umgebungsüberwachung oder das Gesundheitswesen. In der vorliegenden Arbeit wird ein Netzwerk für den Einsatz in Krankenhäusern betrachtet, das dazu dient, medizinische Geräte und Personen raumgenau orten zu können. Das erhöht die Arbeitseffizienz und kann gegebenenfalls helfen, die Häugkeit von Medikationsfehlern zu reduzieren. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt in Techniken für die Lokalisierung. Im ersten Teil der Arbeit wird die Lokalisierung auf der Basis von Funk mit ihren Vor- und Nachteilen darstellt. Ein Schwerpunkt liegt auf der sogenannten Weighted Centroid Lokalisierung auf der Basis der Received Signal Strengt (RSS). Dieses Verfahren ist besonders einfach und robust. Die Ergebnisse werden auch anhand von gemessenen RSS-Werten diskutiert. Durch die Mehrwegeausbreitung kann die Lokalisierung auf der Basis der RSS-Werte zu Mehrdeutigkeiten führen. Deshalb wird im zweiten Teil der Arbeit die Lokalisierung mit infraroter (IR) Strahlung untersucht. Dieser hybride Ansatz soll eine zuverlässigere Ortung gewährleisten. Da die IR-Strahlung räumlich begrenzt ist, ist sie für die raumgenaue Lokalisierung gut geeignet. Im vorliegenden Fall wird, wenn Funk-Lokalisierung auf der Basis der RSS-Werte zu Mehrdeutigkeiten führt, durch eine LED am mobile Knoten ein kurzer IR-Blitz erzeugt, der durch die angesprochene räumliche Begrenzung der Strahlung eine eindeutige Zuordnung zu einer einzelnen Basisstation ermöglicht. Im Kapitel wird auf den Sender- und Empfngeraufbau eingegangen. Theoretische Schätzungen für die Trefferquote (Imitation oder Nichterkennen des Blitzes) warden durch Simulationen belegt. In der vorliegenden Arbeit wird also die hybride Funk- und Infrarot-Lokalisierung für ein drahtloses Sensornetzwerk entwickelt. Die Ergebnisse zeigen, dass eine raumgenaue Ortung mit hoher Zuverlässigkeit möglich ist.



Steinmetz, Christian;
Entwurf einer GSM-R-Gruppenantenne zur Richtungsschätzung. - 83 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Das Thema der Arbeit umfasst den Entwurf einer GSM-R Gruppenantenne zur Positionsbestimmung von Zügen. Die Antenne ist dabei für einen dual-linear polarisierten Empfang in der horizontalen Ebene ausgelegt. Die Arbeit beinhaltet den Entwurf einer geeigneten Einzelantenne sowie die Integration des Einzelelements in eine Gruppenantennenanordnung. Eine Methode zur Dimensionierung eines Antennenverbundes anhand von spezifizierten Funkszenarien unter Berücksichtigung von Mehrwegeausbreitung wird vorgestellt. Anhand der Cramér-Rao Schranke wird eine Abschätzung über die maximale Genauigkeit der Richtungsschätzung gegeben. Der Einfluss des Zugdaches auf die Antennenrichtcharakteristik und die Richtungsschätzung wird abgeschätzt. Die Antennensimulationen werden in einem elektromagnetischen Simulator durchgeführt und anhand von charakteristischen Antennenkenngrößen ausgewertet. Drei exemplarische Mehrwegeszenarien (Land, Stadt, Tunnel) entlang einer Zugstrecke werden definiert und simuliert. Anhand der generierten komplexen polarimetrischen Pfadgewichte, der Ein-und Ausfallswinkel (DoA, DoD), und der analytischen Beschreibung der Antennenrichtcharakteristiken von Sender (GSM-R Basissationen) und Empfänger (simulierte Gruppenantenne) über die Methode der EADF, werden die Szenarien deterministisch beschrieben, sodass eine Analyse der Auflösbarkeit der Szenarien möglich ist.



Januszko, David;
Entwicklung eines Signalumsetzungsalgorithmus zur akustischen Detektion von Leckagen an Druckluft-, Schutzgas- und Vakuumanlagen. - 49 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Diese Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Algorithmus zur Transformation von Ultraschallsignalen in einen niederfrequenten Bereich. Dadurch ist es möglich, Leckagen an Anlagen zu detektieren, die Töne außerhalb der menschlichen Wahrnehmung (typischerweise höher als 20 kHz) produzieren. Wichtig ist hierbei, dass im Zuge der Transformation Informationen, die Aufschluss auf die Beschaffenheit der Leckage geben, nicht verfälscht oder verloren gehen. Zusätzlich muss das System echtzeitfähig sein, um einen kontinuierlichen Datenstrom am Ausgang zu erhalten. Zunächst wurde nach vorhandenen Verfahren recherchiert, in Matlab untersucht und bewertet. Anschließend wurde die Hardware mit Hilfe der Hardwarebeschreibungssprache VHDL umgesetzt und die Funktionalität in einer Verhaltenssimulation verifiziert.



Hahn, Maximilian;
Entwurf und Optimierung einer Reader-Antenne für ein Nahfeld-RFID-Transponder-Array. - 59 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Diese Bachelorarbeit beschäftigt sich mit dem Entwurf einer RFID-Reader-Antenne, welche zum Auslesen eines Nahfeld-RFID-Transponder-Arrays bei 13,56 MHz verwendet werden soll. Das Array entspricht 96 einzelnen Tags, die entsprechend den Öffnungen einer Mikrotiterplatte angeordnet sind. Die passiv agierenden Transponder-Chips sollen über eine induktive Kopplung mit Energie versorgt werden. Es wird ein Simulator entwickelt, der für diesen speziellen Fall die Verteilung des Koppelfaktors für alle Tag-Positionen berechnet und den Abstand der Windung nach Homogenität dieser Verteilung optimiert. Für eine zusätzliche Verbesserung der Kopplung werden Ferritkerne in ihrer Funktion als Flusskonzentratoren untersucht. Dieser Effekt wird anhand des magnetische Feld mit Hilfe eines FEM-Simulators nachgewiesen. Als Ergebnis konnte aus den gewonnenen Erkenntnissen ein Prototyp gefertigt und vermessen werden.



Weisbach, Philipp;
Entwurf und Aufbau eines Reader-Systems für ein passives RFID-Mikrosensor-Array. - 78 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

In dieser Arbeit wird der Entwurf eines programmierbaren RFID-Reader-Systems zur Anwendung mit einem passiven RFID-Mikrosensor-Array beschrieben. Dabei werden hinsichtlich der gewünschten Applikation, dem Auslesen von 96 Sensoren innerhalb einer Sekunde, verschiedene Systemkonzepte verglichen und bewertet. Die RFID-Schnittstelle wurde auf der ISO/OSI-Layer 1 nach ISO/IEC 14443 Typ B spezifiziert. Dadurch konnte ein Mikrocontroller-basierter Testaufbau mit einem 13,56 MHz RFID-Transceiver-IC erstellt werden, welcher mit dem auszulesenden Sensor über ein vom Standard abweichendes Übertragungsprotokoll kommuniziert. Mit Hilfe dieser Testhardware konnte sowohl der RFID-Reader, als auch der Digitalteil des RFID-Transponders durch eine FPGA Implementierung erfolgreich charakterisiert werden. Die überarbeitete Protokollstruktur ermöglicht ein Auslesen eines einzelnen Mikrosensors innerhalb von 6,056 ms, das heißt das komplette Array von 96 Transpondern kann in 581,376 ms erfasst werden.



Meier, Julian;
Inversion von mehrkanaligen Vektorfelddaten. - 98 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Der Kern der Arbeit beschäftigt sich mit der Interpretation von Gradientenmessdaten, wie sie beispielsweise in der Geoprospektion zu finden sind. Dabei liegt der Fokus auf der Untersuchung der algebraischen Struktur von Vektorgradienten, die aus Potentialfeldern abgeleitet werden können. In den ersten Kapiteln werden Eigenschaften von Potentialfeldern gezeigt und Folgerungen für die Gradientenmatrix abgeleitet. Darauf aufbauend wird die Wirkung von dielektrischen Anomalien in Vektorfeldern anhand eines in COMSOL erstellten Minimalbeispiels berechnet. Ausgehend von den gewonnenen Daten werden verschiedene Möglichkeiten diskutiert, Maßfunktionen zur Detektion der Anomalien zu definieren. Der letzte Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Frage, wie es mit Hilfe einer Abstandsschätzung und der zuvor gewonnenen Detektionsmethode möglich ist, Anomalien zu lokalisieren. Dazu werden aus der Betrachtung grundlegender Feldstrukturen zwei Verfahren abgeleitet, die zur Abstandsschätzung genutzt werden können. Abschließend werden Ergebnisse, sowie Schlussfolgerungen vorgestellt und offene Fragen formuliert.



Reichwald, Karl;
Implementierung und Validierung eines Anwendungsschichtprotokolls für s-net® basierte drahtlose Sensornetze. - 65 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Die am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen entwickelte s-net®-Technologie bietet anwendungsspezifische Lösungen zur Erstellung leistungsfähiger, drahtloser Sensornetze. Dabei bewirken die Softwarearchitektur und der proprietäre Protokollstapel eine stark eingeschränkte Kompatibilität mit anderen Netzen und Geräten. Die mit s-net®-Sensornetzen realisierten Anwendungsszenarien verlangen jedoch nach robusten und universellen Kommunikationsmöglichkeiten. Aus diesem Grund wird in dieser Arbeit eine Lösung zur Umsetzung der standort- und plattformunabhängigen Kommunikation für s-net®-basierte drahtlose Sensornetze mit Geräten in ressourcenarmen und ressourcenreichen Netzen geboten. Das zunächst angestrebte Konzept der Implementierung einer Constrained Application Protocol-Anwendungsschicht für s-net® erwies sich dabei als ungeeignet. Basierend auf einem Hypertext Transfer Protocol/Constrained Application Protocol-Proxy wurde mit der Implementierung eines speziellen Gateways für s-net® ein alternativer Lösungsansatz realisiert. Der daraus resultierende Demonstrator veranschaulicht exemplarisch die mögliche Kommunikation zwischen Sensorknoten im s-net®-Sensornetz und Geräten in Hypertext Transfer Protocol- und Constrained Application Protocol-basierten Netzen. Dabei bleiben die Softwarearchitektur und proprietären Protokolleigenschaften von s-net® unverändert bestehen. Jedoch verursachte dies eine hohe Latenz für den Nachrichtenaustausch durch die stromsparenden s-net®-Protokolle. Insgesamt konnte durch den entwickelten Gateway die Integration im Internet der Dinge und die Grundlage für die netzübergreifende Machine-zu-Maschine-Kommunikation mit Sensorknoten s-net®-basierter drahtloser Sensornetze gewährleistet werden.



Gladchenko, Nikolai;
Development of a multi-purpose platform for cyber-physical sensor data acquisition. - 46 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Compactness and low cost of integrated circuits contributed to the spread of embedded systems over the last decade. According to Moore's law we expect steady growth of integrated circuits performance and energy-efficiency. This will further reduce such characteristics of computing systems as weight and size. More and more products will include computing systems. Complexity of embedded systems grows and we face new challenges. To overcome that challenges new approaches to design of the embedded systems appear. Cyber-physical systems is one of that new approaches. I made a brief overview of cyber-physical systems and related concepts in this paper. Overview presents general state of art. Requirements for extension board and Lab-VIEW integration present the local state of art. This work is concentrated on the development of rapid prototyping board and integration with LabVIEW environment. As the result rapid prototyping board manufactured, LabVIEW connection interfaces checked and demo application implemented. As the conclusion some suggestions about usage cyber-physical approach with LabVIEW and BASe-Box are given in the paper.



Kolesnikova, Ksenia;
Anwendungen von Compressed Sensing Algorithmen zur Untersuchung von biomedizinischen Sensorsignalen. - 50 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Die folgende Arbeit befasst sich mit dem Verfahren des Compressive Sensing (CS) und dessen Anwendung auf biomedizinische Signale. Als erstes wird das Thema dieser Arbeit genauer erläutert und die Motivation dahinter beschrieben. Folgend wird die Grundidee des Verfahrens Compressive Sensing detaillierter dargestellt und mit der klassischen Vorgehensweise verglichen. Nachfolgend werden die Anforderungen an die Signale, die verwendet werden können, aufgezeigt. Im vierten Kapitel werden verschiedene Rekonstruktionsalgorithmen betrachtet. Danach werden die Besonderheiten der biomedizinischen Signale für CS Algorithmen aufzeigt. Außerdem werden mögliche Anwendungen der Verfahren aus biomedizinischen Signale vorgestellt.



Rönsch, Patrick;
Staumanagement in Ethernet-Netzwerken basierend auf IEEE 802.1Qau. - 42 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Kommunikationsnetze sind aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken. Besonders in großen Rechenzentren müssen diese besonders leistungsfähig sein, da hier hohe Ansprüche an Datendurchsatz und Auslieferungsverzögerungen gestellt werden - Zeit ist Geld. Großen Einfluss auf diese Leistungsfähigkeit hat der Verlust von Datenpaketen, die dann neu übertragen werden müssen. Um solche, durch Pufferüberlauf bedingte, Paketverluste zu vermeiden, wurden Strategien entwickelt, die derartige Staus verhindern sollen. Eine solche Strategie wurde in IEEE 802.1Qau standardisiert. Das Protokoll stellt einen zustandslosen Mechanismus bereit, der die Übertragungsrate direkt an der Quelle steuert, und dadurch in der Lage ist Paketverluste theoretisch komplett zu vermeiden. In dieser Arbeit soll die Auswirkung von IEEE 802.1Qau dargestellt und eine Erweiterung des Protokolls bezüglich Quality-of-Service-Garantien untersucht werden.



Vorobev, Evgenii;
Variable-inductance metamaterial transmission-line devices. - 47 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Das Ziel dieser Arbeit war es, die Möglichkeiten und Grenzen des Konzepts abstimmbarer Induktivitäten in Übertragungsleitungen und daraus bestehenden, passiven HF-Schaltungen zu untersuchen. Von besonderem Interesse war dabei die Wirkung auf die auf Übertragungsleitungen basierenden Metamaterialien. Metamaterialien ermöglichen eine Verbesserung von Hochfrequenzschaltungen hinsichtlich Performanz, geringerer Verluste und Abmaße, größerer Bandbreite, Multi-Band-Betrieb und Frequenzabstimmung. Zugrundeliegend für den Entwurf von Metamaterialbasierenden Schaltungen sind rechtshändige, linkshändige und kombiniert rechts-/linkshändige Übertragungsleitungs-abschnitte. Diese bestehen aus sogenannten Einheitszellen, die durch konzentrierte Elemente dargestellt werden können. Variable Elemente in diesen Abschnitten ermöglichen demnach den Aufbau von abstimmbaren Schaltungen. Jedoch sind in der HF-Entwicklung bisher hauptsächlich variable Kapazitäten verbreitet und nur wenige Umsetzungen variabler Induktivitäten bekannt. Eine detailliertere Untersuchung der Thematik kann durch die identifizierten Vorteile der abstimmbaren Induktivitäten für Metamaterial-basierende Anwendungen, wie beispielsweise Dual-Mode tepped-Impedance-Resonators (SIR) und Dual-Band-Filter, motiviert werden. Dafür wurden Simulationen von abstimmbaren rechts-/linkshändigen Übertragungsleitungen, Dual-Mode-SIRs und Dual-Band-Filter basierend auf SIRs mit Variation von sowohl induktiver, wie auch kombiniert induktiv/kapazitiver Abstimmung durchgeführt. Die Simulation der Frequenzeigenschaften der untersuchten Schaltungen wurde mit Hilfe von Agilent Advanced Design System durchgeführt. Die Ergebnisse der Simulationen zeigen, dass der Einsatz von abstimmbaren Induktivitäten neue Freiheitsgrade für abstimmbare CRLH TLs, SIRs und Dual-Band-Filter basierend auf SIRs bietet. Möglichkeiten und Grenzen der verschiedenen Kombinationen von abstimmbaren Elementen wurden untersucht und daraus resultierend eine Richtlinie für den weiteren Entwurf von rechts- und linkshändigen Übertragungsleitungen vorgeschlagen.



Kerkmann, Sebastian;
Entwurf eines integrierten Nahfeld-RFID-Frontends für einen energieautarken Mikrosensorknoten. - 90 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Für einen Mikrosensorknoten, der verschiedene Daten von flüssigen Medien in einer Mikrotiterplatte misst, wurde ein analoges Frontend entwickelt. Dieses stellt per Nahfeld-RFID die drahtlose Energieversorgung und bidirektionale Kommunikation über einen Kanal sicher. Es wurden verschiedene Übertragungsstandards auf ihre Eignung untersucht. Zur Sicherstellung der Energieversorgung wurde ein Gleichrichter nach Mandal-Sarpeshkar umgesetzt, der bei einer Eingangsspannung von 800 mVp des hochfrequenten Trägers eine Wandlungseffizienz von über 70% erreicht. Es wurde ein ASK-Demodulator mit einer Leistungsaufnahme von nur 960 nW bei 1,2 V Versorgungsspannung entwickelt. Verschiedene Verfahren zur Taktgewinnung und -teilung wurden untersucht. Es entstand ein True Single Phase Clock-Teiler mit einer Eingangsleistung von 625 nW und einem Eingangsfrequenzbereich größer als ±20%. Alle Komponenten des Mikrosensorknotens, außer die Empfangsspule, wurden monolitisch in einer 350 nm Standard-CMOS-Technologie aufgebaut.



Steinmetzger, Frank;
Methodik zu Design und Verifizierung von digitalen Komponenten in Mixed-Signal-Systemen. - 84 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2014

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Planung und Durchführung der Entwicklung digitaler Schaltungen als Teil von Entwicklungsprojekten im EDA-Bereich (Electronic Design Automation). Das ist ein umfangreiches Themengebiet, welches es Einsteigern schwer macht, sich zu orientieren, weil Fachliteratur häufig bereits bei konkreten Szenarien ansetzt. Aus diesen Gründen wird zunächst ein genereller Überblick über den Ablauf, verwendete Begriffe und Werkzeuge beim digitalen Schaltungsdesign gegeben. Das große Spektrum an Ablaufschritten führt zu einer sehr diversifizierten Arbeitspraxis unter den Entwicklern, was Komplikationen bei Interaktion, Kompatibilität und Dokumentation hervorruft. Mit der Dokumentation eines grundlegenden Entwicklungsprozess, der die Entwurfsmethodik vereinheitlicht und der ein Projekt von Beginn bis Übergabe abdeckt, werden diese Probleme verringert. Entwurf und Verifizierung gehen Hand in Hand, deshalb werden zur Qualitätssicherung Verifizierungsmethoden direkt in den Ablauf eingebunden. Dazu wird eine Software erstellt, die auf Basis bestehender Arbeitspraktiken den Digitaldesign-Prozess optimiert und automatisiert. Sie ist so allgemeingültig gehalten, dass sie projekt- und technologieübergreifend angewendet werden kann, um Ergebnisse reproduzierbar zu machen und die einfache Portierung von Designs auf andere Technologien zu ermöglichen.



Rostov, Alexander;
Analyse und Implementierung eines optischen Verfahrens zur automatisierten Einrichtung eines Wafer Probers im Halbleitertest. - 90 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Im Rahmen der Forschung wurde eine Konzeption der optischen Kontrolle des Helbleitertests betrachtet. Das heißt, dass in dieser Masterarbeit ein Programm für die automatisierte Sichtprüfung gemacht wurde. Dabei hat man als Werkzeug die Microsoft Visual Studio(c) mit der Unterprogrammbibliothek OpenCV verwendet. Zum Beispiel wurde die Verschiebung des Wafers im Programm registriert und gezeigt, damit weiter dieses Problem gelöst werden kann. Da werden die Koordinaten der Teile des Wafers erkannt. Bevor das Programm geschrieben wurde, wurden die mathematischen Aspekte analysiert.. Die Detektion der Verschiebung wurden durch Kreuz-Korrelation und SURF-Detektion betrachtet. Die Erkennung der Teilen des Wafers wurde durch die Feststellung der einfacherer Formen (z.B. durch Linien und Rechtecken) durchgeführt. Für Implementierung des Programms im Helbleitertest wurde eine GUI-Mittel im Cross-Plattform .NET-Wrapper auf die OpenCV Bildverarbeitungs-Bibliothek entwickelt, die als Emgu CV genannt wurde. Die Endversion des Programms lässt sich ein gutes Mittel im Rahmen des optischen Verfahrens zur automatisierten Einrichtung eines Wafer Probers im Helbleitertests weiter zu entwickeln.



Priebs, Henning;
In-situ calibration for electromagnetic wave field synthesis. - 81 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Elektromagnetische Wellenfeldsynthese ermöglicht die Emulation von elektromagnetischen Feldern. Wellenfeldsynthese funktioniert durch kohärente Überlagerung der Signale von verschiedenen OTA Antennen, jede mit spezifischer Amplitude und Phase. Es ist wichtig sicherzustellen, dass die von den OTA Antennen abgestrahlten Signale tatsächlich mit der richtigen Phase und Amplitude ankommen. Hierzu ist eine Kalibrierung notwendig. Die Kalibrierung konzentriert sich auf den "Sweet Spot". Diese Masterarbeit gibt einen Überblick über die Parameter der elektromagnetischen Wellenfeldsynthese und die Fähigkeit eines zweidimensionalen kreisförmigen Array, Störungen auszugleichen. Ein Modell des OTA Testaufbaus in FORTE wurde in MATLAB implementiert und für Simulationen eingesetzt. Die Referenzmuster Kreuz, Ring-und Scheibe wurden ausgewertet. Wenn ein Referenzfeld kleiner als der Sweet Spot verwendet wird, können gute Ergebnisse mit wenigen notwendigen Bezugspunkten erzielt werden. Es wurde beobachtet, dass die Verwendung einer größeren Anzahl von OTA Antennen die Verwendung von mehr Referenzpunkten für gleiche Feldqualität erfordert. Die besten Ergebnisse wurden erzielt, wenn sich das synthetisierte Feld direkt über eine OTA Antenne ausbreitete, die schlechtesten, innerhalb der Ebene der Anordnung, bei einer Ausbreitungsrichtung mittig zwischen zwei Antenne. Reflexionen innerhalb eines Modells des OTA Aufbaus wurden betrachtet. Es wurde festgestellt, dass die Ansteuerung des OTA Antennen Array im Stande ist, die vom Aufbau selbst verursachten Reflexionen zu kompensieren. Die vertikale Polarisation zeigt hierbei bessere Ergebnisse in der Error Vector Magnitude, während horizontale Polarisation bessere Ergebnisse bezüglich des Wellenfrontfehlers liefert. Die erarbeiteten Erkenntnisse können für künftige Forschungen in FORTE Anwendung finden, wie beispielsweise die ausstehende Kalibrierung des OTA Aufbaus oder die Entwicklung und Optimierung von Testszenarien. Auch sind weitere Forschungen auf dem Gebiet der elektromagnetischen Wellenfeldsynthese denkbar.



Nimr, Ahmad;
Blind and semi-blind channel estimation techniques for non-regenerative relaying networks. - 84 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Relaying Netzwerke sind effiziente Verfahren, um die Verbindungsqualität zwischen dem Sender und dem Empfänger zu erhöhen. Tatsächlich geht dieser Arbeit um zwei-Hop-Einweg Modelle mit Verstärker und Forward (AF) Schaltrelais. Beim ersten Modell, ein Quellenknott sendet Informationen zu einem Ziel in einem direkten Link und über einfaches AF-Schaltrelais. Alle Kanalsparametern sind am Ziel mit blinden Schätzverfahren ermittelt werden. Zu diesem Zweck wird mit Hilfe von Khatri-Rao Raum-Zeit-Codierungsverfahren von dem Quellenknoten verwendet. Es wird gezeigt, dass die dritte Tensor vom Ziel über den direkten Link erfüllt PARAFAC Zerlegung erfüllt, und das empfangene Signal über die Schaltrelais PARATUCK2 Zerlegung. Beide Tensor Strukturen werden von den Zielen ausgenutzt, um die Schätzgenauigkeit zu verbessern. Das Ziel führt PARAFAC Zerlegung um neue Parametern zu ermittelten, und die ermittelten Parametern werden später verwendet in der Initialisierung von dem Zerlegungsverfahren PARATUCK2. Die konventionellen Alternating Least Square (ALS) Algorithmen berücksichtigen nicht die spezielle Struktur der Matrizen der Parametern. Daher schlagen wir vor, modifizierte Versionen der PARAFAC-ALS und PARATUCK2-ALS, mit der Annahme die Datensymbole aus diskreten Konstellation Sets. Die numerischen Ergebnisse zeigen, dass unsere modifizierte Algorithmen treffen die ursprünglichen Bedingungen in der Bit-Fehlerrate, die Kanalschätzungsgenauigkeit und der Anzahl der Iterationen. Weiterhin führen wir iterative Algorithmen für die Lösung von dem minimum mean squared error (MMSE). Die non-iterative Verfahren für die direkte Verbindung wurde untersucht. Für diesen Fall verwenden wir iterative Optimierung basierend auf die strukturierten Least Square Algorithmen (SLS). Weiterhin schlagen wir vor, einen iterativen Algorithmus zur PARATUCK2 basieret auf Zerlegungsverfahren Tucker2. Die Symbole Matrix wird im ersten Schritt ermittelt, und die Kanäle wurden von Zerlegungsverfahren Tucker2 ermittelt. Wir präsentieren iterative und non-iterative Lösungen für die Zerlegungsverfahren Tucker2 sowie die SLS-Erweiterung für die Kanalermittlung. wir haben die Verstärkung Matrizen entwürft, so dass die Einzigartigkeit Kriterien auf skalare Mehrdeutigkeit reduziert wird. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass unsere vorgeschlagenen Algorithmus im Vergleich zu den ursprünglichen und modifizierten ALS liefert.



Shuvarikova, Ksenia;
Untersuchung anisotroper Materialeigenschaften in der Transkraniellen Magnetfeldstimulation. - 85 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Die Anisotropieanalyse der Materialeigenschaften in der Transkraniellen Magnetfeldstimulation erfordert am Anfang der Arbeit umfangreiche Forschungen der Erscheinungen und der Bedingungen des TMS-Verfahrens. Zum Beispiel die Untersuchungen im Bereich der allgemeinen Approximation des Magnetfelds der Spule als Menge von Dipolen. Durch die Erleichterung der Bedingungen der Simulationdurchführung kann die Berechnungszeit verringert werden ohne die Genauigkeit wesentlich zu senken. Diese Untersuchung ist besonders wichtig auch für viele andere Forschungen der Materialeigenschaften des Gehirns. Für exakte Strukturen der Materialen des Modells sollte das Magnetfeld so einfach wie möglich bestimmen werden. Die universelle diskrete Spulen-Approximation mit Dipolen kann dann für die Analyse der Materialeigenschaften des Gehirns, für die Sensivitätsanalyse, für die Untersuchung der Beeinflussung der TMS auf verschiedene Teile des Gehirns und für viele andere Forschungen verwendet werden.



Sobe, Falk;
Schnelle Datenerfassung von Messwerten an feldverstärkenden Spitzen unter Verwendung des Cantilever-Readout-ASICs D3025A. - 63 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit der schnellen Datenerfassung von Messwerten in Cantilever-Messsystemen. Die Messung basiert auf der Verstärkung von Signalen einer Wheatstoneschen Messbrücke durch den Cantilever-Readout-ASIC D3025A, hervorgerufen durch die Verbiegung des Cantilevers. Es wurden Lösungskonzepte entwickelt, welche die Aufnahme, die Zwischenspeicherung und die Weiterleitung der Messwerte beinhalten. Eines der Konzepte wurde ausgewählt und dessen Funktion anhand eines Demonstrators verifiziert. Der Prüfaufbau beinhaltet Leiterplatten, auf welchen die für das Projekt wichtigen Funktionen implementiert sind. Dazu gehören die Digitalisierung der Analogsignale mit Hilfe von Analog-Digital-Wandlern und die Anbindung an ein EtherCAT-Bussystem auf Grundlage des EtherCAT-Slave-Controllers ET1100. Die Verbindung dieser Systeme wurde mit einer Kombination aus FPGA und Mikrocontroller realisiert. Des Weiteren werden durch Variation der Parameter des Systems positive sowie negative Effekte für die Übertragungsgeschwindigkeit der beiden Schnittstellen zur Datenaufnahme und Datenübertragung aufgezeigt.



Ebert, Alexander;
Kanalentzerrer für ultrabreitbandige Mikrowellentransceiver in LTCC-Hybridintegration. - 70 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Für zukünftige Satellitenkommunikationssysteme gewinnen Rekonfigurierbarkeit sowie On-Board-Processing zunehmend an Bedeutung und erfordern neuartige Nutzlastgeeignete Schaltungsarchitekturen und Umsetzungskonzepte. Eine wesentliche Anforderung an Mikrowellenkomponenten und -transceiver für breitbandige Kommunikationsanwendungen ist die Umsetzung eines linearen Frequenzgangs sowie ein konstantes Übertragungsverhalten über alle möglichen Betriebszustände. Insbesondere in rekonfigurierbaren Systemen kann es jedoch aufgrund unterschiedlich geschalteter Signalpfade sowie wechselnder Lasten zu deutlichen Variationen des Übertragungsverhaltens kommen. Die vorliegende Masterarbeit beschreibt ein Konzept zur Kompensation der frequenzabhängigen Einfügedämpfung für schmalbandige Betriebskanäle innerhalb einer großen Systembandbreite mittels variabler Verstärker. Durch eine definierte Ansteuerung dieser ist es möglich eine punktuelle Entzerrung des Frequenzgangs vorzunehmen und ebenso die Variation der Einfügeverluste durch geschaltete Signalpfade mit unterschiedlichem Übertragungsverhalten zu kompensieren. Anhand einer an der Technischen Universität Ilmenau entworfenen und raumfahrtqualifizierten 4x4 Ka-Band Schaltmatrix wurde das beschriebene Konzept demonstriert. Dazu wurden zwei hybridintegrierte variable Verstärker mit kontinuierlich einstellbarem sowie mit schrittweise einstellbarem Übertragungsgewinn in LTCC-Technologie entworfen, aufgebaut und messtechnisch charakterisiert. Für die Umsetzung des hybridintegrierten Schaltungskonzepts wurden dafür entsprechende Übergänge entworfen, welche eine verlustarme Kontaktierung der verwendeten integrierten Schaltkreise erlauben. Aus der rechnerischen Verschaltung der variablen Verstärker und der Schaltmatrix wurde das kombinierte Hochfrequenzverhalten für alle Schaltpfadkonfigurationen ermittelt und die zur Einstellung konstanter Übertragungsgewinne benötigten Steuerinformationen extrahiert. Für einen exemplarischen Signalpfad der Schaltmatrix wurde eine Kompensation der frequenzabhängigen Einfügedämpfung für Betriebskanäle mit einer Bandbreite von 100 MHz über den gesamten Einsatzfrequenzbereich der Schaltmatrix von 17 bis 22 GHz demonstriert, wobei ein konstanter Übertragungsgewinn von 10 dB mit einer maximalen Abweichung von ±0,15 dB eingestellt werden konnte.



Scholz, Tobias;
Finite-Elemente-Software zur Behandlung des TEAM-Workshop-Problems 27 (Wirbelstromprüfung). - 49 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der numerischen Simulation der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung gepulste Wirbelstromprüfung. Bei diesem Verfahren werden in einem elektrisch leitfähigen Probematerial Wirbelströme induziert. Erreicht wird dies mit Hilfe einer pulsförmigen Erregung in einer Spule. Die Form des sekundären Magnetfeldes gibt Auskunft über mögliche Defekte. Ziel ist es eine geeignete Modellierung und Diskretisierung des Problems zu erstellen. Diese sollen mit Hilfe eines Open-Source Finite Elemente Programm gelöst und mit Hilfe eines kommerziellen Programms überprüft werden. Die Qualität der Ergebnisse wird mit vorliegenden Messergebnissen verglichen. Aufgrund der numerischen Stabilität wird dieses Problem im Frequenzbereich gelöst. Die benötigten Signale sind im Frequenzbereich mit Hilfe der Fourier-Transformation bekannt und können exakt bestimmt werden. Im Ergebnis wird deutlich, dass dieses Problem stark von der Diskretisierung abhängig ist. Die untersuchte Open-Source Software beherrscht noch keine Formfunktionen höherer Ordnung bei den notwendigen Solvern und liefert daher schlechtere Ergebnisse. Durch diesen Umstand ist die Simulationszeit deutlich über denen der Referenzsoftware, bei schlechteren Ergebnissen. Im Allgemeinen ist die Simulation im Frequenzbereich bei diesem Problem sehr zeitintensiv.



Behringer, Anja;
Untersuchung von Einflussgrößen der Informationsverteilung in Car-2-X-Szenarien. - 81 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Aufgrund der steigenden und heutzutage bereits selbstverständlichen Mobilität steigt die Verkehrsdichte zunehmend an. Dies kann vermehrt zu Straßenbehinderung und zu Verkehrsunfällen führen. Weltweit haben sich Automobilindustrien das Ziel gesetzt die Verkehrsunfälle und -behinderungen zu vermeiden. Durch die Kommunikation unter den Fahrzeugen und Infrastrukturelementen, wie z.B. Ampeln, möchte man dieses durch das Kommunikationsystem, welches als Car-2-X-Kommunikation bezeichnet wird, umsetzen. Die Fahrzeuge bilden dabei ein sogenanntes Vehicular Ad Hoc Network (VANET), welches auf dem Standard IEEE 802.11p basiert. Dadurch können Nachrichten, über beispielsweise eine Unfallstelle, durch das Netzwerk zwischen den Fahrzeugen verbreitet werden. Es werden an das Netzwerk verschiedene Herausforderungen gestellt, da es sich um ein ständig veränderndes System handelt. Die Fahrzeuge möchten ihre Nachrichten über das Netzwerk verteilen, dafür gibt es verschiedene Protokolle, die unterschiedliche Mechanismen zur Verbreitung der Nachrichten besitzen. Es muss eine gute Informationsverteilung erreicht werden, ohne dass die Nachricht verloren geht oder zuviele Redundanzen entstehen können. Diese Arbeit setzt sich mit der Informationsverteilung und Simulation von Car-2-X-Szenarien auseinander. Ziel ist es einerseits verschiedene Einflussfaktoren, wie beispielsweise die Verkehrsdichte, auf die Informationsverteilung zu untersuchen. Anderseits eine realitätsnahe Simulation der Protokolle zu erreichen und diese anhand von verschiedenen Szenarien auszuwerten. Dafür wird eine realistische Verkehrsmodulation benötigt. Um die Auswertung und Dimensionierung, der für die Protokolle verwendeten Parameter zu vereinfachen, wird ein Optimierungsalgorithmus entwickelt, welcher automatisiert eine minimale Misserfolgsquote für die Realisierung der Protokolle erzielt. Das macht die Auswertung und Untersuchung von verschiedenen Protokollen einfacher und ermöglicht für die Zukunft die Auswahl an Protokollen für verschiedene Szenarien leichter zu evaluieren.



Berlt, Philipp;
Entwicklung einer 2D-periodischen Leckwellenantenne mit geneigter Hauptstrahlrichtung im Ka-Band. - 48 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Die vorliegende Arbeit befasst sich ausführlich mit Grudlagen zum Thema "Leckwellenantennen" und speziell mit Eigenschaften periodischer Strukturen. Im Zuge der Mobilitätsanforderugen an moderne Satellitenkommunikationsantennen des Bodensegments werden verschiedene Ansätze untersucht und bewertet, mit deren Hilfe eine Neigung der Hauptstrahlrichtung einer Leckwellenantenne für Ka-Band Frequenzen realisiert werden soll und so die für diese Anwendung notwendige geringe Aufbauhöhe gewährleistet wird. Im Antennenmesslabor der TU lmenau wird ein gefertigtes Antennenpaneel, mit dem eine Neigung der Hauptstrahlrichtung realisiert werden soll, hinsichtlich der Fernfeldeigenschaften (Richtcharakteristik) messtechnisch charakterisiert.



Andrich, Carsten;
Entwicklung eines programmierbaren User-Space-Switches. - 104 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Unsere moderne Informationsgesellschaft ist auf leistungsfähige Netzwerktechnologien angewiesen. Dazu zählt auch Ethernet, das heute nahezu exklusiv für kabelgebundene lokale Netzwerke eingesetzt wird. Da die Anforderungen an solche Netze exponentiell wachsen, wird der Ethernet-Standard kontinuierlich weiterentwickelt, wobei neben einer Steigerung der Übertragungsgeschwindigkeit auch Protokolle für die Umsetzung von Dienstgütegarantien im Mittelpunkt der Forschung stehen. Zur Unterstützung der Entwicklung neuer Protokolle stellen sowohl computergestützte Simulationen als auch Testnetzwerke probate Erprobungsmittel dar, wobei für Letztere programmierbare Switches benötigt werden. Ein solcher Switch wird in dieser Arbeit als Anwendung im Linux User-Space entwickelt. Aufgrund von Unzulänglichkeiten bezüglich der Programmierbarkeit bestehender Software-Switches wird eine Neuimplementation in Angriff genommen. Im Fokus liegt dabei eine effiziente und skalierende Umsetzung der Ethernet-Frameweiterleitung mittels Multi-Threading. Es erfolgt zunächst eine detaillierte Untersuchung verschiedener Linux-APIs, Threading-Modelle, nebenläufigen Datenstrukturen und Synchronisationsoperationen. Unter Abwägung der Resultate wird dann ein simpler, programmierbarer Switch implementiert. Abschließende Untersuchungen zeigen, dass dieser größtenteils mit Hardware-Switches vergleichbare Leistungscharakteristiken aufweist. Zusätzlich wird weiteres Optimierungspotenzial anhand konkreter Beispiele identifiziert.



Lechelt, René;
Dynamische Wegewahl in Assistenzsystemen. - 73 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Der demografische Wandel in Deutschland sorgt für ein stetiges Wachstum einer immer älter werdenden Bevölkerung. Besonders Menschen im Seniorenalter sind durch altersbedingte Beeinträchtigungen auf Hilfe angewiesen. Forschungsinstitute in Bereichen der Informationstechnik werden deshalb veranlasst einen Schwerpunkt auf Unterstützungs- und Assistenzsysteme zu legen, welche das tägliche Leben erleichtern und Notfallsituationen erkennen können. Ein zentrales Problem derartiger Assistenzsysteme liegt jedoch bei den hohen Akzeptanzschwellen der Nutzer. Zum Minimieren dieser Akzeptanzschwellen liegt ein Ansatz darin, zwischen dem Nutzer und den Dienstleistungsanbietern möglichst viele Kommunikationsvarianten anzubieten. In diesem Rahmen beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit der konzeptionellen Erarbeitung von flexiblen Wegewahlverfahren zur Bestimmung eines geeigneten Kommunikationsmediums zwischen dem Assistenzsystem und den Benutzern. Die Grundlage der Untersuchungen bildet das WEITBLICK-Forschungsprojekt der TU Ilmenau. Um die notwendigen Anforderungen an das Wegewahlverfahren zu ermitteln, werden aus den Leitideen des Forschungsprojekts Anwendungsszenarien herausgearbeitet, die für die Bearbeitung der Aufgabenstellung herangezogen werden. Abschließend werden die Resultate in Java-Probeanwendungen implementiert und durch Testszenarien evaluiert. Zum Einsatz kommt hierbei eine Programmierschnittstelle, die das Advanced Message Queuing Protocol (AMQP) zur Kommunikation mit einem RabbitMQ-Server verwendet.



Stude, Nicole;
Entwicklung eines Work-Flow für "farbige" Strahldaten. - 60 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Ziel der Masterarbeit war es, einen Work-Flow zu erstellen, mit dem farbige Strahldaten aufgenommen werden können. Dies erfolgt am Beispiel von weißen LEDs mit photoluminesziertem blauem Licht. Dazu ist sowohl die Aufnahme von zwei Strahldatensätzen, als auch die Trennung eines integralen Spektrums in die entsprechenden Teilspektren notwendig. Bei den Strahldatensätzen muss dafür mit Hilfe zweier Filter das blaue vom konvertierten gelben Licht getrennt werden. Bei der Filterauswahl ist vor allem auf möglichst geringe Fehler zu achten. Für die Trennung des integralen Spektrums in die entsprechenden Teilspektren, werden in dieser Arbeit verschiedene Verfahren geprüft. Je nach Überlappung der beiden spektralen Bereiche, ist eine Trennung an der Grenzwellenlänge ausreichend oder eine tangentiale Annäherung an die beiden Flanken des Spektrums notwendig. Nach Erzeugung der beiden Strahldatensätze und Teilspektren, folgt eine Verknüpfung beider. Dazu wurde in die Software Konverter801 der TechnoTeam Bildverarbeitung GmbH eine Möglichkeit integriert ein Spektrum zu nutzen. Um eine Übereinstimmung von Messung und Simulation erreichen zu können, ist es außerdem notwendig, die beiden spektralen Strahldatensätze zu gewichten. Die Berechnung des notwendigen Verhältnisses ist photometrisch und radiometrisch möglich. Der gesamte Prozess wurde am Beispiel der Software OptisWorks überprüft. Um die Erkenntnisse den Anwendern möglichst einfach zugänglich zu machen, wurden alle notwendigen Schritte in die Software integriert.



Ukegheson, Ehizojie Francis;
Application layer group communication management. - 79 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Fernunterricht erfreut sich heut zu Tage immer größerer Beliebtheit. Viele Menschen finden es praktisch von zuhause aus zu lernen. Die Flexibilität des Fernunterrichtes hat Personen aller Gesellschaftsschichten angelockt, Beschäftigte und Arbeitslose eingeschlossen. Aufgrund dessen untersucht diese Arbeit Lösungen um die Gruppenkommunikation innerhalb verschiedenen Kommunikationstechniken zu ermöglichen. Verschiedene Informationstechniken, wie zum Beispiel IPv4/IPv6, JMS, AMQP, DAB und DVB werden geprüft. Ihr Gruppenmanagement und Adressschemata werden ebenfalls betrachtet. Diese Arbeit präsentiert auch eine komparative Analyse von Kriterien um Entscheidungen über den Ablaufplan quer durch die verschiedenen Informationstechniken zu treffen. Modelle, welche die unterschiedlichen Informationstechniken integrieren, werden vorgestellt. Zwei dieser Modele werden simuliert, hierbei wird die Programmiersprache Java verwendet. Für jedes dieser Modele werden Kriterien, um Entscheidungen über den Arbeitsplan zu fällen entwickelt. Anhand dieser Kriterien kann eine spezifische Nachricht über den ausgewählten Gateway einer den betreffenden Nachrichtentyp unterstützenden Kommunikationstechnologie geleitet werden. Diese Modelle können eingesetzt werden, um Fernunterricht zu unterstützen, wobei die Schüler Arbeitsmaterialien und Vorträge über unterschiedliche Technologien, die von verschiedenen Geräten oder Arbeitsstationen unterstützt werden, empfangen können. Auch können Organisation die in dieser Arbeit vorgeschlagenen Modelle nutzen, um bei ihren Kunden für ihre Produkte, Dienstleistungen und Waren zu werben.



Brychcy, Alexander;
Anwendungsspezifische Konfiguration von PXI-Testplattformen zur Qualitätssicherung in der Halbleiterindustrie. - 58 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Bei der Entwicklung von neuen integrierten Schaltkreisen steht man nicht nur in der Designphase vor Problemen, die mit der stetigen Verkleinerung der Strukturbreite in Halbleiterprozessen zu tun haben. Die Miniaturisierung erlaubt die Integration von immer mehr Funktionsblöcken auf kleinerer Chipfläche. Dies stellt besonders bei hochintegrierten Mixed-Signal-ICs im notwendigen Funktionstest neue Herausforderungen an die verwendete Messtechnik. Schaltkreise dieser Art vereinen im Inneren mehrere komplexe Funktionseinheiten zur Gewinnung und Verarbeitung von beispielsweise Sensordaten und stellen die aufbereiteten Messwerte über eine serielle Schnittstelle, wie SPI oder I 2 C, für den Anwender bereit. Im Folgenden soll gezeigt werden, wie sich der Ablauf des Testvorgangs mit Hilfe von FPGA-basierten Instrumenten optimieren lässt. Hierfür wurden im Rahmen dieser Bachelorarbeit ein Systemkonzept erstellt und die dazu nötigen Softwaremodule in VHDL implementiert. Durch den modularen Aufbau kann das System für zukünftige Messaufgaben erweitert und auf aktuelle Hardwareplattformen portiert werden.



Rosenboom, Nils;
Entwurf und Implementierung einer kaskadierbaren automatischen Kalibriereinheit für M-Sequenz UWB Sensoren. - 150 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Am Fachgebiet Elektronische Messtechnik der Technischen Universität Ilmenau entwickelte ultra-breitband Sensoren nach dem M-Sequenzverfahren eignen sich aufgrund der extrem hohen Signal- und Zeitbasisstabilität für die gleichen Kalibrierverfahren, wie sie bei vektoriellen Mehrtornetzwerkanalysatoren Anwendung finden. Aufgrund der breitbandigen Hochfrequenz-Elektronik sind systematische Messfehler nicht vermeidbar und für genaue Messungen ist daher eine Kalibrierung obligatorisch. Im Rahmen dieser Arbeit wird der Entwurf einer automatischen Kalibriereinheit im Frequenzbereich von 10 MHz bis 10 GHz vorgestellt, welche die Kalibrierung im Praxiseinsatz erleichtert und durch die Erzeugung virtueller Transferstandards im Messaufbau verbleiben kann. Das ausgewählte Kalibrierverfahren erlaubt eine Reduzierung der Durchverbindungen zwischen den Messtoren und eignet sich daher für eine aufwandsgünstige Kaskadierung der Kalibriereinheiten zur N-Tor Kalibrierung. Unter Berücksichtigung der Gehäuse- und Bauelementeeigenschaften erfolgen Schaltungsentwurf und Layoutgestaltung in der Software EAGLE und werden mittels Lagenexport durch 3D-Feldsimulationen in HFSS unterstützt. Auf Basis des Substrats Rogers 4003C werden zunächst verschiedene Leitungsstrukturen hinsichtlich ihrer charakteristischen Eigenschaften untersucht und die Struktur ausgewählt, welche mit der Referenzwellenimpedanz des Systems am besten übereinstimmt. Ausgehend davon werden Entwurfskriterien zur Realisierung planarer Kalibriernormale festgelegt, und Untersuchungen zur Kompensation virtueller Längenerweiterungen und parasitärer Blindanteile angestellt. Unter Berücksichtigung von Gehäuseresonanzen und Koppeleffekten werden die Kalibriernormale im Schaltungslayout integriert und die automatische Kalibriereinheit gefertigt. Den Abschluss der Arbeit bildet eine messtechnische Untersuchung und Bewertung der erreichten Eigenschaften hinsichtlich Qualität der Kalibrierung, Langzeitstabilität der Kalibriernormale und Wiederholgenauigkeit der Konnektierung von Messobjekten am Ausgang. Hierzu werden für verschiedene Messobjekte die Ergebnisse einer automatischen Kalibrierung mit denen eines kommerziellen koaxialen Kalibriersatzes verglichen. Um ein genaues Messergebnis zu erzielen erfolgen die Messungen an einem Zweitor-Netzwerkanalysator der Firma Rohde & Schwarz (Modell: ZVK).



Sherwani, Usman;
Channel modeling and measurements for wireless sensor nodes in critical channel conditions. - 64 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Das Thema der Arbeit ist die Charakterisierung des Funkkanals für Drahtlose Sensornetze im 868 MHz Band. Dazu werden exemplarisch kritische Kanalszenarien ausgewählt, und die Mehrwegeausbreitung in diesen Szenarien untersucht. Der Ansatz der Arbeit beinhaltet dabei Simulationen an einem typischen Scenario sowie Messungen an beispielhaft ausgewählten Sensorknoten. Die Simulationen werden mit der Ray-Tracing-basierenden Software WinProp Suite von AWE Communications, durchgeführt. Das 3D Design des beispielhaften Innenraums wurde mit dem Modul WallMan erstellt. Zur Simulation und Generierung der komplexen polarimetrischen Pfadgewichte wurde das Modul ProMan verwendet. Zusätzliche Kanalparameter, wie Ein- und Ausfallsrichtung von Funkwellen (DoA, DoD), wurden mit MATLAB aus der Simulation extrahiert und analysiert. Dabei wird der Einfluss auf die Feldstärke am Empfänger näher betrachtet. Parameter für diese Analyse sind die Antennencharakteristik am Sender, die Position des Senders und zusätzliche Hindernisse in der Umgebung. Entsprechende Ergebnisse werden dargestellt. Für die Messungen wurde als Worst-Case-Szenario für eine Mehrwegeausbreitung ein 2-Pfad-Modell mit einem exemplarischen Sensorknoten emuliert. Die Emulation geschieht im Antennenmessraum der Fraunhofer IIS Facility for Over-the-air Research and Testing (FORTE) mit der Over-the-air (OTA) Methode in einer kontrollierten elektromagnetischen Umgebung (Virtual Electromagnetic Environment, VEE). Zur Charakterisierung des 2-Pfad-Modells werden die Verbindungsgüteparameter Empfangssignalstärke (Received Signal Strength, RSSI) und Paketempfangsrate (Packet Received Ratio, PRR) des Sensorknotens ausgewertet. Entsprechende Ergebnisse werden vorgestellt.



Alloush, Alaa;
Evaluation and extension of a middleware platform on an embedded hardware. - 98 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

In dieser Arbeit wird eine existierende Middleware-Plattform für Heimautomatisierung, openHAB, um Unterstützung für am IMMS entwickelte Hardwareplattformen erweitert. Dabei werden Sensorik- und Aktorik-Komponenten der drahtlosen Sensornetz-Lösung (engl. wireless sensor network, WSN) IMMS BASe-Net, die an eine energieeffiziente eingebettete Plattform, IMMS BASe-Box, angebunden sind, integriert, und openHAB wird auf der BASe-Box zum Laufen gebracht. Im Rahmen dieser Aufgabenstellung wurde ein sog. binding bundle entworfen und implementiert, das openHAB um eine Schnittstelle zu an die IMMS BASe-Box angebundene Peripherie erweitert. Verwendet werden dazu mehrere von der BASe-Box bereitgestellte Web-APIs (REST, JSON-RPC). Dieses Bundle ist auf PC und BASe-Box gleichermaßen einsetzbar. Teil der Arbeit ist auch eine Betrachtung des Laufzeitverhaltens von openHAB im Vergleich zwischen PC und BASe-Box, auch unter Berücksichtigung verschiedener Java Virtual Machines (JVM). Dabei hat sich die Verwendung der Oracle JVM im Hinblick auf Prozessorlast, Verarbeitungsgeschwindigkeit und Latenzen als beste Wahl gegenüber Open-Source-Alternativen erwiesen. Weiterhin erfolgt ein Vergleich des implementierten Bundles mit der grundsätzlichen Alternative der Verwendung eines existierenden Bundles für HTTP-basierte Kommunikation, dem gegenüber die aus der Arbeit resultierende Implementierung deutliche Vorteile hinsichtlich Konfigurationsmöglichkeiten, Funktionalitäten, Prozessorlast und Speicherverbrauch sowie Skalierbarkeit bietet. Zur Evaluierung und Demonstration der geschaffenen Implementierung wurde ein komplexes Szenario entworfen, umgesetzt und auf der IMMS BASe-Box zur Ausführung gebracht. Dieses Szenario bindet zahlreiche während der Bearbeitung verfügbare Sensoren und Aktoren sowie mehrere BASe-Boxes in Kombination ein und zeigt, wie Sensordaten abgerufen und verarbeitet, Aktoren angesteuert und Daten in GUIs sowie auf einer proprietären LED-Matrix visualisiert werden können. Dabei erfolgt neben der Visualisierung in einer Nutzeroberfläche auch eine exemplarische Datenspeicherung unter Verwendung der Round-Robin-Datenbank rrd4j. Über sog. Regeln (engl. rules) erfolgt eine Verknüpfung von Sensorik und Aktorik zur Realisierung einiger automatischer Steuerungsszenarien, u.a. zur automatischen Lichtsteuerung und Fensterüberwachung.



Beuster, Niklas;
Entwicklung und Realisierung einer Schaltung zum Direktbetrieb einer LED-Kette bei Flugzeug-Bordnetzspannung. - 82 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Da LEDs eine hohe Lebensdauer, sowie einen guten Wirkungsgrad aufweisen und in hohen Stückzahlen günstig erhältlich sind, werden sie immer häufiger als Leuchtmittel eingesetzt. Historisch bedingt sind die meisten Stromversorgungsnetze allerdings ungeeignet für den direkten Betrieb von LEDs. Die effiziente Versorgung mit elektrischer Energie vom Flugzeugbordnetz bei Spannungen zwischen 90 bis 130 V Wechselspannung und Frequenzen von 360 bis 800 Hz ist in dieser Arbeit durch einen neuartigen Ansatz beschrieben. Dabei liegt der Anspruch in Einhaltung von bestimmten, in der Luftfahrt geforderten Parameter bei all diesen Spannungen und Frequenzen, wie beispielsweise einem Leistungsfaktor größer als 0,9. Des weiteren ist ein großer Schwerpunkt die Helligkeitsregelung der LED-Kette in Form einer Kabinenbeleuchtung. Um die Passagiere nicht zu verunsichern, muss die Helligkeit immer nach einem vorgegebenen Wert konstant bleiben. Dazu wurde in dieser Arbeit eine analoge und eine digitale Variante der Gegensteuerung entworfen, umgesetzt und miteinander in Simulationen und Messungen verglichen.



Iqbal, Naveed;
Low complexity link adaption techniques for correlated MIMO channels. - 100 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

In dieser Arbeit wurde die Adaption von MIMO-Systemen, insbesondere von Spatial Multiplexing Konzepten, an die veränderlichen Funkkanäle untersucht. Die Hauptidee ist durch eine geschickte Antennenauswahl die Kanalmatrix zu finden, welche die besten Eigenschaften für eine parallele MIMO-Übertragung bietet. Die vorgeschlagenen Verfahren wählen die MIMO- und Modulationsordnungen sowie die Antennenauswahl für Szenarien aus, die sich durch Kanalkorrelation und SNR unterscheiden. Die Auswahl der MIMO-Ordnung korrespondiert mit der Größe der ausgewählten Submatrix in der Art, dass die Kanalkapazität maximiert wird. Das wichtigste Ergebnis dieser Arbeit besteht in dem Nachweis, dass die neuen Algorithmen zur Link-Adaption nicht nur effizient arbeiten, sondern dabei auch bestimmte Anforderungen z.B. an die Symbolfehlerrate eingehalten werden können. Um das Problem der Antennenauswahl zu lösen, wurden Pivot-Spalten-QR- (PCQR) und Rangerkennungs-QR- (RRQR) Zerlegungen eingeführt. Die PCQR und RRQR bieten inhärent bereits eine Spaltenauswahl, was in den MIMO-Systemen z.B. der sendeseitigen Antennenauswahl entspricht. Eine Submatrix, die durch diese Spalten gebildet wird, maximiert die Mutual Information oder die Kanalkapazität. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die Untersuchung auf eine gemeinsame Sende-Empfangs-Antennenauswahl (TRAS) und eine entkoppelte Auswahl basierend auf den vorgeschlagenen PCQR und RRQR Algorithmen erweitert. Es wurde gezeigt, dass die vorgeschlagenen entkoppelten Algorithmen in der Berechnung viel schneller als die bestehenden TRAS-Verfahren sind und einen nahezu optimale Leistungsfähigkeit aufweisen. Neben den intensiven Untersuchung der Antennenauswahl wurden Techniken zur gemeinsamen Selektion von Antennen und der Modulationsordnung vorgeschlagen, welche wiederum auf Basis der PCQR und RRQR entwickelt wurden. In einem ersten Ansatz ist die Modulationsordnung fest und die Anzahl der Datenströme ändert sich in Abhängigkeit von den Kanalbedingungen. Die zweite Methode ist dynamischer und wählt jeweils die gemeinsame MIMO- und Modulationsordnung sowie die Antennenteilmenge aus, mit der ein vollständiger Diversity-Gewinn sichergestellt werden kann. Alle vorgestellten Verfahren wurden mittels realistischer Daten, die im Rahmen von Channel-Sounder-Messungen entstanden, überprüft. Es sei angemerkt, dass die vorgeschlagenen Link-Adaptionsverfahren jeweils nur eine einfache PCQR- oder RRQR-Zerlegung benötigen, die geringere Berechnungskosten als eine einzelne SVD der Vollkanalmatrix aufweisen. Dies hebt die vorgeschlagenen Verfahren gegenüber Standardlösungen heraus, die aufwendige iterative Berechnungen, wie SVD's und Inversenberechnung, erfordern.



Alieiev, Roman;
Impact of the dictionary mismatch for compressed sensing-based Direction-of-Arrival (DOA) estimation. - 97 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Das Problem der Richtungsschätzung hat eine wichtige Bedeutung für das moderne Leben. Heutzutage sind moderne Peilsysteme in vielen technischen Bereichen verwendet, wie z.B. in RADAR, in SONAR, in MIMO, in Interferenzreduktion, in Mehrbenutzer- oder Mehrkanal-Datenübertragung. Die breite Reihe der moeglichen DOA-Schaetzung Anwendungen benötigen einfache, universelle Algorithmen, die gleichzeitig in der Lage sind, eine hohe Auflösung zu erreichen, während man mehrere Ziele sucht. Offensichtlich stehen die meisten Anforderungen in Widerspruch miteinander. Dies macht die gesamte Aufgabe sehr herausfordernd. Die Medium durch das das Signal propagiert, spielt bei der Definition eines effizienten DOA-Schaetzers eine entscheidende Rolle. Die vorhandenen mathematischen Modelle der DOA-Schaetzung können in drei Kategorien eingeteilt werden: Beamforming, Unterraum-basierte Verfahren und Maximum-Likelihood-Verfahren. Jede dieser Techniken hat durch seine Anwendbarkeit bestimmte Grenzen. Nennenswert sind die begrenzte Winkelauflösung, Abhaengigkeit von einer bestimmten Antennen-Array-Struktur, Rechenanforderungen usw. Neue Erkenntnisse im Bereich der Signalverarbeitung bieten ein neues Paradigma bekannt als CS. Compressive Sensing ermöglicht eine Signalerfassung bei signifikant reduzierter Samplerate deutlich unterhalb der Shannon-Nyquist-Rate ohne Informationsverlust. Voraussetzung ist, dass die zu erfassenden Signale bestimmte Strukturen (eine sogenannte Sparsity) aufweisen. Das DOA-Modell erfüllt die Sparsity-Bedingung, das bringt ein hohes Potenzial für die Anwendung von CS auf die DOA-Schaetzung. Eine grosse Zahl von Rekonstruktionsalgorithmen wurden bereits im Bereich der DOA-Schaetzung verwendet, unter anderem Greedy-Algorithmen OMP, etc.), l1-Norm-basierte Algorithmen BP, usw.), usw. Die meisten von ihnen ignorieren die Tatsache, dass ein diskretes Modell, wie es von CS verwendet wird, das Problem der DOA-Schaetzung nicht vollstaendig darstellen kann, welches in einem kontinuierlichen Bereich formuliert ist. Daraus ergibt sich eine Verschlechterung der Leistungsfaehigkeit solcher auf CS-basierten DOA-Schaetzer, wenn die Position durch das diskrete CS-Verfahren nicht exakt gefunden werden kann ('off-the-grid DOA'). Der Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Auswirkung der off-the-grid DOA-Modellfehlers auf den CS-Rekonstruktions-Prozess zu analysieren und einen effizienten CS-basierten DOA-Schätzer zu entwickeln, der eine stabile Leistung auch für realistische Szenarien bieten könnte, in denen Quellen sich off-the-grid befinden. Die Aufgabe der vorliegenden Arbeit ist die Nutzung des empirischen Wissens über Eigenschaften des Signals abgeleitet von CS, um die erwartete wahre off-the-grid DOA zu finden. Das Konzept wird durch eine grosse Anzahl an Simulationen unterstützt, die verschiedenen Antennenkonfigurationen und Rekonstruktions-Algorithmen betrachten.



Eschrich, Marcus;
UWB-Detektion und -Lokalisierung in Notfall- und Sicherheitsszenarien. - 122 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Um Personen innerhalb von Gebäuden in Notfall- und Sicherheitsszenarien genau zu orten, setzt man UWB-Sensoren als Through-Wall-Radar ein. Im Fokus dieser Masterarbeit steht eine Machbarkeitsstudie der Detektion und Lokalisierung von mehreren Personen aus verschiedenen Sensorpositionen mittels experimenteller und theoretischer Untersuchungen. In allen Sensorpositionen existieren einfache sowie genaue Lokalisierungsverfahren, basierend auf einer zweidimensionalen Lateration. Mithilfe von erhöhten Sensoren, die 30-50 cm oberhalb des Kopfes an der Wand platziert werden, hebt sich die gegenseitige Abschattung mehrerer Personen auf, und Menschen sind unter optimalen Detektionsbedingungen lokalisierbar. Wenn Sensoren im Raum oberhalb von Personen positioniert werden, versagt ein CFAR-Detektor dabei, mehrere Personen separat zu erkennen, verursacht durch eine geringe Entfernungsauflösung. Alternative Ansätze zur Mehrpersonenerkennung sind nicht vielversprechend. Bei Sensoren in der Ferne mit einem Abstand von 9,1 m zur Gebäudewand erzielt man mittels Verfolgen einer gleichförmigen Bewegung (track before detect) ein gutes Detektionsvermögen mehrerer Personen innerhalb eines Raumes und eine Kompensation der erhöhten Pfadverluste. Alles in allem sind erhöht und entfernt platzierte Sensoren in Notfall- und Sicherheitsszenarien zu bevorzugen.



Escher, David;
Implementierung und Test effizienter Korrelationsverfahren für Pseudorauschfolgen im FPGA. - 95 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Ein auf Pseudorauschen basierendes Ultra-Breitband-Radarsystem nutzt Maximum Length Binary Sequences (MLBS) als Anregungssignal. Aus dem empfangenen Signal des Radarsensors wird die gesuchte Impulsantwort durch Berechnung der zyklischen Korrelation mit der MLBS gewonnen. Die vorliegende Arbeit beschreibt, wie die Korrelationsberechnung in das bestehende Hardwaredesign des FPGA der Radarsensorplattform eingefügt werden kann. Dieser Schritt ist für eine mobile Datenauswertung notwendig. Für langsam messende und energieeffiziente Anwendungen wurde ein seriell akkumulierender Ansatz entwickelt. Aufgrund des geringen Ressourcenbedarfs kann diese Implementierungsform auch auf kostengünstigen kleinen FPGAs eingesetzt werden. Ein vollständig parallel akkumulierender Ansatz wurde für Anwendungen mit hoher Messgeschwindigkeit entwickelt. Diese Implementierung benötigt sehr viel Hardware-Ressourcen und kann deshalb nur auf sehr großen FPGAs realisiert werden. Eine weitere Implementierungsvariante nutzt die schnelle Hadamard-Transformation (FHT) zur Korrelation. Da die FHT jeden Zwischenwert nur einmal berechnet, ist dieser Ansatz besonders effizient. Es wurde ein Algorithmus entwickelt, der die Zwischenergebnisse einzelnen Speicheradressen so zuordnet, dass eine teilparallele Bearbeitung der FHT basierend auf mehreren Einzelspeichern möglich ist. Der VHDL-Code wurde jeweils automatisiert mit Hilfe von selbst erstellten Funktionen in MATLAB erzeugt. Dies ermöglicht es, verschiedene Konfigurationen der Korrelatorvarianten frei von Programmierfehlern automatisiert zu erstellen. Es kann einzeln festgelegt werden, ob die benötigten Speicher als Block-RAM oder Distributed-RAM implementiert werden sollen. Beim FHT-Ansatz kann der Parallelitätsgrad festgelegt werden. Die serielle und die FHT-Variante konnten auf der bestehenden Sensorplattform erfolgreich getestet werden.



Rashid, Muhammad Usman;
Computer-based experimental characterisation of Ka-band switch matrix modules. - 59 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Im Rahmen der Keramis-Forschungsprojekte wurde ein rekonfigurierbares 4 mal 4 Schaltmatrixmodul (RSM) für geostationäre Satelliten entwickelt, welches zum Schalten von Mikrowellensignalen im Ka-Band dient. Das RSM wurde in herkömmlicher Chip- bzw. Leiterplattentechnologie aufgebaut. Unter Berücksichtigung der harten Umweltbedingungen des geostationären Orbits sind gewisse Anforderungen an die elektrischen Eigenschaften einzuhalten (thermische und mechanische Robustheit). Dazu durchläuft das RSM drei Entwicklungsstufen: "breadboard" (BB), "engineering qualifictation model" (EQM) und "proto-flight model" (PFM). Zur Verifikation der Zuverlässigkeit wird während jeder Phase die Funktionalität der RSM durch eine konsequente elektrische, thermische und mechanische Prüfung validiert. In Vorbereitung der EQM Phase werden in dieser Arbeit die elektrischen Eigenschaften des BB unter Weltraumbedingungen, das heißt bei verschieden Umgebungstemperaturen und reduziertem Druck untersucht. Dazu wird ein automatisierter Messaufbau entwickelt, um den hohen und komplexen Messaufwand aller Entwicklungsstufen zu reduzieren. Dieser Messaufbau beinhaltet eine graphische Benutzeroberfläche zur Steuerung der RSM und zum Einstellen der Temperaturen und des Druckes der Messumgebung. Darüber hinaus können die Messergebnisse, wie S-Parameter, Stromstärken, verschiedene Temperaturen ausgelesen werden. Im Betrieb kommt es durch die permanente statische Leistungsaufnahme des RSM bei Normalluftdruck zu einer Temperaturüberhöhung am Gehäuse. Infolge hoher Umgebungstemperaturen und bei reduzierter Atmosphäre tritt dieser Effekt stärker in Erscheinung. Das führt zu erhöhtem thermo-mechanischem Stress, insbesondere an den Leitungsübergängen und an den Materialüberganszonen. Die Untersuchungen wurden mit einer Vakuummesskammer bei Normaldruck und einem Druck bis unter 5 mPa durchgeführt. Der Temperaturbereich erstreckte sich von 248 K bis 338 K (-25 65&ring;C). Im Wesentlichen konnte dabei festgestellt werden, dass die vorgegebenen Umweltbedingungen einen zu vernachlässigenden Einfluss auf die elektrische Charakteristik des RSM haben. Neben der Ermittlung der HF-Charakteristik bei verschieden konstanten Umweltbedingungen wurden darüber hinaus durch die zeitliche Untersuchung der Erwärmung und Abkühlung der RSM verschiedene thermische Widerstände zwischen Wärmequelle und Fußpunkt der RSM ermittelt. In der vorliegenden Arbeit werden exemplarisch der Messaufbau und Messvorgang beschrieben und die Ergebnisse zusammenfassend dargestellt.



Jünger, Florian;
Entwicklung von Komponenten eines Sensor-Signal-Auswerteschaltkreises zur Messung der relativen Luftfeuchte auf Basis eines kapazitiven MEMS-Sensors. - 100 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Im Rahmen dieser Arbeit werden digitale und analoge Systemkomponenten eines neuen Sensor-Signal-Auswerteschaltkreises (SSC) für kapazitive MEMS-Feuchtesensoren modelliert bzw. entwickelt. Dazu gehören digitale Kalibriereinheit und analoge Spannungsregler für Versorgungsspannung und ADC-Referenzspannung. Bei der Untersuchung der digitalen Kalibriereinheit wird die Performance eines bestehenden Kalibrierverfahrens für resistive Temperaturbrücken in der Anwendung bei kapazitiver Feuchtesensorik verifiziert. Dazu werden bereitgestellte Sensordaten, mittels hardwarenahen Verhaltensmodells des Kalibrier- und Messablaufs, linearisiert. Darauf aufbauend wird eine alternative Kalibriereinheit vorgeschlagen, die auf dem Euler-Tschebyschow-Iterationsverfahren basiert. Die Festkomma-Modellierung des neuen Algorithmus entsprechend der Zielhardware ermöglicht die Evaluation hinsichtlich numerischer Stabilität und Quantisierungsfehler. Unter der Voraussetzung einer quasi-linearen Sensorkennlinie wird eine bessere minimale Rest-Nicht-Linearität gegenüber dem bestehenden Verfahren erreicht. Darüber hinaus konvergiert die neue Methode auch bei einer kleineren und relevanteren Auswahl von Kalibrierungspunkten. Wesentlicher Bestandteil des Power-Managements für mobile integrierte Sensorsysteme sind energieeffiziente lineare Spannungsregler. Im Rahmen dieser Arbeit werden zwei verschiedene Serienregler entworfen, die auf der Grundarchitektur des Low-Dropout-Reglers mit lokalem negativem Feedback am PMOS-Pass-Transistor beruhen. Eine verbesserte Topologie mit Hochpass-Netzwerk wird vorgeschlagen, die in der Lage ist, Spitzen-Gleichrichter-Effekte und lange Einschwingzeiten zu unterdrücken.



Dornheim, Stefan;
Magnetic field emulation for mobile satellite communication terminals - concept, design and verification. - 81 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2014

Das Fraunhofer IIS hat die facility for over the air research and testing (FORTE) gebaut. Ein Teil dieser Anlage ist eine Testumgebung für mobile Satellitenkommunikationsterminals. In dieser Umgebung können alle Parameter die Einfluß auf die Kommunikationssysteme haben (z.B. Bewegung, GPS-Signale, der Satellitenkanal) emuliert werden. Um die Testumgebung zu erweitern soll ein Erdmagnetfeldemulator entwickelt werden, der die Nachbildung des dreidimensionalen magnetischen Feldes für jeden Punkt der Erdoberfläche nachbilden kann. In dieser Arbeit werden unterschiedliche Ansätze für eine solchen Emulator untersucht und der geeignetste ausgewählt. Der gewählte Aufbau besteht aus drei individuell ansteuerbaren, verformten Helmholtzspulen. Die Herausforderung dabei ist die Integration der Spulen in die Testumgebung ohne die bestehenden Testsysteme zu stören. Ein erster Schritt hinsichtlich der Implementierung war die simulative Untersuchung möglicher Aufbauten. Daraus wurden Testaufbauten zur messtechnischen Überprüfung der Simulation erstellt. Insbesondere wurden die Einflüsse der verformten Helmholtzspulen auf den homogenen Teil des manetischen Feldes untersucht. Gleichzeitig wurde in einer ersten Revision ein Regelkreis für einen solchen Emulator entwickelt. Dieser softwarebasierte Regler nutzt einen magnetischen Feldsensor für eine feedback-basierte Steuerung, die notwendig ist, die permanenten Änderungen des Erdmagnetfelds zu kompensieren. Als Ergebnis der Arbeit wird gezeigt, dass der Aufbau eines solchen Emulators und die Integration in die Testumgebung möglich ist trotz der festgestellten Verzerrungen des homogenen Feldes. Einige Vorschläge für eine endgültige Implementierung wurden erarbeitet.



Werneburg, Daniel;
Schaltungsprinzipien und Algorithmen zur sicheren Detektion sehr kleiner Kapazitätsänderungen in elektrostatischen Feldern. - 56 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit kapazitiver Sensorik, welche in Leergutrücknahmesystemen der Firma Wincor Nixdorf Technology GmbH Ilmenau zum Einsatz kommen soll. Der Schwerpunkt fällt dabei auf die Elektronik eines Sensorsystems. Unter Betreuung des Fachgebiets für elektronische Schaltungen und Systeme der Technischen Universität Ilmenau entstand eine Studie über die Eignung von verschiedenen Verfahren zur kapazitiven Objektdetektion unter Berücksichtigung spezieller Kriterien. Nach einer Betrachtung herkömmlicher Kapazitätsmessverfahren, fiel die Wahl auf ein neues Verfahren, welches sich das stark nichtlineare Verhalten einer Schaltung mit einer so genannten Lambdadiode zu Nutze macht. Diese besondere Schaltung wurde im Laufe der Arbeit sowohl theoretisch als auch praktisch untersucht, um die Eignung dieses Verfahrens zur kapazitiven Objektdetektion zu überprüfen. Auf der Grundlage der während der Untersuchung gewonnenen Erkenntnisse wurde ein erster Sensorprototyp entwickelt, um die Funktionsweise des neuartigen Schaltungsprinzips zu bestätigen. Dabei wird sowohl auf den analogen Teil der Schaltung als auch auf die digitale mikrorechnergestützte Auswertung der Sensorsignale eingegangen. Hauptziel der Arbeit ist es, während der Untersuchungen und der Entwicklung möglichst viel Wissen über die neuartige Schaltung zu generieren, um damit eine gute Grundlage für zukünftige Anwendungen herzustellen.



Klapczynski, Martin-Joachim;
Simulation und Messung des thermischen Verhaltens von IGBTs bei dynamischen Vorgängen im Grenzleistungsbereich. - 62 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Die Arbeit beschäftigt sich mit den thermischen Verhalten von IGBTs. An einem ausgewählten IGBT werden Messungen der Sperrschichttemperatur mit rechteckpulsförmigen Lasten durchgeführt. Dabei werden verschieden Pulsbreiten und -höhen verwendet. Der Aufbau der Messschaltung sowie Ausführung und Auswertung der Messungen werden beschrieben. Weiterhin wird ein FEM-Modell des verwendeten IGBTs aufgebaut und die Lasten aus den Messungen werden simuliert. Die Idealisierung, der Aufbau des Modells und die Auswertung der Ergebnisse werden beschrieben. Die Messungen und die FEM-Simulation werden verglichen. Die Abweichung zwischen FEM-Modell und Messungen wird bewertet. Dann werden thermische Widerstände und Kapazitäten aus den Ergebnissen der FEM-Simulation berechnet und deren Qualität zur Nachbildung des thermischen Verhaltens des IGBTs wird bewertet.



Scheibe, Sebastian;
IPv6-basierte Routing- und Übertragungsprotokolle in verlustbehafteten Ad-hoc-Nahbereichsfunknetzwerken. - 25 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Einsatz von IPv6-basierten Übertragungsprotokollen in drahtlosen Sensornetzwerken. In einem praktischen Anwendungsszenario sollen Konzepte des Internet der Dinge unter Nutzung standardisierter Protokolle Anwendung finden. Für die Arbeit wurde das Open-Source-Betriebssystem TinyOS verwendet.



Naskovska, Kristina;
Multi-linear algebra andiIts application in wireless communications and signal processing. - 83 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

In this work channel estimation for AF (Amplify and Forward) TWRN (Two-Way Relaying Network) is investigated. Both, matrix-based and tensor-based channel estimation schemes are proposed and verified under different system settings. First considering a MIMO (Multiple Input Multiple Output) relay broadcasting system we investigate channel estimation methods at the base station (BS). For this purpose matrix based channel estimation method and tensor base channel estimation methods are presented. The tensor based channel estimation is inspired by TENCE algorithm and the Tucker tensor decomposition. For the non-iterative methods a SLS (Structured Least Squares) enchantment is also offered. Furthermore, we extend the channel estimation techniques to a TWRN MIMO system with multiple relays. For this purpose matrix based channel estimation as well as tensor based channel estimation methods at each of the nodes are offered. The proposed tensor based channel estimation is based on the BCD (Block Component Decomposition) tensor decomposition. In addition an iterative algorithm based on SLS for enhancing the estimate of the already estimated channel matrices is presented. Finally, extensive simulations for both systems are performed to demonstrate the performance of channel estimators.



Khatib, Olaa;
Tensor-based subspace tracking. - Ilmenau : ilmedia. - Online-Ressource (PDF-Datei: IX, 81 S., 2,42 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Für verschiedene Anwendungen auf dem Gebiet der digitalen Signalverarbeitung sind die Bestimmung der Unterräume sowie deren Tracking, zum Besispiel für die Signalparameterschätzung, die Datenkomprimierung, Radar und die Bildverarbeitung, erforderlich. Eine der vielversprechendsten Techniken zur Schätzung der Signalunterräume basiert auf dem Konzept der Singulärwertzerlegung (Singular Value Decomposition, SVD). In letzter Zeit wurde für mehrdimensionale Daten die SVD höherer Ordnung (Higher-Order SVD, HOSVD) verwendet, um verbesserte Schätzungen des Unterraums im Vergleich zum SVD-Konzept zu schaffen. Darüber hinaus kann durch Verwendung der HOSVD die Schätzung des Unterraums für die Parameterschätzung in einem harmonischen Wiedergewinnungsproblem mit mehrdimensionaler Struktur in den Daten, durchgeführt werden. Sind jedoch die multidimensionalen Daten zeitvariant, werden adaptive Algorithmen, die auf der Tensoralgebra zum Tracking des Unterraums beruhen, benötigt. Durch den Einsatz dieser Algorithmen können auch die Signalparameter wie die Richtung (direction of arrival, DOA) bestimmt werden. Außerdem, wenn die Anzahl der Messungen gering ist oder die Quellen stark korreliert sind, kann dann durch die Anwendung der Vorwärts-Rückwärts-Durchschnittsbestimmung (Forward Backward Averaging, FBA) die Leistungsfähigkeit weiter verbessert werden. In dieser Arbeit berücksichtigen wir FBA und schlagen den erweiterten FBA-PAST-Algorithmus, der auf dem Tensor-Based Subspace Tracking via Kronecker structured projections (TeTraKron) basiert, vor. Wir zeigen, dass FBA zu einer verbesserten Genauigkeit des Unterraum-Tracking und einem niedrigeren Rechenaufwand durch reellwertige Rechenoperationen führt. Außerdem bewerten wir die Leistungsfähigkeit der Parameterschätzungsalgorithmen in vielen nicht-stationären Szenarien, in denen die Unterräume durch Verwendung des Unterraum-Tracking geschätzt werden. Darüber hinaus erweitern wir den adaptiven ESPRIT-Algorithmus zu einem allgemeineren Fall, in dem die Unterarrays nicht notwendigerweise eine maximale Überlappung haben. Weiterhin entwickeln wir eine adaptive Version für Unitary ESPRIT sowie 2-D Unitary ESPRIT. Im Vergleich zu der direkten Kombination des PAST- Algorithmus mit Unitary ESPRIT oder 2-D Unitary ESPRIT, erreichen die vorgeschlagenen adaptiven Algortihmen die gleiche Leistung mit einer geringeren mathematischen Komplexität.


http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014200011

Tuncer, Sarper;
UWB pseudo noise radar imaging by SAR processing. - 71 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Radar ist ein Verfahren, das reflektierte elektomagnetische Wellen benutzt um Informationen von Objekten in der Ferne oder Nähe zustand zu Radar. Das Stimulus Signal entschiedet der Typ von benutzte Radar. Es kann allgemein als UWB und narrow-band geteilt sein. UWB M-sequenze oder maixumum length Sequenzen Radar war benutzt für die Objekte im Nahfeld auf dem und unter dem Boden. Ausserdem, M-sequenze verfolgt die Pseudo-Noise-Folge Regel. UWB M-sequenze Radar ist sehr gut geignet fur durchdringende Anwendungen. Eigentlich, UWB bringt hoehe tiefe losung für die Baugrunduntersuchung. Aber UWB braucht eine speziale Signalverarbeitung dass es die Annhame von narrow-band Radars nicht akzeptiert. Deshalb es bringt eine schwere Stufe fur die Signalverarbeitung. Fokussierung ist der schwerste Teil von dieser Signalverarbeitung. Eine UWB Simulation in MATLAB um diese Fokussierung subket zu forschen geschrieben. Vier verschieden Fokussierung oder Migration Algorithmen haben in MATLAB mit Erfolg implementiert, um auch das Prinzip von UWB boden durchdringendes Radar zu forschen und dann diese Funktionen zu matGPR toolbox haben implementiert.



Panejko, Hubert;
Konzeptionierung und Ausarbeitung eines teil-automatisierten Arbeitsablaufs zur Parameterfindung eines kapazitiven Sensors im KFZ. - 168 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Während der letzten Jahre wurden für den Automobilbereich viele technische Neuheiten entwickelt. Das Augenmerk wurde auf Sicherheit, Energieeffizienz und Komfort gelegt. Im Komfortbereich wurde ein kapazitives Sensorsystem entwickelt, welches das berührungslose öffnen der Heckklappe durch eine Kickbewegung ermöglicht. Dieses System hat sich durch geringe Herstellungskosten auf dem Markt etabliert. Aufgrund der Kostenoptimierung im Herstellungsprozess ergeben sich einige Nachteile für das Sensorsystem. Dies spiegelt sich in einer aufwendigen Parametrisierung neuer Fahrzeugmodelle wieder, welche mittels manuellen Kick-Messungen generiert wird. Die Folge ist eine komplexe Messreihe mit verschiedenenKicks für jedes neue Fahrzeugmodell, was zu hohen Kosten führt. Diese Arbeit zeigt ein Ansatz zur Parametergenerierung dieses Sensorsystems mittels Simulationen, um den hohen Zeitaufwand der Kick-Messungen zu reduzieren. Unter Nutzung der Finite-Elemente-Methode (Ansys Q3D) wurde mit einem CAD-Modell eines Stoßfängers und eines modellierten menschlichen Unterschenkels die elektrische Feldverteilung im Sensorbereich sowie die Sensorkapazitätsänderung bei einem Kick analysiert. Die Sensorkapazität wird mit einem bestehenden Steuergerät ausgewertet. Unter Einsatz der Software OrCAD PSpice wurde ein Modell erstellt, welches die Funktionalität der Auswerteeinheit reproduziert und somit die Analyse des Betriebsverhaltens mittels Simulationen gewährleistet. Damit können die simulierten Kapazitäten in Messwerte (Spannungen) umgerechnet werden. Ein Vergleich zwischen der Simulation und den Messergebnissen ergab, dass die durchgeführte Kick-Simulation realitätsnahe Werte liefert. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die Effizienz des Sensorsystems gesteigert werden kann, indem geringe Änderungen in der Bauteildimensionierung am Steuergerät durchgeführt werden.



Cheema, Sher Ali;
Performance analysis of 3GPP LTE-A transmission modes with emulated MIMO channels in a multi-probe OTA testing setup. - 97 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Ein 3D-dual-polarisierte Kanalemulation ist sehr komplex in der OTA Test-Set-ups, weil es erfordert einen erheblichen Hardware-Ressourcen. Einige Kanalmodells Vereinfachungen, wie 3D-auf 2D-Dual Polarisation und 3D-Dual auf 2D OTA Einpolarisationsmoden wäre für die MIMO OTA Test-Set-up vorzuziehen. Die Auswirkungen der Kanal-Modell Vereinfachungen auf den OTA Zahl des Verdienstes wird für den LTE-A-System mit der Closed-Loop-Spatial Multiplexing als Sende-betrieb analysiert. Die System-Performanz in Bezug auf Kapazität und Durchsatz ist analysiert für verschiedener Sende-Polarisationen unter Aspekt auf verschiedener Kanal-Modell vereinfachungen während der Emulation. Analytische Methoden für die Berechnung des Durchsatzes sind notwendig erachtet für die Analyse der Auswirkungen von Kanal-Modell Vereinfachungen auf den Durchsatz, da die Berechnung der Durchsatz von Monte-Carlo-Simulationen sehr zeitaufwendig ist. Die Ergebnisse aus den vorgeschlagenen Analysemethoden für die LTE-A iterative und nicht-iterativen Entzerrung Schemen eine ungefähre obere Grenze fur die empirischen Ergebnisse ergeben. Für die LTE-A 2x2-MIMO-System, wird der Kanal-Modell Vereinfachung von 3D-Dual auf 2D-Dual Polarisation nicht in Performance-Verlust für die verschiedenen Sende-Polarisationen (vv, hv, hh) im Uplink und Downlink führen. Für die LTE-A 2x2-MIMO-System, die Kanal-Modell vereinfachung aus 3D-Dual auf 2D OTA Einpolarisationsmoden Ergebnis in erheblich Performance-Verlust für die hv übertragung-Polarisation in der Uplink-und Downlink. Für die LTE-A 4x4 MIMO-System, die Kanal-Modell Vereinfachung von 3D-Dual auf 2D-Dual Polarisation Ergebnis in marginalen Performance-Verlust für verschiedene Sende-Polarisierungen (vvvv, hvhv, hhhh) im Uplink und Downlink führen.



Warda, Ahmad;
Experimentelle Untersuchung von integrierten kapazitiven Sensorstrukturen. - 100 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

In der vorliegenden Arbeit wird das elektrische Modell eines vom CiS-Forschungsinstitut hergestellten integrierten impedimetrischen Sensors abgeleitet, das eine sehr gute Vorhersagemöglichkeit ermöglicht. Die Empfindlichkeit des Sensors bezüglich der Änderung der relativen Permittivität wird als Funktion der Frequenz und der Parameter des Modells mit Hilfe des Aplac-Simulators und eines MATLAB-Programms untersucht. Nach Beschreibung des Funktionsprinzips des untersuchten Sensors werden die Grundlagen der Impedanzspektroskopie vorgestellt. Mit dieser werden im Folgenden die Parameter des Modells ermittelt. Die notwendigen Messungen werden mit zwei unterschiedlichen Messverfahren durchgeführt. Danach werden die Simulationen des Aplac-Simulators und des MATLAB-Programms dargestellt. Abschließend wird die physikalische Bedeutung der Ergebnisse für den integrierten impedimetrischen Sensor abgeleitet.



Vierling, Matthias;
Konzept zur Internetversorgung DSL-unterversorgter Gebiete. - 128 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2013

Die deutsche Bundesregierung verfolgt das Ziel, allen deutschen Bürgern breitbandige Internetzugänge zur Verfügung zu stellen. Zwar ist die Erfüllung dieses Zieles bereits sehr weit vorangeschritten, es gibt jedoch noch einige Gebiete in denen die Möglichkeiten des Zugriffs auf breitbandige Internetanschlüsse sehr eingeschränkt sind. In der Arbeit wurden die verschiedenen Breitbandzugangstechnologien miteinander verglichen und bewertet. Es wurden Analysen über die vorhandenen Internetzugänge und dort erreichbare Geschwindigkeiten in der Stadt Ilmenau durchgeführt. Aufbauend auf diese Ergebnisse wurde ein Konzept für die Verbesserung der Versorgung eines ausgewählten Wohngebietes erstellt. Aus diesem Konzept lassen sich allgemeine Entscheidungshilfen ableiten, welche die technologischen Entscheidungen beim Ausbau der Internetversorgung anderer Wohngebiete erleichtern sollen.



Schoch, Andre;
Dynamikanalyse und Modifikation eines DDC-SDR zum Einsatz als vielseitiger Messempfänger. - 61 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Schnelle AD-Wandler, schnelle Datenübertragung und der FFT-Algorithmus ermöglichen es, in der Hochfrequenzmesstechnik neue Hardwarekonzepte einzusetzen. Der komplexe Schaltungsaufwand entfällt und derartige Messgeräte werden zunehmend billiger. In dieser Arbeit wurde untersucht, inwieweit ein breitbandiger software-definierter Messempfänger mit konventionellen Messgeräten vergleichbar ist und ob der Umstieg auf Digitaltechnik wirklich nur Vorteile mit sich bringt. Das untersuchte Messgerät tastet einen Frequenzbereich von 9kHz bis 50MHz mit 16-Bit Auflösung ab und überträgt die von einem FPGA bearbeiteten Abtastwerte mittels Gigabit-LAN auf einen Computer. Das Gerät wurde umfassend untersucht und vermessen, die Messergebnisse wurden in dieser Arbeit ausgewertet und diskutiert. Die allgemeinen Parameter des Messempfängers (Empfindlichkeit, IP3, Selektivität etc.) sind durchaus mit konventionellen Geräten vergleichbar. Jedoch wurde aufgrund der enormen Breitbandigkeit besonderes Augenmerk auf die Dynamikanalyse gelegt, und bei diesem Punkt fällt dem Empfänger seine eigene Breitbandigkeit zur Last: Da am AD-Wandler jeweils das volle, ungefilterte Signal anliegt, wird die Dynamik enorm eingeschränkt. Durch Messergebnisse und deren Auswertung wird gezeigt, dass eine konventionelle Vorfilterung unumgänglich ist. Bei 50MHz Bandbreite gibt es fast immer Signale, die nicht im Interessenbereich des Messingenieurs liegen und die das zu messende Signal negativ beeinflussen können. Aus diesem Grund wurden Vorfilter für 10 feste Bandbereiche entwickelt und an die Hardware angepasst. Aus dem zu Beginn der Arbeit vorliegenden Messempfänger-Board entstand somit ein vollständiges Messgerät mit Hardware-Bandfiltern, Gehäuse und Stromversorgung. Erneute Messungen bewiesen, dass der Empfänger nun als vollwertiges Messgerät eingesetzt werden kann.



Shaukat, Naveel;
Realisation of discrete oscillator circuit based on a piezoelectric MEMS resonator. - 74 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

MEMS-Resonatoren und -Oszillatoren werden zunehmend zu einem ernst zu nehmendem Wettbewerber auf dem Markt für Quarzkristall basierte Bauelemente und Schaltungen aufgrund ihrer sehr kleinen Baugrößen, geringen Kosten und potentiellen Integrierbarkeit. Diese Masterarbeit konzentriert sich auf die Analyse und die Realisierung von Oszillatorschaltungen auf der Basis von piezoelektrisch gekoppelten MEMS-Resonatoren. Verglichen mit kapazitiv gekoppelten MEMS-Resonatoren ermöglichen piezoelektrische Bauelemente höhere Resonanzfrequenzen, geringe Resonanzwiderstände und benötigen keine zusätzlichen Bias-Spannungen, wodurch sie sehr geeignet für die Entwicklung von hochfrequenten und energieeffizienten Oszillatorschaltungen sind. Mit Schaltungstopologien wie dem Pierce- oder Colpitts-Oszillator, kann der für die Kompensation des Resonanzwiderstands des piezoelektrischen MEMS-Resonators erforderliche negative Widerstand leicht realisiert werden. Das Ziel dieser Arbeit war das diskrete Design einer auf einem piezoelektrischen MEMS-Resonator basierenden Oszillatorschaltung für eine stabile Ausgangsfrequenz von 400 MHz. Hierfür wurde die Pierce-Topologie ausgewählt, modelliert und in drei verschiedenen Schaltungsvarianten mit Zeit- und Frequenzbereichssimulationen in Agilent ADS untersucht. Die Anwendung der Methode des negativen Widerstands für die Bestimmung der erforderlichen Schaltungsparameter wird illustriert und eingehend diskutiert. Ermittelte Anschwingzeiten, Frequenzselektivitäten, Bandbreiten und negative Widerstände werden als Schlüsselparameter für den Vergleich der Simulationsergebnisse herangezogen. Ferner wird der Einfluss von Resonatorparametern, wie Gütefaktor und Resonanzwiderstand, grundlegende Stabilitätseigenschaften der Schaltungstopologie sowie die verwendete Lastimpedanz am HF-Ausgang des Oszillators auf die Leistungsdaten der Oszillatorschaltung untersucht. Abschließend wird der Platinen-Aufbau einer optimierten Oszillatorschaltungsvariante beschrieben.



Saliminia, Amirhossein;
Implementierung und Simulation eines Diensterkennungsmechanismus basierend auf Namensauösung über Routing in Mobilen Ad-hoc-Netzwerken. - 87 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

In der heutigen Welt ist die Kommunikation zwischen Menschen oder Geräten nicht mehr wegzudenken. Für die drahtlose Kommunikation wurden verschiedene Technologien wie z. B. Global-System-for-Mobile-Communications (GSM), Universal-Mobile-Telecommunications-System (UMTS) und Wireless-Local-Area-Network (WLAN) entwickelt. In der letzten Zeit haben die Forscher eine Vision von Netzwerken entwickelt, die sich im Aufbau von bisherigen drahtlosen Netzen unterscheiden. Die so genannten Mobilen Ad-hoc-Netzwerke (MANETs) haben keine feste Infrastruktur und sind vollkommen dezentral aufgebaut. Ursprünglich waren vor allem militärische Anwender an der Nutzung von MANETs interessiert. Später wurden ähnliche Szenarien im zivilen Umfeld wie z. B. für Rettungseinsätze im Katastrophenfall eingeführt. Die naheliegende Idee der Nutzung von MANETs in solchen Situationen ist die Erkennung der in der Umgebung angebotenen Dienste. Die Zielsetzung dieser Arbeit ist der Entwurf eines Diensterkennungsmechanismus basierend auf Namensauflösung über Routing, welche von Schellenberg et al. vorgeschlagen wurde. Durch die Implementierung des Diensterkennungsmechanismus in der Vermittlungsschicht, anstatt in der Anwendungsschicht, werden sowohl die Diensterkennung als auch das Routing zeitgleich realisiert. Dies führt zur Reduzierung des Netz-Overheads, wodurch Energie und Ressourcen geschont werden. Aufgrund der unzuverlässigen Kommunikation und begrenzter Ressourcen gibt es verschiedene Herausforderungen zur Diensterkennung in MANETs. Diese Netzwerke sind automatisch konfigurierbar und bestehen aus mobilen Endgeräten, die autonom sind und sich jederzeit frei bewegen, das Netzwerk verlassen oder in das Netzwerk eintreten können. Diensterkennung in einer solchen Umgebung erfordert einen dezentralen Ansatz. In dieser Arbeit wurde ein Protokoll zur Diensterkennung in einer dezentralen Architektur konzipiert, das auf Ad-hoc-On-demand-Distance-Vector (AODV) bzw. Optimized-Link-State-Routing (OLSR) basiert. Dies wurde anschließend implementiert und validiert.



Khan, Zain Ahmed;
Comparison between pattern shaping and channel synthesis of MIMO channel sounding data analysis. - 70 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Vergleich zwischen Pattern Shaping und Channel Synthese für MIMO-Channel Sounding Datenanalyse.



Seyfarth, Stefan;
Entwurf und Implementierung von Filtern für UWB-Sensoren zur Untersuchung des Einflusses von Impulsform und Aliasing auf präzise Laufzeitmessungen. - 123 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Die Ultrabreitband-Radarsensorik ist durch ihre Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten zu einem festen Bestandteil der modernen elektronischen Messtechnik geworden. Kompakte UWB-Messsysteme erlauben die Durchführung hochauflösender Laufzeitmessungen. Diese Arbeit konzentriert sich auf eine der geometrisch größten Baugruppen des Sensors: das Sendefilter. Im Sinne der Miniaturisierung werden unterschiedliche Filter hinsichtlich ihrer Tauglichkeit für präzise Laufzeitmessungen untersucht. Das vorhandene Messsystem wird in seinen grundlegenden Eigenschaften vorgestellt und der Einfluss signalformender Baugruppen auf unterschiedliche Messaufgaben herausgearbeitet. Es wird gezeigt, wie sich Filtergrad und Bandbreite auf präzise Laufzeitmessungen auswirken. Hierbei steht vor allem der Fehler durch Aliasing im Vordergrund. Zum praktischen Nachweis der Vorbetrachtungen werden eigene Filtermodule entworfen und gefertigt. Diese werden für Laufzeitmessungen im Basisband und dem für UWB-Anwendungen reservierten ECC-Band verwendet. Anhand der Messergebnisse werden die Filter untereinander verglichen und Rückschlüsse auf ihre Eignung und ihren Einfluss auf die Präzision einer Laufzeitmessung gezogen.



Fischer, Benjamin;
Messtechnische Charakterisierung elektromagnetischer Störquellen im Langwellenbereich. - 97 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

In dieser Arbeit werden Störungen (Man-Made Noise) im Langwellen-Frequenzbereich durch elektrische Geräte messtechnisch erfasst und ausgewertet. Zunächst gibt die Arbeit einen Überblick über die Struktur der EMV-Normen. Wichtige Emissions-Normen werden vorgestellt, notwendige Normen für die Prüfung leitungsgeführter und gestrahlter Störgrößen sind in einer Übersicht für verschiedene Produkttypen zusammengefasst. Die Umsetzung dieser Normen erfolgt mit zwei Messsystemen: Einerseits einem konventionellem EMV-Messsystem zur Erfassung der leitungsgeführten Störgrößen, andererseits einem Zeitbereichs-Messsystem für die in den Freiraum abgestrahlten Störgrößen. Je nach Art der Störung erfolgt die Auswertung der Messungen im Zeit- oder Spektralbereich oder mit Hilfe der Amplitude Probability Distribution (APD). Mit der APD lässt sich zudem die Bit Error Probability (BEP) bei digitaler Übertragung abschätzen. Als Prüflinge werden diverse elektrische Geräte (Bohrmaschine, Handmixer, Energiesparlampen, Schaltnetzteile, sowie ein Power Line Communication (PLC) System) untersucht. Dabei zeigen sich insbesondere die Schaltnetzteile als Hauptverursacher elektromagnetischer Störungen.



Asif, Muhammad Shahbaz;
Capacitive tuning to increase the operational bandwidth of a decoupling and matching network for a compact array. - 57 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Erhöhung der Arbeitsbandbreite eines Anpass- und Entkopplungsnetzwerks für eine kompakte Antennengruppe durch kapazitive Abstimmung.



Wagner, Christoph Wilfried;
Konzeption, Aufbau und Evaluierung einer Digitaleinheit zur Multikanalmesswertaufnahme von UWB-Sensordaten. - 105 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Im Rahmen der vorliegenden Bachelorarbeit war ein Backend für Ultraweitbandradarsysteme zu entwerfen, welches die gleichzeitige Aufnahme von vier Kanälen ermöglicht. Weiterhin ist eine Erhöhung der Messbandbreite und die Möglichkeit zur Echtzeitaufnahme der Signale zu erzielen. - Im Verlauf der Arbeit wurde das Systemkonzept beleuchtet und daraus die Anforderungen an das Backend abgeleitet. Der Schaltungsentwurf umfasst alle zur Messung notwendigen Baugruppen und wurde detailiert nach gängigen Entwurfsmethoden erstellt und dokumentiert. Ausgehend vom Schaltplan folgte das Hardwarelayout, welches nach einer umfassenden Signalanalyse in einem achtlagigen Mixed-Signal Hochfrequenzdesign resultierte. Dieses wurde aufgebaut und in seiner Betriebsfähigkeit bestätigt. Im Ergebnis der Arbeit liegen zwei Prototypen des UWB-Backends vor, welche als leistungsfähige Digitaleinheiten zur Mehrkanalaufnahme von UWB-Sensordaten taugen. In Erweiterung der vorhergehenden Arbeit von Thier wurden eine Reihe schaltungstechnischer Neuerungen implementiert. Die vollständige Versorgung der Einheit durch mehrphasige Schaltreglerstufen konnte die Energieeffizienz des Boards drastisch gesteigert werden. Als Datenschnittstellen von ADC bis Bus wurde die bisher eingesetzte, unsymmetrische Leitungstechnik bestehend aus breiten Parallelbussen durch schnelle serielle Leitungspaare ersetzt. Im Ergebnis steigt der Datendurchsatz bei gleichzeitiger Verbesserung der Signalqualität. Der weiterhin vorhandene FastBus erlaubt die Rückwärtskompatible Verwendung des neuen Backends in Systemen nach Thier. Eine neuartige Taktaufbereitung- und Verteilung ersetzt die bisherige Taktverzögerungsleitung und erzielt die stabile und genau konfigurierbare Taktversorgung aller Komponenten im System. An Stelle des FastBus tritt der neu entwickelte MGT-Bus. Der Uplink zum PC wird durch eine neu eingeführte PCIe Schnittstelle bereitgestellt. Eine Möglichkeit zur Durchführung der Korrelation aller Kanäle im FPGA wurde aufgezeigt und die Hardware entsprechend ausgelegt.



Modi, Navikkumar;
Stationarity analysis of the land mobile satellite channel. - 157 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Die vorliegende Arbeit untersucht die Identifikation stationärer Segmente von Empfangssignalen bei landmobiler Satellitenkommunikation. Als statistisches Kanalmodell wird dabei der Ansatz nach Prieto-Cerdeira verwendet. Dabei besteht das Signal aus Loo-verteilten Segmenten, jedes charakterisiert durch eine konstante mittlere Signalleistung, Standardabweichung und mittlere Mehrwegeleistung. Zur Identifikation stationärer Segmente werden verschiedene nicht parametrische sowie parametrische Segmentierungsalgorithmen untersucht: Einzelfilter (nicht \linebreak parametrisch), Parallelfilter, statistische Ansätze (Generalized Likelihood Ratio Test und Varianzanalyse) sowie adaptive lineare Prädiktion. Bei den nichtparametrischen Ansätzen zeigt sich, dass die Einbeziehung der Kurzzeitenergie eine signifikante \linebreak Verbesserung liefert. Der schließlich verwendete Algorithmus wurde aus den parametrischen Ansätzen \linebreak abgeleitet: Es zeigt sich, dass eine Kombination zweier adaptiver Prädiktionsfilter am besten geeignet ist, um Änderungen im Mittelwert und der mittleren Mehrwegeleistung des Eingangssignals zu detektieren. Beide Zweige bestehen jeweils aus einem linearen Prädiktionsfilter, einem Distanzmaß nach Itakura-Saito sowie einem exponentiell wichtenden gleitenden Mittelwertfilter. An den Ausgängen werden beide Signale zu einem gemeinsamen Distanzmaß addiert. Es enthält Maxima, die mittels peak detection erkannt werden können. Die Parameter der Filter sowie der anderen Signalverarbeitungskomponenten werden optimiert. Zum Test der Algorithmen wird ein Signal aus einem Satellitenkanalsimulator verwendet, welches variierende Loo-Parameter enthält. Die Leistungsfähigkeit wird anhand der Receiver Operating Characteristic (ROC) bewertet. Dazu werden missed detection rate (MDR) und false alarm rate (FAR) herangezogen. Zur Demonstration der Praxistauglichkeit wird der gewählte Algorithmus auf einen Ausschnitt gemessener Satellitensignale (ESA-Projekt multiple satellite channel with angle diversity (MiLADY)) angewendet.



Alokozai, Waheed Ullah;
Distributed beamforming using widely-linear signal processing for asynchronous OFDM and FBMC systems. - 94 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

In dieser Arbeit befassen wir uns mit dem Problem des weitgehend linearen (WL) verteilten Beamformings, das auf dem Orthogonalen Frequenzmultiplexverfahren (OFDM) und Filterbank Vielträgermodulatiosverfahren (FBMC) basiert. Unser Ziel ist es, die Nicht-Zirkularität der Quellen unter Verwendung des WL Signalverarbeitungs auszunutzen, um die Leistung des verteilten Ziel-Beamformers in einer recheneffizienten Art und Weise zu verbessern. Zuerst betrachten wir ein drahtloses Relaisnetzwerk, in dem mehrere Störquellen ein bekanntes Störsignal an eine einzelne Senke zu senden. Unser Ziel ist dabei, einen adaptiven WL verteilten Beamformer zu entwerfen, der auf dem Kriterium der bedingten minimalen Varianz (CMV) für non-circular Quellen beruht. Wir konzipieren zwei Varianten des adaptiven Rekursiven Verfahrens der kleinsten Quadrate (RLS), den Augmented RLS (A-RLS) und den weniger rechenintensiven Strukturierten RLS (S-RLS). Der vorgeschlagene WL Beamformer erzielt eine erheblich größere Effizienz gegenüber seines linearen Kontrahenten. Des Weiteren leiten wir bezüglich frequenz-selektiven Kanälen einen WL verteilten Beamformer her, der auf einem OFDM-basierten drahtlosen Relaisnetzwerk beruht. Wir diskutieren die Umsetzungen des vorgeschlagen Verfahrens sowohl im Hinblick auf den Zeit- (TD) als auch den Frequenzbereich (FD). Wir konzentrieren uns dabei aufgrund der Einfachheit und den geringen Rückkopplungsanforderungen auf den TD Beamformer, der in jeder Relaisstation von WL Filtern Gebrauch macht, nutzt die Nicht-Zirkularität der Quellensignale aus und arbeitet effizienter als sein linearer Kontrahent. Ebenso beschäftigen wir uns mit WL verteiltem Beamforming in asynchronen, OFDM-basierten Relaisnetzwerken und entwerfen einen WL verteilten Beamformer für non-circular Quellen. Der vorgeschlagene WL Beamformer hängt von der Quelle sowie den einzelnen Sendeleistungen ab und ist effizienter als der die Effizienz sein linearer Kontrahent. Abschließend untersuchen wir die Anwendung des WL verteilten Beamformers auf FBMC. Wir stellen ein Systemmodell eines allgemeinen FBMC-Netzwerks vor und analysieren die Nicht-Zirkularität des empfangenen Signals. Die Analyse ergibt, dass die empfangenen FBMC Signale durch die sogenannte intrinsische Störung beeinträchtigt sind, wodurch das Empfangssignal im strengen Sinne zirkulär vorliegt. Zur Validierung des WL Beamformings in FBMC-basierten Systemen, schlagen wir einige Methoden vor, um mit der intrischen Störung und dem Problem der Zirkularität umzugehen.



Damm, Robert;
Bestimmung parasitärer Reflexionen in einem OTA-Wellenfeldsynthese-Aufbau unter Anwendung von Parameterschätzalgorithmen. - 87 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Diese Arbeit befasst sich mit der Schätzung diskreter parasitärer Reflexionen in einem MIMO-Over-The-Air-Testaufbau. Dazu erfolgt zunächst die Vorstellung des benötigten Modells der Übertragungsstrecke sowie der verwendeten Antennen. Darüber hinaus werden grundlegende Gleichungen sowie Algorithmen und die daraus resultierenden Eigenschaften des für diese Arbeit entwickelten Parameterschätzers diskutiert. Des Weiteren werden mögliche Ungenauigkeiten des Modells sowie ausgewählte Fehlereinflüsse bei der Messung zur Bestimmung der parasitären Reflexionen genannt und deren Einfluss simulativ ausgewertet. Die Bestimmung der Reflexionen ergibt sich aus verschiedenen Messungen und anschließender Auswertung durch den Parameterschätzer. Darauffolgend werden die Ergebnisse diskutiert und die Übertragungspfade im Over-The-Air-Aufbau identifiziert. Aus den ermittelten Fehlereinflüssen sowie den identifizierten Reflexionspunkten können schließlich Verbesserungen des Messverfahrens beziehungsweise des Aufbaus des Testsystems abgeleitet werden.



Asgharzadeh, Aidin;
Evaluation of correlation-based spectrum sensing methods based on measurement data. - 84 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Der gesteigerte Bedarf an Übertragungsbandbreite beim Übergang von Spachkommunikation zu Multimediakommunikation bedeutet für weitere Nutzer eine Frequenzknappheit. Die einzige praktikable Lösung heißt Cognitive Radio. Cognitive radio untersucht das durch kommerzielle Lizenzen belegte Frequenzspektrum, identifiziert unbenutzte Bereiche des Frequenzspektrums und versucht durch Nutzung dieser Frequenzbereiche eine Informationsübertragung zu ermöglichen ohne die lizensierten Funkdienste zu stören. Die Abtastung des Frequenzspektrums ist daher einer der wichtigsten Teile des cognitive radio. Der Beitrag dieser Abschlussarbeit ist die Bewertung der korrelationsbasierten Spektralaustastmethode CorrSum, basierend auf realen Messdaten. Die Ergebnisse zeigen, dass CorrSum für die meisten Modulationstypen und üblichen Übertragungsbandbreiten besser geeignet ist als die Methode der Energiedetektion. Wird bei gleichbleibender Übertragungsbandbreite die abgetastete Bandbreite verkleinert, verringert sich die Leistungsfähigkeit von CorrSum und erreicht in etwa die Effizienzwerte der Energiedetektionsmethode.



Lapteva, Yulia;
Modeling and simulation of propagation conditions of wireless sensor networks deployed in vehicular environments. - 39 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Momentan werden drahtlose Sensornetze in zunehmendem Maße auch für die Automobilindustrie interessant. Traditionelle Sensoren in Fahrzeugen werden über Kabel mit den jeweiligen Steuergeräten verbunden. Dies ist jedoch nicht an allen Positionen im Fahrzeug möglich. Sensoren, die den Luftdruck im Reifen überwachen, müssen zum Beispiel direkt im Reifen oder zumindest an der Felge angebracht werden. Die Verbindung zum jeweiligen Steuergerät über ein Kabel ist in diesem Beispiel nicht möglich. Diese Arbeit untersucht Möglichkeiten Sensornetze in solchen Umgebungen auf Basis experimentell ermittelter Parameter zu modellieren und anschließend zu simulieren. Die Sensorkonten, die in dafür in dieser Arbeit verwendet wurden, sind am Institut für Mikroelektronik und Mechatroniksystem gemeinnützige GmbH für die intellegiente Gebäudesteuerung entwickelt worden. Ziel der Simulation ist es die Ausbreitungseigenschaften der Signale innerhalb von im Fahrzeug verwendeten drahtlosen Sensornetzen auf Basis des IEEE 802.15.4 Standards zu untersuchen. Dazu wurden im Rahmen dieser Arbeit verschiedene Simulationsumgebungen auf ihre Eignung für eine solche Fragestellung untersucht und anschließend ein entsprechendes Modell für die Simulationsumgebung Castalia entwickelt. Die Basis dieses Modells bilden Daten, die den farhzeuginternen Funkkanal charakterisierung und die in mehreren Messreihen erhoben wurden. Ziel des entwickelten Modells ist die Bewertung der komplexen Ausbreitungscharakteristik des fahrzeuginternen Funkkanals. Dies kann anschließend als Basis für neue Tests und Entwicklungen im Bereich der fahrzeuginternen drahtlosen Kommunikation verwendet werden.



Bischoff, Daniel;
Detection of vehicular movements by analysis of environmental images using optical flow. - 89 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

In many scientific fields, for example robotics or autonomous navigation, there is an increasing interest in reconstructing the motion of a mobile system based on image data of its environment. Due to decreasing costs of image acquirement systems, cameras recording such image data are implemented in many applications. Previous research shows that for the estimation of a vehicle's Euler angle rates from hemispheric images, an optical flow based approach delivers promising results. In this work, an approach of estimating the angular rates based on suitably remapped images is to be refined to increase accuracy and enable processing of large data sets in reasonable time by reducing computation time. Several state-of-the-art optical flow algorithms are compared, which are a pyramidal implementation of the Lucas-Kanade method, the algorithm by Brox et al. and the algorithm by Farnebäck. It is found that the algorithm by Brox et al. yields highest accuracy while maintaining reasonable small computational complexity. The parameters of the algorithm are adapted to the particular problem to optimize the estimation regarding accuracy and computation time. Furthermore, it is found that a downscaling of the input images used for estimating the optical flow down to 1/4 of the original size in each dimension still provides accurate results but significantly reduced computation time. The performance of the implemented angular rate estimator is evaluated regarding measurements consisting of hemispheric images and reference data recorded synchronously by a high precision Inertial Measurement Unit (IMU) in different environments. In rural environments, a correlation coefficient of >0.9 is achieved for roll, pitch, and yaw estimation. For unfavorable environments (e.g.˜urban), the correlation drops down to approximately 0.6. The accurate estimation of yaw variations is maintained in all considered environments. Situations causing estimation errors are discussed and possible post-processing methods addressing common causes of errors are investigated. Since the estimation still contains large estimation errors in critical situations, a measure to assess the estimation reliability is proposed, to enable appropriate handling of such situations.



Shakoor, Asim;
Ka-band bidirectional amplifier. - ca. 120 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Für die Signal-Umschaltung in Multi-Beam-Satelliten-Systemen soll ein neuartigesrekonfigurierbares Schaltmatrixmodul (RSM) eingesetzt werden. Solch ein auf PIN Dioden basierendes Module mit der Komplexität 4×4 wurde in früheren Forschungsprojekten Keramis-II und Keramis-Geo entwickelt und getestet. Durch seinen passiven Aufbau (PIN Dioden oder HEMT in spezieller Konfiguration) besitzt die RSM bidirektionale Funktion und kann damit in bidirektionalen Satellitenlinks eingesetzt werden. Jedoch wird diese Funktionalität auf Kosten signifikanter Übertragungsverluste (in der Größenordnung von 6 -8 dB) erreicht. Die Verluste in den Schaltelementen werden durch Verbindungsleitungen, Übergänge und andere passive Elemente verstärkt. Insbesondere würde der Einsatz einer solchen verlustbehafteten 4×4 RSM beim Einsatz als Element einer größeren Schaltmatrix oder in speziellen Redundanzansätzen (z.B.Ringredundanz) zu nicht tolerierbaren Dämpfungswerten führen. Diese Arbeit stellt den Entwurf eines schalterlosen bidirektionalen Verstärkers vor, der den Einfügeverlust der RSM kompensieren und dennoch die Bidirektionalität erhalten kann. Eine damit aufgebaute RSM würde keine Verschlechterung des Link-Budgets bewirken. Der bidirektionale Verstärker ist als gain block amplifier entworfen und erreicht daher die gewünschte Verstärkung auf Kosten der Effektivität und Rauschzahl der Gesamtschaltung. Der Entwurf wurde auf eine maximale Verstärkung in der Ka-Band Downlink-Frequenz (17 - 22 GHz) ausgelegt. Die GaN HEMT Technologie eignet sich ideal für Hochfrequenz- und Hochleistungsanwendungen unter harschen Umgebungsbedingungen, u. a. wegen ihrer hohen Elektronenbeweglichkeit, der hohen Durchbruchsspannung und wegen ihrer großen Bandlücke. Die Klein- und Großsignalmodelle für das elektrische Verhalten der verwendeten 0.25 mym GaN HEMTs wurden ebenso wie die Modelle für die notwendigen passiven Komponenten vom Fraunhofer Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF) in Form eines Process Design Kit für das Entwurfsprogramm Agilent ADS bereitgestellt. Die dieser Arbeit zu Grunde liegenden Simulationen wurden daher im Agilent Advanced Design System ausgeführt.



Woditschka, Stefan;
Entwurf einer integrierten Ausleseschaltung für Lichtsensoren mit programmierbarer spektraler Charakteristik. - 141 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Zur Realisierung eines integrierten CMOS-Helligkeitssensors wird eine elektronische Ausleseschaltung für Lichtsensoren entwickelt, die eine gewünschte spektrale Empfindlichkeit (z.B. die v()-Kurve) durch die Linearkombination der Ströme verschiedener Photodioden nähert. Die einzelnen Photoströme werden mit Hilfe einer rekonfigurierbaren integrierten Schaltung analog verrechnet. Die Gesamtcharakteristik sowie der Messbereich (umschaltbar über drei Dekaden) werden digital programmiert und können dynamisch über Konfigurations-Pins angepasst werden. Es wird gezeigt, dass die Verrechnung spektraler Empfindlichkeiten ausschließlich durch die Linearkombination von Photodiodenströmen realisierbar ist. Die für den Sensor benötigten Koeffizienten zur Realisierung einer gewünschten Gesamtcharakteristik werden durch ein Minimierungsverfahren auf Basis der Summe der kleinsten Quadrate bestimmt. Diese Methode wird exemplarisch zur Näherung der v()-Kurve für photopisches Sehen ("human eye response") auf die vier Kennlinien eines Photodiodenstapels angewandt, um das Applikationsszenario als Helligkeitssensor abzudecken. Die Verrechnung der Photodiodenströme erfolgt über Stromspiegel mit digital zuschaltbaren Zweigen, die auf ein hohes Maß an Präzision ausgelegt worden sind. Hierbei wird eine Kompensation der fertigungstechnischen Toleranzen (Mismatch) über Source Degeneration eingesetzt, wodurch das Matching-Problem eines Stromspiegels auf ein lineares Problem mit niedriger Streubreite reduziert werden kann. Alle für die Realisierung notwendigen Schaltungsblöcke werden in einer 0,35 mym CMOS Technologie entworfen. Hierzu werden Schaltungen vorgestellt und Simulationsergebnisse bewertet. Der positive Einfluss der Mismatch-Kompensation auf die Streubreite wird durch die Simulationen bestätigt. Es werden Layouts für alle Schaltungsblöcke entworfen. Zur messtechnischen Verifikation der Konzepte wird ebenfalls ein Layout für eine Teststruktur erstellt, um die Funktion der Ausleseschaltung am realen Sensor zu untersuchen.



Askar, Ramez;
Signal processing techniques for implementing broadband Full-Duplex wireless transceivers. - 59 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Full-Duplex-Systeme, die zum gleichen Zeitpunkt im selben Frequenzband Datensignale senden und empfangen können, sind seit einigen Jahren Gegenstand der Forschung. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Konzept für ein breitbandiges Full-Duplex-System erarbeitet, in Simulationen verifiziert und auf realer Testhardware implementiert. Das Herzstück dieses Systems ist ein digitales Vorverzerrungs-Filter, das die Selbstinterferenz durch das Sendesignal unterdrückt. In dieser Arbeit wurde sowohl ein linearer, als auch ein nichtlinearer Ansatz verfolgt, um dieses Filter zu berechnen. Die Auswirkungen der wichtigsten realen Systemparameter, wie z.B. ADC-Wandlerauflösung auf die Höhe der Interferenzunterdrückung wurde untersucht. Auf der Testhardware konnte mit dem linearen Algorithmus eine Eigeninterferenzunterdrückung von 45 dB und mit dem nichtlinearen Algorithmus eine Unterdrückung von 48 dB erreicht werden. Als Ausblick für weitere Arbeiten wurde untersucht, wie weitere Störeffekte, wie I/Q-Imbalance, reduziert werden können, um die Höhe der Interferenzunterdrückung zu verbessern.



Tavakoli Garrosi, Mehdi;
Identification and assessment of disturbing factors for safety-critical wireless data transmission. - 169 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Avionik Systeme basierten traditionell auf Kabeln, die einige Nachteile haben, wie z.B. das Gewicht der erforderlichen Verkabelung oder den Platzbedarf. Darüberhinaus führt die wachsende Anzahl der miteinander verbundenen Subsysteme und die Ausdehnung der ausgetauschten Datenmengen zu einer Erhöhung der Komplexität der Avionik Kommunikations-Architektur. Somit hat die Umwandlung der Flugsteuerung in Wireless Systeme mehrere Vorteile, z.B. weniger Gewicht, Raum, Gestaltungs- und Erhaltungskosten sowie weniger Kraftstoffverbrauch. Um die sicherheitskritischen Kommunikationssystemen in Wireless Systeme umzuwandeln, sollen die Zuverlässigkeitsanforderungen die auf diese Systeme auferlegt sind durch die zivilen Luftfahrtbehörden übernommen werden. Daher ist eine umfassende Kenntnis der Wellenausbreitung in Wirelesskanäle erforderlich. Um dieses Ziel zu erreichen, ist es eine Voraussetzung sich auf die Funkwellenausbreitung zu konzentrieren und die verschiedenen Funkausbreitungsmechanismen und Ausbreitungsbeeinträchtigungen zu untersuchen. Dann ist es erforderlich verschiedene Störfaktoren zu untersuchen und zu klassifizieren. Danach ist es notwendig, die verschiedenen Störfaktoren in jeder Klasse, eins nach dem anderen, in der Tiefe, zu studieren, um ihre Auswirkungen zu verstehen und herauszufinden, welche Faktoren die wichtigsten sind. Am Ende ist es wünschenswert die wirksamsten Störfaktoren zu modellieren und diese Modelle zu so validieren, dass es möglich ist, alle relevanten Störfaktoren in einem Flug zur gleichen Zeit zu analysieren, um eine Grundlage für die weitere Arbeit zu machen . Die oben genannten Schritte wurden in dieser Masterarbeit gemacht und als Ergebnis wurden die Störfaktoren nach störenden Umweltfaktoren, verursacht durch die Atmosphäre und Hydrometeore und störenden elektromagnetischen Umgebungen eingestuft. Auch wurde letzteres nach Naturphänomenen, hauptsächlich verursacht durch Solar-Aktivitäten und künstliche Phänomene, hauptsächlich durch starke elektromagnetische Felder (HIRF) verursacht eingestuft. Schließlich wurden entsprechende Modelle der effektivsten Störfaktoren unter Einsatz von MATLAB und Simulink entwickelt und bestätigt. Basierend auf den Simulationen wurde empfohlen, eine Frequenz von 22 GHz für sicherheitskritische drahtlose Datenübertragung von Avionik zu verwenden.



Höwner, Sascha;
Entwicklung, Implementierung und Qualifizierung einer Anordnung zur Effektivwertmessung von nicht-sinusförmigen Stromsignalen. - 41 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Integration eines Verfahrens zur Effektivwert-Strommessung in ein Microcontroller-basiertes Vorschaltgerät. Da das Messsignal als quasistationär angesehen werden kann, wurde bei der Analog-Digital-Wandlung der Ansatz der zeitlichen Separation der Stützstellen über mehrere Perioden verfolgt. Erläutert wird dieser Entwicklungsprozess anhand der Schwerpunkte Abtastzeitpunkteinstellung, Berechnung des Effektivwertes und Überprüfung der Stationaritätsbedingung. Der anschließende Vergleich mit industrieller Messtechnik zeigt das Potential des Verfahrens auf.



Funk, Dustin;
Entwurf und Implementierung einer konfigurierbaren Ethernet-Sendeeinheit im FPGA. - 81 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Um die Inbetriebnahme von Automatisierungsanlagen zu beschleunigen, wird heute verstärkt die Virtuelle Inbetriebnahme eingesetzt. Durch die virtuelle Abbildung der realen Anlage ist es bereits vor ihrer Installation möglich, das Verhalten zu testen und Software für Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) zu entwickeln. Aufgrund der Komplexität von Netzwerken und deren Teilnehmer kommt es immer wieder zu unvorhersehbaren Situationen, die die Anlage gefährden oder zum Ausfall bringen können. Es ist wichtig das Verhalten der Anlage bei Fehler- oder Überlastsituationen zu testen, bevor sie in Betrieb geht. Reale Geräte sind für den fehlerfreien Betrieb ausgelegt und optimiert. Mit ihnen ist es nicht möglich explizit Fehler oder Überlasten zu erzeugen. Bisherige IP-Core- oder ASIC-Lösungen sind für eine flexible Abbildung von Netzwerkteilnehmern ungeeignet. Dem Anwender ist es nicht möglich direkt die Steuerung hinsichtlich Paketrahmenaufbau und Versand zu beeinflussen oder Fehler zu provozieren. Im Rahmen der Arbeit wurde eine Ethernet-Sendeeinheit konzipiert, welche dem Anwender verschiedene Möglichkeiten bietet auf die Netzwerkkommunikation einzuwirken. Durch ein Steuerkonzept können die Eigenschaften von jedem Paket, sowie dessen Zeitverhalten und Protokollaufbau, angepasst werden. Basierend auf dem entworfenen Konzept wurde eine generische Ethernet-Sendeeinheit entwickelt und als digitale Schaltung in einem ALTERA FPGA implementiert. Der Sender kann zur Abbildung mehrerer Feldgeräte, als Debugging-Werkzeug oder für eine individuelle Protokollumsetzung benutzt werden. Die Sendeeigenschaften der zu verschickenden Pakete sind individuell parametrierbar. Das Logic Control Interface (LCI) bildet die Schnittstelle zwischen Applikation und Logik. Mittels NiosII-Mikrocontroller wird der im FPGA integrierte Speicher mit verschiedenen Paketfolgen beladen. Über das LCI kann der Anwender Pakete individuell auswählen und sie als Einzelpaket, Paketfolge oder Paketschleife verschicken, sodass gezielt Paketfolgen reproduzierbar sind. Durch die parametrierbaren Sendeeigenschaften kann der Sender ebenso zur Fehlererzeugung eingesetzt werden. Zusätzlich hat der Anwender die Option den Steuerbefehl auf Register Transfer Layer (RTL) zwischenzupuffern, sodass Aufträge zurück gehalten und erst per Tastendruck freigeben werden. Die Implementierung wurde anhand eines PROFINET IO-Hochlaufes getestet.



Liu, Shuai;
Advanced robust distributed signal processing algorithms for relay networks. - 94 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Benutzer Vielfalt Zusammenarbeit verbessert der Reichweite, Zuverlässigkeit und Kapazität eines verteilten Relay-Netzwerks durch den Einsatz verschiedener Relais. Allerdings verschlechtert sich die Leistung eines Relay-Netzwerk deutlich, wenn mehrere Relais kaputt und außer Betrieb sind. In verteilten Beamforming entwickeln wir einige robuste Beamforming Algorithmen durch Vereinfachung dieses Problems mit einer zufälligen Matrix, um die Wahrscheinlichkeit von Knotenausfällen zu modellieren. Wir diskutieren in verteilten Space-Time Coding mehrere verteilte Space-Time Codes und analysieren ihre Leistungen gegen das broken-Relais Problem. Schließlich ist eine randomisierte Space-Time Code für die zukünftige Arbeit beschrieben.



Fiedler, Manuel;
Anwendung von Blitzstoßgeneratoren zur elektrischen Impedanzspektroskopie. - 60 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Im Bereich zerstörungsfreier Prüfverfahren spielt die elektrische Impedanzspektroskopie eine große Rolle. Hierbei werden Testobjekte auf Basis ihrer Impedanz bei verschiedenen Frequenzen beurteilt, woraus Rückschlüsse auf die Funktionsweise des Testobjekts gezogen sowie Ersatzschaltbilder zur weiteren Verwendung erzeugt werden. In dieser Arbeit wird ein Verfahren zur Impedanzspektroskopie unter Verwendung eines breitbandigen Stromimpulses, welcher durch einen Blitzstoßgenerator erzeugt wird, beschrieben. Hierbei wird besagter Impuls verwendet, um das Frequenzverhalten eines Testobjektes, hier einer Photovoltaikzelle, zu untersuchen. Wird die Frequenzabhängigkeit der Impedanz unter Zuhilfenahme eines breitbandigen Impulses bestimmt, so ergibt sich bei nichtlinearen Testobjekten die Schwierigkeit von Frequenzverschiebungen und -mischungen, deren Einfluss das Messergebnis verfälschen kann. Aus diesem Grund wird in dieser Arbeit der Einfluss eventueller Nichtlinearitäten auf die Messung untersucht. Anschließend werden verschiedene Verfahren zur nichtlinearen Impedanzspektroskopie beschrieben, und ein Verfahren, basierend auf Netzwerksimulation und Optimierung der Parameter, ausgearbeitet sowie seine Ergebnisse beurteilt.



Dupleich, Diego;
Mitigation of non-linearly induced interference in wideband receivers under fading conditions. - II, 96 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2013
- Enth. außerdem: Thesen

Multimode- und Multiband-Sendeempfänger sind heutzutage weit verbreitet. Trotz der Vorgabe der Anpassungsfähig- und Rekonfigurierbarkeit, mangelt es ihnen an hoher Selektivität. Des Weiteren sind sie anfälliger für nichtlineare Verzerrungen und anderen HF-Störungen. In der Praxis kann eine Blockierung durch Störbandsignale auftreten. Hierbei versucht der Empfänger, ein schwaches Signal einer weit entfernten Basisstation zu demodulieren, während er zugleich ein starkes Signal einer nahegelegenen Basisstation in einem benachbarten Frequenzkanal empfängt. Dieses wirkt auf den Empfänger ein und zwingt diesen dabei in den nichtlinearen Arbeitsbereich. Folglich werden durch die steigende nichtlineare Verzerrungen selbstinduzierte Störungen durch spektrales Anwachsen der Nachbarsignale verursacht, die in den gewünschten Kanal fallen könnten. Der automatische Empfangsverstärker sorgt für die Dämpfung von starken Signalen und der Pegelanpassung, um die Komponenten im linearen Arbeitsbereich zu halten. Allerdings verringert sich dadurch der Dynamikbereich des Empfängers und die Gesamtleistung des Kommunikationssystems in Bezug auf die Bitfehlerrate. Es wurden Störungsminderungsalgorithmen von Nichtlinearitäten in den Empfängern untersucht sowie ihre Vorteile durch eine verbesserte Bitfehlerrate in AWGN-Kanälen aufgezeigt. Dies erfolgt sowohl durch Simulationen wie auch durch praktische Implementierungen. Funkkanäle stellen hingegen für die Störungsminderungsalgorithmen insbesondere unter Fading-Bedingungen eine Herausforderung dar.Die schnellen Veränderungen des Eingangssignals führt zu einer Schwankung der Nichtlinearitäten. Die Störungsminderungsalgorithmen müssen in der Lage sein, den Änderungen zu folgen. Der vorliegende Störungsminderungsalgorithmus (NonLIM) verwendet ein Referenzmodell der Nichtlinearitäten. Dieses Modell versucht, die nichtlinearen Verzerrungen zu regenerieren und sie von dem gewünschten Signal zu subtrahieren. In der vorliegenden Arbeit werden zunächst die Effekte der verschiedenen Fading-Phänomene im nichtlinearen Verhalten der Empfänger analysiert. Anschliessend wird die Minderungsleistung des NonLIM-Algorithmus in Bezug auf verschiedene Szenarien untersucht. Um den Funkkanal zu simulieren, wurde eine MATLAB-Implementierung des WINNER-Modells genutzt. Beim gewünschten Signal handelt es sich um ein GSM-Signal, das mit der GSMsim Programmpaket erzeugt wird. Für den Störer wurde ein breitbandiges BPSK-Signal gewählt. Die Ergebnisse zeigen eine Verbesserung in der Bitfehlerrate, was auch als eine Erhöhung des Dynamikbereichs des Empfängers interpretiert werden kann. Zudem wurden spezifische Bedingungen ermittelt, zu denen der Algorithmus fehlschlägt oder die Erwartungen nicht voll erfüllt werden. Diese stehen in Zusammenhang mit der Dynamik des Kanals. Folglich sind Untersuchungen notwendig, wie der Algorithmus mit solchen Situation besser umgehen kann



Schlembach, Florian;
Implementation of DSP-based algorithms on USRP for mitigating non-linear distortions in the receiver. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek. - Online-Ressource (PDF-Datei: III, 98 S., 2,9 MB). : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

In den letzten Jahren sorgte Software-Defined Radio (SDR) in Bezug auf moderne Kommunikationssysteme für immer größere Aufmerksamkeit. Das Konzept von SDR bezeichnet ein Funkgerät, das in der Lage ist, seine Funkschnittstelle durch Software flexibel zu rekonfigurieren. Dies ermöglicht eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten und macht SDR zu einer enorm anpassungsfähigen und vielseitigen Funktechnologie. Allerdings stellen im HF-Frontend ausgelöste Störungen in der Praxis eine erhebliche Einschränkung dar. In direkt umsetzenden Empfängerstrukturen entstehen durch nichtlineare Komponenten, die in ihren Sättigungsbereich getrieben werden, nichtlineare Verzerrungen. Das ist ein Ergebnis der begrenzten Linearität und des Dynamikbereich des HF-Frontends eingeschränkt sind. Der Fokus der Arbeit liegt auf nichtlinearen Verzerrungen in breitbandigen Empfängern und deren Minderung mit Hilfe von digitaler Signalverarbeitung. Die Idee ist, die nichtlinearen Verzerrungen im digitalen Bereich auf Basis eines gedächtnislosen, Polynom-Modells zu regenerieren. Ein adaptives Filter passt dabei den Betrag der nichtlinearen Referenzverzerrungen an und subtrahiert diese vom verzerrten Signal. In der Arbeit wird eine Hardwareimplementierung eines Störungsminderungsalgorithmus auf einer typischen SDR Plattform vorgestellt. Bisher ist keine Implementierung des rein-digitalen Ansatzes bekannt. Der Implementierungsablauf beschreibt anhand eines Top-Bottom-Ansatzes, wie der Algorithmus zuerst in einer Festpunkt High-Level Realisierung und schließlich in einer Low-Level Implementierung mit einer Hardwarebeschreibungssprache umgesetzt wird. Sowohl High-Level als auch Low-Level Simulationen unterstützen dabei die Validierung und Bewertung der Implementierung. Die Implementierung des Abschwächungsalgorithmus stellt schließlich eine ausgefeilte Methode dar, um ein heruntergeschmischtes Basisbandspektrum in Echtzeit von nichtlinearen Verzerrungen zu befreien. Demzufolge wird die effektive Linearität des HF-Frontends erhöht. Dies kann zu einer erheblichen Verbesserung der Bitfehlerrate von modulierten Signalen führen sowie die Zuverlässigkeit des Sensings in Bezug auf kognitiven Funk steigern.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=22477
Zhang, Shuai;
Development of single-pole-four-throw (SP4T) MMIC switch using GaN transistors on SiC. - II, 77 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Für die Signal-Umschaltung in Multi-Beam-Satelliten-Systemen soll ein neuartiges rekonfigurierbares 4x4 Schaltmatrixmodul (RSM) eingesetzt werden. Durch die Verwendung alternativer Technologien, wie die keramische Niedertemperatur-Multilagentechnologie LTCC, wird die Nutzung von PIN-Dioden und Transistoren auch unter den speziellen Anforderungen in der Raumfahrt ermöglicht. Im Vergleich zu herkömmlichen Schaltern auf Basis koaxialer Strukturen bieten Lösungen, die auf PIN-Dioden basieren, erhebliche Vorteile bezüglich Masse und Volumen. Gerade bei Raumfahrtanwendungen kann die Nutzung des neuen RSM somit zu einer erheblichen Kostensenkung beitragen. Erste Versionen des RSM wurden durch eine Kaskadierung von PIN-Dioden realisiert. Dadurch konnte eine hohe Isolation zwischen ein- und ausgeschaltetem Zustand erreicht werden. Nachteilig sind jedoch die hohe auftretende Signaldämpfung des Gesamtaufbaus und die relativ hohe statische Leistungsaufnahme für den Betrieb und die Steuerung der Diodenschalter. Um die genannten Nachteile in einem neuen Ansatz zu kompensieren, sollen die bisher verwendeten PIN Dioden durch aktive Elemente ersetzt werden, das heißt, durch Feldeffekttransistoren mit Kanälen hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMT). Zur Aufrechterhaltung der Funktion im Falle eines Fehlers in der Energieversorgung sollen darüber hinaus redundante Signalpfade direkt in den intergierten Schaltkreis implementiert werden. Durch die gesteigerte Funktionalität können weitere passiven Strukturen und Komponenten außerhalb eingespart werden. - Aufgrund der hohen Elektronenbeweglichkeit, der hohen Durchbruchspannung und der hohen Strombelastbarkeit hat die GaN-HEMT-Technologie das Potenzial, bei geringem eigenem Energiebedarf hohe Mikrowellenleistungen bei vergleichsweise geringen Verlusten zu schalten. In dieser Arbeit werden Schaltungsentwürfe für einen SP4T und einen T-SP4T Schalters (mit Redundanz) für Frequenzen von 17 bis 22 GHz präsentiert. Für die Realisierung in einem 0,25 m GaN/SiC Prozess des Fraunhofer Instituts für Angewandte Festkörperphysik (IAF) wurden Kleinsignalmodelle der jeweiligen Arbeitspunkte aus der Bauelementebibliothek des Herstellers (Prozess-Design-Kit) verwendet. Die Simulations- und Optimierungsrechnungen in dieser Arbeit wurden mit dem Agilent Advanced Design Systems (ADS2009) ausgeführt.



Mohamed, Mohamed Elamir;
Beamforming and direction-of-arrival estimation algorithms for compact antenna arrays for robust satellite navigation. - 128 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Für die Entwicklung eines robusten globalen Navigationssystems (GNSS), wie in dem öffentlichen F & E-Projekt KOMPASSION, wird die Transformation der empfangenen Eingangssignale in die digitale Domäne und die Ableitung der Einfallsrichtung (direction-of-arrival (DoA)) des Signals (signal-of-interest (SoI)) und der Störer erzielt, indem spezifische Algorithmen genutzt werden. Die Kenntnisse über die DoA werden für das Beamforming ausgenutzt, d.h. die Hauptkeule der Antennenanordnung wird in die Richtung des SoI und / oder auf Null der Arraymuster in Richtung der Störer gelenkt. Der Ausgang des Strahlformers ist ein äquivalentes Signal mit einer bestimmten CINR, das für die Analyse einer bestimmten Antennengruppe und des Beamforming-Algorithmus' nützlich ist. Der Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Entwicklung von Algorithmen für die Signalverarbeitung, um die Schätzung der DoA und die Ableitung geeigneter Strahlformungsgewichte zu bestimmen. Die Leistung wird durch den Vergleich der CINR mit und ohne Strahlformung entsprechend ausgewertet. Die daraus resultierende Verbesserung wird analysiert und diskutiert. Die verschiedenen Winkelkombinationen des SOI und der Störer werden untersucht. Die Wirkung eines Entkopplungs- und Anpassnetzwerks, das für kompakte Antennenarrays benötigt wird, wird ebenfalls analysiert. Die Erfassung und Einordnung von Datenströmen wird auf einem FPGA programmiert. Die DoA und Beamforming-Algorithmen werden mit einem Rechner ausgewertet. Die Ergebnisse der Daten-Schnittstellen sind kompatibel zu dem laufenden F & E-Projekt.



Zhilikhovskaya, Yulia;
Dual-band pulse-length modulation of radio frequency signals employing binary analogue-digital signal processing. - 97 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit Sendeverstärkern für QAM-Signale, die im Kern auf einem so genannten "Switch-mode Amplifier", einem getaktet arbeitetenden Verstärker, basieren. Zum Einsatz solcher Schaltverstärker werden zusätzliche Komponenten benötigt, die das kosinusförmige QAM-Signal in ein zweistufiges Signal wandeln und später das verstärkte Signal wieder in ein QAM-Signal überführen. Ein derartiger Schaltverstärker arbeitet durch seine Spezialisierung auf zweistufige Signale sehr effizient, aber im Rahmen dieser Masterarbeit soll die Effizienz des Gesamtverstärkersystems noch zusätzlich erhöht werden. - Hierzu soll der Sendeverstärker so modifiziert werden, dass er fortan zwei QAM-Signale mit unterschiedlichen Trägerfrequenz gleichzeitig verstärken kann, aber im Kern nach wie vor nur auf einem einzigen Schaltverstärker basiert. Die vorliegende Ausarbeitung liefert eine umfangreiche Betrachtung von QAM-Signalen beginnend mit einer Vorstellung ihrer Erzeugung, ihrer Demodulierung, Methoden zur Auswertung der Signalqualität sowie einer Betrachtung der von QAM-Signalen benötigten Bandbreite. Alle Komponenten des bestehenden Sendeverstärkers werden tiefgreifend beleuchtet, um anschließend auf die vorgeschlagenen Modifikationen einzugehen. Hierbei wird ein Multiplexer eingeführt, welcher auf einem Umschalter basiert und so beide QAM-Signale per Zeitmultiplex durch den gemeinsamen Schaltverstärker leitet. Unterschiedliche Verschaltungsmöglichkeiten werden vorgestellt und diskutiert, und drei vielversprechende Sendeverstärker werden mittels der Software MATLAB/Simulink modelliert und validiert. Dabei kommt heraus, dass beide QAM-Signale nach ihrer gemeinsamen Verstärkung erfolgreich rekonstruiert werden können. Die durch den Sendeverstärker verursachten Verzerrungen sind selbst bei 64-QAM noch so gering, dass beide verstärkten Ausgangssignale problemlos dekodiert werden können.



Gläser, Georg;
A generic method for cycle-accurate simulation of SystemC/TLM 2.0 models. - 154 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Für das Design moderner mixed-signal Systeme spielt die effiziente CoSimulation von analogen Frontend- und digitalen Backendschaltungen eine wichtige Rolle. Ein im Digitalteil integrierter Mikrocontroller und dessen Software steuern dabei das analoge Frontend und verarbeiten die gesammelten Daten. Die dazu notwendigen Modellierungsmethodiken und -werkzeuge werden von SystemC/TLM 2.0 zur Verfügung gestellt. Um den Simulationsaufwand zu reduzieren und damit die Geschwindigkeit zu erhöhen, wird ein zyklenakkurater zeitlich entkoppelter Simulationsmechanismus eingesetzt. Dieser Ansatz führt die Simulation mehrer Zeitschritte in einem Schritt - einem Zeit-Quantum (TQ) - aus und stellt dadurch zusätzliche Bedingungen an die Modellierung: Da Ereignisse nur an den Grenzen eines Zeitquantums verarbeitet werden können, muss zusätzliches Wissen über zukünftige Ereignisse in das Modell integriert werden um die Echtzeitfähigkkeit der Simulation zu gewährleisten. Stochastisch auftretende Ereignisse, die nicht innerhalb des (Digital-)Simulators auftreten - z.B. in einem angekoppelten Analog-Simulator - werden am Anfang des nächsten Zeitquantums bearbeitet und damit ggf. verzögert behandelt. Um diese Ereignis-Verzögerungen zu minimieren, wird ein linearer Prädiktor eingesetzt, der den Zeitpunkt des nächsten Ereignisses zu schützen. Zusätzlich wird ein Sicherheitsinterval (safety margin) eingeführt, um möglichst viele stochastische Ereignisse zeitlich exakt zu bearbeiten. Um diesen neuen Ansatz mit anderen existierenden oder Vorgeschlagenen Methoden zu vergleichen, werden Kostenfunktionen eingeführt mit denen die Simulationsgeschwindigkeit analytisch betrachtetwerden kann. Die Leistungsfähigkeit des Ansatzes wird anhand von drei Beispielen gezeigt. In einigen Fällen ist es möglich, die Ereignis-Verzögerungen vollständig zu beseitigen oder analytisch zu beurteilen ohne die Geschwindigkeit signifikant zu beeinträchtigen.



Reich, Henning;
Evaluierung von TRILL für Ethernet - Nutzen von Layer 3 Mechanismen auf Layer 2 für effizientere Ausnutzung der Ethernet-Infrastruktur. - 102 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Diese Bachelorarbeit beschäftigt sich mit dem Netzwerkprotokoll TRILL. Dieses Protokoll soll in redundant ausgelegten Ethernetnetzwerken die Spanning-Tree Protokolle ablösen. Dazu nutzt es eine angepasste Form des IS-IS Protokolls und übertragt es auf Ethernet. Für die Betrachtung von TRILL wurden die genutzten Strategien in OMNet++ umgesetzt und anhand verschiedener Topologien die Vor- und Nachteile analysiert. Eine besondere Rolle spielte dabei die Möglichkeit, dass mit TRILL Netzwerkverkehr über parallele Wege verbreiten kann. Dieses optionale Feature ist in den Spezifikationen nicht explizit festgelegt, womit viele Realisierungen möglich sind. In der Arbeit wurden zwei unterschiedliche Varianten betrachtet. Auch die Idee, nicht nur gleichlange Pfade zu erlauben, wurde berücksichtigt und zum Vergleich mit herangezogen.



Hommel, Matthias;
Untersuchung zum Einsatz von thermischen Energiewandlern zur Versorgung von KFZ-Sensoren. - 84 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Die Zahl von Sensoren in Kraftfahrzeugen steigt immer weiter an, für viele davon ist eine bordnetzunabhängige Versorgung zweckmäßig, daher rückt Energy Harvesting in den Blickwinkel der Forschung. Mit thermoelektrischen Generatoren kann eine solche energieautarke Versorgung von Sensoren im Kfz realisiert werden. Diese Arbeit stellt die physikalischen Grundlagen für die thermoelektrische Energiegewinnung dar und es wird der Stand der Technik für thermoelektrische Materialien und Generatoren aufgezeigt. Mit Unterstützung praktischer Untersuchungen zum thermischen Verhalten einer Bremsscheibe werden die Möglichkeiten für den Einsatz von thermoelektrischen Generatoren abgeschätzt.



Stegner, Johannes;
Entwicklung eines NAND-Controllers zur Erhöhung der Data-Retention und Reorganisation der NAND-Blöcke inkl. FPGA-Validierung. - 77 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

In dieser Bachelorarbeit wird der Entwurf eines NAND-Controller beschrieben, der die Organisation eines NAND-Flash-Speichers übernimmt. Dieser Hardwarecontroller ersetzt die vorher für die Verwaltung des Speichers verwendete Software und entlastet dadurch den steuernden Mikroprozessor. Weiterhin wird ein Verfahren für die Kodierung der im Speicher abgelegten Daten verwendet, das auf dem Reed-Solomon-Code (RSC) basiert. Zu Beginn erhält der Leser eine Einführung in den verwendeten Speicherbaustein sowie den Reed-Solomon-Code und dessen Funktionsweise in der Speicherverwaltung. Im Anschluss wird ihm die Testbench zur Simulation und Verifikation der Hardware offengelegt, gefolgt vom Device under Test, dem NAND-Manager. Dieser enthält die Speicherverwaltungseinheit (NAND-Controller) sowie die Fehlerkorrektureinheit auf Basis des Reed-Solomon-Codes. Den Hauptteil der Arbeit stellt der NAND-Controller dar. Dieser automatisiert Schreib- und Lesezugriffe auf das NAND-Flash und sorgt für die Sicherheit und Gültigkeit der Daten. Des Weiteren wird ein Mapping von logischen auf physikalische Adressen vorgenommen, damit der Anwender keinen Speicherbereich im NAND-Flash adressieren muss, sondern seine Daten auf einer von ihm angegebenen logischen Adresse ablegt. Unter Zuhilfenahme dieses Mappings ist es der Speicherverwaltung nun möglich, einen freien Bereich im Speicher auszuwählen, um dort die Daten des Anwenders zu sichern. Da bei der Verwendung von Speichern immer Fehler auftreten können, sind Routinen zur Behandlung dieser Fehler im Controller implementiert. Hierbei muss der Inhalt des betroffenen Blockes in einen anderen Block kopiert werden. Weiterhin ist es von Zeit zu Zeit notwendig, den Flash-Speicher neu zu organisieren. Dazu ist es dem Controller möglich, den Inhalt zweier Blöcke in einen freien Block zu kopieren. Durch den anschließenden Löschvorgang der beiden ursprünglichen Blöcke wird Speicher für den Anwender freigegeben. Nach der erfolgreichen Implementierung des NAND-Controllers wurde die Hardware im FPGA synthetisiert und auf Größe und Timing geprüft. Der Takt von 80MHz kann dabei vom NAND-Manager erfüllt und die Auslastung des Bausteins als gering bezeichnet werden.



Taghizadeh Motlagh, Seyed Omid;
Digital signal processing techniques for full-duplex wireless communications. - 205 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Ein Voll-Duplex-Kommunikationsknoten zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus gleichzeitig das Senden und Empfangen auf dem gleichen Kanal zu ermöglichen. In dieser Masterarbeit untersuchen wir das maximale Potenzial der Voll-Duplex-Erweiterung für eine Vielzahl von Kommunikations-Szenarien und Systemeinstellungen und analysieren die Möglichkeiten zur Verdopplung der Ressourceneffizienz. Weiterhin fassen wir am Ende interessante Forschungsaspekte für zukünftige Forschungsarbeiten auf diesem Gebiet zusammen.



Glumpf, Martin;
Feldtheoretische Untersuchung kapazitiver Detektionsprinzipien in RVM-Systemen. - 83 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Pfandrücknahmesysteme (RVM) bilden eine wichtige Schnittstelle zwischen Verbraucher und Wertstoffkreislauf. Täglich muss von ihnen ein enormer Volumenstrom von Getränkeverpackungen unterschiedlichster Materialien, Größen und Formen, verarbeitet werden. Um einen reibungslosen Ablauf des Rücknahmeprozesses zu gewährleisten, sind Informationen über die genaue Position bzw. den Aufenthaltsort von Gebinden im System nötig, um eine Ablaufsteuerung mit Erkennung, Transport, Sortierung und Aufstellung bzw. Kompaktierung von Verpackungsmaterial in den RVM zu ermöglichen. Die Erfassung eingegebener Objekte, erfolgt aktuell über Bildverarbeitungsverfahren und diskret mit Hilfe vorwiegend optischer Sensorik, z.B. Lichtschranken. Gerade die optischen Verfahren stoßen durch Fremdlichteinwirkung, unterschiedliche Transparenzund Reflektionsgrade und Farben der zu verarbeitenden Materialien, immer wieder an ihre Grenzen und sind teuer. Hierbei kann ein Informationsverlust, zwischen zwei sich im System befindlichen, diskreten Erfassungspunkten entstehen, den es zu vermeiden gilt. Eine kontinuierliche Objektverfolgung würde diesem Umstand Abhilfe verschaffen. Ein geeignetes Prinzip zur räumlichen Detektion unterschiedlicher Materialien, scheint das kapazitive Verfahren zu sein. Im Zuge der hier vorliegenden Masterarbeit wurde untersucht, ob es möglich ist, die Vielfalt an Materialien, wie PET, Glas und Metall mit Hilfe kapazitiver Verfahren sicher zu erfassen. Die Ansätze zur Ermittlung geeigneter Elektrodenanordnungen, zur Generierung auswertbarer Kapazitätsänderungen, wurden unter Anwendung der FEM-Simulationssoftware COMSOL überprüft. Die dabei entstandenen Modelle führten letztendlich zu einer Elektrodenanordnung, deren Funktion auch praktisch nachgewiesen werden konnte. Eine Vielfalt an Proben aller gängigen, von den RVM zu verarbeitenden, Gebindematerialien, -formen und -größen, konnte mit Hilfe der, im Rahmen dieser Arbeit entstandenen, Versuchsanordnung erfasst und eine Machbarkeit damit eindeutig nachgewiesen werden.



Mohanan, Jerome;
Modifying the protocol stack of a Bluetooth audio receiver in order to minimize power consumption and audio latency while maintaining compatibility. - 81 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Die Bluetooth-Technologie ist eine der erfolgreichsten Kurzstrecken-Funkstandards in batteriebetriebenen mobilen Geräten. Moderne Hörgeräte haben eine Vielzahl an Funktionen, wie zum Beispiel die drahtlose Audioübertragung mittels proprietären Protokollen. Mit Hilfe der Bluetooth-Technologie könnte in Hörgeräten eine Audioübertragung mit geringer Latenz von einer Vielzahl von Mobiltelefonen und anderen Bluetoothgeräten ermöglicht werden. In allen Embedded-Geräten benötigt die Funkschnittstelle den Großteil der Batteriekapazität. Der Bluetooth-Standard ist bereits hinsichtlich des Energieverbrauchs optimiert. Die verfügbaren Bluetooth-Ein-Chip-Lösungen nutzen proprietäre Ansätze um den Energieverbrauch zu minimieren. Allerdings übersteigen die Energieverbrauchswerte aktueller Bluetooth-Hardware immer noch die Energiekapazitäten aktueller Hörgeräte. Zu diesem Problem existieren zahlreiche Ansätze, den Energieverbrauch zu modellieren und entsprechende Designvorschläge zur Energieoptimierung der Hardware. Das Ziel dieser Masterarbeit bestand in der Recherche und dem Entwurf zu möglichen Anpassungen im Protokollstack eines Bluetooth-Empfängers bezüglich der Senkung des Energieverbrauchs. Hierbei sollte zusätzlich die Kompatibilität mit anderen Bluetooth-Geräten gewährleistet bleiben. Weiterhin wurden in dieser Arbeit lediglich die oberen Schichten des Bluetooth-Stacks untersucht. Insbesondere bezogen sich die Untersuchungen auf die Audioprofile HSP, HFP und A2DP in der Anwendungsschicht des Bluetooth-Protokollstapels. Hierbei wurden basierend auf Messungen und theoretischen Überlegungen mögliche Modifikationen der Audio-Profile vorgeschlagen. Die oberen Schichten des Bluetooth-Protokollstapels haben jedoch nur einen begrenzten Einfluss auf den Energieverbrauch der Hardware. Dies konnte mittels der in dieser Arbeit durchgeführten Experimente und Beobachtungen belegt werden. Somit besteht ein Bedarf an weiterführenden Untersuchungen der tieferen Schichten im Bluetooth-Protokollstapel hinsichtlich der Senkung des Energieverbrauchs. Zusammenfassend kann diese Masterarbeit als Grundlage für weiterführende Forschung und Anpassungen in den Bluetooth-Audio-Profilen und den tieferen Schichten der Bluetooth-Realisierungen angesehen werden.



Wernecke, Luise;
Optimierung der Informationsverteilung für Car-2-X-Kommunikation. - 86 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

In der Car-2-X-Kommunikation werden Fahrzeuge untereinander und gleichzeitig mit Infrastrukturelementen über den WLAN Standard IEEE 802.11p vernetzt. Dieses Netzwerk wird als Vehicular Ad Hoc Network (VANET) bezeichnet. Es ist ein autonomes, selbstorganisierendes System mit mobilen Netzknoten. Dabei entstehen viele neue Herausforderungen wie das sog. Broadcast Storm Problem. Aufgrund der massenhaften Verbreitung der Nachrichten wird das Netzwerk überlastet, was durch effiziente Algorithmen zur Informationsverteilung gelöst werden kann. Ziel dieser Arbeit ist, solche Algorithmen zu untersuchen, weiterzuentwickeln und zu optimieren. Dafür werden verschiedene Szenarien zur Anwendung Hindernis- und Gefahrenerkennung mit kooperativer Navigation in der Plattform Veins modelliert und simuliert. Die Simulationen zeigen dabei, dass für eine optimale Informationsverteilung ein Entscheidungsmodell notwendig ist, welches je nach Situation den passenden Algorithmus auswählt.



Scheibe, René;
Elektronische Steuerung des Anstellwinkels von Rotorblättern einer vertikalen Windtrubine in Abhängigkeit von Windstärke und Windrichtung. - 64 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der elektronischen Steuerung des Anstellwinkels von Rotorblättern bei Vertikalwindrädern. Eine individuelle Ansteuerung des Anstellwinkels bietet die Möglichkeit, diesen an die unterschiedlichen Windbedingungen in einem Vertikalwindrad anzupassen, um so das Anlaufverhalten bei geringerem Wind und den Energieertrag im laufenden Betrieb optimieren zu können. Im Zuge der Arbeit werden die Anforderungen an ein Windrad mit elektronisch steuerbaren Rotorblättern aufgestellt. Eine Besonderheit dabei ist ein sicherer Zustand in dem die Windlast minimal ist. Zur Bestimmung der Anforderungen an das Windrad sind die mathematischen und physikalischen Modelle beschrieben, auf deren Basis ein Regelalgorithmus entwickelt wird. Dieser regelt den Anstellwinkel der Rotorblätter so, dass diese optimal zur relativen Windrichtung und -stärke stehen. Bei Vertikalwindrädern rotieren die Rotorblätter um eine vertikale Achse. Dadurch ändert sich während einer Umdrehung die Richtung aus der der Wind auf ein Rotorblatt trifft ständig. Bei geringen Windstärken ändert sich die relative Windrichtung sogar sprunghaft. Daher wurde eine auf die Stellgrößen des Systems angepasste Steuerung des Anstellwinkels entwickelt und auf einem Mikrocontroller implementiert. Eine Verifikation der Regelung ist nur im laufenden Betrieb möglich. Deshalb wird ein an die entwickelten Anforderungen angelehntes Windradmodell mit individuell steuerbaren Rotorblättern aufgebaut und unter verschiedenen Bedingungen mit einer Hochgeschwindigkeitskamera aufgenommen. Die Ergebnisse aus den Aufnahmen zeigen, dass die Regelung die geforderten Anforderungen erfüllt.



Dänner, Fabian;
Numerische Untersuchung der Feldausbreitung in einer technischen Kondensatoranordnung am Beispiel eines Kondensatormikrofons. - 116 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2013

Die vorliegende Diplomarbeit untersucht eine technische Kondensatoranordnung am Beispiel eines Kondensatormikrofons. Die Untersuchung solcher Mikrofone stellt hohe Anforderungen an rechentechnische Systeme. Aus diesem Grund war es bis vor einigen Jahren schwierig, Kondensatormikrofone auf ihre individuellen Charakteristiken zu untersuchen. Durch die Modernisierung und Entwicklung von Hardware und Software, ist es mittlerweile jedoch möglich, durch Hochleistungscomputer und numerische Simulationsprogramme, wie COMSOL Multiphysics gute Ergebnisse zu Eigenschaften, wie der Kapazität zu erzielen. Das Kondensatormikrofon ist ein akusto-mechano-elektrischer Wandler. Mit seiner Hilfe können akustische Signale wie der Schall in ein dem Schalldruck proportionales Spannungssignal umgewandelt werden. Das elektrische Feld zwischen den zum Kondensatormikrofon gehörenden Elektroden, der Membran und der Gegenelektrode ist zu untersuchen. Dazu ist das Vorhandensein eines Potentialunterschiedes in Form einer zur Polarisation führenden Gleichspannung notwendig. Die Membran des Kondensatormikrofons ist eine schwingungsfähige, meist am äußeren Rand gespannte, Metallelektrode oder eine beschichtete Kunststoffplatte. Zur Untersuchung dient die numerische Feldberechnung als Hilfsmittel, da es keine analytische Lösung für diese Kondensatoranordnung gibt. Ziel ist es, die Einflussgrößen, die die Größe der Kapazität eines Mikrofons verändern, zu erkennen und sie für zukünftige Entwicklungen nutzbar zu machen. Folgende Parameter sind dabei zu beachten. Der Plattenabstand, die Anzahl der Bohrungen in der Gegenelektrode und deren räumliche Dimensionen. In Kapitel 2 wird die grundlegende Wirkungsweise von Kondensatormikrofonen dargelegt. Dieses Kapitel wird aufgrund der Kopplung zwischen den Bereichen der Akustik, Mechanik und Elektrotechnik auch in diese Teilbreiche unterteilt. Innerhalb dieser Bereiche werden die zum Funktionsverständnis benötigten Beschreibungsgrößen vorgestellt. In Kapitel 3 werden die zur Untersuchung möglichen Analysezugänge dargelegt und die Annahmen für die folgende Modellbildung erarbeitet. Diese Annahmen finden Anwendung in Kapitel 4. Dort werden die Einflussgrößen auf das Kondensatormikrofon im Detail betrachtet. Dieses Kapitel umfasst auch die systematische Begründung der Bearbeitungsschritte während der numerischen Simulation. Die Simulation wird anhand drei unterschiedlicher Mikrofonmodelle durchgeführt und die Variation der Parameter liefert gute Ergebnisse. Diese Ergebnisse der numerischen Simulation in Kapitel 5, werden bezüglich Schlussfolgerungen für untersuchte Parameter herangezogen. Am Ende dieses Kapitels werden die erzielten Ergebnisse hinterfragt und es werden Anknüpfungspunkte für zukünftige wissenschaftliche Untersuchungen aufgezeigt



Ibraheam, Maysam;
Clustering of multipath parameters based on multi variate gaussian-mixture models and alternative approaches in real and model-based multipath environments. - 133 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

In dieser Masterarbeit haben wir neue Algorithmen über die Clusterbildung von MIMO Multipath komponenten erfunden. Wir haben unsere Algorithmen, indem sie auf WINNER und Ilmprop Modelle getestet. Wir haben unsere Algorithmen mit KPM und FCM verglichen.



Krug, Silvia;
Einfluss von MAC-Protokollen auf Quality-of-Service Parameter in 6LoWPAN-Netzwerken. - 121 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Drahtlose Sensornetzwerke werden in naher Zukunft in vielen Bereichen des täglichen Lebens eingesetzt. Dazu gehören unter anderem Anwendungen zur Gebäudeautomatisierung. Gerade in Gebäuden bieten sich nachträgliche Lösungen an, bei der die einzelnen Sensoren ohne zusätzliche Kabel installiert werden können. In diesem Anwendungsfall werden Sensorknoten so im Gebäude verteilt, dass sie verschiedene Umgebungsparameter überwachen und im Falle von Aktoren bestimmte Reaktionen durchführen können. In der Regel erfolgt die Übertragung der Daten über mehrere Knoten. Das heißt, Routing ist in einem solchen Netz notwendig. Die Wegewahl und die Weiterleitung der Pakete erfolgt durch Router, bei denen es sich um normale Sensorknoten handelt. Sie erfüllen die Routing-Aufgaben zusätzlich. Dadurch ist ihr Energieverbrauch höher. Der Ausfall eines Routers bedeutet in der Regel auch den Ausfall von Teilen des Netzes und verhindert damit den ordnungsgemäßen Betrieb der Anwendung. Aus diesem Grund ist es notwendig mit geeigneten Maßnahmen den Energieverbrauch der Router zu senken und somit ihre Lebensdauer verlängern. MAC-Protokolle stehen dabei besonders im Fokus, weil sie die Transceiver-Aktivität und damit einen der größten Energieverbraucher steuern. Ziel dieser Arbeit ist ein Vergleich zwischen zwei MAC-Protokollen und basierend darauf die Evaluation möglicher Auswirkungen von LowPowerListening (LPL) auf die Lebensdauer der Router. Neben der Energieeffizienz spielt jedoch auch die erreichbare Übertragungsqualität eine wichtige Rolle. Eine effiziente Kommunikation ist notwendig, um zusätzliche Wiederholungen durch Paketverluste zu vermeiden, weil diese zu einem erhöhten Energieverbrauch führen. Um die messtechnische Untersuchung der Protokolle zu ermöglichen wurde zunächst eine geeignete Testumgebung entwickelt. Anschließend wurden verschiedene Messungen zur Übertragungsqualität im Netz und zur Leistungsaufnahme einzelner Knoten durchgeführt. Die Ergebnisse der Messungen wurden danach ausgewertet und mit einander verglichen. Die durchgeführte Analyse zeigt, dass der Einsatz von LPL für Router eine deutliche Steigerung der Lebensdauer bewirkt. Dieser Effekt wird mit der vorliegenden Implementierung durch eine Verkürzung der Lebensdauer von Blattknoten und einer größeren Verzögerungszeit erkauft.



Skoblikov, Sergii;
Influence of fixed elevation angles in high resolution parameter estimation using a linear antenna array. - 89 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Hochauflösende Parameterschätzung des Funkkanals, kann von Mehrdeutigkeiten im Winkelbereich betroffen sein, wenn am Sender oder Empfänger ein uniformes lineares Array benutzt wird. Typischerweise werden nur Schnitte des komplexen Beampatterns, für einen konstanten Elevationswinkel, verwendet um dieses unterbestimmte Problem zu lösen. Allerdings können sich unterschiedliche Ergebnisse der Parameterschätzer einstellen, je nach dem welcher Schnitt benutzt wird. Thema der vorliegenden Arbeit, ist die Untersuchung der angesprochenen Abhängigkeit. Der Ursprung der Abhängigkeit findet sich in der falschen Anwendung des Koordinatensystems. Es werden analytische Ausdrücke für die Abweichung der Azimutwinkel abgeleitet. Weiterhin wird gezeigt, dass Azimutwinkel existieren die für einen gegebenen Elevationsschnitt nicht schätzbar sind. Es wurden Untersuchungen gemacht um das Verhalten des Schätzers unter solchen Bedingungen zu beschreiben. Die Arbeit enthält darüber hinaus eine Methode zur Generierung von Beampatternschnitten, die keine Abweichung oder unerreichbare Winkel aufweisen. Um die Auswirkung der beschriebenen Probleme zu demonstrieren, wurden Parameterschätzungen basierend auf realistischen Daten durchgeführt. Die Berechnungsergebnisse zeigen, dass das Modell die auftretenden Azimutabweichungen hinreichend genau beschreibt. Zusätzlich illustrieren die Berechnungen das Problem der nicht erreichbaren Richtungen. Es wird gezeigt, dass der Beampatternschnitt am Äquator (0&ring; Elevation), im Allgemeinen, die geringste Fehleranfälligkeit aufweist.



Veerabrahma, Manoj Kumar;
Evalution of multi-user mimo transmission schemes in LTE advanced. - 82 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

In der LTE-Advanced Spezikation 3GPP Release 10 wurden vier wichtige technische Veränderungen gegenüber LTE vorgeschlagen, um die Anforderung gemäß ITU IMT- Advanced zu erfüllen. Dazu gehören die Trägerbündelung, Mehrantennensysteme, koordinierte Mehrpunktübertragung (CoMP) und Relaying. In der vorliegenden Arbeit werden hiervon die koordinierte Mehrpunktübertragung (CoMP) und Mehrantennensysteme untersucht. In LTE-Advanced werden bis zu 4 Datenströme im Single-User (SU) MIMO Uplink und bis zu 8 Datenströme im Downlink unterstützt. Durch Mehrantennensysteme an der Basisstation, sowie bei den mobilen Teilnehmern, können gemäß der LTE Advanced Physical Layer Spezikation Multi-User (MU) MIMO Übertragungsverfahren implementiert werden. Bei der koordinierten Mehrpunktübertragung (CoMP) werden die Zellen eines LTE-Advanced Systems zusammengefasst, d.h. die Basisstationen tauschen Intra-Cluster Kanalzustandsinformation aus und vermindern damit die Interferenzleistung. In der vorliegenden Arbeit werden zwei unterschiedliche Szenarien simuliert. Ein Szenario mit einer isolierten Zelle und ein Szenario mit drei Zellen. Im Falle einer Zelle wurden unterschiedlichen MU-MIMO Übertragungsverfahren gemäß der LTE Advanced Physical Layer Spezikation implementiert und im Hinblick auf den Zelldurchsatz und das Signal-zu-Störleistungsverhältnis analysiert. Im Scenario mit drei Zellen wurde die koordinierte Mehrpunktübertragung (CoMP) mit der unkoordinierten Übertragung auf Basis des Zelldurchsatzes verglichen.



Becker, Steffen;
Erweiterung des Praktikumversuchs "Bluetooth". - 106 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Diese Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Überarbeitung des existierenden Bluetooth-Praktikumversuchs im Fachgebiet Kommunikationsnetze der Technischen Universität Ilmenau. Das ursprüngliche Praktikum verwendet veraltete Soft- und Hardware zur Versuchsdurchführung. Dieser Umstand macht es erforderlich, den aktuellen Stand dieser Technologie zu recherchieren. Zudem werden Schwachstellen in der bisherigen Versuchsanleitung aufgedeckt und überarbeitet. Nach umfangreicher Auseinandersetzung mit der Bluetooth-Technologie und deren neuen Eigenschaften in der aktuellen Version, erfolgt die Auswahl eines geeigneten Protokollanalysators für die Analyse der Bluetooth-Verbindungen und deren Visualisierung. Darüber hinaus ist es notwendig, Möglichkeiten für anwendbare Versuchsaufgaben zu entwerfen. Im praktischen Teil werden diese Aufgaben dann implementiert, getestet und überarbeitet oder verworfen falls erforderlich. Des Weiteren ist sowohl die Anfertigung zweierlei Versuchsanleitungen, für die Studenten sowie für den Praktikumsbetreuer, als auch die Durchführung von Testreihen mit geeigneten Probanden vorgesehen. Die abschließende Evaluierung der Testreihen führt gegebenenfalls noch zu einer Überarbeitung der Aufgabenstellungen und Versuchsanleitung beziehungsweise zur Bekanntgabe von Verbesserungsvorschlägen. Am Ende ist ein neuer, aktueller und verbesserter Praktikumversuch Bluetooth einsatzbereit.



Krause, Sebastian;
Adaption eines Schaltverstärker-MMIC an ein planares Rekonstruktionsfilter. - 103 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Schaltverstärker sind zentrale Bausteine der nächsten Generation von Mobilfunkbasisstationen. Mit ihnen ist es möglich, hohe Effizienz und Ausgangsleistung bei gleichzeitiger Abdeckung vieler Mobilfunkbänder und -standards zu erreichen. In dieser Arbeit wurde die Anbindung eines mit einer Bandpass-Pulslängenmodulation (BP-PLM) angeregten Klasse-S Schaltverstärkers, der in der 250 nm GaN-HEMT-Technologie des Fraunhofer IAF prozessiert wurde, an ein Rekonstruktionsfilter untersucht. Das als Bandpass ausgeführte Rekonstruktionsfilter stellt das Lastelement des Schaltverstärkers dar. Hierfür wurde der Einfluss der Filtereingangsimpedanzen auf die Wellenformen auf Transistorebene der Schaltverstärkerendstufe und dessen Effizienz und Ausgangsleistung systematisch betrachtet. Zunächst wurde eine Simulationsumgebung erarbeitet, die es ermöglicht, die Lastimpedanzen des Schaltverstärkers der ersten bis fünften Harmonischen unabhängig voneinander zu variieren. Um das Verhalten bei Anregung mit der BP-PLM charakterisieren zu können, wurde jede Lastimpedanzkombination für verschiedene Tastverhältnisse des Eingangssignals simuliert. Hier konnte der entscheidende Einfluss des Phasenwinkels der Lastimpedanzen, vor allem der zweiten Harmonischen, als auch der, durch die Modulation bedingten Variation des Tastverhältnisses auf Effizienz und Ausgangsleistung des Verstärkers gezeigt werden. Für jedes Tastverhältnis existiert ein spezifischer idealer Phasenwinkel der Lastimpedanz einer bestimmten Harmonischen, für den die Effizienz maximal wird. Durch die Veränderlichkeit des Tastverhältnisses wird so ein Bereich von Phasenwinkeln aufgespannt. Aus einer systematischen Analyse konnten dennoch Phasenwinkel der Lastimpedanzen abgeleitet werden, für die auch bei einer Änderung des Tastverhältnisses eine Draineffizienz von über 90% bei einer Ausgangsleistung von mehr als 5W erreicht wurden. Abschließend wurde auf Grundlage der Simulationsdaten ein Rekonstruktionsfilter in einer Mikrostreifenleitungsumgebung entworfen und gefertigt. Ein Aufbau wurde realisiert, in dem das Filter an den Schaltverstärker MMIC angekoppelt wurde. Messungen ergaben bei Variation des Tastverhältnisses von 40% bis 60% eine Draineffizienz von mehr als 65% und einen Maximalwert von 71,1% bei einer Ausgangsleistung von mehr als 35,8 dBm (3,8W) und bis zu 36,7 dBm (4,6W) über einen Frequenzbereich von 870MHz bis 900 MHz.



Priebs, Henning;
Kopplung von Patchantennen zur drahtlosen Energieübertragung . - 35 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Kontaktlose Energieübertragung hat in der heutigen Zeit eine zunehmende Bedeutung, vor allem im Bereich tragbarer Geräte, deren Anwendung oder Design keine Steckverbindungen zulässt. In dieser Arbeit wurde eine Patchantenne entwickelt und mit einer zweiten Antenne so im Nahfeld gekoppelt, dass eine Energieübertragung mit einem Wirkungsgrad von 96 % realisiert und somit eine Alternative zur Induktionstechnologie werden kann. Dabei wurden allgemeine Gesetzmäßigkeiten im Verhalten von strahlungsverkoppelten Patchantennen abgeleitet. Im Ergebnis liegt eine Patchantenne auf [e]r = 6,15 Dielektrikum vor, welche das gesamte ISM Frequenzband bei 2,45 GHz mit einer Rückflussdämpfung von über 14 dB abdeckt und dabei in einer sehr kleinen Bauform ausgeführt ist. Diese wurde auf eine kritische Kopplung mit ihrem Gegenstück hin abgestimmt und das Strahlungsverhalten des Systems untersucht.



Zaied, Salah;
UWB localization of people-accuracy aspects. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek. - Online-Ressource (PDF-Datei: VIII, 42 S., 2,48 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

UWB-Sensoren sind durch eine sehr große Bandbreite gekennzeichnet. Diese Bandbreite ermöglicht es, Objekte mit einer sehr guten Genauigkeit zu lokalisieren. Passive Objekte, die kein Sender oder Empfänger tragen, sind mittels zurückgestreuten elektromagnetischen Wellen zu lokalisieren. Es existieren unterschiedliche Lokalisierungsmethoden. Die Masterarbeit analysiert unterschiedliche laufzeitbasierten Lokalisierungsansätze. Die Masterarbeite bietet verschiedene Lösungen von dem Lokalisierungsproblem, der mathematisch mit einem System von quadratischen Gleichungen beschrieben ist. Die Lösungen decken folgende Ansätze ab: Linearisierung mittels einer Taylor Reihe Entwicklung, Kreuzung von Ellipsen and sphärische Interpolation. Die Masterarbeit analysiert Genauigkeit von den Algorithmen in unterschiedlichen Einsatzszenarien. Die Lokalisierungsgenauigkeit war anhand der Hauptkomponentenanalyse ausgewertet.


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Kapusta, Bernhard;
Entwicklung eines falschlichtarmen Abbildungs-/Kamerasystems. - 99 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Bei Leuchtdichtemessungen mit Kamerasystemen, wie sie bei der Firma TechnoTeam verwendet werden, entsteht Falschlicht (auch als Streulicht bezeichnet), welches die Messergebnisse verfälscht. Dieses wird vor allem bei Aufnahmen mit hohen Kontrasten sichtbar, indem es die dunklen Bereiche im Bild zu hell erscheinen lässt. In dem einleitenden Teil dieser Arbeit werden die verschiedenen Unterarten und Entstehungsmöglichkeiten, sowie das bisherige Verständnis des Falschlichtes aufgezählt und erläutert. Daraufhin wird der Anknüpfpunkt und das weitere Vorgehen für diese Arbeit festgelegt. Die weitere Vorgehensweise im ersten Teil sah vor, ein Modell des Kamerasystems mit der Optiksimulationssoftware Zemax zu erstellen und eine Strahldurchrechnung im nichtsequentiellen Modus durchzuführen. Dabei konnten Komponenten die zu wesentlichen Falschlichteinflüssen beitrugen, erfasst werden. Diese Ergebnisse sollten im zweiten, praktischen Teil dieser Arbeit anhand von Experimenten untermauert werden. Zusätzlich wurden anhand einiger Versuche wichtige Erkenntnisse gewonnen, die aufgrund gewisser Beschränkungen des Modells bei der Simulation nicht untersucht werden konnten. So war es möglich mit geeigneten Komponenten ein Falschlichtreduziertes Kamerasystem zusammenzustellen. Schließlich war das Ziel, möglichst alle restlichen Falschlichteinflüsse mit einem geeigneten Algorithmus herauszurechnen. Wichtig dabei war, alle Messungen der Parameter und sonstiges, was für eine Falschlichtkorrektur erfasst werden musste, automatisierbar zu gestalten. Dieses Ziel konnte erreicht werden, dabei wurden bei diesem neu entwickelten Verfahren auch die Stellen offengelegt, bei denen für eine mögliche nächste Arbeit weiteres Entwicklungspotential besteht.



Shekh, Fakhruddin Ali Ahmad;
Wide area multilateration receiver for ADS-B signal including time determination with FPGA. - 103 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Es wurde ein neues Sensor-System für Flugzeuge entwickelt, welches nach emittierten Transponder-Signalen sucht. Die Anforderungen für die einzelnen Sensoren sind eine Folgerung aus dem System-Konzept. Ein Teil des Systems bestimmt die Ankunftszeit (TOA) sowie das Bitmuster des Transpondersignals. Dies leitet diese Informationen an ein Data-Fusion-Center weiter. Dort wird die TOA genutzt, um die Position des Flugzeugs im Moment der Signalaussendung zu berechnen. Danach werden Algorithmen zur Multilateration angewendet, um die Zielposition zu bestimmen. Der Positionsberechnung ist allerdings nur möglich, wenn die TOA Genauigkeit im Bereich von 10 ns liegt und das Signal von vier oder mehr Sensoren erkannt wurde. Die hohe Genauigkeit der TOA Bestimmung erfordert eine sehr genaue Zeitsynchronisation der Sensoruhren. Die Synchronisation wird in dem Data-Fusion-Center bewerkstelligt, in dem Signal-Nachrichten der verschiedenen Sensoren ausgewertet werden. Ebenfalls können zur Synchronisation auch Positionsinformationen von Transpondersignalen von Flugzeugen genutzt werden. Der technische Vorteil des Systems besteht darin, dass es sich nicht auf die Navigationseinheiten im Flugzeug verlässt und daher in vielen Anwendungen der Luftfahrt eingesetzt werden kann. Wie bereits erwähnt ist das Thema der Masterarbeit ein einzelner Sensor. Das Ziel ist es Methoden zur TOA zu finden und die Bitmuster-Erkennung zu demonstrieren. ADS-B Signale bei 1090 MHz, die von den meisten Flugzeugen ausgesendet werden, werden als Transponder-Signale verwendet. Gegenstand der Arbeit ist die Analyse der ADS-B-Signale mit den elektronischen Komponenten: ADS-B Antenne, Vorverstärker, ADS-B Empfänger, Analog-Digital-Wandler und FPGA-Board. In dieser Arbeit wurde nach dem Entwurf eines ADS-B Empfängers ein ADS-B-Signal detektiert. Dann wurden Algorithmen zur Signalverarbeitung, Präambel-Erkennung, Datenspeicherung nach Präambel-Erkennung, Zeitstempel-Bestimmung (TOA und Signal Startzeit) und Signalmuster-Auswertung zur Ausführung auf dem FPGA entwickelt, verifiziert und schließlich auf dem FPGA umgesetzt. Es wird ebenfalls gezeigt, dass diese Methode geringere Bandbreiten im Vergleich zu herkömmlichen Methoden aufweist.



Abdulkarim, Haider;
Comparison of proposals for the future aeronautical communication system LDACS. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek. - Online-Ressource (PDF-Datei: II, 91 S., 1,65 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012
- Enth. außerdem: Thesen

Um zukünftigen Kapazitätsbedarf in aeronautischer Navigation abzudecken, werden neue Bord und Boden Kommunikationsdienste gebraucht. Die europäische Organisation für Sicherheit und Luftnavigation, Eurocontrol, unterstützte die Entwicklung zweier Vorschläge für ein solches System. Der erste Vorschlag, genannt LDACS1, ist ein digitales Breitband OFDM basiertes System, welches vom Institut für Kommunikation und Navigation, DLR entwickelt wurde. Der zweite Vorschlag, LDACS2 wird von einem Projektteam bestehend aus EGIS ASVIA, Helios SWEDAVIA und anderen entwickelt. LDACS2 folgt einer single carrier Steuerung mit einer GMSK Modulation. Beide Systeme sind für das Bedienen des aeronautischen Teils des L-Band (960-1164 MHz) gedacht. Diese Frequenz wird jedoch bereits von verschiedenen aeronautischen alten Systemen, wie z.B. zivile Luftfahrtnavigation DME oder militärischen Kommunikationssystemen (vereinigtes taktisches Informationsverteilungssystem JTIDS) eingesetzt. Darüber hinaus, LDACS ist offen für in der Luft befindliche Empfangsstörungen. Ein entscheidender Punkt im Auswahlprozess für eine der LDACS Systeme ist die Gewährleistung für das Nebeneinander von LDACS und des legacy Systems. Einerseits muss bewiesen werden, dass LDACS nur einen geringen Einfluss auf das legacy System hat. Andererseits muss eine verlässliche Funktion trotz Empfangsstöung (Beeinträchtigung) gewährleistet werden. In dieser Masterarbeit ist die Leistung von LDACS2 analysiert. Die Aufgabe umfasst einige theroetische Überlegungen für Ermittlungen von Kapazität, spektrale Leistungsfähigkeit, Skalierbarkeit und die mögliche Zahl gleichzeitiger Nutzer. Das Ergebnis zeigt die Beschränkung der angebotenen bit rates pro Nutzer gemäß der limitierten Bandbreite. Jedoch für gering bis mittelmäßige Inanspruchnahme von Anwendern, die angebotenen bit rates sind innerhalb einer akzeptablen Reichweite. Der Hauptteil dieser Arbeit befasst sich mit der Anwendung des LDACS2 Systems gemäß der Simultations-Software. Das umfasst die gesamte physikalische Schichtung und die grundlegenden Teile der höheren Schichtung. Besonderer Schwerpunkt ist die Anwendung und Beurteilung von wirksamen Kanal Entzerrung Algorithms, Analyse und Auswertung. Neben AWGN Kanälen wurden auch praxisbezogene Luftfahrtfrequenzen angewandt. Es stellte sich heraus, dass die Kanalkodierung in dieser Ausführung nicht genügend.


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Shankar, Pooja;
Validation of VAUDEO (Video + Audio): design of detection and classifying algorithms. - XI, 53 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

In den letzten Jahren ist die öffentliche Sicherheit ein Thema von zentraler Bedeutung für die moderne Welt geworden. Die Objekt- und Mustererkennung ist dabei eine bevorzugte Technik um diese Sicherheit zu gewährleisten. Diese Arbeit behandelt ein Beispiel zur Objekterkennung: tieffliegende Propellerflugzeuge in der Nähe von Windkraftanlagen. Derartige Flugzeuge verursachen häufig Unfälle und stellen damit ein Risiko für Eigentum und Leben dar. Das Ziel dieser Arbeit ist die automatisierte Erkennung von Propellerflugzeugen und die Bestimmung ihrer Position und Flugrichtung in Echtzeit. Um die Objekterkennung zu ermöglichen wird die Kombination eines Akustik-Vektor-Sensors (AVS), entwickelt von Microflown Technologies, zur Aufnahme direktionalen Schalls, und einer elektro-optischen Kamera verwendet. Die erfassten Daten werden an eine Signalverarbeitung, Bildverarbeitung und ein computerunterstütztes Sichtsystem weitergeleitet, um die Quelle des Schalls zu bestimmen. Der eingesetzte VAUDEO Algorithmus besteht aus zwei Teilen: einer Ton- und einer Bildverarbeitung. Der Algorithmus zur Tonverarbeitung bestimmt einen nahezu präzisen Wert für die Orientierung des Flugzeugs im Bezug auf den Azimuth und die Flughöhe. Der Algorithmus zur Bildverarbeitung bestimmt weiterhin die Position des Propellerflugzeugs durch Hintergrundsubtraktion und Schwerpunktberechnung. Ein erweitertetes Vorhersagefilter, wie zum Beispiel ein Kalman-Filter, wird zur Reduzierung von Störfaktoren verwendet. Die berechnete Position des Algorithmus zur Bildverarbeitung ist die geschätzte Position in X- und Y-Richtung. Das Ergebnis der Kombination der Ton- und Bildverarbeitung wird auf einem Bildschirm dargestellt, welcher die Position des Flugzeuges angibt.



Kuyucu, Koray;
Limited feedback in relay networks with single or multiple antenna relays. - 40 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Limited Feedback hat eine Vielzahl von Anwendungsbereichen wie zum Beispiel in Steuerungssystemen, Informationstheorie und Kommunikationssysteme. Mit steigenden Anforderungen an höhere Datenrate und Reichweite bieten Relay-Netzwerke mit Limited Feedback eine günstige Lösung für den industriellen Bedarf. Eines der herausfordernden Probleme im Limited Feedback-Bereich ist die Minimierung vom Rate Verlust durch Quantisierungsfehler und die Optimierung der erforderlichen Anzahl von Bits zur Quantisierung. In dieser Arbeit wählen wir ein einzigartiges Szenario für eine Kommunikationsplattform: zwei Hop-Kommunikation System mit Einweg-Decode and Forward (DF) Weiterleitung. Abweichend von der Annahme in der Literatur wirkt die Interferenz von dem Relay (R) und der Basisstation (BS) in unserem System auf die Basisstation Benutzer (BSU) und Relay-Benutzer (RU) ein. Wir haben einzelnen und mehreren Antennen Relay mit verschiedenen Precoding Verfahrens wie Block Diagonalization (BD), Maximum Ratio Combining (MRT) und Generalized Eigenvector Precoding (GEVP) untersucht. Im einzelnen Antenne Relay haben wir die oberen Schranken für den Verlust aufgrund Quantisierungsfehler für beide Hopfen abgeleitet und mit Hilfe dieser oberen Schranke haben wir die optimalen Anzahl von Bits, die für die Quantisierung in GEVP erforderlich sind, abgeleitet. Für mehreren Antennen Relay haben wir oberen Schranken beim Verlust aufgrund Quantisierung für beide Hopfen abgeleitet und wir haben gezeigt, dass die erforderlichen Anzahl von Bits zu zunehmenden SNR und Übertragungsantennen proportional ansteigen müssen.



Röding, Matthias;
Modellbasiertes UWB Imaging in Sensornetzwerken. - 70 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Die Entwicklungen im Bereich der Radarsensorik und Robotik ermöglichen den Aufbau verteilter Sensornetzwerke, die der Erkundung unbekannter Umgebungen dienen. Durch die Verwendung von Ultrabreitbandtechnik (UWB) können zudem Radardaten mit hoher Ortsauflösung gewonnen werden. Zur Charakterisierung der Umgebung eignen sich Bildgebungsverfahren, die eine Visualisierung der Daten ermöglichen. Konventionelle Methoden wie die Kirchhoff Migration entstanden jedoch nicht für den Einsatz in flexiblen Sensornetzwerken. Um deren Vorteile nutzen zu können wurden im Rahmen dieser Arbeit modellbasierte Bildgebungsverfahren entwickelt. Aufbauend auf dem physikalischen Rückstreuverhalten unterschiedlicher Objekte entstanden Algorithmen, die es ermöglichen ausgewählte Objektkategorien abzubilden. Durch die Spezialisierung auf Modelle wie "Punktstreuer" und "Flächenstreuer" konnten Verbesserungen gegenüber konventionellen Verfahren erzielt werden. Das Verhalten der modellbasierten Algorithmen wird im Hinblick auf Berechnungsaufwand, Skalierbarkeit, Genauigkeit und Rauschverhalten untersucht. Weiterhin findet eine Evaluierung durch Simulations- und Messszenarien statt.



Häfner, Stephan;
Entwicklung eines hochauflösenden Richtungsschätzalgorithmus für kleine Antennenarrays unter Berücksichtigung von Mehrwegeausbreitung. - 105 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Ortung von Emittern elektromagnetischer Wellen, welche während des Lokalisierungsprozesses nicht kooperativ agieren, ist ein Problem mit breitem sicherheitsrelevanten Aspekten. Zur Entwicklung eines neuartigen Ortungssystems, welches Mehrwegausbreitung im Funkkanal zwischen Sender und Ortungssystem berücksichtigt, müssen Parameter des Funkkanals bekannt sein. Parameter sind die Einfallswinkel am Empfänger, die Pfadgewichte und die Laufzeit der Mehrwegpfade. Aufgrund fehlender zeitlicher Synchronisation zwischen Sender und Empfänger sind nur relative Laufzeiten angebbar. In dieser Arbeit wird ein Algorithmus zur hochauflösenden Schätzung der Parameter eines Funkkanalmodells entwickelt. Besonderheit ist, dass keine Informationen über das Sendesystem vorliegen, weshalb Verfahren der parametrischen, blinden Kanalschätzung eingesetzt werden. Ein Modell zur polarimetrischen Beschreibung des Funkkanals unter Berücksichtigung der Unkenntnis über das Sendesystem wird beschrieben. Basierend auf dem Prinzip der Maximum-Likelihood-Schätzung wird ein Parameterschätzer hergeleitet. Es werden 2 Kostenfunktionen definiert, welche vom Sendesignal unabhängige sind. Ein Vergleich mit bekannten Kostenfunktionen zeigt eine bessere Schätzbarkeit der Modellparameter. Ein zweiteiliges Optimierungsverfahren zur Detektion des Minimums der Kostenfunktion wird beschrieben. Zur Analyse der Schätzfehlervarianz wird die Cramèr-Rao-Schranke definiert und für die angegebenen Kostenfunktionen berechnet. Probleme der Cramèr-Rao-Schranke in Verbindung mit Kugelkoordinaten werden diskutiert und eine alternative Beschreibung angegeben. In abschließenden Simulationen wird die Leistungsfähigkeit der Schätzer im Fall von 1-, 2-, und 3-Pfaden untersucht. Die Anzahl auflösbarer Pfade wird im Zusammenhang mit gegebenem Antennenarray am Empfänger und Signal des Senders diskutiert. Einschränkungen des beschriebenen Schätzers bzgl. der Zahl auflösbarer Pfade werden herausgestellt.



Afridi, Muhammad Kamran;
Assistance system service development using a message-oriented middleware. - 76 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

In dieser Arbeit wird beschrieben, wie Android-Anwendungen für ein Assistenzsystem, das eine Message-Oriented Middleware (MOM) verwendet, entwickelt werden können. MOM wird dabei aufgrund seiner Asynchronität und der Möglichkeit der Wahl des Kommunikationswegs sowie der Transformation als Programmiergrundlage verwendet. Für die Kommunikation wurde das Advanced Message Queuing Protocol (AMQP) ausgewählt, weil dieses eine vollständige Interoperabilität bietet. MAMMAS AMQP erweist sich hierbei als erfolgreicher Kandidat für die Realisierung des Assistenzsystems als Anwendung für das Betriebssystem Android. Es werden verschiedene Software Entwicklungsprozesse und -modelle (wie das Wasserfallmodell, das Spiralmodell, agile Software-Entwicklung, das Code & Fix-Modell sowie das inkrementelle und das iterative Modell) diskutiert. Die Android-Anwendung in dieser Masterarbeit wurde wegen ihrer Flexibilität und Eignung für kleine Projekte nach dem agilen, dem inkrementellen und dem iterativen Modell entwickelt. Um die Fähigkeit von Android zur Ad-hoc Kommunikation zu testen, wurde ein Bild transfer über Bluetooth realisiert. Darüber hinaus wurden Android-Anwendungskomponenten für folgende Anwendungsfälle entwickelt: Chat, Benutzer-Lokalisierung, Benutzermonitoring, Notruf und Bluetooth Datenübertragung. Die Arbeit kann in zwei logische Teile gegliedert werden. Der erste Teil behandelt das für die in der Arbeit behandelten Themen notwendige Hintergrundwissen. Im zweiten Teil wird gezeigt, wie die Konzepte, die im ersten Teil diskutiert wurden, in Android implementiert werden können, sodass am Ende daraus Schlussfolgerungen abgeleitet werden können. Alle Anwendungskomponenten wurden in eine einzigen Anwendung mit einer konsistenten Benutzeroberäche integriert, die über einen "Preferences"-Menüpunkt verfügtund durch ein Passwort geschützt ist.



Irawan, Aalbrecht Alby;
Dynamische Softwarekomponentenverwaltung einer Kommunikationsmiddleware. - 53 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Ziel dieser Masterarbeit ist die Entstehung eines Verwaltungssystem zur automatischen individuellen An- und Abmeldung verschiedener Gateways. Die Gateways sollen sich zur Laufzeit dynamisch im System registrieren können, ohne das Gesamtsystem neugestartet werden zu müssen. Demnach gliedert sich die Arbeit in 2 Teile. Erstens in die Recherche über verschiedene Verfahren zum dynamischen Komponentenmodell und die Unterschiede zwischen relationale Datenbankschnittstelle und objektrelationale Datenbankschnittstelle. Zweitens in die Konzeption und Umsetzung eines optimalen dynamischen Software Verwaltungssystems. Im ersten Teil werden 4 Ansätze recherchiert: CORBA, Jini, EJB, und OSGi. Anhand ausgewählter Kriterien, wie z.B. Plattformunabhänigkeit, Kapselung und Versionierung werden sie anschließend miteinander verglichen. OSGi wird letzendlich gewählt, da OSGi die neueste und optimalste Variante ist. Die Vor- und Nachteile von verschiedenen Datenbankschnitstellen werden auch berücksichtigt. Eine relationale Datenbank ist leichter zu realisieren, aber bei einer objektorientierten Progammierung hat objektrelationale Datenbank einen klaren Vorsprung. Mit Hilfe von einer Objekt Relational Mapping- (ORM)Software, wie z.B. EclipseLink oder Hibernate sei dies kein großes Problem mehr. Im zweiten Teil wird ein Konzept zur Verwaltung verschiedener Kommunkationsgateways erläutert. Hierbei stellt ein zentrales Element der Middleware einerseits eine Schnittstelle zum Assistenzsystem zur Verfügung und andererseits übernimmt dieses Modul die Verwaltung der einzelnen Gateways. Die Kommunikation zwischen der zentralen Schnittstelle und den Kommunikationsgateways soll ausschließlich über die vorhandene Message Oriented Middleware (MOM), in diesem Fall Advanced Message Queuing Protocol (AMQP), erfolgen. Die notwendige Speicherung vorhandener Informationen durch das zentrale Modul soll auf Basis der objektrelationalen Datenbankschnittstelle erfolgen.



Wolf, Erik;
Evaluation formaler Spezifikationssprachen für den Entwurf gemischt analog-digitaler Systeme. - 171 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Die Verifikation von gemischt analog-digitalen Systemen stellt ein komplexes Themengebiet mit aktuellem Forschungshintergrund dar. Die Entwicklung von formalen sowie dynamischen Verifikationsansätzen ermöglicht eine computergestützte Überprüfung von Systemeigenschaften in einem eindeutigen, widerspruchsfreien Prozess. Wichtiger Bestandteil der formalen bzw. dynamischen Verifikation ist die Spezifikation von Systemeigenschaften in einer formalen Spezifikationssprache. In den letzten Jahren wurden diesbezüglich zahlreiche Spezifikationssprachen entwickelt, die häufig ausschließlich eine Beschreibung von Verhaltenseigenschaften im Zeitbereich ermöglichen. Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung und der Vergleich der Spezifikationssprachen STL/PSL, MSAL und ASL bezüglich der Vollständigkeit der enthaltenen Beschreibungsmittel. Es wird ein neues Konzept für eine allgemeingültige Spezifikationssprache erstellt, die eine vollständige Beschreibung von Verhaltenseigenschaften im Zeit- und Frequenzbereich ermöglicht. Dieses Konzept dient als Vergleichsgrundlage für die untersuchten Sprachen. Nach einer Einführung in den Entwicklungsprozess und die formale Verifikation von gemischt analog-digitalen Systemen wird in Kapitel 2 ein Überblick zu Ansätzen der Systembeschreibung gegeben. Neben dem formalen Modellierungsansatz der Transitionssysteme werden die ausführbaren Ansätze Verilog-AMS, VHDL-AMS und SystemC-AMS vorgestellt. Das nachfolgende Kapitel 3 liefert Grundlagen für formale Spezifikationssprachen. Zunächst wird das Konzept für eine allgemeine Spezifikationssprache beschrieben. Dieses Konzept ist im Rahmen dieser Arbeit entstanden und ordnet die wesentlichen Aspekte für eine Spezifikation im Zeit- und Frequenzbereich in einen Schichtenaufbau ein. Des Weiteren werden die temporalen Logiken LTL und CTL beschrieben, die als Grundlage für eine Eigenschaftsbeschreibung im Zeitbereich dienen. Im nächsten Kapitel 4 werden formale und dynamische Verifikationsmethoden vorgestellt. Kapitel 5 liefert eine Gegenüberstellung der untersuchten Spezifikationssprachen. Zu Beginn wird eine Einführung in formale Grundlagen, Aufbau und Befehlsumfang jeder Sprache gegeben. Basierend auf den Aspekten des erstellten Spezifikationskonzeptes erfolgt ein Vergleich der Sprachumfänge sowie eine Ausarbeitung von Stärken und Schwächen bei der Beschreibung von Verhaltenseigenschaften im Zeitbereich. Neben semantischen Besonderheiten werden zudem Eigenarten im Verifikationsprozess erläutert. Die getroffenen Bewertungen werden im nachfolgenden Kapitel 6 anhand von Fallstudien nachgewiesen. Neben der Beschreibung von Eigenschaften im Zeitbereich erfolgt in diesem Kapitel eine Überprüfung, ob sich die untersuchten Sprachen für eine grundlegende Spezifikation von Frequenzeigenschaften eignen. Zusammenfassend ergab diese Arbeit, dass keine der untersuchten Sprachen eine vollständige Beschreibung von Verhaltenseigenschaften ermöglicht. Die Untersuchungen offenbaren jedoch nützliche Elemente der einzelnen Sprachen und Verbesserungspotentiale, die für eine allgemeingültige Eigenschaftsbeschreibungssprache genutzt werden können.



Topcu, Onur;
Block transmission techniquesfor optical transmission systems with IM/DD. - 65 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Viele optische Übertragungssysteme basieren auf Intensitätsmodulation und Direktempfang (IM / DD), bei welchen der Empfänger nur empfindlich auf Schwankungen der optischen Eingangsleistung und nicht auf Phasenschwankungen des optischen Trägers ist. In dieser Arbeit werden verschiedene Blockübertragungstechniken mit IM / DD Kanal untersucht. Ebenso werden drei optische OFDM (bezeichnet als DMT)-Techniken, nämlich DC biased DMT, Asymmetrically Clipped DMT (AC DMT) und Pulse Amplitude Modulation DMT und auch Blockübertragungstechniken durch Frequenzbereichsentzerrung kurz diskutiert. Diese Modulationsverfahren werden hinsichtlich ihrer durchschnittlichen erforderlichen optischen Leistung am Eingang des Fotodetektors verglichen. Für einen Gauß-Typ Tiefpass-Kanal mit einer Grenzfrequenz fc, wird die Leistung für verschiedene Rb / fc Kennzahlen diskutiert, wobei Rb die Bitrate ist. Es wird gezeigt, dass das grundlegende Problem bei Mehrträgersystemen, die hohe Peak-to-Average Power Ratio (PAPR), durch verschiedene Reduzierungsansätze verringert werden kann. Darauf wird das Selected Mapping-Verfahren (SLM) untersucht, um das gewünschte DC-offset von DC-biased DMT zu reduzieren. Desweiteren wird aufgezeigt, dass leistungseffizientere optische Systeme durch die Ausnutzung des Kanals erhältlich sind. Diese Ansätze werden als Loading Algorithmen bezeichnet und bieten eine solide Leistungsfähigkeitssteigerung sowohl für AC-DMT als auch für DC biased DMT. Außerdem wird die Asymmetrically Clipped Single Subcarrier Übertragung mit Frequenzbereichsentzerrung analysiert und mit der Pulse Amplitude Modulation mit Frequenzbereichsentzerrung verglichen. Schließlich wird ein weiteres leistungseffizientes optisches Mehrträgermodulationsverfahren, das auf einer Hartley-Transformation basiert, analysiert. Weitere Vorteile und Mängel dieser Reellen-Transformation werden besprochen und mit den auf Fourier-Transformation basierten Mehrträgersystemen verglichen.



Bou Eta, Ragheb;
Wireless coexistence investigation of kleer in presence of Bluetooth and WLAN IEEE 802.11 b/g in 2.4 GHz ISM band. - VIII, 109 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Steigende Anfragen an hochqualitative Interieurausstattung der nächsten S-Klasse von Mercedes-Benz stellt die Netzwerk Telematik Generation der Daimler AG vor besondere Herausforderungen. Mehrere Funktechnologien, wie Kleer, WLAN IEEE 802.11 b/g und Bluetooth können in die Front- und Heckeinheiten eingebaut werden. Diese benutzen das 2.4 GHz ISM Frequenzband, bei denen während gleichzeitiger Ausführung Qualitätsverluste entstehen können. Das Augenmerk dieser Arbeit lag auf der neuen Technologie von Kleer und ihrer Wechselwirkung mit WLAN11b/g und Bluetooth. Dabei werden grenzwertige Härtefälle von Interferenzen untersucht. Weiterhin wurde eine Simulation fehlerhafter Datenpakete von Kleer erstellt und mit den Messwerten verglichen, mit dem Ziel, eine verbesserte Übersicht über Kanalzuweisungen bei minimalen Interferenzen zu erstellen.



Hörnlein, Jens;
Konzeption und Realisierung eines mobilen Erfassungssystems für Infrastrukturdaten von Wanderwegen. - 42 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Wandern ist in Deutschland eine immer beliebtere Freizeitbeschäftigung geworden. Um den Erwartungen an qualitativ hochwertigen Wanderwegen gerecht zu werden, ist es die Aufgabe der jeweiligen Besitzer, für eine fortlaufende Überwachung, Pflege und Instandhaltung der Wege Sorge zu tragen. Für die Planung und Realisierung dessen wird in dieser Arbeit ein Programm der Firma SEI zur mobilen Erfassung von Wegdaten auf Grundlage von GPS Daten vorgestellt. Es wird untersucht, inwiefern es für die geforderten Aufgaben geeignet ist. In den sechs Kapiteln werden neben der Vorstellung des erwähnten Programms die allgemeinen Anforderung an solch ein System erläutert, die möglichen Fehlerquellen der GPS Technologie betrachtet, sowie ein Konzept zur programmiertechnischen Umsetzung erstellt. Weiterhin werden Konzepte erörtert, die bei Ausfall des GPS Signals die Robustheit des Systems weiter gewährleisten können. Hierfür werden bereits vorhandene Projekte geprüft, ob sie dem aktuellen Konzept hinzugefügt werden können. Dabei wird zum Einen die Verwendung von zusätzlichen Sensoren für die Messung von Weglängen in Betracht gezogen, als auch der Einsatz von Geoinformationssystemen, aus denen man manuell genäherte Koordinaten beziehen kann.



Kerkmann, Sebastian;
Entwurf eines rauscharmen CMOS-integrierten Eingangsverstärkers für Satellitennavigationsempfänger. - 101 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

An rauscharme Verstärker (Low-Noise Amplifier, LNA) für Mobilgeräte werden hohe Anforderungen gestellt: Es sollen kleine Rauschzahlen und hohe Verstärkungen bei geringem Stromverbrauch und Kosten erreicht werden. In dieser Arbeit werden wesentliche Entwurfsregeln für CMOS-integrierte LNAs hergeleitet und anhand eines Beispiels für ein Satellitennavigationssystem verifiziert. Durch eine Literaturrecherche zum aktuellen Stand der Technik wurde gezeigt, dass eine induktiv-degenerierte Sourceschaltung die rauschärmste Topologie darstellt. Um eine Optimierungsfunktion zu entwickeln, die es erlaubt aus den Technologieparametern schnell einen Startpunkt für den computergestützten Entwurf zu berechnen, werden die wesentlichen Rauschquellen der verwendeten Transistoren erarbeitet und der Einfluss der einzelnen Schaltungsbestandteile auf das Gesamtrauschverhalten bewertet. Abschließend wurde mit den in dieser Arbeit erarbeiteten Entwurfsregeln ein rauscharmer Verstärker in einer 180 nm-CMOS-Technologie exemplarisch entworfen. Er erreicht eine Rauschzahl von 0,78 dB und eine Übertragungsleistungsverstärkung von 19 dB bei einer Mittenfrequenz von 1,575 GHz. Der Stromverbrauch beträgt 4,7 mA aus einer 1,8 V-Spannungsversorgung.



Phatak, Naveen;
Minimum emulation requirements for over-the-air user equipment test. - 80 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Derzeitige und zukünftige drahtlose Kommunikationsstandards unterstützen vermehrt Multiple Input Multiple Output (MIMO) Technologie auf der Basisstationsseite als auch auf der Terminalseite. Beispiele sind High Speed Downlink Packet Access (HSDPA), Long Term Evolution (LTE) and LTE-Advanced. Es ist notwendig die Güte dieser Systeme unter realistischen Bedingungen zu testen. Hierfür wird angestrebt das System über die Luftschnittstelle zu testen (Over-The-Air), wobei die Mehrwegewellenausbreitung realistisch aber in einer geschirmten Messkammer nachgebildet wird. Die Emulation der 3 dimensionalen Ausbreitungsumgebung ist dabei Hardware und kostenintensiv. In dieser Arbeit wird untersucht, inwieweit eine Vereinfachung der zu emulierenden Umgebung zulässig im Sinne der Systemperformanz ist. Zwei Methoden zur Reduzierung des Emulationsaufwandes werden untersucht: zum einen wird die 3 dimensionale vollpolarimetrische Realität auf eine 2 dimensionale vollpolarimetrische Beschreibung reduziert und im zweiten Schritt wird zusätzlich um eine Polarisationrichtung reduziert (vertikal oder horizontal). Basierend auf beiden Methoden wird der Einfluss auf die Systemperformanz eines 2x2 LTE Systems analysiert. Dabei wird zum einen die maximal und theoretisch erreichbare Kanalkapazität und zum anderen der LTE Übertragungsrate als Bewertungsmaß herangezogen. Um möglichste reale Bedingungen nachzubilden werden die Methoden auf verschiedene Verdrehungen des Endgerätes angewendet. In der Emulation wird das Endgerät dabei mit zwei verschiedenen Referenzantennen der CTIA (Cellular Telecommunications Industry Association), mit den Antennen "Good" und "Nominal" betrieben. Ein Vergleich dieser Antennen unter Verwendung der zwei Methoden unter Berücksichtigung verschiedener Leistungsregelungen im Up- bzw. Downlink wurde durchgeführt. Die Auswertungen zeigen, dass im Falle dieser Antennen eine Vereinfachung auf die 2 dimensionale aber vollpolarimetrische Beschreibung mit einem akzeptablen Fehler zulässig ist. Die weitere Vernachlässigung in Hinsicht der reduzierten Abbildung der Polarisation jedoch nicht. D.h. im letzteren Falle ist die Abweichung der Systemperformanz im Vergleich zur Realität signifikant. Auch der Einfluß der verschiedenen Verdrehungen ist im letzteren Fall dramatisch und bedeutet im Grunde, dass diese Vereinfachung nicht zulässig ist. Weiterhin wurde festgestellt, dass die verwendeten Referenzantennen nicht immer ihrem Namen gerecht werden, d.h. das die "Gute" Antenne nicht immer die bessere Performanz erreicht im Vergleich zur "Nominellen" speziell im Fall perfekter Leistungsregelung im Uplink.



Somasekharan Nair, Sabari;
Hybrid spectrum sharing in dynamic spectrum access. - 64 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Radiofrequenzknappheit ist eines der katastrophalen Probleme in der Wireless-Branche für die Zukunft der Kommunikation. Verschiedene Ursachen für die Frequenzknappheit wurden identifiziert. Industriebranchen behaupten jedoch, dass dieses Problem wegen der Spektrum-Politik entsteht, die sehr unflexibel für dynamische Änderungen in der Industrie ist. In Reaktion auf diese kündigte die FCC an, dass die Frequenzknappheit nicht ein dauerhaftes Problem ist und dies würde durch Anheben der strengeren an den primären Benutzer aufgetragenen Vorschriften behoben werden. Die aktualisierte Richtlinie erlaubt dem primären Benutzer Untervermietung ihrer lizenzierten Spektrum und folglich schaffte mehrere Technologien, die es ermöglichen, das Spektrum effizienter zu nutzen. Dynamic Spectrum Access ist ein solches Konzept, das unter den Forschern und der Industrie sehr gut empfangen wurde. Dynamic Spectrum Access Prozess vorschlug eine Reihe von Regelungen, um das Spektrum zugreifen. Dennoch konzentrierten sich Forscher hauptsächlich auf Schemen, wie Overlay Spektrum Sharing und Underlay Spektrum Sharing. Overlay Spektrum Sharing nutzt die Spektrumslöcher und besetzt das ungenutzte Spektrum. Underlay Spectrum Sharing ermöglicht Koexistenz von sekundären Anwendern mit gleichzeitigem Schutz für die primären Benutzer durch eine Interferenzeinschränkung und Pflege von Quality of Service. In unserer Forschungsarbeit haben wir einige vorhandene Spektrum Sharing Techniken studiert und schlugen ein neuartiges Schema vor, die wir als Hybrid Spektrum Sharing Scheme nannten. Hybrid Spektrum Sharing Scheme kombiniert bereits vorhandene oben genannte Spektrum Sharing Methoden und verwendet beide Schemen gleichzeitig anstatt separat. Durch den Einsatz der Systeme zusammen, wird System-Durchsatz verbessert. Wir haben unser Modell mit der Verwendung von Continuous Time Markov Chain enwickelt. Interaktionen von primären und sekundären Benutzern wurden mit der Anwendung der Continuous Time Markov Chain modelliert. Wir haben unsere Arbeit bestätigt und präsentiert in Form von Diagrammen. Unser Schema legt einen Grundstein für weitere Arbeit auf dem Gebiet und kann verbessert und umgesetzt werden.



Eschrich, Marcus;
UWB-Detektion und -Lokalisierung von Personen in abgeschatteten Regionen anhand von Beugungseffekten. - 66 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Im Gegensatz zu Through-Wall-Problemstellungen werden in dieser Bachelorarbeit abgeschattete Regionen in L-förmigen Gängen untersucht, in denen eine Person ohne eigenen Sender nur über Mehrwegepfade mittels Reflexion und Beugung lokalisiert werden kann. Im Fokus steht die Integration von Beugungserscheinungen zur flächendeckenden Verbesserung der Genauigkeit gegenüber Untersuchungen, die ausschließlich auf Reflexionseffekten basieren. Dazu werden Messdaten von realen Szenarien mit einem UWB-Radar und einer monostatischen Antenne erfasst. Aus diesen werden insgesamt drei Ausbreitungspfade abgeleitet, mit deren Distanzen lokalisiert werden kann. Es wird ein Lokalisierungsprinzip und ein eindeutiges Zuordnungskonzept zwischen den gemessenen Distanzen und den Pfaden vorgestellt. Die Ergebnisse der darauf beruhenden Lokalisierung werden hinsichtlich ihrer Genauigkeit und der Reichweite bewertet und mit alternativen Methoden verglichen.



Müller, Björn;
Untersuchungen zur Verbesserung der Durchbruchsfestigkeit von lateralen DMOSFETs in einer SOI-Technologie. - 48 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

In der vorliegenden Bachelorarbeit wird der Einfluss von Geometrieänderungen auf die Durchbruchspannung von lateralen DMOSFETs untersucht. Hierzu wird die SOI-Technologie XT06 der X-FAB Semiconductor Foundries AG Erfurt genutzt. Es werden sowohl konventionelle n- und p-MOSFETs der genannten Technologie, Transistoren mit Feldplatte und Feldoxid-Transistoren betrachtet. Die Strukturen der Bauelemente sowie die Möglichkeiten der lateralen Geometrieänderungen werden vorgestellt. Die Ermittlung der Durchbruchspannung erfolgt durch die Simulation mit dem Bauelemente-Simulator TCAD Sentaurus Device der Firma Synopsys. Zur Vorbereitung wurden die Simulationsergebnisse mit den Messergebnissen der Standardbauelemente verglichen. Für verschiedene Strukturen werden ebenfalls die On-Widerstände berechnet. Die Simulationsergebnisse werden ausgewertet und ihre Entwicklung erläutert. Ein Vergleich innerhalb der einzelnen Bauweisen wird durchgeführt.



Ebert, Alexander;
Entwurf breitbandiger Verdrahtungen von einer rekonfigurierbaren LTCC-basierten Ka-Band-Schaltmatrix zur Hauptplatine. - 44 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde für den Einsatz in einer geplanten Satellitenmission ein breitbandiger Bonddrahtübergang von einer rekonfigurierbaren LTCC-basierten Ka-Band-Schaltmatrix auf eine Hauptplatine entworfen. Dazu wurden mit Hilfe der Softwarepakete CST Microwave Studio und Agilent ADS, unter Berücksichtigung fertigungstechnischer Beschränkungen, Bonddrahtübergänge charakterisiert und anschließend entsprechende Anpassnetzwerke konstruiert. Weiterhin wurde ein Übergang von der planaren Leitungsstruktur der Hauptplatine auf einen Koaxialverbinder entworfen. Vorgabe dabei war eine elektrische Kontaktierung mittels Bonddrähten bzw. -bändchen. Durch eine gezielte Gestaltung der Gehäusedurchführung für den Koaxialverbinder, konnte die Notwendigkeit eines komplexen Anpassnetzwerks auf Seite der Hauptplatine beseitigt werden.



Gulvadi, Sanat;
Realisation of an OFDM based communication system by means of software-defined radio and MATLAB. - 61 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Konventionelle Sicherheitssysteme nutzen Verschlüsselung und Schlüsselmanagementsysteme, die im OSI Layer 2 oder höheren Schichten angesiedelt sind. Es können jedoch auch die Eigenschaften des physikalischen Übertragungskanals genutzt werden, um eine sichere Übertragung schon in der physikalischen Schicht zu gewährleisten. - Ein OFDM-System, welches auf einer Software-Radio-Plattform unter Verwendung der USRP2 implementiert wurde, soll zur Entwicklung eines Sicherheitssystems auf der physikalischen Schicht (PHYSEC) dienen. Dazu muss das OFDM-System sehr flexibel konfigurierbar sein, d.h. jeder Unterträgers muss als Pilot-Ton oder zur Übertragung von Daten oder künstlichem Rauschen nutzbar sein oder auch abgeschaltet werden können. Um Informationen über die Charakteristik des Übertragungskanales zu erlangen, wurde ein Channel Sounding implementiert, auf dessen Basis ein PHYSEC-Algorithmus Entscheidungen zur Verwendung der Unterträger treffen kann. Ebenso wurde ein Scan-Algorithmus für das verwendete ISM-Band implementiert. Damit wird die Ermittlung eines nutzbaren Teilbereiches unter Vermeidung eventueller starker Störer in diesem häufig genutzten Band ermöglicht.



Iakovlev, Vladimir;
Energetische Modellierung und Simulation von drahtlosen Sensormodulen. - 59 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

In dieser Arbeit wurden Untersuchungen zur Erschaffung von einer Testplattform, welche für die Berechnung der Lebensdauer von Sensorknoten im Zusammenhang mit Energy Harvester benutzt wird, durchgeführt. Die Analyse von Literatur und verschiedenen wissenschaftlichen Arbeiten hat gezeigt, dass es kein solches Tool gibt. Die Entwicklung eines solchen Tools ist offensichtlich sehr nützlich für WSN, da der wichtigste Parameter - die Lebensdauer - damit verbessert werden kann. Der Aufbau des Modells basiert auf dem Operationssystem TinyOS. So habe ich dazu das Simualtionstool TOSSIM und dessen Erweiterung PowerTOSSIMZ ausgewählt. Sie haben gute Genauigkeiten in Bezug auf die Berechnung erzielt. Sie müssen aber modernisiert werden, um die Ziele der Arbeit zu erreichen. Um diese Modernisierung durchzuführen, ist eine besondere Herangehensweise notwendig. Die Modernisierung besteht darin, dass das Modell PowerTOSSIMZ um das Solarmodul und den Harvester ergänzt wird. Wie die Ergebnisse gezeigt haben, wurde dazu nicht die optimierte Methode verwendet, der Fehler beträgt etwa 40 Prozent. Die andere Arten der Optimierung konnte diesen Fehler jedoch verringern.



Pakhomov, Dmitry;
Konzeption und Aufbau eines Wirbelstrom-Messplatzes. - 70 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Ich habe Entwurf eines Wirbelstrom-Messplatzes unter Verwendung des Gerätes Elotest N300 ausgeführt. Dieser Messplatz kann im Folgenden im Fachbereich Theoretische Elektrotechnik für die traditionelle Wirbelstromprüfung verwendet werden, wenn sich das Objekt der Forschungen in der statischen Lage befindet. Damit man sie für den Fall verwenden konnte, wenn sich das Objekt mit bestimmter Geschwindigkeit bewegt, muss man die vorliegende Anlage modifizieren. Ich habe Information über Spulen in Sensoren von Elotest N300 ermittelt und habe Simulation der Spule in Sensor PKA-9H in Comsol Multiphysics 4.2a in 2-D Variante durchgeführt. Ich habe festgestellt, dass für die Messung des magnetischen Feldes der Spulen von Sensoren des Gerätes Elotest N300 die Nutzung von Gaußmetern 7030 und 620 Bell die genauen Daten der Veränderung der Größe der magnetischen Flussdichte von der Entfernung nicht gibt. Um genauere Daten mit dem Gaußmeter 7030 Bell zu bekommen, sind spezielle Sensoren für die Messung kleiner magnetischer Felder nötig. Das Gaußmeter 620 von Bell ist für die Messungen des magnetischen Feldes der Spulen von Sensoren des Gerätes Elotest N300 nicht geeignet. Von mir wurde auch die Konzeption gemacht, bei welchen Bedingungen man Wirbelstromprüfung durchführen kann, damit man im Folgenden die Ergebnisse mit den Ergebnissen der Lorentzkraft-Wirbelstromprüfung vergleichen konnte.



Treybig, Lukas;
Konzeption und Verifikation einer Satellitenemulation für Ku- und Ka-Band-Satelliten. - 105 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Die Entwicklung von Satelliten und den zugehörigen technischen Applikationen im Frequenzbereich des Ka-Bandes (17,3 GHz - 31 GHz) schreitet aufgrund des erhöhten Bandbreitebedarfs und der hohen Auslastung der bisher genutzten Bänder voran. Derzeitige Testsystem für entsprechende Sende- und Empfangstechniken, ins besonders für mobile Anwendungen, nutzen meist reale Satelliten. Um Aufwand und Kosten zu minimieren entsteht auf der Fraunhofer-Versuchsanlage "Am Vogelherd" in Ilmenau ein Satellitenemulator. Mit diesem soll die Emulation eines Satelliten im Ku-Band (10,7 GHz - 14,5 GHz) und im Ka-Band ermöglicht werden. In dieser Bachelorarbeit wird dieses System bezüglich seiner Eigenschaften und Parameter untersucht und mit realen Satelliten verglichen. Dazu wird zunächst die für die Emulation verwendete Hardware näher betrachtet und entsprechende Parameter, wie z. B. die Durchgangsdämpfung, für die einzelnen Komponenten bestimmt. Anhand dieser gemessenen Werte werden Streckenbilanzen für die Versuchsanlage erstellt. Diese theoretischen Betrachtungen werden mit den anschließend durchgeführten Messungen für den Uplink und Downlink der Versuchsanlage verglichen. In den Ergebnissen zeigt sich, dass mit dem Satellitenemulator EIRP von über 80dBW emuliert werden kann.



Thronicke, Nicole;
Entwicklung eines Messverfahrens zur Bestimmung der wellenlängenabhängigen Brechungsindizes von Farbgläsern. - 104 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

In der vorliegenden Arbeit wird ein Messverfahren zur Untersuchung der wellenlängenabhängigen Brechungsindizes von Farbgläsern (Filtergläser, wie sie bspw. in Filterradkameras zum Einsatz kommen) entwickelt. Grundlage dafür stellt eine umfangreiche Literaturrecherche bereits existierender Messverfahren sowie die Beurteilung und der Vergleich dieser hinsichtlich relevanter Kriterien dar. Anschließend werden basierend auf der Charakterisierung der verschiedenen Methoden Überlegungen zu neuen Messverfahren angestellt. Im Folgenden wird ein Versuchsaufbau realisiert und es werden Messungen an verschiedenen Glasproben zur Bestimmung deren Brechungsindizes in Abhängigkeit der eingesetzten Lichtwellenlänge durchgeführt. Von großer Relevanz war die Frage, in welcher Form die zu untersuchenden Proben vorliegen müssen. Es wird zum einen geklärt, ob diese in ihrer ursprünglichen Form als kreisförmige, verhältnismäßig dicke Rohmaterialien verwendet werden müssen oder ob diese im Vorfeld zu dünnen Filtern verarbeitet werden können bzw. die sinkende Transmission mit zunehmender Dicke dies sogar erfordert. Zum anderen wird die Möglichkeit betrachtet, dass die eingesetzte Messmethode beispielsweise die Verwendung prismatischer Glasproben voraussetzt. Abschließend werden die Ergebnisse und die daraus gewonnenen Erkenntnisse dokumentiert und der Versuchsaufbau hinsichtlich seiner Eignung abgeschätzt und auf mögliche Fehlerquellen untersucht.



Kühn, Stefanie;
Modellierung und Optimierung der Transparenz von Wärmeschutzverglasungen gegenüber elektromagnetischen Signalen im VHF/UHF-Bereich. - 70 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Umdenken in energiepolitischer Hinsicht führte zu neuen Techniken zur effektiveren Energienutzung. Dazu zählt die des metallischen Beschichtens von Gläsern, die noch immer die thermischen Schwachstellen in Häusern und Fahrzeugen darstellen. Die Eigenschaft der Dämpfung der Infrarot-Strahlung bringt den Nachteil mit sich, dass auch elektromagnetische Strahlung im VHF-/UHF-Bereich gedämpft wird. In dieser Arbeit sollen Gegenmanahmen untersucht werden, ohne den Infrarot-Schutz maßgeblich zu verschlechtern. Im Zuge dessen musste zunächst die Dämpfung, die eine solche Schicht verursacht, quantiziert werden. Um das zu erreichen, wurden mehrere Messungen durchgeführt, die als Grundlage für die sich anschlieenden numerischen Berechnungen mittels CAD-Programmen dienten. Zusätzlich wurden analytische Berechnungen angestellt. Als geeignete Gegenmanahmen werden im Anschluss verschiedene Strukturierungen der dämpfenden Metallbeschichtung vorgestellt.



Alsharef, Mohamed;
Modeling of channel occupancy scenarios in frequency, time and space. - 95 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Aktuelle Regelungen zur statischen Belegung des Funkspektrums haben Forscher und Regulierungsbehörden dazu motiviert, nach neuen Ansätzen zu suchen, welche die Unterauslastung des Spektrums verringern können. Diese werden durch zahlreiche Messkampagnen unterstützt. Aus diesem Grunde wurden Technologien wie Dynamic Spectrum Access und Cognitive Radio erdacht, die Nutzern ohne lizensierten Funkraum dynamischen Zugang auf spektrale Bänder ermöglichen, wenn dadurch lizenzierte Nutzer nicht gestört werden. Diese neuen Technologien befinden sich noch in der Entwicklungsphase, und um diese Entwicklung zu vereinfachen und zu beschleunigen, besteht die Notwendigkeit von effizienten Testverfahren. Diese Tests werden in einer sogenannten "Over-The-Air test in Virtual Electromagnetic Environment" (OTAinVEE)-Umgebung realisiert, welche in der Lage ist, kontrollierbare und reproduzierbare Tests durchzuführen. Aufgrund der Tatsache, dass die Tests in einem geschirmten, reflexionsarmen Raum stattfinden, ist es außerdem möglich, auch auf lizenzierten Bändern zu arbeiten ohne dabei Lizenznehmer zu stören, die auf diesen Frequenzen kommunizieren. Das OTAinVEE System benötigt adäquate Testszenarien, welche realistische Tests ermöglichen. Zu diesem Zweck erarbeiten und implementieren wir Kanalbelegungsmodelle, welche die Nutzeraktivität in Zeit, Frequenz und Raum einer realen Umgebung widerspiegeln. Diese werden unterstützt durch eine Messkampagne, die an verschiedenen Orten des Campus der Technischen Universität Ilmenau durchgeführt wurde. Die implementierten Modelle zeigen eine hohe Genauigkeit im Vergleich zu den empirischen Daten. Die Kanalbelegungsmodelle können als Eingabedaten für die OTAinVEE-Testumgebung verwendet werden.



Dong, Yingnan;
Analysis of performance and stationarity of MIMO channels of a static feeder link depending on height. - 70 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Die Stationarität des MIMO-Kanals ist für die erweiterte Übertragungsverfahren und -Anwendungen sehr wichtig. Aber die echten Kanäle können nur quasi stationär angenommen werden. D.h., dass die Statistiken des Kanals nicht über die ganze Zeit- und Frequenzbereich konstant bleiben kann, sondern nur innerhalb eines bestimmten endlichen Stationarität-Bereichs. Für einige erweiterte Übertragungsverfahren, das die Konstanz der Statistiken des Kanals innerhalb eines größeren Bereichs benötigt, bzw. für einige andere Anwendungen, wie z.B. die Festlegung der optimale Lage des Relais in Anbetracht der Höhe der Feeder-Link, ist die Charakterisierung der Bereichen der Stationarität wichtig und sinnvoll. Für die MIMO-Kanäle, im Gegensatz zu den SISO-Kanäle, ist die räumliche Struktur eines der wichtigsten Eigenschaften. Daher ist es notwendig, die Stationarität der mobile Kanäle zu bewerten und versuchen, die lokale Bereiche der Stationarität zu finden. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Untersuchung der von der Höhe abhängigen Nicht-Stationarität des gemessenen Kanals in einem städtischen Makrozelle Szenario und die Anwendung unterschiedlicher Methoden von Matrix-Metriken, um die Nicht-Stationarität zu bewerten. Die Bewegungen des Empfängers über Höhe könnte, einen nennenswerten Einfluss auf die räumliche Struktur des Kanals, die in der Variation der Korrelations-Matrizen über Höhe Ergebnissen führen. Außerdem kann verschiedene Kanalkapazität über die Höhe für die Leistung von MIMO zu erwarten. Die Matrix-Metriken-Methoden, die in der Arbeit verwendet werden, sind: CMD (Korrelationsmatrix Entfernung), NCMD (normalisierte Korrelation Matrix Entfernung) und DES (Entfernung zwischen äquidimensionale Unterräume). Alle Methoden besiert auf die räumliche Struktur des Kanals. Jede Matrix Metrik ist die Messung der Unterschiedlichkeit zwischen zwei verschiedenen Korrelationsmatrizen, mit dem Wert von 0 bis 1 (0 bedeutet, dass zwei Matrizen gleich sind, während 1 die völlige Unterschied heißt.). Mit den verschiedenen Methoden von Matrix-Metriken, können unterschiedliche Variation der räumlichen Struktur und lokale stationäre Regionen auch erwartet werden. Außerdem betrachten wir die räumliche Struktur getrennt bei den Sende-und Empfangsseite. Abgesehen von der Änderung der Umgebung der Streuung, wenn wir die Antenne Konfigurationen (z.B. die Anzahl der Antennen, die Antennenpolarisationen und die Abstand der Antennenelemente) ändern, kann die Unterschiede der Leistung von Matrix-Metriken auch erwartet werden. Denn alle diese Faktoren können zur verschiedenen Varianzen der räumlichen Struktur des Kanals führen.



Kasnakli, Emin Koray;
Tensor-based subspace tracking. - 80 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Die Schätzung und Nachführung des dominanten Unterraums wird in einer Vielzahl von Anwendungen in der Signalverarbeitung verwendet, wie etwa Datenkompression, Richtungsschätzung, Data Mining und anderen. Einer der bekanntesten Methoden zur Schätzung des Unterraums ist die Singulärwertzerlegung (SVD). Wenn jedoch die Beobachtungsdaten von Natur aus mehrdimensional sind wie beispielsweise bei der Richtungsschätzung auf einer 2-D-Antennenanordnung, dann kann multilineare (Tensor-) Algebra verwendet werden, um eine bessere Schätzgenauigkeit zu erhalten. Einer der Zerlegungen, die verwendet werden, um dies zu erreichen ist die "Higher-order SVD" (HOSVD). Für zeitveränderliche Anwendungen, wie beispielsweise Richtungsschätzung für instationäre Signalquellen, muss der Unterraum adaptiv nachgeführt werden. Wenn in diesem Fall wenn die Daten inhärent mehrdimensional sind, dann ist eine adaptive Nachführung auf Grundlage von Tensoralgebra zur Nachführung des sich zeitlich ändernden Unterraums der mehrdimensionalen zeitveränderlichen Daten wünschenswert. In dieser Arbeit zeigen wir einen generischen Ansatz für die Konzeption von Tensor-basierten adaptiven Verfahren zur Nachführung des Unterraums. Dieser basiert auf der Tatsache, dass die HOSVD-basierten Unterraums-Schätzung aus der SVD-basierten Unterraums-Schätzung direkt über eine Kronecker-strukturierte Projektionen errechnet werden kann, welche die Schätzung verbessert. Wir zeigen, dass die Nachführung des Tensor-basierten Signalraums erfolgen kann mit Hilfe von existierenden adaptiven Matrix-basierten Verfahren zum Nachführen des Unterraums, die parallel auf mehreren Matrix-Anordnungen ("unfoldings") der multi-dimensionalen Daten berechnet werden. Dies führt zu einer verbesserten Leistungsfähigkeit und Robustheit verglichen mit den ursprünglichen Algorithmen.



Topf, Felix;
Vergleich verschiedener Modelle zur Generierung der Empfangszustände für den landmobilen Satellitenkanal. - 66 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

In dieser Arbeit werden drei auf Markovprozessen basierende Zustandsmodelle zur Beschreibung des land-mobilen Satellitenkanals miteinander verglichen: das Markovmodell erster Ordnung, das Semi-Markov-Modell mit lognormal-Anpassung und das dynamische Markovmodell. - Vergleichskriterien sind dabei Zustandswahrscheinlichkeit, mittlere Zustandslänge, und der mittlere quadratische Fehler der Zustandslängenstatistik zur gemessenen Zustandslängenstatistik. - Die Untersuchung des Verhaltens der Modelle bei unendlicher Simulationslänge und der Vergleich mit dem theoretisch zu erwartenden Ergebnis zeigt, dass die Zustandswahrscheinlichkeit und die mittlere Zustandslänge von dem Markovmodell erster Ordnung und dem dynamischen Markovmodell exakt wiedergegeben wird. Beim Semi-Markov-Modell weicht die mittlere Zustandslänge ab. Jedoch wird die Zustandslängenstatistik besser als beim Markovmodell erster Ordnung beschrieben. - Die Untersuchung der benötigten Simulationslänge zeigt eine Konvergenz bereits nach 5 km für das Markovmodell erster Ordnung und das dynamische Markovmodell. - Zur zuverlässigen Parametrisierung der Modelle mittels Messdaten zeigt sich, dass das Markovmodell erster Ordnung und das dynamische Markovmodell etwa 5 km Messdatenlänge benötigt. Beim Semi-Markovmodel werden hierfür mindestens 10 km benötigt.



Thier, Volker;
Konzeption, Aufbau und Evaluierung einer kaskadierbaren Digitaleinheit zur Erfassung der Daten eines UWB-Sensorarrays. - 123 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2012

Der Einsatz von ultrabreitband-(UWB-)Sensorarrays für Messungen an lebendigen oder beweglichen Objekten stellt besondere Anforderungen an die Synchronisierung der Datenaufzeichnung für die einzelnen Empfänger. Die Diplomarbeit beinhaltet die Konzeption, den Aufbau und die Evaluierung einer kaskadierbaren Digitaleinheit zur Erfassung der Daten eines UWB-Sensorarrays. Diese Digitaleinheit besteht aus einem proprietären parallelen Bussystem, sowie mehreren Tochterkarten für die Aufzeichnung der UWB-Daten. Spezielle Busleitungen erlauben dabei die Synchronisierung der Datenaufzeichnung aller an da System angeschlossenen Tochterkarten.



Henke, Christian;
Auswertung der Sensordaten eines Smartphones zur Positionsbestimmung und zum Personenmonitoring. - 83 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Modern smartphones are equipped with several sensors, to collect lots of information about the user and his environment. Many applications and services on smartphones can benefit from this information, to raise their effectiveness. A service which is used frequently on smartphones is navigation. Until now, smartphones can locate their position by using GPS or mobile networks. Those methods have some serious disadvantages. This work focuses on an approach to determine users location by using built-in sensors. By detecting steps and directions, positioning can be done completely independent from GPS, without getting serious inaccuracy. The application has been launched in the Google PlayStore and can be downloaded by many Android smartphones. A second app has been developed to show the benefit in the need of monitoring of persons. By determing users position and detecting critical activities like a fall and by sending the collected information to a server, the usage of smartphone sensors can support the monitoring of persons significantly.



Schulze, Sindy;
OFDM für optische Übertragungssysteme. - 61 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

In dieser Arbeit sollen verschiedene Varianten des Mehrträgerverfahrens Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) für optische Übertragungssysteme untersucht werden. - Optische Übertragungssysteme basieren typischerweise auf Intensitätsmodulation und Direktempfang (IM/DD), wobei der Sender lediglich die Variation der Intensität erlaubt. Dies setzt reellwertige und unipolare Sendesignale voraus. Dabei sind drei wichtige OFDM-Techniken zu unterscheiden: DC-Clipped OFDM (DC-OFDM), Asymmetrically-Clipped OFDM(ACO-OFDM) und Pulse-Amplitude-Modulated DMT (PAM-DMT). - Bei DC-OFDM wird dem bipolaren Signal ein DC-O set hinzugefügt und die verbleibenden negativen Signalamplituden geclippt. Bei ACO-OFDM werden nur die ungeraden Unterträger moduliert, wohingegen PAM-DMT lediglich die imaginären Komponenten der komplexen Unterträger nutzt. Die Signale werden anschließend bei Null geclippt. - Die OFDM-Techniken sollen anhand ihrer Bitfehlerwahrscheinlichkeiten (BER) in Abhängigkeit der benötigten mittleren Signalleistung und in Abhängigkeit des Verhältnisses aus Bitrate und Kanalbandbreite miteinander verglichen werden. Dabei werden dispersive Kanäle angenommen, die als Gauß -Tiefpass modelliert werden. Der Empfang wird durch additives weißes gaußverteiltes Rauschen gestört.



Cruse, Christoffer;
Abhängigkeit der MIMO-Leistungsfähigkeit von Antennen- und Kanaleigenschaften. - 153 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

In den letzten Jahren haben insbesondere Kommunikationssysteme basierend auf hohen Systembandbreiten und Mehrantennen Konzepten eine starke Entwicklung und Standardisierung erfahren. Diese Konzepte nutzen insbesondere die räumliche und zeitliche Diversität des Übertragungskanals aus. Im Hinblick auf die Evaluierung dieser Konzepte ist es wichtig die Auswirkung unterschiedlicher Kanalcharakteristiken und Antenneneigenschaften zu kennen. Um diese Abhängigkeiten zu untersuchen kann auf unterschiedliche Methodiken der Kanalgenerierung zurückgegriffen werden. Zwei dieser Methoden sind die: Synthese von Kanaldaten basierend auf geschätzten Mehrwegepfaden Synthese von Kanaldaten basierend auf einem geometrisch-stochastischen Kanalmodell, z.B: WINNER+ Kanalmodell. Diese Ansätze erlauben es zum einen Antennenaperturen in den Analyseprozess zu integrieren ohne aufwändige Messkampagnen durchzuführen und zum anderen Kanalcharakteristiken durch Parameteränderungen zu variieren. Damit ist es möglich verschiedene Szenarien zu simulieren und den Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des MIMO Systems zu untersuchen. Hierfür steht ein Analyse Tool des Institutes für Informationstechnik der TU Ilmenau zur Ermittlung grundlegender MIMO Metriken (Metric Analyzing Tool) und ein Simulator des Institutes für Telekommunikation der TU Wien zur Betrachtung der Leistungsfähigkeit im Rahmen des UMTS - Long Term Evolution Standards (LTE Link Level Simulator) zur Verfügung. Ziel ist es die Leistungsfähigkeit von verschiedenen Antennen gegenüber zu stellen. Das Potential unterschiedlicher MIMO Konstellationen, bezogen auf die Zahl der Antennenelemente, hinsichtlich der Steigerung der Kanalkapazität zu untersuchen. Sowie den Einfluss verschiedener Large Scale Parameter des MIMO Kanals zu analysieren. Diese Betrachtungen werden dabei, mit Ausnahme des letzten Punktes, für beide Methoden der Kanalgenerierung durchgeführt. In der Auswertung sollen entsprechende Unterschiede herausgearbeitet werden um die Aussagekraft des Kanalmodells im Vergleich zur realistischeren Kanalsynthese einzuordnen.



Jünger, Florian;
Entwurf eines Spannungsreglers für ein passives RFID-Sensor-Tag. - 90 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

The Bachelor thesis presents the specification and design of voltage regulation circuitry for a 100 myW passive inductively coupled 13.56 MHz RFID coil-on-chip smart sensor tag. Fundamentals of inductive coupling, communication, and supply voltage generation in passive tags are used to derive specifications for voltage regulation. A regulating system is presented including the blocks: RF limiter, DC limiter, series low-dropout regulator, and poweron reset with brownout detection capability. Different realizations of these blocks are discussed. A promising solution for each block is adapted, designed, and simulated in a 350 nm regular CMOS technology. For the RF limiter a series diode with adaptive bulk biasing is used, that clamps high RF inputs. For the self-biased DC limiter a common CMOS comparator is used to prevent the system from large rectified voltages. For the low-dropout regulator a telescopic error amplifier with current buffer compensation is used. The regulator has a quiescent current consumption of 500 nA and a dropout voltage of 50 mV. It is designed to serve a maximum load current of 40 myA. The self-biased power-on reset with brownout detection achieves a long time reset pulse after system power-up, and after brownout events.



Saft, Benjamin;
Entwicklung eines integrierten aktiven Gatetreiber-IP-Blocks für den Einsatz in Automobilelektronikapplikationen mit Fokus auf Optimierung der EMI-Abstrahlungseigenschaften. - 165 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

In der Masterarbeit wird ein neuartiges Verfahren zur Ansteuerung von Leistungshalbleitern mit dem Ziel, der Reduzierung leitungsgebundener Störaussendung (EMI) entwickelt und implementiert. Aufbauend auf einer Analyse der Schaltvorgänge an Leistungshalbleitern (insbesondere MOSFETs) werden die Auswirkungen der auftretenden Kurvenformen und der Applikationsleiterplatte auf das leitungsgebundene Störspektrum diskutiert. Hierbei werden die Gradienten während der Strom- und Spannungskommutierung als wesentliche Einflussgrößen auf das Störspektrum identifiziert. Aus diesen Ergebnissen wird eine integrierte Mixed-Signal Schaltung zur Implementierung der Gradientenregelung auf Basis der direkten Messung der Gradienten realisiert. Hierfür wird u.a. ein neuartiges Verfahren zur Messung des Stromgradienten durch Ausnutzung parasitärer Induktivitäten entwickelt. Bei der Implementierung wird weiterhin auf die Besonderheiten der für den Gatetreiber angedachten BLDC-Motorsteuer-Applikationen eingegangen.



Mahr, Johannes;
Untersuchung der Abhängigkeiten zwischen Fahrzeugerschütterungen und begleitenden Bildinformationen. - 55 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit der Untersuchung der Abhängigkeiten zwischen Fahrzeugerschütterungen und begleitenden Bildinformationen. Zunächst musste ein Messsystem zur Datenerfassung implementiert werden, um synchron Bild- und Bewegungsdaten aufzunehmen. Basierend auf diesen Referenzdaten wurde untersucht, ob Informationen aus den Bilddaten gewonnen werden können, sodass Bewegungsprofile von Messfahrten aus Kameradaten reproduziert werden können. Um die Bildinformationen mit den Bewegungsdaten vergleichen zu können, mussten Merkmale zur Bewegungserkennung aus den Hemisphären-Bildern gewonnen werden. Dazu wurden mehrere Verfahren zur Bewegungserkennung in Bildern implementiert und verglichen. Diese wurden auf eine entzerrte Version der Hemisphären-Abbildung angewendet. Zur Rekonstruktion der Roll- und Nick-Bewegungen erwies sich die Berechnung des optischen Flusses zwischen den Bildern als besonders robustes Verfahren. Zur Schätzung des Gier-Winkels liefert eine Betrachtung der Ausrichtung des Fahrzeugs zur Sonne sehr gute Ergebnisse. Mit Hilfe der entwickelten Verfahren können Roll-, Nick- und Gier-Bewegungen von Messkampagnen nachgebildet und für Simulationen in der Fraunhofer Versuchsanlage >> Am Vogelherd << in Ilmenau eingesetzt werden. Das implementierte Messsystem soll auch im Rahmen des ESA-Projektes "Mobile Tracking Needs" zum Einsatz kommen.



Telemi, Sato;
Measurement based parametrization of the WINNER+ relay to mobile scenario. - 70 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Thema der vorliegenden Arbeit ist die Charakterisierung des Mobilfunkkanals zwischen einer Relay- und einer Mobilstation. Dazu werden Messdaten benutzt, die im Stadtzentrum von Ilmenau bei einer Mittenfrequenz von 2.53GHz aufgenommen wurden. Die Charakterisierung des Kanals basiert auf dem geometrisch-stochastischen Kanalmodell WINNER+. Die Parameter im Laufzeitbereich werden sowohl mit herkömmlichen Methoden der Signalverarbeitung als auch mit Hilfe eines hochauflösenden Parameterschätzers (RIMAX) bestimmt. Die Ergebnisse beider Verfahren werden miteinander verglichen. Die Kanalparameter im Winkelbereich werden ausschließlich mittels RIMAX bestimmt. Nach der Berechnung aller WINNER Large-Scale-Parameter, werden die Ergebnisse mit den Parametern anderer Ausbreitungsszenarien, wie z.B. urban-microcell (WINNER B1) verglichen. Im Rahmen dieser Arbeit werden zusätzliche Korrelationsparameter bestimmt, die bisher nicht Teil des WINNER B1 Szenarios sind. Weiterhin werden die Ergebnisse mit dem WINNER urban-macro-cell Szenario C2 verglichen. Die Besonderheit vom Szenario C2 im Vergleich zu einem Relay-Szenario besteht in der erhöhten Position der Basisstation (über Dachkante). Der Vergleich zeigt die Abhängigkeit der Parameter des Mobilfunkkanals von der Antennenhöhe.



Pöpperl, Maximilian;
Polarimetrische Filterung bei 60 GHz. - 88 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei verschiedene Methoden zur polarimetrischen Filterung untersucht. Für beide Verfahren wurden neben Simulationen auch praktische Versuche bei 60 GHz durch-geführt. - Zum einen wurde das sogenannte Single Sample Polarisation Filtering (SSPF) Verfahren analysiert. Dieses Verfahren ist für Radaranwendungen sehr gut geeignet, da zur Filterung lediglich eine Messung der Störsignale nötig ist. Diese ist praktisch durch ein Entfernen des Zielobjektes aus der Messstrecke möglich. Das Verfahren lieferte nicht nur in der Simulation sehr gute Ergebnisse sondern auch in den praktisch untersuchten Radarmessungen. In den durchgeführten Versuchen konnten sowohl mit einem Dieder als auch mit dünnen Kabeln als Zielobjekt Verbesserungen des SCNR durch den Filterprozess festgestellt werden. Im besten Fall betrug die Steigerung des SCNR 6,71 dB. Insbesondere im Fall der schwer erkennbaren, dünnen Kabel konnte eine Steigerung der Erkennungsrate mittels SSPF beobachtet werden. Der SSPF ist also eine sehr effiziente Methode um auch schwierig erkennbare Objekte in Radaranwendungen besser zu identifizieren. Der Nachteil besteht in der Notwendigkeit vorhergehender Messungen zur Klassifizierung der Störsignale. Dies kann bei sich ändernder Umgebung oder Echtzeitanwendungen, wie zum Beispiel bei Autoradarsystemen, zu Problemen führen. Bei den hier durchgeführten Versuchen handelte es sich um bistatische Radarsysteme. Um die Erkennungsrate der Objekte noch weiter zu erhöhen, könnten multistatische MIMO Versuche durchgeführt werden. Hierzu sollte das SSPF Verfahren jedoch erweitert oder angepasst werden. - Das Weighted Combination Polarisation Filtering Verfahren (WCPF) liefert bei genau bekannten Polarisationsparameteren sehr gute Ergebnisse, was in den Simulationen veranschaulicht wurde. Hier konnte ein geringerer Fehler auch bei kleinem SNR im Vergleich zum SSPF festgestellt werden. Eine vollständige praktische Untersuchung konnte aufgrund der hardwaretechnischen Gegebenheiten nicht durchgeführt werden. Mit nachträglich hinzugefügtem Störsignal zu in Messungen ermittelten Daten konnte jedoch auch hier eine teilweise praktische Untersuchung durchgeführt werden. Die Schätzung der Polarisationsparameter erfolgte mit dem sogenannten LMS (Least-Mean-Square) Verfahren. Für dieses Verfahren muss im Gegensatz zum SSPF jedoch das gesendete Signal bekannt sein. Dieses ist in Radarmessungen oft nicht messbar, so dass die Methode des WCPF mit einer Parameterschätzung mittels LMS für Radarmessungen nicht geeignet ist. In Mobilfunkanwendung oder ähnlichem, bei denen zum Beispiel während Kanalschätzungen das Sendesignal bekannt ist, könnte diese Filtermethode zum Einsatz kommen. Für beide Filtermethoden konnte ihre Funktion und Anwendbarkeit nachgewiesen werden. Sie sind jedoch für verschiedene Anwendungsfälle unterschiedlich gut geeignet.



Gherekhloo, Soheyl;
Robust distributed communication techniques. - 108 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Kommunikationstechniken in verteilten Systemen sind ein Gebiet der Signalverarbeitung, das sich mit der Nutzung von Vorteile der kooperative Diversität beschäftigt, ohne die Notwendigkeit mehrerer Antennen am jeden Benutzer. Diese Techniken werden vor allem in drahtlosen Netzwerken wie Sensor-Netzwerke, Ad-hoc-Netzwerke, etc. benötigt. Allerdings leiden die Netzwerke, die auf der kooperativen Multiple Input Multiple Output (MIMO)-Technik unter einem Mangel an perfekter Synchronisation, sowie einem Mangel an Kenntnissen des perfekten Kanals am Zielort. In dieser Arbeit werden die Grenzen der Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Netzwerken aufgezeigt, unter Voraussetzung der Kooperativen Diversität aufgrund von Synchronisationsfehler und ungenaue Kanalkenntnisse. Der Schwerpunkt des ersten Teils liegt auf der analytischen Auswertung der Kanalkapazität der Multi-Hop-Netze für die "Amplify und Forward" (AF) und "Decoding und Forward" (DF) Strategien unter der Annahme, dass die Kanalzustandsinformation an dem Empfänger bekannt ist. Eine Lösung in geschlossener Form ist für die ergodische Kapazität der DF Strategie unter der Annahme eines Rayleigh-Fading-Kanals erhalten. Es wird gezeigt, dass die Verwendung einer DF Strategie vorteilhafter ist als AF Strategie hinsichtlich der Kapazität der Multi-Hop-Übertragung. Die Analyse hat auch gezeigt, dass durch Verringerung der Anzahl der Teilstrecken, die Kanalkapazität im Bereich mit einem hohen Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) zunimmt. Darüber hinaus wird der Einfluss der Anzahl der Antennen auf Senderseite und / oder der Empfängerseite auf die erforderliche Anzahl von Hops untersucht. Der zweite Teil beschäftigt sich mit der Analyse der Auswirkungen der Synchronisationsfehler auf die Leistung der Multiple Input Multiple Output-Systeme. In diesem Teil wird der Einfluss der Synchronisationsfehler als Ungenauigkeiten der Kanalschätzung berücksichtigt. Wir betrachten eine additive Ungenauigkeitsmatrix, die Norm gebunden ist. Es wird gezeigt, dass die Synchronisationsfehler Intersymbolinterferenz erzeugen. Eine analytische Untergrenze des Signal-Interferenz-und-Rausch-Verhältnis (SINR) von Alamouti Space Time Block Codes (STBCs) und STBCs mit 4 Senderantennen der Rate 1/2 wird untersucht. Durch die Nutzung dieses Ungenauigkeitsmodells wird eine allgemeine Lösung für die beiden STBCs erhalten. Die Analyse zeigt, dass in dem Bereich mit einem hohen SNR die untere Grenze der SINR konvergiert gegen einen festen Wert. Damit kann die Erhöhung der Sendeleistung nicht das SINR am Empfänger erhöhen. Doch in den niedrigen SNR, bleibt der Verlust zwischen der Untergrenze des SINR und der normal SINR, wenn man Ungenauigkeiten außer Acht lässt, konstant. Der Durchschnittliche Wert dieses Verlustes zeigt, dass die Auswirkungen der Synchronisationsfehler durch Erhöhen der Anzahl von Empfangsantennen reduziert werden kann. Durch die Verwendung des oben erklärten Ungenauigkeitsmodells wird das robuste, da gegen Synchronisationsfehler unabhängige, verteilte Strahlformung entwickelt, die der Gewichtsvektor für den schlechtesten Fall optimiert. Darüber hinaus wird eine nicht-robuste Strahlformung, die keine Ungenauigkeit berücksichtigt, entwickelt. Die Simulationen haben gezeigt, dass die vorgeschlagene robuste Strahlformung garantiert immer einen höheres SNR als die nicht-robusten Strahlformung. Außerdem wird gezeigt, dass die Strahlformung, die auf der Statistik zweiten Ordnung basiert, nicht die Leistung verbessert, falls die momentane Kanalzustandsinformation verwendet wird, und die Kanal sich langsam ändert.



Ditzel, Johannes;
Linkabrissprädiktion zur Handoverentscheidung in drahtlosen Netzen. - 52 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2012

Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde das Thema "Linkabrissprädiktion zur Handoverentscheidung in drahtlosen Netzen" untersucht. Betrachtet wird speziell die Linkabrissprädiktion. Im Fachgebiet Kommunikationsnetze wurde die Roaming-Enabled Architecture (REACH) entwickelt. Sie dient dazu, einen nahtlosen Wechsel zwischen Netzen jeglicher Art zu ermöglichen. Dazu wird mit Hilfe von Ausreissererkennung und linearer Regression ein in der Zukunft liegender wahrscheinliches Abrisszeitpunkt berechnet. Ziel dieser Diplomarbeit war es zu prüfen, ob mit anderen mathematischen Verfahren besserer Prädiktionsergebnisse erzielt werden können. Es wurden zunächst die Bayessche Statistik und Partikelfilter betrachtet, da dies als ein vielversprechender Ansatz erschien. Da dies aus Zeitgründen nicht zu einem Ergebnis führte, wurde die Statistik der durchgeführten Messreihen zur Prädiktion benutzt. Mit Hilfe der vorkommenden Übergangswahrscheinlichkeiten in diesem Datensatz wird die Prädiktion auf einer Eingangsmessreihe durchgeführt. Am Ende werden die Ergebnisse graphisch dargestellt.



Alazab, Mostafa;
Measurement setup for antenna depointing estimation - testing satellite communication On-The-Move (SOTM) earth terminals at the fraunhofer test facility. - 112 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

In Satellite communication On-The-Move (SOTM) Systemen bewegt sich das Bodenterminal während der Kommunikation. Obwohl diese Bewegung eine Achsenabweichung der Antennenausrichtung verursachen kann, muss die Verbindung zum Satelliten aufrecht erhalten werden. Im Falle von Katastrophenszenarien stellt SOTM eine der möglichen Lösungen dar, um kommunikationsbasierte Dienste zur Verfügung zu stellen. Außerdem ist es für mobile Satellitenkommunikationsanwendungen wichtig, Störungen anderer Satelliten zu verhindern. Deswegen existieren für die zulässige Fehlausrichtung strenge regulatorische Grenzwerte. Um die Einhaltung dieser Grenzwerte zu prüfen ist es nötig, eine trotz der Satellitennachführung eventuell verbleibende Fehlausrichtung der Terminal-Antenne möglichst genau zu schätzen. Das Projekt Mobile Satellite Communications in Ka-band (MoSaKa) wirkt bei der Entwicklung von SOTM-Systemen mit. Einer der Vorzüge dieses Projektes ist die Installation einer Testanlage, die Fraunhofer Test Facility/Fraunhofer-Versuchsanlage Am Vogelherd (FTF), wo das gesamte SOTM-System und dessen Performance getestet werden kann. Diese Versuchsanlage wird vom Fraunhofer Institute for Integrated Circuits (Fraunhofer IIS) aufgebaut. Die FTF ermöglicht das genaue und wiederholbare Testen der Terminalabweichung. Die FTF ist mit Laborräumen und einem Antennenturm ausgestattet. In den Laborräumen wird ein Device Under Test (DUT) auf einen Bewegungsemulator montiert, welcher reale Bewegungen des Bodenterminals simuliert. Die Messung des Antennen-Depointings wird mit einem Sensorkreuz realisiert, welches auf dem Antennenturm befestigt ist. Im Rahmen dieser Arbeit werden Software-Simulationen zur Schätzung der Terminalabweichung mit Hilfe des FTF entwickelt. Die Terminalabweichung wird basierend auf einer Korrelationsgleichung berechnet, die das empfangene Signal an den Sensoren mit zuvor gespeicherten Referenzdaten vergleicht. Die Genauigkeit der Abweichungsschätzung wird durch eine Monte Carlo Simulation bewertet. Eine Simulation mit einem Beispiel-Terminal wurde durchgeführt und zeigt, dass die Terminalabweichung im FTF mit einer Genauigkeit von durchschnittlich mehr als 0.02&ring; geschätzt werden kann, was genauer als das von der International Telecommunication Union (ITU) gesetzte Limit von 0.2&ring; für Vehicle-Mounted Earth Station (VMES) betriebene Terminals ist. Die Wahl der Sensorpositionen auf dem Sensorkreuz beeinflusst die Genauigkeit der Abweichungsschätzung. Die optimale Sensorposition ist abhängig von der Form des Antennenrichtdiagramms des Terminals und von dem Wert des Signals to Noise Ratio (SNR) beim Empfänger. Ein effizienter, achsweiser Algorithmus für die Suche nach den optimalen Sensorpositionen wird vorgeschlagen.



Schröter, Carola;
A semi-algebraic framework for approximate CP decompositions by combining SALT and SECSI (SAcSE). - VIII, 109 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

In einer Vielzahl von Anwendungen wie beispielsweise in der Signalverarbeitung, der Biomedizintechnik oder der Bildverarbeitung, spielt die Untersuchung einzelner Signalkomponenten linearer Mixturen eine bedeutende Rolle. Im Allgemeinen können zu diesem Zweck sowohl bilineare als auch multilineare Strukturen genutzt werden, wobei der Einsatz von Tensoren präferiert wird, da diese wesentliche Vorteile im Vergleich zu ihren bilinearen Gegenstücken bieten. Zum einen erlauben Tensoren zum Beispiel eine effizientere Rauschminderung sowie die Identifikation einer größeren Anzahl von Signalkomponenten. Des Weiteren führt die Anwendung mehrdimensionaler Matrizen zu einer inhärent eindeutigen Zerlegung. Zwei grundsätzlich zu unterscheidende Ansätze zur Tensorzerlegung stellen einerseits die algebraisch berechenbare Higher Order Singular Value Decomposition (HOSVD), sowie die Canonical Polyadic (CP) Zerlegung dar. Im Gegensatz zur HOSVD führt die herkömmliche CP-Zerlegung jedoch häufig zu Konvergenzproblemen wie lokalen Minima oder einen hohen Rechenaufwand pro Iteration, da sie gewöhnlich mit iterativen Techniken, wie beispielsweise dem bekannten Alternating Least Squares (ALS) Verfahren, gelöst wird. Allerdings besteht ebenfalls die Möglichkeit, die CP-Zerlegung durch einen semi-algebraischen Ansatz zu berechnen. Dadurch können die soeben genannten Konvergenzprobleme vermieden und somit zuverlässigere Ergebnisse erzielt werden. Das SECSI-Verfahren (framework for semi-algebraic CP decomposition via Simultaneous Matrix Diagonalization) und der SALT-Algorithmus (semi-algebraic tensor decomposition) sollen stellvertretend als zwei Vertreter dieser Methode genannt werden. Während sich das SECSI-Verfahren durch die Berechnung aller verfügbaren SMDs und somit einer Vielzahl unterschiedlicher Schätzungen von den bisher existierenden semi-algebraischen CP-Zerlegungen unterscheidet, beruht der SALT-Algorithmus auf der Bildung einer verallgemeinerten Matrixdarstellung als Erweiterung der herkömmlich verwendeten $r$-mode Unfoldings und erlaubt damit eine größere Anzahl von Signalkomponenten gegenüber schon bestehenden Methoden. Basierend auf der Kombination der soeben erwähnten Vorteile beider Ansätze wird in dieser Bachelorarbeit eine neue Methode zur semi-algebraischen CP-Zerlegung mittels Simultaner Matrix-Diagonalizierung (SMD), genannt SAcSE, eingeführt. Die Grundidee der neuen Methode beruht auf der Erweiterung des bestehenden SALT Algorithmus, in dem alle konstruierbaren verallgemeinerten Matrixdarstellungen verwendet und demzufolge zahlreiche SMDs erhalten werden. Schließlich steht eine große Anzahl geschätzter Faktormatrizen zur Verfügung, wobei die Nutzung der verallgemeinerten Matrixdarstellung deutlich mehr Faktormatrizen hervorbringt als die Verwendung herkömmlicher Unfoldings. Anschließend werden aus allen Schätzungen die endgültigen Faktormatrizen gewählt. Zu diesem Ziel beinhaltet das SAcSE-Verfahren verschiedene Optionen zur Lösung der SMDs sowie zur Auswahl und Kombination der geschätzten Faktormatritzen. Einerseits können zum Beispiel alle verfügbaren SMDs berechnet werden. Andererseits besteht die Möglichkeit nur SMDs mit bestimmten Eigenschaften wie beispielsweise guter Konditionierung oder geringen Restfehlern auszuwählen. Die endgültige Schätzung wird anschließend entweder mithilfe einer sogenannten best matching Methode, oder alternativ, durch integrierte Heuristiken mit geringerem Rechenaufwand gesucht. Weiterhin beinhaltet das SAcSE-Verfahren drei verschiedene Heuristiken, die sich durch die Kombination verschiedener einstellbarer Optionen in Rechenaufwand und Rechengenauigkeit unterscheiden. Die integrierten Heuristiken wurden durch umfangreiche numerische Computersimulationen evaluiert, die sowohl die Flexibilität zwischen der Genauigkeit und der Simulationszeit als auch die Zuverlässigkeit der jeweiligen Heuristik demonstrieren. Die REC Heuristik kann beispielsweise zur Minimierung des Rekonstruktionsfehlers verwendet werden, während die TIME Heuristik eine sehr geringe Rechenzeit aufweist. Einen guten Mittelweg zwischen beiden Größen beschreibt schließlich die RECTIME Heuristik. Der Kompromiss zwischen Rechenzeit und Rekonstruktionsfehler jeder Heuristik wurde dabei für zahlreiche Szenarien untersucht.



Eichhorn, Benjamin;
Alternative Bitfehlerraten- und Jittermessungen. - 157 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Jitter stellt einen der begrenzenden Faktoren in der zulässigen Bitfehlerhäufigkeit hochbitratiger Datenübertragungssysteme dar. Integrierte Schaltkreise als essentielle Komponenten moderner Systeme müssen daher bereits im Herstellungsprozess einer Prüfung auf Einhaltung vorgegebener Spezifikationsgrenzen unterzogen werden. Methoden zur Bestimmung des Jitters sind zeitlich sehr aufwendig und werden im Laborversuch mit speziellen Bitfehlerraten-Testern (BERT) durchgeführt. Aus wirtschaftlichen Gründen kann diese Methode jedoch nicht im Rahmen einer automatisierten Produktionsstrecke angewendet werden. In der vorliegenden Arbeit werden bereits bestehende Methoden zur Bestimmung des Jitters analysiert und auf ihre Eignung innerhalb einer automatischen Teststrecke untersucht. Der Schwerpunkt liegt dabei auf einer Ausgewogenheit geringer Messzeit bei respektabler Genauigkeit. Nach Auswahl eines geeigneten Verfahrens werden auf Basis der theoretischen Grundlagen Zusammenhänge und Optimierungsansätze erarbeitet und dazu ein flexibler Algorithmus entwickelt. Je nach angestrebter Genauigkeit, Messzeit oder Gesamtvertrauen ermöglicht ein eigens dazu erstelltes MATLAB-Tool im Vorab Abschätzungen und Worst-Case-Zeitprognosen sowie eine nachträgliche Feinabstimmung relevanter Systemparameter. Im Rahmen eines Prototypen erfolgt die Implementierung des Algorithmus in einem automatischen Testequippment (ATE) und anschließender Verifikation. Die erhaltenen Messergebnisse werden hinsichtlich ihrer Qualität durch Referenzmessungen mit einem zur Verfügung stehenden Datenanalysator abschließend bewertet. In diesem Zusammenhang wird gezeigt, dass nach Wahl des Dual-Dirac-Verfahrens Jittermessungen beziehungsweise Bitfehlerratenmessungen mit einem automatischem Schaltkreistester mit moderatem Testzeitaufwand möglich sind.



Rexhäuser, Ronnie;
Entwurf einer Butler-Matrix zur Keulenformung mit einer kompakten Gruppenantenne. - 89 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Um den ständig steigenden Anforderungen der Übertragungstechnik gerecht zu werden, ist der Einsatz von Gruppenantennen eine vorteilhafte Möglichkeit die Antenneneigenschaften zu verbessern. Gruppenantennen können die abgestrahlte Leistung stärker bündeln, als Einzelantennen. Mit Hilfe von Speisenetzwerken ist eine Strahlschwenkung möglich. Dies kann kontinuierlich mit steuerbaren Phasenschiebern oder diskret mit festen Verzögerungsleitungen geschehen. Mit einer Butler-Matrix ist eine diskrete Steuerung der Antennenkeule möglich. Durch die Speisung an verschiedenen Eingangstoren werden genau festgelegte Phasendifferenzen an den Ausgängen erzeugt. Eine solche Butler-Matrix wurde bereits 1961 von Butler und Rowe entwickelt und veröffentlicht. Bisher wurden diese Butler-Matrizen für Gruppenantennen ausgelegt, die einen Elementabstand von einer halben Wellenlänge aufweisen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit den Auswirkungen auf die Strahlungseigenschaften einer Gruppenantenne, wenn der Elementabstand nur ein Viertel der Wellenlänge beträgt. Dabei wurde eine Gruppenantenne von vier Dipolen angenommen. Diese sind äquidistant und parallel entlang einer horizontalen Achse angeordnet. Beim Entwurfsverfahren wurde eine Arbeitsfrequenz von 868 MHz zu Grunde gelegt. Es wurde ein Speisenetzwerk entworfen, das die Verkopplung zwischen den einzelnen Antennen auf ein Minimum reduziert. Dies geschah auf der Grundlage einer klassischen Butler-Matrix und zusätzlich eingefügten Laufzeitgliedern. Dieses Speisenetzwerk wurde mit Hilfe von numerischen Simulationswerkzeugen optimiert und auf einem FR4-Substrat realisiert. Daraufhin erfolgte eine S-Parametermessung mit Hilfe eines Netzwerkanalysators. Der Vergleich der Messergebnisse mit den simulierten Werten ergab eine gute Übereinstimmung. Damit ist die Grundlage für eine effiziente Nutzung einer Gruppenantenne mit einem Elementabstand von einer viertel Wellenlänge gegeben. Somit können die geometrischen Abmessungen einer Antenne halbiert werden bzw. die Anzahl der Antennenelemente kann bei gleicher geometrischer Ausdehnung verdoppelt werden.



Kostack, Robert;
Entwicklung alternativer Schaltungsstrukturen unter den Aspekten der Erhöhung der EMC-Resistenz und gleichzeitiger Reduzierung der EMC-Emission von utomotive-Schaltkreisen. - 89 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

Diese Arbeit behandelt den Entwurf einer neuen integrierten EMV-Gleichstromreglertopologie unter Verwendung des DPI-Messprinzips. Der Entwurfsprozess umfasst dabei die systematische Untersuchung bereits bestehender EMV-Konzepte, auf denen aufbauend eine neue Schaltungstopologie vorgestellt wird, sowie die Dimensionierung und Layouterstellung inklusive Postlayoutanalyse des neuen Konzepts. Das für die Messung des späteren Testchips benötigte Testkonzept wurde dabei ebenfalls entworfen. Abschließend wurden die in Bezug auf den EMV-Entwurf gewonnenen Erkenntnisse für zukünftige Vorhaben aufbereitet.



Neumann, Felix;
Modellbasierter Entwurf eines RFID-Sensor-Tag-Systems. - 133 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

Im Rahmen dieser Master-Arbeit wurde ein Simulationsmodell und eine rechnergestützte Verifikationsmethodik entwickelt, mit deren Hilfe die Systemarchitektur eines RFID-Sensor-Tag validiert und optimiert, sowie das korrekte Zusammenspiel der von anderen Projektmitarbeitern zugelieferten Schaltungskomponenten nachgewiesen werden konnte. Dazu wurden von den Teilblöcken des RFID-Sensor-Tags Verhaltensbeschreibungen erstellt, die als Grundlage für die Systemsimulationen dienten. Anhand dieser Systemmodellierung konnte neben der Funktionalität des Schaltungskonzeptes auch der Einfluss der vorgesehenen Betriebsmodi auf den Stromverbrauch abgeschätzt werden.



Gläser, Georg;
Entwurf eines Transaction-Level-Simulationsmodells für einen eingebetteten 8051-Mikrocontrollerkern in SystemC . - 95 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

In dieser Arbeit wird ein Mikrocontrollermodell präsentiert, um in einer Systemsimulation eines Smart-Sensor-Systems die Software zu evaluieren. Da eine solche Simulation sehr komplex und aufwendig ist, ist es erforderlich, performantere Modelle zu entwickeln. Es ist daher günstig, ein möglichst abstraktes Modell einzusetzen. Zu diesem Zweck wird in dieser Arbeit ein nach außen zyklenakkurates Modell auf Transaktionsebene in SystemC des Intel-8051-Controllers auf der Basis einer freien Implementation von Oregano Systems entwickelt und vorgestellt. Der Einsatz eines abstrakten Instruction Set Simulators (ISS) beschleunigt die Simulation der Befehlsausführung um ein Vielfaches gegenüber einem RTL-Modell, da keine internen Ausführungszustände berücksichtigt werden müssen. Diese Abstraktion wird ebenfalls auf alle anderen Module angewendet, die durch eine abstraktere Beschreibungen Rechenzeit einsparen. Die Konzepte der TLM 2.0-Bibliothek werden eingesetzt, um das Modell weiter zu beschleunigen und zu abstrahieren. In diesem Rahmen werden verschiedene strukturellen Realisierungen des Speichers eingesetzt und bewertet. Insbesondere wird dabei das Konzept der zeitlichen Entkopplung auf zyklenakkurate Systeme erweitert und eingesetzt. In dieser Arbeit wird nachgewiesen, dass zeitliche Entkopplung in zyklenakkuraten Systemen möglich ist und große Performance-Gewinne denkbar sind. Der deterministische Character von geplanten Interrupts wird dabei zur Vermeidung von Ungenauigkeiten eingesetzt. Weiterhin werden die Verifikation des Mikrocontrollers und die Hardware-Software-Cosimulation diskutiert.



Günther, Stefan;
Design of a frequency locked loop for an existing buck converter. - 96 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

In Zeiten moderner Handgeräte spielt effizientes Power Management eine wichtige Rolle für analoge Schaltkreise. Batterieversorgte Geräte, wie Handys, DSCs und Notebooks verwenden Tiefsetzsteller zur Versorgung von ICs mit geringem Leistungsverbrauch. Tiefsetzsteller benötigen grosse Induktivitäten um den Ausgangsspannungsrippel zu reduzieren. Aufgrund der beschränkten Grösse von Mobilgeräten ist auch die Spulengrösse limitiert. Ein anderes Konzept um den Rippel zu reduzieren ist, die Schaltfrequenz zu erhöhen. FLLs bieten eine gute Möglichkeit um die Frequenz von selbstoszillierenden Konvertern zu regulieren. Ziel der Arbeit ist es eine FLL bei 20 MHz zu implementieren. Dies beinhaltet das auswählen eines passenden Konzepts, das Design und die Verifikation der FLL und eines Oszillators, welcher eine 20 MHz Referenzfrequenz erzeugt.



Porzig, Konstantin;
Untersuchungen zum Einsatz von numerischen Feldberechnungsmethoden zur Charakterisierung der Ausbreitung elektromagnetischer Felder in biologischem Gewebe. - 143 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

Die Berechnung elektromagnetischer Felder in biologischer Materie stellt eine zentrale Disziplin der biomedizinischen- und theoretischen Elektrotechnik dar. In dieser Arbeit werden die numerischen Zugänge anhand des Beispiels der transkraniellen Magnetfeldstimulation (TMS) vorgestellt und auf ihre Eignung untersucht. Ebenso erfolgt eine Literaturrecherche bezüglich der Verfügbarkeit von dielektrischen Eigenschaften biologischer Materie. Der Schwerpunkt der Masterarbeit liegt in der Berechnung des induzierten elektrischen Feldes mit Hilfe der Finiten Elemente Methode im Frequenzbereich unter Verwendung des Softwarepakets Comsol Multiphysics 4.2. Anhand einer analytischen Lösung werden die numerisch ermittelten Ergebnisse validiert. Weiterhin wird das Verhalten der elektromagnetischen Felder im Zeitbereich sowie der Einfluss dispersiver Materialeigenschaften untersucht und auf besondere Effekte näher eingegangen.



Saliminia, Amirhossein;
Konzept eines JMS Gateways zur Verarbeitung von Daten medizinischer Geräte. - 81 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Es gibt unterschiedliche Kommunikationsprotokolle und Datenstrukturen, die die Kommunikation zwischen unterschiedlichen Geräten ermöglichen. Um die Daten in einheitlichen Strukturen darzustellen und die Interoperabilität und Kommunikation zwischen den Geräten von unterschiedlichen Herstellern zu ermöglichen, spielen die Standards und Protokolle eine große Rolle. Die große Vielfalt verschiedener Anwendungsfälle für medizinische Geräte unterschiedlicher Hersteller hat die Folge, dass sich eine heterogene Umgebung von medizinischen Anwendungsfällen entwickelt hat. Wegen der Besonderheiten jedes medizinischen Anwendungsfalls ist es nicht einfach, diese zu homogenisieren. Eine Vielzahl unterschiedlicher Schnittstellen und Kommunikationsprotokolle wie z.B. DICOM -HL7 -GDT -Innity -XML -XDT -ADT -BDT -D2D - EDIFACT - KVDT -LDT -PAD -SCIPHOX -VCS etc. stehen für die Datenübertragung zwischen medizinischen Messgeräten und verschiedenen medizinischen Informationssystemen wie Krankenhausinformationssystemen (KIS) und Arzt-Praxis-Systemen zur Verfügung. Die Zielsetzung dieser Arbeit war die Realisierung eines Gateways am Beispiel eines Kommunikationsprotokolls zum Auslesen der generierten medizinischen Messdaten der jeweiligen Geräten. Nach entsprechender Aufarbeitung werden diese bzw. weitere auf deren Basis aggregierte Daten mittels der Kommunikationsmiddleware (JMS-Nachricht) an ein Assistenzsystem weitergeleitet. Am Beispiel eines Alarmmanagementsystems werden die Alarmsignale (Alarmmesswerte) von der Alarmquelle empfangen und als SMS-Nachricht oder E-Mail an die zuständige Person bzw. an das Assistenzsystem weitergeleitet.



Becker, Hanna;
New methods for higher order DOA estimation. - 95 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

Auf Grund seiner unendlich hohen Auflösung in Abwesenheit von Rauschen und Modellfehlern ist der Multiple Signal Classification (MUSIC) Algorithmus ein attraktives Verfahren, um die Ankunftsrichtungen von statistisch unabhängigen Signalen, die an einem Antennen-Array ankommen, zu schätzen. Allerdings verschlechtert sich die Performance des Algorithmus deutlich in der Gegenwart von Rauschen und Modellfehlern und es ist nicht möglich, mehr Quellen als Sensoren zu lokalisieren. Um in schwierigen Situationen, wie z. B. Szenarien mit vielen Signalen oder Quellen mit geringem Unterschied zwischen den Ankunftswinkeln, gute Ergebnisse zu erzielen, wurden Methoden basierend auf Statistiken höherer Ordnung entwickelt. Der 2q-MUSIC Algorithmus verwendet die zirkulären Kumulanten 2q-ter Ordnung der Messdaten, die in einer quadratischen Matrix angeordnet werden. Er nutzt ein virtuelles Array mit einer erhöhten Anzahl an virtuellen Sensoren, von denen einige sich an der gleichen Position befinden können, und profitiert von einer größeren Apertur des virtuellen Arrays. Dadurch ermöglicht es der 2q-MUSIC Algorithmus, mehr Quellen als Sensoren mit einer großen Genauigkeit und Auflösung zu lokalisieren. In dieser Arbeit analysieren wir einige Modifikationen und Erweiterungen des 2q-MUSIC Algorithmus, die zu einer Verbesserung der Performance führen können. Zuerst untersuchen wir den Einfluss von Kopplungseffekten auf den 4-MUSIC Algorithmus und analysieren unter welchen Bedingungen Kopplungseffekte die Lokalisierung einer erhöhten Anzahl von Quellen erlauben. Zweitens entwickeln wir verschiedene Verfahren zur Auswahl virtueller Sensoren um die Redundanz des virtuellen Arrays zu entfernen und bestimmen die beste Auswahlstrategie um einen maximalen Gewinn an Genauigkeit und Auflösung zu erzielen. Im dritten Teil der Arbeit analysieren wir die Nutzung rechteckiger Kumulantenmatrizen im 2q-MUSIC Algorithmus und untersuchen die Auswirkungen auf die Performance und die Anzahl identifizierbarer Quellen. Schließlich tragen wir zur Entwicklung von Erweiterungen des 2q-MUSIC Algorithmus für nichtzirkuläre Quellen, die die vollen Statistiken 2q-ter Ordnung der Messdaten nutzen, bei, indem wir die theoretische Performance-Analyse auf diesen Fall ausweiten, und untersuchen die Auflösungswahrscheinlichkeit von NC-2q-MUSIC.



Rühle, Johannes;
Segmentierung und Strukturklassifikation in Bildern der Himmelshalbkugel zur Schätzung der Versorgungsqualität bei land-mobiler Satellitenkommunikation. - 155 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

In dieser Masterarbeit werden Algorithmen zur Strukturklassifikation in Bildern der Himmelshalbkugel untersucht und miteinander verglichen. Hintergrund ist das Ziel einer photogrammetrischen Charakterisierung des land-mobilen Satellitenkanals (z.Bsp. zur Dienstgütevorhersage satellitengestützter Kommunikationssysteme, wie mobiler Satellitenrundfunk), wobei die zu erwartende Signaldämpfung aus dem Bildbereich um die Satellitenposition herum bestimmt werden soll. Im Bild sind dazu Bereiche ohne Signaldämpfung (freie Sichtverbindung zum Himmel), Bereiche mit Signalabschattung (durch Vegetation) und Bereiche mit Signalblockierung (durch solide Objekte z.B. Gebäude) zu identifizieren. Um diese Zerlegung des Bildes in drei Klassen durchzuführen, werden verschiedene Methoden der Farbbildverarbeitung und Mustererkennung miteinander kombiniert und in ihrer Leistungsfähigkeit verglichen. Im Einzelnen betrifft dies die statistische Texturanalyse unter Nutzung von Summen- und Differenzhistogrammen auf Grauwerten und deren Erweiterung für Farbbilder. Auf Basis dieser Histogramme werden geeignete Texturmerkmale (Intra-Plane-, Inter-Plane- und Farbabstandsmerkmale im RGB- und HSV-Farbraum) extrahiert, die für die anschließende Klassifikation benutzt werden. Als Klassifikatoren kommen neuronale Netze, Support Vector Machines, Nächste-Nachbarn-Klassifikation und Gaussian Mixture Models zum Einsatz. Der Test der Bildverarbeitungsketten auf einem Datensatz von 30 manuell annotierten Bildern zeigt folgendes: Die Nutzung von Texturmerkmalen bringt eine signifikante Verbesserung der Klassifikation gegenüber reinen Farbmerkmalen. Das beste Ergebnis konnte mittels Intra-Plane-Farbtexturmerkmalen unter Verwendung eines neuronalen Netzes erzielt werden und erbrachte eine pixelweise Korrektklassifikationsrate (Accuracy) von 92.7%. Es wird auch untersucht, inwieweit sich die Ergebnisse durch eine anschließende Graph Cut-Segmentierung verbessern lassen. Hier konnte die Accuracy auf 93.9% gesteigert werden. Wird lediglich eine Strukturunterscheidung zwischen Himmel und Umgebung angestrebt (Zusammenfassung von Vegetation und Gebäuden), so kann auf dem verwendeten Datensatz eine Accuracy von 98.0% erreicht werden. Dagegen liefert das in der Literatur beschriebene Verfahren der geodätischen Rekonstruktion nur eine Accuracy von 87.0%.



Landau, Lukas;
Advanced robust adaptive beamforming for wireless networks. - 79 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

Die Masterarbeit beschreibt neben einer umfassenden Literaturrecherche eine Anzahl innovativer robuster Beamforming Algorithmen. Darunter befinden sich Algorithmen basierend auf dem Constrained Constant Modulus Design Kriterium, hoch effiziente Algorithmen mit einem gemeinsamen Optimierungsverfahren basierend auf der modifizierten Conjugate Gradient Methode, sowie Algorithmen basierend auf Low-Complexity Mismatch Estimation (LOCME). Zusätzlich wurde ein Algorithmus für verteiltes Beamforming entwickelt in dem jeder Knoten sein Knoten Gewicht autonom berechnen kann, mit einem sehr geringen Bedarf an Netzwerk-Kollaboration.



Steinwandt, Jens;
Advanced array signal processing techniques for beamforming and direction finding. - 120 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

Adaptive Strahlformung und Richtungsschätzung sind wesentliche Bereiche in der Signalverarbeitung von Mehrantennensystemen, die sich mit der Extraktion von Informationen aus empfangenen Signalen befassen. Aufgrund ihrer unabdingbaren Notwendigkeit in einem breiten Spektrum von wichtigen technischen Anwendungen, wie etwa der Radartechnik, der Mobilkommunikation, der Radioastronomie und der Biomedizin, ist die Signalverarbeitung von Gruppenantennen ein sehr aktives Forschungsgebiet. In dieser Arbeit werden drei grundlegende Konzepte vorgestellt, die zur erheblichen Weiterentwicklung in diesem Feld beitragen. Im ersten Teil wird eine neue Art der adaptiven Strahlformung für nicht-zirkuläre Signale entworfen, die auf dem Prinzip der minimalen Varianz basiert. Drei für zirkuläre Signale optimierte Algorithmen werden erweitert, um die statistischen Eigenschaften der nicht-zirkulären Signale vollends auszuschöpfen, was zu einer signifikanten Leistungssteigerung führt. Der zweite Teil befasst sich mit der Richtungsschätzung in einem niederdimensionalen Signalraum. Es wird gezeigt, dass durch diese Transformation der Rechenaufwand wesentlich verringert und eine größere Genauigkeit der Schätzwerte erreicht werden kann. Diese Feststellung ist Ausgangspunkt für die Entwicklung zweier Schätzverfahren, die den niederdimensionalen Signalraum ausnutzen und ein überragendes Auflösungsvermögen für eng beieinander liegende Quellen bei niedrigem Rauschabstand und kleinem Datenumfang erzielen. Im letzten Teil wird eine neue Strategie für die Richtungsschätzung präsentiert, die Vorkenntnisse über die Position einiger Quellen in die Schätzung von unbekannten Signalquellen einbezieht und diese erheblich verbessert. Der neuartige Ansatz ist für Situationen mit einem begrenzten Datenumfang entwickelt und basiert auf einer Modifikation der geschätzten Kovarianzmatrix. Es werden dann zwei Arten von Algorithmen vorgestellt, die durch Ausnutzung des Vorwissens eine wesentlich höhere Schätzgenauigkeit ermöglichen.



Seyfarth, Stefan;
Entwurf und Simulation von Gruppenantennen für das 60 GHz-Band. - 70 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit werden Antennen in LTCC-Technologie für den unlizensierten Übertragungsbereich bei 60 GHz betrachtet. Es wird ein bereits bekanntes Antennenelement mit der für solche Entwurfsvorgaben weit verbreiteten Software Ansoft HFSS parametrisiert und simuliert. Auf Basis dieses Elements werden verschiedene Antennengruppen entworfen und untersucht. Abschließend wird eine Antennenanordnung, welche vorgegebene Spezifikationen erfüllt, um ein Speisenetzwerk ergänzt, das die notwendigen Signale phasenrichtig zur Verfügung stellt. Dabei sind die Einflüsse der Fertigungstechnologie zu beachten.



Scherz, Karl Bernhard;
Development of a trimming procedure for the wafer level test of a high precision integrated hall sensor ASIC. - 76 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Entwicklung von einer Test- und Kalibrierungsprozedur für den Wafer Sort Test eines hoch präzisen integrierten Hallsensor ASICs der Firma sensordynamics. Dafür ist im Labor ein Evaluierungsboard zu entwickeln mit dem der Chip programmiert und getestet werden kann. Der Aufbau muss es ermöglichen den Chip über Temperatur und ein äußeres Magnetfeld testen zu können, ohne dabei störende Einwirkungen auf die Messergebnisse des Chip zu erhalten. Für das Wafer Sort Trimming ist eine Prozedur zu entwickeln, welche die Auswahl der bestmöglichen Einstellungen bezüglich Temperatur-, Versorgungsspannungs- und Frequenzstabilität gewährleistet.



Escher, David;
TFBAR-Ozillatorschaltung. - 80 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Im Rahmen der vorliegenden Bachelorarbeit werden der Aufbau und die Funktionsweise von akustischen Volumenwellenresonatoren (Bulk Acoustic Wave Resonator) sowie die Grundlagen des Entwurfs und der Simulation von Mikrowellenoszillatorschaltungen beschrieben. - Im Bereich der Hochfrequenztechnik werden Oszillatoren benötigt, um möglichst spektral reine, sinusförmige Schwingungen zu erzeugen. Resonatoren auf der Grundlage akustischer Wellen eignen sich besonders gut, die hohen Anforderungen zu erfüllen und sind gerade im Bereich mobiler Endgeräte nicht mehr wegzudenken. - Im praktischen Teil der Arbeit wurde eine existierende Mikrowellen-Oszillatorschaltung nach dem Colpitts-Prinzip auf der Grundlage eines akustischen Volumenwellenresonators messtechnisch untersucht und ihre Funktion durch Simulation unter Einbeziehung eines elektromagnetischen Feldmodells der Platine nachvollzogen. Die existierende Schaltungsvariante zeigte eine unerwünschte Schwingung bei ca. 8,6 GHz, wobei der Resonator seine Grundwelle bei knapp 2 GHz hat und die Schaltung bei dieser Frequenz schwingen sollte. - Es wurde zunächst festgestellt, dass die für eine korrekte Funktion benötigten Bauelementewerte unterhalb der geschätzten parasitären Kapazitätswerte gegen Masse liegen würden und die Ankopplung des Resonators an die Schaltung zu gering ist. - In der Folge wurde ein neues Leiterplattenlayout mit einer einfachen Rückkopplung entworfen, dass zudem unter den zentralen Bauelementen keine Massefläche enthält, um die Kapazitätswerte gegen Masse zu verringern. Ebenfalls wurde der Resonator so nahe wie möglich an die Leiterbahn der Rückkoppelschleife verlegt. - Obwohl auch bei diesem Leiterplattenlayout die Funktionsweise durch Simulation positiv überprüft werden konnte, zeigte sich in der Praxis erneut eine Schwingung bei ca. 8 GHz. Es wird vermutet, dass sich dies auf unkompensierte parasitäre Kapazitäten im Transistor zurückführen lässt, zudem ist die Ankopplung des Resonators scheinbar immer noch nicht ausreichend.



Kuzmina, Kristina;
Entwurf und Implementierung eines pluginbasierten Softwaresystems zur Erstellung und Ausführung von Testschritten und Testabläufen an den modularen Testsystemen des Themenbereichs IEM. - 60 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

In dieser Arbeit war die Software für ein Testsystem von IMMS entwickelt. Diese Software realisiert ein paar Aufgaben, als: die Bestimmung des aktuellen Zustands des Systems, die Vorbereitung der Daten für die Tests, die Auswahl und die Ausführung der Liste der Tests. Für die Bestimmung des aktuellen Zustands des Systems war die DLL-Bibliothek mit der Programmiersprache C++ geschrieben, diese Bibliothek den Report von Programm MAX durchsieht und die Information über die Karten des Systems aus diesem Report bekommen. Die Bibliothek für die Datenvorbereitung war mit der Programmiersprache C++ geschrieben, diese Bibliothek bekommt die Information über die Signale aus der Datei des Formates "*.pc". Ein Beispiel für die Vorbereitung der Daten war beschriebt und realisiert. Auch waren viele verschiedene Fehler vorgesehen, zum Beispiel, für die Ausführung der Tests, für die Festlegung der Signale auf die Kanäle der Karten. Auch war ein Test für die PMU-Karten geschrieben. Dieser Tests ist einen Connection Test. Das ist ein Beispiel für den Aufbau des Testmoduls. Ein Konzept der Testmodule war beschriebt und entwickelt. In dieser Software war eine dynamische Ladung für die Testmodules und für die Dienstmodules vorgesehen. Die Realisierung dieser Aufgabe war in dieser Diplomarbeit motiviert und beschrieben. Auch war ein Konzept für den Aufbau für die Programmmodule für jeden Kartentyp entwickelt. Da der Aufbau der Testmodule in dieser Software mit der Konfigurierung der Karten realisiert war, wird das Konzept für den Aufbau für die Programmmodule für jeden Kartentyp im Weiteren entwickeln. Und auch kann man im Weiteren eine Kommunikation zwischen den Karten realisieren. Diese Entwicklung wird mehr einfache für Verständnis. Die Entwicklung der neuen Tests wird auch einfacher.



Suzaly, Nuha;
Microwave imaging via space-time beamforming. - 43 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Brustkrebs ist eine der meist diagnostizierten Krebserkrankungen bei Frauen. Durch eine Früherkennung und eine rechtzeitige Therapie kann die Lebenserwartung der Patienten erheblich verbessert werden. Die zurzeit am häufigsten angewandte Methode zur Früherkennung ist Palpation und Bestätigung durch eine Röntgen-Mammographie. Neben der Verwendung von ionisierender Strahlung erfordert dieses Verfahren eine unangenehme Brustkompression. Im Rahmen des DFG-Projektes UltraMEDIS wird am Fachgebiet Elektronische Messtechnik der TU Ilmenau untersucht, ob Brustkrebs mit Hilfe des Einsatzes von Ultrabreitbandtechnik (UWB) frühzeitig erkannt und lokalisiert werden kann. Dieses Verfahren basiert auf der Detektion der unterschiedlichen dielektrischen Eigenschaften von gesundem und Tumorgewebe. Das Verfahren Microwave Imaging via Space-Time Beamforming (MIST) wurde von der Arbeitsgruppe um S.C. Hagness speziell für die Brustkrebserkennung entwickelt. Die Implementierung und eine Eigenschaftsanalyse dieses Algorithmus im Vergleich zum klassischen Migrationsverfahren (Delay-and-Sum Beamforming (DAS)) ist Gegenstand dieser Arbeit. Anhand von Messungen mittels M-Sequenz-Radar von Brustphantomen aus homogenem Material mit eingebetteten tumorähnlichen Strukturen werden diese Algorithmen evaluiert.



Schuschies, Tim;
Implementierung eines SENT-Transmitters auf einem 8051 Mikrocontroller. - 82 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Sensoren werden immer komplexer und intelligenter. Sie übernehmen Aufgaben, die bisher nur von den angeschlossenen Steuergeräten bewältigt wurden. Dies geschieht unter Verwendung von leistungsstarken Datenverarbeitungseinheiten, wie digitalen Signalprozessoren, FPGAs oder auch Mikrocontrollern. Aus der Zusammenschaltung von herkömmlichen Sensoren und diesen Verarbeitungseinheiten entstehen intelligente Sensoren. Diese müssen immer noch mit Steuergeräten kommunizieren, können das aber auf höheren Ebenen tun. Um diese Verbindung zwischen Steuergeräten und Sensoren zu optimieren, wird ein Protokoll implementiert, das bisher verwendete Schnittstellen ersetzen kann. Die folgende Arbeit beginnt dabei mit einem Überblick über den aktuellen Stand der Technik, worauf die Erklärung des Protokolls und dessen Anforderungen folgen. Anschließend wird die Umsetzung der Softwarelösung erläutert und das daraus entstandene Ergebnis mit anderen bereits vorhandenen Transmittern verglichen um die Verwendbarkeit aufzuzeigen. Der Vorteil der hier entwickelten Softwareimplementierung ist die Flexibilität, die es ermöglicht die Lösung auf spezielle Problemstellungen und Umgebungen anzupassen.



Rosenboom, Nils;
Entwicklung eines zuschaltbaren Empfänger-Eingangsfilters für den Frequenzbereich 118 MHz bis 512 MHz zur Unterdrückung von Störsignalen aus dem UKW-Rundfunkbereich und KW-Bereich < 30 MHz. - 85 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Diese Arbeit behandelt die Entwicklung eines Empfängereingangsfilters für den Empfangsbereich von 118-512 MHz, zur Unterdrückung von Störsignalen aus dem UKW-Rundfunkbereich und KW-Bereich, bei einer maximalen Eingangsleistung von 10 W CW. Dazu gehören der Entwurf des LC-Filters sowie eine Simulation in der Design Plattform "`Microwave Office"' von AWR. Zu Beginn wurden verschiedene LC-Filterstrukturen untersucht, wobei sich eine Bandsperre des Typs Tschebyscheff I in Kombination mit einem elliptischen Hochpass als am Besten geeignet herausstellte. Die Arbeit baut daher auf diesen beiden Filterstrukturen auf. An Hand der maximalen Strom- und Spannungsbelastung wurden Bauelemente ausgewählt und das Filter so angepasst, dass ein negatives Frequenzverhalten kompensiert wird. Dabei wurde die Leiterplatte in die Simulation mit einbezogen. Zusätzlich wird ein für das Filter geeigneter PIN-Diodenschalter beschrieben, welcher die Möglichkeit bereit stellt auf einen ungefilterten Signalpfad umzuschalten und somit die Empfängerempfindlichkeit zu erhöhen. Bei der Entwicklung wurde auf eine zukünftige Serienfertigung Wert gelegt und daher ausschließlich diskrete Bauelemente verwendet.



Lehmann, Christian;
Implementierung eines SENT-Receivers auf einem 8-Bit Mikrocontroller und Einordnung des Protokolls im Kontext anderer Datenübertragungsprotokolle der Sensor-Aktor-Ebene. - 49, 13 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Im Zuge des technischen Fortschritts in der Mikrorechnertechnik ist es möglich, immer mehr Funktionen in Sensoren zu integrieren, die zuvor den angeschlossenen Steuergeräten vorbehalten waren. Somit entstehen sogenannte intelligente Sensoren, die sich dadurch auszeichnen, dass sie ihr analoges Signal aufbereiten und verarbeiten, bevor sie es über eine digitale Schnittstelle übertragen. Dies erfordert digitale Datenübertragungsprotokolle, welche die analogen Schnittstellen ersetzen und den neuen Anforderungen intelligenter Sensoren gerecht werden. Das, in der Norm SAE J2716 standardisierte, SENT-Protokoll beschreibt eine solche digitale Schnittstelle, deren Empfängerseite im Rahmen dieser Arbeit als Softwarelösung auf einem Mikrocontroller realisiert wird. Er dient als Empfänger für den Test intelligenter Sensoren mit SENT-Schnittstelle. Zuerst wird das Protokoll beschrieben und eine Einordnung im Kontext anderer digitaler Datenübertragungsprotokolle aus dem Sensor-Aktor-Bereich vorgenommen. Anschließend werden darauf aufbauend Vorüberlegungen angestellt, auf deren Grundlage die Implementierung des SENT-Receivers erfolgt. Der im Ergebnis entstandene Quellcode wird in Bezug auf die Vorüberlegungen erläutert und auf die Erfüllung der gestellten Anforderungen getestet. Die Ergebnisbewertung sowie ein Ausblick auf die mögliche Weiterentwicklung der Implementierung bilden den Abschluss der Arbeit.



Thor, Marcus;
Entwurf und Implementierung eines Flottenmanagement Web-Interface für Elektrorollstühle. - 118 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2011

Das Fraunhofer IOSB - AST hat zusammen mit der Otto Bock Mobility Solutions GmbH ein Fernwartungs- und Flottenmanagementsystem auf Basis der Technologien GPRS und GPS entwickelt. Es dient dazu, die E-Rollstühle aus dem Hause Otto Bock von einer Servicezentrale aus parametrieren zu können sowie den aktuellen Systemzustand zu analysieren. Darüber hinaus kann zeitzyklisch auf Positions und Statusinformationen der Rollstühle zugegriffen werden. In dieser Diplomarbeit wird die Planung, Konzeption und Programmierung einer Webanwendung beschrieben, die eine Verwaltung und Auswertung von E-Rollstuhl-Fernwartungsmodulen ermöglicht. Die Anwendung wurde in verschiedene Bereiche untergliedert, um den Zielgruppen Hersteller, Händler und Endanwender eine individuelle Sicht auf das System zu geben. Für die Programmierung wurden verschieden Technologien verglichen und geeignete, wie z.B. das PHP-basierte "Zend Framework" und die JavaScript-Bibliothek "jQuery", ausgewählt. Das Ergebnis der Arbeit ist eine funktionsfähige und skalierbare Software, die neben der Visualisierung von Positions- und Statusinformationen, auch Distributionsstrukturen, die durch den Verkauf und die Nutzung von Fernwartungsmodulen entstehen, abbildet.



Wang, Yang;
Charakterisierung der magnetischen Abschirmeigenschaften technischer Anordnungen. - 91 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2011

1 Messprozess: Mit einem Wirbelstromgerät als Erregungsquelle und einem Milli-Gaussmeter als Messsensor kann man Schirmeigenschaften verschiedener Materialien in unterschiedlichen Abständen bei niedrigen Frequenzen ausführen. - 2 Messprinzip: Die Metall-Platte kann durch Wirbelströme ein Gegenmagnetfeld gegen das Erregerfeld erzeugen und das Erregerfeld teilweise kompensieren. - 3 Frequenzabhängigkeit: Der Magnetfeld-Messsensor misst das resultierende Feld. Je höher die Erregungsfrequenz ist, desto schwächer das Magnetfeld. - 4 Abstandsabhängigkeit: Je größer der Abstand zwischen Sendespule und Messensor beträgt, desto stärker nimmt das Magnetfeld ab. - 5 Seitliche Feldverteilung: Je weiter die Sendespule seitlich vom Messsensor verschoben wird, desto stärker nimmt das Magnetfeld ab. Nach einer bestimmten Position schwankt das Magnetfeld wieder stärker. - 6 Materialabhängigkeit: Die Schirmeigenschaften sind vom Material abhängig. Material, welches eine hohe relative Permeabilitätszahl besitzt, schirmt das Magnetfeld besser ab. - 7 Schichtabhängigkeit: Wenn man mehrere Schichten eines Materials verwendet, kann man das Magnetfeld stärker abschirmen. - 8 ELOTEST B1 V3 Wirbelstrommessgerät: Mit ELOTEST B1 V3 Wirbelstrommessgerät kann man Fehler in einem Messobjekt quantitativ erkennen.



König, Jonas;
Untersuchung der Korrelation des Schwundverhaltens räumlich getrennter Satellitensignale für ein neues Mehrsatelliten-Kanalmodell. - 115 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

In der vorliegenden Masterarbeit wird die Korrelation der langsamen und schnellen Schwundeigenschaften (slow- und fast signal variations) von Satellitensignalen mehrerer Satelliten an einem mobilen Empfänger auf Basis gemessener Signale im S-Band untersucht. Dabei werden nicht die Signale selbst, sondern Parameter aus den Kurzzeitstatistiken der Signale korreliert. Im zugrundeliegenden Kanalmodell wird dabei der langsame und schnelle Schwund additiv überlagert und mittels einer statistischen Verteilung beschrieben (Loo-Verteilung). Die drei Parameter einer solchen Loo-Verteilung sind der mittlere Signalpegel des langsamen Schwundes und seine Standardabweichung sowie der mittlere Signalpegel von Mehrwegekomponenten (schneller Schwund). Um diese Parameter aus den vorliegenden Messdaten ermitteln zu können, werden zunächst zwei Verfahren zur Schätzung der Loo-Parameter untersucht. Die eine Methode (in der Arbeit als "Filtermethode" bezeichnet) verfolgt den Ansatz, den langsamen und schnellen Schwund mit einer Filterung zu trennen. Aus den beiden getrennten Signalen werden dann die Parameter extrahiert. Die andere Methode basiert auf einer Kurvenanpassung der Verteilungsdichtefunktion an die Loo-Verteilung (in der Arbeit als "Fitting-Methode" bezeichnet). Bei ihr werden alle drei Parameter gemeinsam geschätzt. Um die Leistungsfähigkeit beider Verfahren zu bewerten, werden diese zunächst anhand von simulierten Daten getestet. Beide Methoden weisen Stärken und Schwächen auf. Während die Ergebnisse der Filtermethode eher mit einem systematischen Fehler behaftet sind, zeigt die Fitting-Methode eher stochastische Fehler. Beide Parameterschätzverfahren werden auf Messdaten von etwa einhundert Kilometern angewendet. Für sie wird die Korrelation der Loo-Parameter für den Zwei-Satelliten-Empfang untersucht. Die Korrelation wird für die kombinierten Satellitenzustände "gut-gut", "gut-schlecht", "schlecht-gut" und "schlecht-schlecht" angegeben. Die ermittelten Werte bilden die Grundlage zur Parametrisierung eines Mehrsatellitenkanalmodells.



Walther, Markus;
Comparison of methods for providing realistic channel data for multi antenna systems evaluation in relation to specific antenna properties. - 111 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

In den letzten Jahren haben insbesondere Kommunikationssysteme basierend auf hohen Systembandbreiten und Mehrantennen-Konzepten eine starke Entwicklung und Standardisierung erfahren. Diese Konzepte nutzen insbesondere die räumliche und zeitliche Diversität des Übertragungskanals aus. Daher ist es wichtig, bei der Evaluierung dieser Konzepte realistische Kanaldaten und unterschiedliche Antenneneigenschaften zu berücksichtigen, welche somit in den Entwicklungsprozess einfließen können. Für die realistische Evaluierung der Performance von Übertragungsverfahren können verschiedene Methoden/Konzepte zur Generierung/Bereitstellung von Kanaldatensätzen berücksichtigt werden. Folgende Ansätze sollen hier unterschieden werden: 1. Direkte Verwendung von Messdaten aus dem Channelsounder; 2. Synthese von Kanaldaten basierend auf geschätzten Mehrwegepfaden, z.B. mittels RIMAX; 3. Synthese von Kanaldaten basierend auf einem geometrischen-stochastischen Kanalmodel, z.B: WINNER II Kanalmodel. Mit Hilfe einer zuvor entwickelten einfachen Analysesoftware und der am Fachgebiet EMT vorhandenen Übertragungssimulatoren (1. LTE-Link/System-Level Simulators; 2. Turbo Equalizer Link-Level Simulator) soll die Auswirkung der verschiedenen oben beschriebenen Methoden auf Performance-Abschätzung von MIMO-Kenngrößen und LTE Systemperformance detailliert untersucht werden. Ziel ist es zu vergleichen und zu analysieren, wie sich verschiedene Kenngrößen und die Performance ganzer Übertragungssysteme unter der Berücksichtigung der verschiedenen Evaluierungsmethoden unterscheiden. Bei der Verwendung von Kanalmodellen, wie dem WINNER II, sind die Aussagen auf die Reproduzierbarkeit der Kenngrößen und Performance-Ergebnisse im statistischen Sinne zu bewerten. Ein weiteres Ziel soll es sein, den Einfluss/Abhängigkeit der Antennenkonfigurationen und der Antenneneigenschaften (Beampattern) auf die Ergebnisse zu untersuchen und zu diskutieren. Hierzu sollen die identischen Antennen (Messantennen) aus den RUSK Kanalmessungen in der Synthese basierend auf Mehrwegepfaden und auch auf einem Kanalmodell (WINNER) berücksichtigt und bewertet werden. Bei der Evaluierung ist zu überlegen welche MIMO-Kenngrößen gewählt werden, welche LTE-Moden und welche Feedback-Situationen im LTE Simulator eingestellt werden. Die Entscheidungen sind zu begründen. Als Ausgangsszenario soll das Reference Scenario Ilmenau dienen.



Röding, Matthias;
Detektion und Lokalisierung von Personen in abgeschatteten Regionen mittels UWB-Sensoren. - 39 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde untersucht, ob es möglich ist, mit Hilfe von Mikrowellen eine Person detektieren und lokalisieren zu können, die sich in einem abgeschatteten Bereich eines Raumes aufhält. Im Kontrast zu bisherigen Forschungsbestrebungen wurde hierbei kein "Through-Wall"-Szenario untersucht, sondern die Nutzbarkeit von Reflexionen und Beugungen elektromagnetischer Wellen an Grenzflächen betrachtet. Zunächst beinhaltet die Darlegung theoretische Ansätze mit denen die Lösbarkeit und Genauigkeit einer Positionsbestimmung überprüft wurde. Anschließende Messungen unter Verwendung eines Ultra-Breitband Radars mit einer Sende- und 2 Empfangsantennen wurden für eine Prüfung der angestellten theoretischen Überlegungen herangezogen. Insgesamt wurden mehrere verschiedene Messlokalitäten verwendet, um eine möglichst breite Anwendbarkeit der Techniken zu demonstrieren. In der Auswertung wurden Radarbilder analysiert, in denen sich typische Eigenschaften elektromagnetischer Wellen, wie Polarisationseffekte und Beugung, wiederfinden. Zum Abschluss der Arbeit wurden zukünftige Einsatzmöglichkeiten diskutiert und mit Forschungsprojekten der letzten Jahre in Verbindung gesetzt.



Häfner, Stephan;
Analyse des langsamen Schwundes des Land-mobilen Satellitenkanals auf Basis geschätzter Signal-Rausch-Abstände von GPS-Satelliten. - 80 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

In dieser Arbeit werden Untersuchungen zum Schwundverhalten des land-mobilen Satellitenkanals auf Basis gemessener Signal-Rausch-Abstände von GPS-Satelliten durchgeführt. Gegenstand der Untersuchungen ist dabei das langsame Fading (Signalabschattung). Fast-fading-Effekte (durch Mehrwegeausbreitung) können aufgrund der niedrigen Signalauflösung nicht analysiert werden. Als Datenbasis dienen Messdaten, die in der Umgebung von Erlangen aufgezeichnet wurden. Dabei wurde ein besonderer GPS-Empfänger verwendet, der SNR-Werte mit einer Abtastrate von 20 Hz liefert. Der große Vorteil dieser Daten liegt in der gleichzeitigen Verfügbarkeit vieler Satelliten, deren Schwundverhalten gemeinsam analysiert werden kann. Damit trägt die Arbeit zur Parametrierung moderner Kanalmodelle für die Satellitenkommunikation bei, in denen das Schwundverhalten mehrerer Satelliten (multi-satellite diversity, angle diversity) berücksichtigt wird. Die besondere Herausforderung der Datenanalyse liegt einerseits in der geringen zeitlichen Auflösung (20 Hz), andererseits in der groben Quantisierung der Amplitudenstufen des SNR (1 dB). Zur Analyse wird das Signal zunächst mittels einer Filterung geglättet, es wird eine Normierung des SNR auf Signal bei Sichtbarkeit (line-of-sight) durchgeführt und das Signal vom Zeit- in den Ortsbereich konvertiert. Aus diesem vorverarbeiteten Signal werden nun die Signalzustände (Einteilung in 'good-state' und 'bad-state') extrahiert. Auf Basis der Signalzustände werden statistische Untersuchungen für den Ein- und Zweisatellitenempfang durchgeführt. Die Analysen belegen eine lognormal-Verteilung der Zustandslängen sowohl für den 'good-state' und auch den 'bad-state'. Weiterhin wird für größer werdende Elevationswinkel eines Satelliten eine Vergrößerung der mittleren 'good-state'-Länge und eine Verkleinerung der mittleren 'bad-state'-Länge gezeigt. Für den Zweisatellitenempfang wird zudem eine sinkende Signalkorrelation mit Vergrößerung der Azimuthseparation und auch mit Vergrößerung der Elevationsseparation zweier Satelliten nachgewiesen.



Schlembach, Florian;
Nutzung eines Smartphones als Rückkanal für digitalen Rundfunk. - II, 81 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011
- Enth. außerdem: Thesen

Ziel dieser Bachelorarbeit ist die Nutzung eines Smartphones als Rückkanal für herkömmlichen Fernsehrundfunk, da sich Fernsehstandards, wie DVB-RCS/C/T oder HbbTV, zum Senden von Daten bisher nicht durchgesetzt haben bzw. nicht umgesetzt wurden. Demnach soll das Smartphone über das Internet einen Rückkanal zum Fernsehrundfunk bilden, um Buchungsinformationen senden zu können. Die Idee dabei ist eine über das Fernsehbild eingeblendete optische Marke mit dem Smartphone abzufotografieren, diese zu interpretieren und die Buchung in Form einer Nachricht mit einer auf dem Smartphone gespeicherten Nutzer-ID an eine vom Kommunikations-Middleware zu senden. Demnach gliedert sich die Arbeit in zwei Teile. Erstens in die Recherche, die Anforderungsanalyse und die Wahl einer geeigneten optischen Marke. Zweitens in die praktische Umsetzung, die das Dienstbuchungssystem sowohl auf der Client- als auch auf der Server-Seite behandelt. Im ersten Teil wurde nach Charakterisierung und Kategorisierung von optischen Marken eine Anforderungsanalyse für eine geeignete Marke durchgeführt. Die sich daraus ergebenden Codes, Code-128, Data Matrix und QR Code wurden in einer praktischen Testreihe gegenübergestellt. Die Wahl fiel letztendlich auf den QR Code, da sich dieser bzgl. des Leseabstands und des horizontalen Betrachtungswinkels am flexibelsten vom Fernsehgerät auslesen lässt. Der zweite Teil bezieht sich auf die praktische Umsetzung des Dienstbuchungssystems. Als Smartphone Betriebssystem wurde das von Google entwickelte Android OS verwendet. Zum Scannen des QR Codes wurde die Android App ZXing Barcode Scanner benutzt, die auf der Open-Source ZXing Bildverarbeitungsbibliothek basiert. Die buchbaren Dienstleistungen werden auf einem mySQL-Server zentral gespeichert. Die Dienstbuchung erfolgt durch das Senden einer Nachricht an eine Middleware namens openMQ. Da Android zur Dienstabfrage und -buchung keine externen SQL-Anfragen unterstützt und kein JMS Interface implementiert hat, wurde ein Universal Message Service (UMS) und ein PHP-Skript zur Server-Seite hinzugefügt. Diese beiden Zwischeninstanzen fungieren dabei jeweils als ein RESTful Interface, womit der Android Client mittels einfacher HTTP-Nachrichten mit dem Dienstbuchungssystem kommunizieren kann.



Han, Baoshu;
3D-Modellierung eines Nahfeld-Goniophotometers und Integration interaktiver Visualisierungen. - 55 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit erfolgte die Entwicklung eines 3D-Lernobjektes zum "Nahfeld-Goniophotometer" für die Firma Technoteam. Mit der 3D Software Autodesk Maya wurden 3D-Modellierungen und Animationen erstellt, diese Software kann auch VRML-Dateien exportieren. Die exportierten Dateien kann man direkt für die interaktive Software WireFusion nutzen. Mit WireFusion wurden Basisfunktionen wie Rotation, Verschiebung und Zoom erstellt, um die Arbeit und Funktionsweise eines Nahfeld-Goniofotometers zu visalisieren. Diese interaktive 3D-Präsentation wurde als Java-Applikation und Java-Applet für fachliche Messen und den Internetauftritt bereit gestellt.



Rothaug, Christoph;
Bildbasierte Gewinnung von Schwundprofilen des land-mobilen Satellitenkanals. - 60 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Ableitung von Schwundprofilen des landmobilen Satellitenkanals aus Bildern der Umgebung. Hierzu wurde die Klassifikation der Bildinhalte mittel Expectation-Maximization-Algorithmus in die Klassen 'Himmel' und 'Objekt' genutzt. Die Ermittlung der Satellitenpositionen in den Bildern und somit der zu untersuchenden Bildbereiche wurde durch eine korrigierte Abbildungsfunktion erreicht. Diese Korrektur ist bildbasiert und nutzt die Sonnenposition in den Bildern, die durch Bildverarbeitungsalgorithmen gefunden wurde. Aus den Bereichen um die Satellitenpositionen in den Bildern wurde ein Sichtbarkeitsgrad gewonnen, der angibt, wieviel Prozent des Bereiches um diese Positionen zu der Klasse 'Himmel' gehören. Durch die gemeinsame Betrachtung des Sichtbarkeitsgrades und der Signalpegel der Satelliten, konnten charakteristische Effekte des Kanals - speziell Signalbeugung, -abschattung und -blockierung - entdeckt und nachvollzogen werden.



Jamous, Basel;
Untersuchung und optimierung eines Radiointerferometrischen Lokalisierungsverfahrens für drahtlose Funksensornetze. - 78 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2011

Im Vergleich zu anderen Lokalisierungsverfahren in den drahtlosen Sensornetzwerken ermöglicht das RIPS (Radio Interferometric Positioning System) Lokalisierungsverfahren eine hohe erreichbare Genauigkeit und gleichzeitig eine große Reichweite. Darüber hinaus erlaubt die Erzeugung eines Signals mit niedriger Frequenz durch zwei Sender mit hohen Frequenzen den Einsatz dieses Verfahren in WSN (Wirless Sensor Network) trotz der beschränkten Ressourcen. Das RIPS Verfahren ist nur für das CC1000-Funkmodul implementiert. Daher wird in dieser Arbeit überprüft, ob das Verfahren in einem anderen Frequenzband bzw. Funkmodul betrieben werden kann und welche Anforderungen es an die Hardware stellt. Zuerst werden die Grundlagen der Lokalisierung erläutert. Dazu gehören die wichtigen Begriffe und Aspekte der Lokalisierung, die Lokalisierungsverfahren, die Verfahren zur Positionsbestimmung sowie die existierenden Lokalisierungssysteme. Danach wird das RIPS Verfahren und deren Hardware MICA2-Plattform vorgestellt. Weiterhin wird ein im Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme (IMMS) vorhandenes Programm, welches die relative Knotensposition mittels des RIPS-Verfahrens berechnet, um die absolute Positionsbestimmung des unbekannten Knotens und anschließend die Berechnung des Positionierngsfehlers, erweitert. Außerdem wird der Einfluss verschiedener Trägerfrequenschritten, Knotenpositionen, Differenzfrequenzen und Frequenzbänder auf Genauigkeit dieses Lokalisierungsverfahrens implementiert und untersucht. Darüber hinaus werden sowohl hardwareabhängige Fehlerquellen (z.B. Zeitsynchronisationsfehler) als auch hardwareunabhängige Fehlerquellen (z.B. Mehrwegeausbreitungsfehler) hinzugefügt, um das Modell an die realen Bedingungen anzupassen. Schließlich werden die Simulationsergebnisse analysiert und diskutiert.



Scheibe, René;
Entwicklung von schnellen Speicherschnittstellen in programmierbarer Logik für die Videoverarbeitung. - 54 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines DDR SDRAM-Controllers. Der Controller ist mit Hilfe von programmierbarer Logik in einem "Field Programmable Gate Array" implementiert. Zuerst wird dazu, das Verhalten eines DDR SDRAM-Speichers vorgestellt. Im Anschluss daran erfolgt eine Analyse zu den verschiedenen Implementierungsmöglichkeiten. Die Struktur und das Verhalten der gewählten Methode wird danach vorgestellt. Zum allgemeinen Verhalten eines DDR SDRAM-Controllers werden verschiedene Problemstellungen behandelt und weitere Analysen und Optimierungen dazu durchgeführt. Aus den Ergebnissen folgen Berechnungen zu Zugriffszeiten und Durchsatzraten. Danach erfolgen eine Bewertung dieser Lösungen und der Vergleich zu anderen Speichermedien.



Schellenberg, Sebastian;
Dienstleistungsmanagementsystem auf Basis einer Asterisk Software-PBX. - 61 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

Die Ausarbeitung beschäftigt sich mit der Konzeption und Umsetzung eines Dienstleistungsmanagementsystems auf Basis der softwarebasierten Telekommunikationsanlage Asterisk. Zuerst wird ein Überblick über die Motivation und die thematische Einordnung der Arbeit gegeben. Darauf folgend werden die Asterisk-Software vorgestellt und theoretische Grundlagen gelegt. Schnittstellen von Asterisk, die zur Realisierung in Frage kommen, werden vorgestellt und bewertet. In einem Funktions- und Bedienkonzept wird eine Schematisierung der Komponenten vorgenommen. Schließlich wird die Umsetzung und Implementierung beschrieben und am Ende durch einige Testszenarien geprüft.



Steger, Andreas;
Konzeption einer SIP-basierten räumlichen Telefonkonferenzlösung. - 85 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2011

Diese Diplomarbeit befasst sich mit der Konzeption eines Telefonkonferenzsystems mit räumlicher Wiedergabe. Grundlage für die Erzeugung des räumlichen Klanges ist die binaurale Auralisation, bei der die einkanaligen Sprachsignale der Teilnehmer mit abgespeicherten kopfbezogenen Übertragungsfunktionen (HRTFs) gefaltet werden. Die gesamte Audiosignalverarbeitung geschieht dabei zentral auf dem Konferenzserver. Die Teilnehmer einer Telefonkonferenz sollen ihre Position im virtuellen Konferenzraum selbst bestimmen können. Dafür ist es notwendig, spezielle Positionsdaten zu übertragen. Zu diesem Zweck wird ein Protokoll entworfen, das in der Lage ist diese Positionsdaten in Echtzeit und synchron zu den Audiodaten zu übertragen.



Menzel, Franz;
Messaufbau für VHF-Kanalmessungen bei niedrigen Antennenhöhen. - 81 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Die vorliegende Bachelorarbeit beschreibt die Entwicklung eines Frameworks zur Steuerung von Messabläufen mit einem Channel Sounder, womit künftig Funkkanalmessungen im VHF-Band durchgeführt werden sollen. Das Framework umfasst die Ansteuerung und Konfiguration der mit der Messanordnung in Verbindung stehenden Teilkomponenten, die Ablaufsteuerung der gesamten Messung über eine Bedienoberfläche sowie die Verarbeitung gewonnener Datensätze. Neben dem Sender und Empfänger sind dies vor allem Geräte, welche zusätzliche Metadaten wie GPS-Position, zurückgelegte Wegstrecke und fotografische Aufnahmen der Umgebung liefern. Zur Verifikation des Systems wurden abschließend Vermessungen dieser Komponenten durchgeführt, womit deterministische Verzögerungen durch die Filterstufen des Empfängers und Ungenauigkeiten bei weiteren Peripheriegeräten aufgedeckt werden konnten.



Harz, Thomas;
Drahtloses SAW-Hochfrequenzthermometer. - 88 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

Surface Acoustic Wave (SAW) Sensoren bieten ein weites Spektrum an Einsatzmöglichkeiten. Sie können unter den schwierigsten Umgebungsbedingungen eingesetzt werden und dabei ohne Batterie oder andere drahtgebundene Energiezufuhr auskommen. Eine mögliche Anwendung ist die drahtlose Temperaturmessung. Ein Haushaltgerätehersteller benutzt dieses Verfahren, um die Temperatur des Garguts im Ofen zu bestimmen. In der vorliegenden Arbeit wird das in aktuellen Haushaltgeräten verwendete Arbeit drahtlose SAW-Hochfrequenzthermometer betrachtet, welches im Wesentlichen aus dem SAW-Sensor und einer Antenne für die Signalübertragung besteht. Aus den Ergebnissen der Untersuchungen werden mögliche Optimierungsansätze abgeleitet und bewertet. Für die Bewertung der verschiedenen Optimierungsstrategien wird ein Ersatzschaltbild des Gesamt-Systems erarbeitet. Ferner wird ein Modell des SAW-Hochfrequenzthermometers in einem Finite-Elemente-Feldsimulationsprogramm erstellt. Die Modelle dienen zur Berechnung und quantitativen Abschätzung des Optimierungspotenzials. Die Untersuchungen ergaben, dass innerhalb der Einschränkungen (Größe der Antenne, Frequenzbereich, Aufbau der Übertragungsstrecke, Materialien) kein großes Potenzial für Verbesserung vorhanden ist. Dennoch konnte durch kleine Änderungen der Bauform eine Verbesserung der verfügbaren Signalstärke um 60% erreicht werden.



Miloserdov, Anton;
Entwurf und Optimierung einer sensornahen Signalverarbeitung bestehend aus AD-Wandler, programmierbarer Hardware und DSP. - 67 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2010

In der vorliegenden Arbeit wurde ein bestehendes eingebettetes System zur Verarbeitung von Sensoren auf Oberflächenwellenbasis um eine programmierbare Hardware (FPGA) ergänzt. Dabei wurde untersucht, wie sich große Datenmengen von einem FPGA zu einem digitalen Signalprozessor der Blackfin Familie des Herstellers Analog Devices übertragen lassen. Eine geeignete Schnittstelle des PPI wurde ausgewählt, implementiert und getestet. Ein weiterer Aspekt dieser Arbeit war die Auslagerung rechenintensiver Algorithmen in den FPGA. Dazu wurde eine Fourier-Transformation in den Signalprozessor und dem FPGA implementiert und miteinander verglichen. Die Funktion des entworfenen Systems wurde an einem Testmuster demonstriert.



Gao, Zijun;
Synthese realistischer Mobilfunkkanäle anhand Parameterschätzergebnissen. - 75 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

Das Verfahren der "Messdatenbasierten Parametrischen Kanalmodellierung" ermöglicht eine antennenunabhängige Beschreibung eines gemessenen Mobilfunkkanals. Basierend auf dem Verfahren sollte es möglich sein, einen Mobilfunkkanal, unter Berücksichtigung beliebiger systemspezifischer Antennen, zu synthetisieren. Um diese Methode zu demonstrieren bzw. zu verifizieren, werden zwei Messungen untersucht, die am gleichen Ort aber mit unterschiedlichen Antennen vorgenommen wurden. Anhand der ersten Messung werden die Parameter des Kanals abgeleitet und ein synthetisierter Kanal unter Verwendung der zweiten Antenne erzeugt. Der synthetische Kanal kann dann mit dem gemessenen Kanal verglichen werden. Die Parameter für die Synthese des Mobilfunkkanals wurden mit dem RIMAX Algorithmus aus den Messdaten geschätzt. Er verwendet ein hybrides Datenmodell, bestehend aus einem deterministischen, strahlenoptischen Teil (spekulare Pfade) und einem stochastischen Teil ("Dichte Mehrwegekomponenten" - DMC). Zunächst sollen die Kanalparameter der einzelnen Antennenkonfiguration miteinander verglichen werden, um die Validität der Schätzergebnisse und die Grenzen des Parameterschätzers zu erfassen und abzuschätzen. Hierbei muß man noch gesondert darauf achten, dass die geschätzten dichten Mehrwegekomponenten (DMC) antennenabhängig sind, da der Schätzer nicht in der Lage ist die räumlichen Eigenschaften der DMC aufzulösen. Die DMC können somit nicht für die Synthese verwendet werden. Dieses Problem wird behoben durch ein künstlich erzeugtes Messrauschen, das sowohl den Messdaten als auch den synthetischen Daten hinzugefügt wird um den Einfluss der DMC auf das Ergebnis zu vermindern. Anhand ausgewählter Metriken (Power-Delay-Profile, Power-Angular-Profile durch Beamformer und Kovarianzmatrix, etc.) werden schliesslich die synthetisierten und gemessenen Daten verglichen und ausgewertet. Von dem Ergebnis her ist zu erkennen, dass die Messungen nicht 100% statisch vorgenommen wurden, die Unterschiede zwischen rekonstruiertem und gemessenem Kanal lassen sich durch Änderungen der Ausbreitungsbedingungen (z.B. zusätzliche Reflektionen) erklären. Unter Berücksichtigung dieser Änderungen, stimmen der rekonstruierte und der gemessene Kanal dennoch gut überein.



Schäfer, Eric;
Evaluation of a hierarchical delta-sigma-ADC design verification strategy based on equivalence checking methods for A/MS circuits. - 250 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2010

In dieser Arbeit wird eine auf MATLAB/Simulink und Cadence Design Framework II basierende Methodik für den systematischen Entwurf von Delta-Sigma Analog-Digital-Wandlern (AD-Wandlern) entwickelt und auf ihre praktische Einsatzfähigkeit untersucht. Ein einfacher AD-Wandler, der durch einen voll-differentiell implementierten Delta-Sigma-Modulator erster Ordnung sowie ein nachfolgendes kaskadiertes Integrator-Kamm-Dezimationsfilter gebildet wird, dient als Beispiel für eine typische Entwurfsaufgabe mit gemischt analogen und digitalen Schaltungsblöcken. Ausgehend von einem Simulink-Model auf hoher Abstraktionsebene werden die analogen und digitalen Teilschaltungen des AD-Wandlers sukzessive entwickelt beziehungsweise synthetisiert. Eine Verilog-AMS-basierte Kosimulationsschnittstelle sowie der Einsatz von Cadence AMS Designer ermöglichen, dass die Implementierung der eigentlichen Schaltung ab der Differentialgleichungsebene mit Cadence Virtuoso erfolgen kann, während als Testumgebung des Wandlers weiterhin das ursprüngliche MATLAB/Simulink-Programm dient. Sobald alle Funktionsblöcke auf Transistorebene implementiert sind, lässt sich das Gesamtsystem aufgrund der hohen Komplexität nicht mehr in sinnvoller Zeit verifizieren. Aus diesem Grund werden Bottom-Up-Modelle implementiert, die das Verhalten der einzelnen Schaltungsblöcke inklusive der essentiellen Fehler durch nichtideale Effekte nachbilden, jedoch aber wesentlich schneller zu simulieren sind. Der Einfluss der entwickelten Bottom-Up Modelle auf den Verifikationsprozess des Gesamtsystems wurde untersucht. Da es sich bei AD-Wandlern häufig um funktionelle Einheiten handelt, welche in erheblich größeren Systemen zum Einsatz kommen, wurde abschließend ein reellwertiges Modell mit wreal Ports generiert. Dieses kann für die Simulation von umfangreichen und komplexen Systemen mit Hilfe eines sehr schnellen, rein ereignisbasierten Simulators (Digitalsimulator) verwendet werden.



Sprogies, Michael;
Performancesteigerung modularer Testplattformen durch FPGA-basierende Testerinstrumente für den Einsatz im Halbleiterbereich. - 75 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

Gegenstand dieser Diplomarbeit ist die Weiterentwicklung der am IMMS im Einsatz befindlichen PXI-Kleintester unter Anwendung von FPGA-basierenden Testerinstrumenten. Zu diesem Zweck wurde zunächst ein Evaluierungssystem auf Basis einer kommerziellen FPGA-Karte für PXI-Systeme entwickelt. Zur Implementierung von Meß- und Steuersoftware hat sich am IMMS die grafische Programmieroberfläche LabVIEW durchgesetzt, die auch zur Konfiguration der FPGA-Hardware zum Einsatz kommt. Dies erforderte zunächst das Erstellen von Treiberdateien, die in den Sprachen VHDL und XML verfasst wurden. Anschließend wurden anhand verschiedener Beispielprogramme neue Möglichkeiten bezüglich der Anwendung FPGA-basierender Testerinstrumente untersucht. Diese dienen als Grundlage für die Entwicklung neuer, anwendungsspezifischer Testerinstrumente am IMMS. Sie sollen überall dort zum Einsatz kommen, wo die Minimierung der Testzeiten im Vordergrund steht, so zum Beispiel für den Test von Prozess-Monitoring-Strukturen in der Halbleiterindustrie.



Schonert, Stefan;
Überarbeitung und Erweiterung des Praktikums "Einführung in das Multiprotocol Label Switching (MPLS)". - 91 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der MPLS Technologie. Ziel ist die Erweiterung und Umstrukturierung des bestehenden Praktikumsversuches "`Einführung in das Multiprotocol Label Switching (MPLS)"' zur besseren didaktischen Vermittlung der Grundlagen und Funktionsweise des MPLS Protokolls in der Praktikumsumgebung. Dazu werden die theoretischen Grundlagen betrachtet und es werden daraus verschiedene Aufgaben extrahiert, die im Praktikumsversuch Anwendung finden. Diese Aufgaben sind modular gestaltet, damit für unterschiedliche Nutzergruppen die Aufgaben entsprechend ihres Kenntnisstandes gewählt werden können. Die Ergebnisse werden zusätzlich in Form einer Praktikumsanleitung für die Studenten und einer Musterlösung für den Betreuer festgehalten.



Lettau, Patric;
Methoden zur Farbraumtransformation für die farbmetrische Bewertung von Lichtquellen mit CFA Kamerasystemen. - 101 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde ein Verfahren entwickelt, welches die Transformation von Messwerten aus dem kameraeigenen Farbraum einer CFA-Kamera in das Normvalenzsystem erlaubt. Diese Transformation erfolgt mittels Lookup-Tabellen. Zur Vermeidung von Mehrdeutigkeiten müssen die Stimuli, welche zur Erzeugung der Lookup-Tabellen dienen, eingeschränkt werden. In der vorliegenden Arbeit erfolgt diese Begrenzung auf das Licht farbiger LEDs. Zur simulativen Bestimmung der Tabellen wurden vorhandene LED-Modelle modifiziert um die Übereinstimmung zwischen realen LEDs und Modell zu erhöhen. Darüber hinaus wurden Methoden und Maße eingeführt um die Approximationsgüte der Modelle und die Messgenauigkeit des Gesamtsystems bewerten zu können. Unter Verwendung der MacAdam-Ellipsen wird dabei auch die Wahrnehmung des Menschen berücksichtigt. Im Verlauf der Arbeit wurden Abweichungen zwischen dem Modell der Kamera und der real existierenden Kamera festgestellt, welche sich als begrenzende Faktoren für die Messgenauigkeit des Gesamtsystems auswirken. Diese Abweichungen sind wahrscheinlich auf unterschiedliche Reaktionen der Kamera auf Farbreize mit verschiedenen Bandbreite zurückzuführen. Die exakte Ursache dieses Effekts konnte nicht bestimmt werden und erfordert weitere Untersuchungen. Jedoch konnte mit Hilfe einer Matrizierung des Kameramodells die Übereinstimmung zwischen Modell und realer Kamera erhöht werden. Mit diesem so angepassten Modell konnten, insbesondere bei roten LEDs, für das Gesamtsystem sehr geringe Messfehler erreicht werden, welche unterhalb der menschlichen Wahrnehmungsschwelle liegen.



Siegert, Gregor;
Anforderungen an die Dynamik eines mobilen Satellitenkommunikationssystems. - 118 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Modellierung der charakteristischen Störgrößen, die die Ausrichtung einer Antenne in einem mobilen Satellitenkommunikationssystem beeinflussen. Insbesondere der Sendebetrieb eines solchen bidirektionalen Systems bedingt eine hochdirektive Antenne, um den Link zum Satelliten zu gewährleisten. Für die Kompensation der Fehllage der Antenne bedarf es eines Nachführsystems, das die Ausrichtung der Antenne auf den Satelliten sicherstellt. Die Störgrößen, insbesondere durch Fahrzeugerschütterungen hervorgerufen, können ansonsten zur Fehlausrichtung der Antenne führen. - Das Ziel dieser Arbeit liegt in der Modellierung der Erschütterungen, die typisch für Einsatzszenarien des Technisches Hilfswerks (THW) oder des Deutsches Rotes Kreuzes (DRK) sind. Diese Szenarien sind primär für das MoSaKa-Vorhaben von Interesse, in dessen Rahmen diese Arbeit entstand. Das gesuchte Erschütterungsmodell muss in Abhängigkeit der Fahrzeugstrecke, des Fahrzeugs und der Fahrzeuggeschwindigkeit stehen. Zu diesem Zweck wurden zwei Messreihen erhoben, um relevante Erschütterungsprofile zu messen. Diese Profile sind durch die Winkelauslenkungen, Winkelgeschwindigkeiten und Winkelbeschleunigungen um die drei Fahrzeugachsen definiert. Für die Modellierung wurden die wesentlichen Komponenten der Erschütterungen beschrieben und der Zusammenhang zwischen den Kenngrößen eines solchen Profils und der Fahrzeuggeschwindigkeit nachgewiesen. Das gefundene Erschütterungsmodell umfasst drei Klassen, die anhand charakteristischer Perzentile der Winkel, der Winkelgeschwindigkeiten und der Winkelbeschleunigungen beschrieben werden. Die Verteilung dieser Klassen steht in Abhängigkeit der Strecke, der Geschwindigkeit und des Fahrzeugs.



Raschke, Florian;
Vergleichende Untersuchungen an Satellitenstrecken im Ku- und Ka-Band an einem experimentellen Aufbau. - 97 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

Die vermehrte Nutzung von Satelliten für vielfältige Dienste und der erhöhte Bedarf an Bandbreite in den verwendeten Kommunikationssignalen führt zu Engpässen im bisher genutzten Frequenzspektrum. Deshalb migrieren vermehrt Dienste in höhere Frequenzbänder. Schritte, die diese Entwicklung kennzeichnen, sind u.a. die derzeitigen Forschungsaktivitäten und ersten realisierten Systeme zur ausgiebigeren Nutzung des Ka-Bandes (17,3 GHz - 31 GHz). Als Ausgangspunkt sollen die Erfahrungen des bisher genutzten Ku-Bandes (10,7 GHz - 14,5 GHz) herangezogen werden. An diesem Punkt setzt diese Diplomarbeit an und vergleicht die technischen und physikalischen Parameter von Satellitenstrecken im Ku- und Ka-Band. Der Vergleich wird im Konkreten an einem experimentellen Forschungsaufbau zur Simulation von Satellitenstrecken für den Gerätetest von Satellitenterminals im Ku- und Ka-Band gezogen. Hierzu wurden wesentliche Parameter, die Einfluss auf die Streckenbilanz haben, untersucht. Speziell wurden auf der Hardwareseite für Up- und Downconverter die Bandbreite, die Noisefigure und das Intermodulationsverhalten gemessen und äußere Parameter, wie Umweltfaktoren, Unterschiede der Ausbreitung und sonstige physikalisch bedingte Größen, betrachtet. Anschließend wurden Streckenbilanzen für die Ku- und Ka-Band-Strecke aufgestellt und diese verglichen. In den Ergebnissen der Untersuchungen werden die Unterschiede und Gemeinsamkeiten deutlich, wobei letztere überwiegen. Nachteilig für die Systeme im Ka-Band wirken sich weiterhin noch zum Teil die hardware-technischen Parameter der verwendeten Converter und frequenzabhängige physikalische Effekte bei der Signalausbreitung (z.B. Regendämpfung) aus. Insbesondere bei letzteren besteht weiterer Forschungsbedarf. Dennoch konnte festgestellt werden, dass der untersuchte experimentelle Aufbau sich als Testplattform eignet und einige Einbußen im Ka-Band heute schon durch einfach zu realisierende Maßnahmen kompensiert werden können.



Li, Xiaoxi;
Untersuchungen zur Signalintegrität in Mehrlagenleiterplattenanordnungen. - 79 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

Kopplungsgerechte Leiterplatten oder mehrlagige Leiterplatten bieten erhöhte Sicherheit und Genauigkeit. Es ist zu erwarten, dass die Maßnahmen, die angewendet werden um Leiterplatten zu entstören, oder ein möglichst fehlerfreies Spektrum zu erreichen, in Zukunft einen größeren Stellenwert bekommen. - In der vorliegenden Arbeit wird einen Überblick über die Problematik der Signalintegrität in den Mehrlagenleiterplatten gegeben. Um die Effekte der Kopplung in der Leiterplattentechnik besser zu analysieren und um einen günstigen Entwurf zu erreichen, ist eine Simulation dringend erforderlich. Mit Hilfe des Simulationsmodells werden Erkenntnisse für die Weiterentwicklung abgeleitet. Es ist hier sinnvoll, eine Simulations-Software wie APLAC zu verwenden, bei der man bereits in der Simulationsphase mögliche Probleme erkennen und verbessern kann. Bei der Simulation für aus der Praxis entkommend typische Situationen mit der APLAC-Software wurde zwischen zwei Fällen unterschieden: Zwei Leitungen auf einer Ebene und zwei Leitungen zwischen zwei Ebenen. Bei jedem Fall werden die gekoppelten Leitungen in fünf unterschiedlichen nach Praxisvorgaben gewählten Breiten (0,05mm; 0,075mm; 0,1mm; 0,125mm; 0,15mm) untersucht. Außerdem werden in jeder Breite fünf verschiedene Abstände der Leitungen zueinander simuliert. Die Simulationsergebnisse werden als Kurven der Nutzsignale und der Störungen dargestellt. Dadurch werden die Kopplungsfaktoren bestimmt. Durch eine genauere Betrachtung der Simulationsergebnisse wird kann man eine Maßnahmen entwickeln, mit der man das Ausmaß der Kopplung reduzieren kann: Das Fazit ist, den Abstand zwischen gekoppelten Leitungen zu vergrößern. Darüber hinaus ist es nicht ratsam, durch Verbreitung der Leiterbahnen die Kopplung zu verbessern. Die Simulationsergebnisse wurden in die Software Origin 8.1importiert. Es wurden durch Kurvenanpassung geeignete Funktionen erstellt. Damit kann man bei jedem Parametersatz einen zugehörigen Kopplungsfaktor durch Simulation bestimmen.



Steglich, Doreen;
Entwicklung von Methoden zur berührungslosen Vitaldatenerfassung mittels Ultrabreitband-Sensoren. - 98 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

In der Diplomarbeit werden Trennungsalgorithmen analysiert, um die Atem- und Herzbewegung aus gemessenen UWB-Daten zu extrahieren. Für die Realisierung werden drei unterschiedliche Trennungsalgorithmen in ihrer Funktionsweise untersucht: PCA (Singulärwertzerlegung), ICA (Fast-ICA-Algorithmus) und Wavelet-Transformation (Wavelet-Denoising-Algorithmus). Anhand von generierten Testsignalen werden die Algorithmen bewertet und geeignete Parametereinstellungen herausgefunden. Eine entwickelte Mess- und Verarbeitungssoftware "VitalDataMonitor" wird vorgestellt, in der die ausgewählten Algorithmen implementiert sind. Abschließend erfolgt die Anwendung der konzipierten berührungslosen Vitaldatenerfassung am Probanden. Hierbei erweist sich der Wavelet-Denoising-Algorithmus als geeignet, die realen Daten zu analysieren und zu verarbeiten.



Ouro-Salim, Abdou Moumouni;
Untersuchung der theoretischen Grundlagen der Wellenfeldsynthese. - 34 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Es wurde in der Arbeit erklärt, wie man bei der Wellenfeldsynthese mathematisch zum Syntheseoperator kommt und die Auswirkungen der Vereinfachungen anhand einer Simulation visualisiert.



Rüttiger, Felix;
Service Anwendungen für Android OS mit Google Maps. - IV, 85 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010
- Enth. außerdem: Thesen

Ein mobiles drahtloses ad-hoc Netzwerk (MANet) aus mobilen Endgeräten (z.B. Smartphones oder Laptops), dessen Netzknoten untereinander vollständig vermascht sind, kann bei Ausfall der stationären Netzinfrastruktur die Kommunikation aufrechterhalten. Damit das Netz die Ressourcen der einzelnen Netzknoten optimal ausnutzen kann, ist ein System zur Abfrage von Zustands-Informationen einzelner Netzknoten notwendig. In dieser Bachelorarbeit wird untersucht, ob und wie ein solches System auf mobilen Endgeräten, die auf dem von Google entwickelten Betriebssystem "Android" basieren, umgesetzt werden kann. Dazu wurde eine Reihe modularer Anwendungen entwickelt und implementiert, mit denen es möglich ist, Parameter, die Auskunft über die Ressourcen des Geräts geben, aus dem Betriebssystem auszulesen, diese an andere Geräte zu übertragen und in einer Visualisierung unter Verwendung einer von Google Maps erzeugten Kartendarstellung anzuzeigen. Mit verschiedenen Test-Methoden wurde sichergestellt, dass das entwickelte System funktionsfähig ist. Die erfolgreiche Umsetzung des Systems zeigt, dass sich das Android-Betriebssystem für die rasche Entwicklung mobiler Applikationen eignet und insbesondere im Umfeld mobiler ad-hoc Netze einsetzen lässt.



Hennig, Steven;
Konzipierung und Realisierung eines netzeübergreifenden Weiterleitungsdienstes. - 99 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

Mobile Ad-hoc NETworks (MANETs) sind hochdynamische Netzwerke, die sich in ihren Anwendungsgebieten von den Infrastrukturnetzen grundlegend unterscheiden. Für gewöhnlich sind Laptops, PDAs und Mobiltelefone die Netzknoten in MANETs. Oft sind in solchen Geräten Bluetooth, Wireless LAN oder UMTS Schnittstellen eingebaut, mit denen es ihnen ermöglicht wird zu kommunizieren. Der Begriff Mobilität nimmt für den Internetnutzer inzwischen einen hohen Stellenwert ein, was zur Folge hat, dass viele Entwicklungen hinzukommen, welche neue Ansätze haben um da gewesene Probleme zu lösen. Ein Nachteil bei dieser Entwicklung sind die ständig wechselnden Strukturen und komplexen Abhängigkeiten der MANETs. Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Gateway entwickelt werden um MANETs mit Infrastrukturnetzen auf IP-Ebene, unter Berücksichtigung verschiedener Übertragungstechnologien, zu verbinden. Die hierfür zulässigen Funktechnologien sind Wireless LAN, Bluetooth und UMTS. Zunächst wird ein Überblick gegeben was MANETs sind, welche Probleme sich daraus ergeben und welche Ad-hoc Routingalgorithmen aktuell existieren. Im darauf folgenden Kapitel werden die Möglichkeiten der Adressierung näher untersucht, eine Übersicht zur Netzarchitektur von UMTS sowie eine Einleitung zum Protokoll LHA dargestellt. Nachfolgend wird das erarbeitete Konzept des Gateways in Verbindung mit den Vorteilen und Problemen verschiedener zu nutzender Funktechnologien vorgestellt. Am Ende folgen die Realisierung des zuvor erstellten Konzeptes und eine kurze kritische Betrachtung.



Neumann, Felix;
Automatisierte Layoutoptimierung von Operationsverstärkern. - 110 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Im Rahmen der vorliegenden Bachelorarbeit sollen wiederverwendbare und parametrisierbare Baukastenelemente für analoge Schaltungen entwickelt werden, mit denen die Realisierung vielfältiger Verstärkertopologien möglich ist. Das Prinzip nach dem die Baukastenelemente erstellt werden, soll an das Straßenprinzip von digitalen Schaltungslayouts angelehnt sein. Für die Baukastenelemente werden in weiten Bereichen skalierbare Layoutelemente mit dem Design Manager 1Stone der Firma IPGen in der Technologie xh035 der Firma X-FAB beschrieben.



Schmerling, Marcus;
FEM-Simulation der Kraft-Weg-Charakteristik eines magnetpulverbasierten elektromagnetischen Kleinantriebes. - 80 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

In der Arbeit wird die Kraft-Weg-Kennlinie eines elektro-magneto-mechanischen Wandlers eines Wegeventils im Gleichstrombetrieb mit Hilfe der Finiten-Elemente-Methode in COMSOL und MAXWELL untersucht. Im ersten Schritt wird ein konventioneller Aufbau mit einem geblechten Magnetkreis sowohl in 2D als auch in 3D simuliert und sein Verhalten anhand der Kraft-Weg-Kennlinie mit dem realen Pendant verglichen. Dabei werden der Einfluss der geometrischen Vereinfachung des Eisenkreises, die relative Permeabilität des Führungsrohres, die Ausführung als 3/2-Wege-Ventil und die Auswirkungen des Erregerstroms untersucht. In einem weiteren Schritt wird die Geometrie des Kleinantriebes tiefgreifend abgewandelt. Es wird ein Topfkreis geformt, in dem eine Mischform aus Tauch- und Plattenanker bewegt wird. Als Material für den Eisenkreis kommt statt Elektroblech ein kunststoffgebundenes weichmagnetisches Eisenpulver (englisch: soft magnetic composite, SMC) mit geringer relativer Permeabilität zum Einsatz. Ziel ist es die schlechteren magnetischen Eigenschaften durch gezielte Führung des magnetischen Feldes zu kompensieren, um eine vergleichbare Kraft-Weg-Kennlinie zu erhalten. Hierbei werden Untersuchungen über die Ausführung des Stopfens, die möglichen Einsparungen am Magnetkreis sowie die Ausführung als 3/2-Wege-Ventil untersucht. Weiterhin wird eine Abschätzung gegeben, welche magnetischen Eigenschaften das Pulver mindestens aufweisen sollte und welches Potential bei deren Verbesserung ausgeschöpft werden kann. Schließlich wird ein optimierter Entwurf vorgestellt, der eine vergleichbare Kraft-Weg-Charakteristik wie der konventionelle Kleinantrieb aufweist. Des Weiteren wird eine Analyse des Einflusses der asymptotischen Randbedingungen auf die FEM-Simulation rotationssymmetrischer Anordnungen durchgeführt. Hier werden die Vorteile gegenüber etablierten Randbedingungen für eng begrenzte Berechnungsgebiete gezeigt.



Gherekhloo, Soheyl;
Empfängersynchronisation für Funk-Rundsteuersysteme im Langewellenbereich bei niedrigem Signal-Rausch-Verhältnis . - 65 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

This thesis focuses on synchronizations techniques in receivers of data broadcast systems. It is considered a system that transmits continuously data packages and operates with carrier frequencies from 100 to 200 kHz. As channel model, Additive white Gaussian noise (AWGN) is assumed. As modulation scheme the offset-QPSK modulation with a half sine-wave shaped transmission filter is applied. It is focused on synchronization at low signal to noise ratios up to -10 dB. Furthermore, it is considered that receivers do not have exact carrier frequency and phase. A maximum frequency offset of ±20 Hz is assumed. In this thesis, maximum length sequence (MLS) with 31 and 63 bit as well as semi perfect sequences (SPS) with 32 and 64 bit length are considered. Furthermore, five correlation algorithms from the literature are evaluated by simulation. These are Generalized Likelihood ratio test (GLRT), Optimum Likelihood ratio test (LRT), common linear correlation, optimum linear correlation and differential correlation. After correlation, the main peak of the cross correlation function provides the beginning of the frame as well as an estimate for the optimum sampling point. The simulations are done in the following three steps: - First, from the statistics a threshold for detection of the main peaks is determined which provides a minimum of misdetection and false detection rate. - Secondly, the necessary amount of repetition windows is determined, to detect correctly the main peak in 98 percent. - In the last step the interval of the frequency offset is determined in such a way that inside this interval the synchronization is provided with 10 percent failure. To fulfill the task of synchronization at a SNR = -10 dB, the following considerations are given: The common cross correlation with the Semi-Perfect Sequence 32 is the configuration with the lowest computing complexity for the correlation.



Schenk, Stefan;
Speisung und Charakterisierung elektrisch kurzer Antennen . - 58 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

Grundlegende Aspekte der Signalübertragung mit Antennen wurden eingehend untersucht, um ein Fundament für die Auswertung praktischer Versuche mit kurzen Antennen zu schaffen. Die vielen praktischen Versuche geben einen guten Einblick in die Untersuchung von Antennen im Zeitbereich, ist man doch sonst eher die Analyse im Frequenzbereich gewohnt. Teilweise musste man Neuland betreten und konnte nur über eigene Versuche zu neuen Erkenntnissen gelangen. Es konnten 2 verschiedene Messsysteme aufgebaut werden, mit denen kurze Antennen charakterisiert werden können. Praktisch untersucht wurden ausschließlich Monopol- und Dipolanordnungen, darunter auch die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf Dipolen als animierten Film. Die Untersuchungen können sicher noch auf weitere Antennengruppen, wie z.B. die Schleifenantennen ausgeweitet werden. Es konnte anhand der Messungen von Impulsantworten festgestellt werden, dass kurze Antennen durchaus Breitbandeigenschaften besitzen. 3 verschiedene aktive Schaltungen konnten simuliert, berechnet und aufgebaut werden. Auch wenn nicht alle Schaltungen funktionierten, konnten doch brauchbare Ergebnisse abgeleitet werden. Eine funktionierende Konfiguration zeigt, dass kurze aktive Antennen realisierbar sind. In wieweit sie Einzug in künftige Breitbandtechnologien halten, wird sich zeigen. Auf jeden Fall bergen sie Potential für weitere Untersuchungen.



Uebner, Stefan;
Fahrzustandsabhängige Wirkungsgradoptimierung eines elektrischen Antriebsstranges. - 141 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

In einem Brennstoffzellenfahrzeug wird ein leistungselektronisches System, bestehend aus zwei DC/DC Wandlern und einem Umrichter zur Energiewandlung und Ansteuerung der Traktionsmaschine genutzt. Die Komponenten verknüpfen die Batterie und die Brennstoffzelle mit dem Elektromotor und sind durch einen gemeinsamen Zwischenkreis verbunden. Dies ermöglicht, neben einer frei einstellbaren Energieverteilung, auch eine fahrzustandsunabhängige Variation der Zwischenkreisspannung. In der Diplomarbeit soll die optimale Betriebsstrategie des elektrischen Antriebs mit Hilfe von Optimierungsrechnungen ermittelt werden. Besonderes Augenmerk soll darauf gelegt werden in wie weit durch eine Variation der Zwischenkreisspannung die Reichweite des Fahrzeuges erhöht werden kann. Zu den Arbeitsumfängen dieser Diplomarbeit gehören: - Erweitern eines vorhandenen Simulink-Modells um Wirkungsgradkennfelder der Energiequellen, der Leistungselektronik und des Antriebs; - Auslegung einer variablen Zwischenkreisspannungsvorgabe; - Einarbeitung in die Grundlagen der Optimierungsrechnungen; - Simulation von Fahrzyklen und Optimierung der Betriebsstrategie



Topf, Felix;
Bildunterstützte Analyse des land-mobilen Satellitenkanals - gemeinsame Betrachtung von Signalpegeln und Bilddaten. - 51 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Frage, inwieweit eine Vorhersage der Kanaleigenschaften für land-mobile Satellitenkommunikationssysteme aus Bildern der Himmelshalbkugel möglich ist. Im Rahmen einer Messkampagne entlang der Ostküste der USA wurden Signalpegeldaten des Sirius XM Radio Systems aufgezeichnet. Parallel zu den Messungen der Signalpegel wurde die aktuelle Uhrzeit, Position, Fahrtrichtung, etc. mittels GPS aufgezeichnet und es wurden Umgebungsbilder der Himmelshalbkugel mittels einer Fischaugenkamera aufgenommen. Die genannten Datenquellen - Empfangs-Signalpegel jedes Satelliten, - Positions- und Fahrtrichtungsinformation (GPS-Information), - Bilder der Himmelshalbkugel, - sowie die Kenntnis der aktuellen Position der Satelliten am Himmel ermöglichen es, die Korrelation zwischen den gemessenen Signalpegeln und der aktuellen Abschattungssituation der Satelliten, gegeben durch das Bildmaterial, zu untersuchen. Notwendig ist dazu eine geeignete Zusammenführung der vier Datenquellen in Form einer automatisierten Verarbeitungskette. Eine solche Verarbeitungskette wurde im Rahmen dieser Arbeit entwickelt. Im Ergebnis zeigt sich, dass das Schwundverhalten des Satellitenkanals tatsächlich näherungsweise mittels optischer Methoden (Bildern der Hemisphere) vorhergesagt werden kann. Zwar ist es mit dieser Methode nicht möglich, Fast-Fading-Effekte zu messen; diese sind aber bereits sehr gut statistisch modelliert. Viel mehr ist es mit dem gezeigten Ansatz möglich, den aktuellen Kanalzustand, d.h. - freie Sicht zum Satelliten (Line of Sight, LOS), bzw. - abgeschattet / blockiert (shadowed / blocked) zu erfassen. - Durch die optische Erfassung und Auswertung der kompletten Himmelshalbkugel ergeben sich dabei eine Reihe von Vorteilen: - die Methode funktioniert, ohne dass sich Satelliten im Orbit befinden müssen, deren Signale vermessen werden; - es ist keine teure Hochfrequenz-Signalmesstechnik erforderlich, sondern lediglich eine Fischaugenkamera sowie ein GPS-Empfänger; - ws können beliebige Satellitenpositionen am Himmel untersucht werden; - mit dieser Methode können auch Mehrsatellitensysteme (Angle-Diversity-Systeme) modelliert werden, indem das Schwundverhalten mehrerer Satelliten untersucht wird.



Kostack, Robert;
Konzeption und Entwurf einer Messmatrix für integrierte Stromspiegel. - 68 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Diese Arbeit widmet sich der Konzeption und dem Entwurf verschiedener Layoutvarianten eines aus MOSFET bestehenden integrierten Kaskodenstromspiegel, die sich positiv auf die Funktionalität bzw. Robustheit der Schaltung auswirken können. Die Entwürfe erfolgen systematisch und behandeln die Effektivität von Dummystrukturen, common-centroid Layouts sowie merging von Drain- und Sourcegebieten. Damit Messungen automatisiert erfolgen können, wird eine periphere Schaltung für den Zweck entworfen, die Ausgänge aller Stromspiegel in einer Schaltung zusammenzufassen und mit Adressdekodern jeweils einen Stromspiegel für die Messung auszuwählen.



Günther, Stefan;
Analyse eines low power pipeline ADU für den Einsatz in Imagern. - 64 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Die Integration von Analog-Digital-Umsetzern in CMOS Imager ICs ist im Comsumer Markt weit fortgeschritten. Im Bereich der professionellen Kamerasysteme ist dieser Schritt noch nicht ganz vollzogen und verschiedene ADU Typen stehen für die Integration zur Auswahl. Eine Möglichkeit ist die Verwendung eines Pipeline ADU zur sequenziellen Umsetzung der Pixelinformationen. Da eine aktive Kühlung nicht möglich ist, muss der ADU im Hinblick auf eine geringe Energieaufnahme optimiert werden. Ein vielversprechendes Konzept ist der Einsatz einer operationsverstärkerlosen Pipeline Struktur. Im Rahmen dieser Arbeit werden die analogen Eigenschaften dieser Struktur analysiert um auf Basis der gewonnenen Ergebnisse die benötigten digitalen Korrekturverfahren abzuschätzen.



Saft, Benjamin;
Frequenzgangsoptimierung eines integrierten Ausgangsverstärkers mit Hilfe automatisierter Topologiemodifikation. - 56 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Inhalt dieser Arbeit ist die Anwendung rechnergestützter Optimierungsverfahren auf einen integrierten Operationsverstärker. Insbesondere wurden automatisierte Topologiemodifikationsverfahren eingesetzt, die auf Grundlage von gezielter Eigenwertverschiebung neue Bauelemente in die vorhandene Schaltungstopologie einfügen, um so eine Verbesserung des Frequenzgangs zu erreichen. Die durch diese Optimierung erzielte Performance liegt deutlich über der Ursprünglichen. Weiterhin wird in der Arbeit auf die aufgetretenen Probleme in Bezug auf diese Verfahren eingegangen, mögliche Verbesserungsvorschläge aufgezeigt und besonders die optimale Polstellenlage des Optimierungsziels näher betrachtet.



Hager, Markus;
Demonstrator für ein IP-basiertes Sensornetzwerk. - 50 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2010

Sensornetzwerke sind bezüglich der Aufgaben der Datenerfassung und Datenverarbeitung jeweils auf spezielle Anwendungen optimiert. Je nach Einsatzgebiet sind eine hohe Datenrate, definierte Reaktionszeiten oder eine lange Lebensdauer der Batterie von besonderer Bedeutung. Aufgrund dieser unterschiedlichen Anforderungen haben sich mehrere Sensornetzwerke etabliert, deren Technologien untereinander nicht kompatibel sind. Im Bereich der Hausautomation gibt es mehrere Systeme die auf Basis eines Bussystems oder eines Funknetzwerkes arbeiten. Eine direkte Kommunikation zwischen diesen Technologien ist nicht möglich, sondern wird erst mittels spezieller Gateways erreicht. Diese Arbeit stellt ein Konzept vor, welches die Verbindung von Sensornetzwerken auf Basis des IP-Protokolls realisiert. Dadurch wird eine Interaktion der unterschiedlichen Technologien sowie eine Anbindung der Sensorknoten an das Internet möglich. Der Anwender kann auf das Sensornetzwerk mittels eines Browsers zugreifen und dieses gegebenenfalls konfigurieren. Ein anwendungsbezogener Zugriff auf die Sensoren und Aktoren im Netz wird dadurch gewährleistet ohne die jeweilige Technologie berücksichtigen zu müssen.



Kaiser, Marc;
Entwurf, Realisierung und Verifikation einer Echtzeit Hardware Simulation einer Leistungselektronik und einer E-Maschine für Hybridfahrzeuge. - 86 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde die Adaption einer Hybridsteuergeräteplatine für Hybrid-Fahrzeuge ohne weitere Hybridkomponenten oder einem aufwendigen HIL-System entwickelt. Die Adaption erfolgt durch ein zusätzliches Schaltungssystem, das eine lauffähige Umgebung simuliert, um die Entwicklersoftware testen zu können. Simuliert wird damit die E-Maschine sowie der Inverter des Fahrzeuges und die CAN-Busse. Die neu entwickelte Hardware-Simulations-Box bietet Bosch damit eine weitere Testmöglichkeit für die Hybrid-Software. Einfache Abregelungstests bis hin zu komplexen Prüfungen der CAN-Kommunikation decken ein breites Spektrum der Kunden-Anforderungen ab. Ein großer Vorteil gegenüber einem konventionellen HIL-System sind die niedrigen Kosten für eine HIL-Box, welche sich nur auf einen Bruchteil eines HIL-Systems belaufen. Die kompakte und leichte Bauweise in einem geschlossenen Gehäuse ermöglicht flexible Einsatzorte. In Verbindung mit den geringen Kosten für eine HIL-Box können dadurch in Zukunft viele Mitarbeiter direkt an ihrem Arbeitsplatz Softwarefunktionalitäten testen.



Eichhorn, Benjamin;
Echtzeitfähige BPSK-Empfängerkonzepte. - 78 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Unter dem Aspekt der Echtzeitfähigkeit werden im Rahmen dieser Arbeit in der Praxis häufig eingesetzte Demodulationsmethoden für binäre Phasenumtastung (BPSK) analysiert und verglichen. - Anhand der verwendeten mathematischen Beschreibungen werden die ausgewählten Verfahren hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit untersucht und bewertet. In diesem Zusammenhang werden wichtige theoretische Grundlagen erläutert und ein Empfängerkonzept auf Basis der Costas-Regelschleife erarbeitet. - Um den zukünftigen Anforderungen auch im Entwurfsprozess - einer effizienten Zeit- und Kostenbilanz - gerecht zu werden, wird das erarbeitete Konzept auf eine vom Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen hausintern entwickelten Echtzeit-Referenzplattform mit der Bezeichnung DT4000 als Prototyp implementiert. - Nach Festlegung wichtiger Betriebsparameter erfolgt die schrittweise Parametrierung der Komponenten auf Basis der vorgestellten allgemein gültigen Dimensionierungsgrundlagen. Es folgt die Herleitung des datenflussorientierten Blockschaltbildes, die Implementation des fertigen Empfängers in den Softwarekern des DT4000 sowie dessen Inbetriebnahme und Funktionsüberprüfung.



Podoskin, Dimitry;
Entwurf eines Magnetsystems für die Manipulation paramagnetischer Ionen in Fluiden. - 113 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2010

Die vorliegende Arbeit gehört zu einem Forschungsvorhaben, das innovative Untersuchungen der Manipulationsmöglichkeiten von Ionenverteilungen in Glasschmelzen mittels magnetischer Feldkräfte zum Ziel hat. Bei der Herstellung von Spezialgläsern mit speziellen magnetischen, optischen, dielektrischen oder anderen Eigenschaften stellt sich die Frage die Materialstruktur im Stadium des Schmelzens in geeigneter Weise berührungslos zu beeinflussen. Da Glasschmelzen meistens schlecht magnetisierbare Partikel enthalten, kann durch Hinzufügen von Ionen die Situation wesentlich verändert werden. Diese Ionen sind paramagnetisch, das heißt, sie können mit Hilfe von sowohl elektrischen, als auch magnetischen Feldern manipuliert werden. Damit kann entweder elektromagnetisch gerührt (Homogenisierung der Schmelze) oder gezielt eine bestimmte Verteilung aufgebaut werden. Die Einprägung externer magnetischer Felder bietet die Möglichkeit, die Verteilung von paramagnetischen Partikeln in einer heißen Glasschmelze zu manipulieren. Nach dem Erstarren erhält man schließlich ein Glas (oder einen Ferrit) mit einem bestimmten Gradienten der physikalischen Eigenschaften (optisch, magnetisch, dielektrisch, usw.). Der Einfluss inhomogener Magnetfelder auf Fluide, wie Glasschmelzen, ist bisher weitestgehend unerforscht. Im vorliegenden Projekt soll das Potenzial der Inhomogenitätskraft zur Synthese von maßgeschneiderten Ferriten aus eisenhaltigen Glasschmelzen über die Manipulation der Eisen-Ionenverteilung analysiert werden. Dementsprechende Untersuchungen zum Potenzial der magnetischen Inhomogenitätskraft in Glasschmelzen sind aus der Literatur bisher nicht bekannt. Es ist daher das Ziel der Arbeit, diese Verhältnisse in Modellfluiden zu simulieren. Dazu ist ein numerisches Modell erforderlich, mit dem die numerischen Simulationen der Magnetfeldverteilungen und Kraftdichteverteilungen innerhalb der Magnetanlage durchgeführt werden können. Daran werden sich später kalte und heiße Experimente mit realen Fluiden anschließen, wobei die kalten Experimente wässrige Lösungen mit Eisensalzen und die heißen Experimente hochtemperaturige Glasschmelzen betreffen werden. Bisher wurden bereits Experimente mit Modellfluiden und Glasschmelzen durchgeführt, bei denen die Eisenionenkonzentration, das Fe3+ /Fe2+-Verhältnis und die Richtung des Feldgradienten sowie die Stärke der magnetischen Induktion in den Bereichen <1T bzw. von 1T bis 5T systematisch variiert worden sind. Darüber hinaus wurde auch der Einfluss der künstlich geschaffenen Ionenverteilungen auf synthetisierte Ferrite analysiert. In dieser Arbeit werden numerische Simulationen des magnetischen Vektorgradienten, der Inhomogenitätskraftdichte und der daraus folgenden Kräfte auf einzelne Ionen durchgeführt. In späteren Untersuchungen sind numerische Modelle zu entwickeln, die die Wechselwirkungen paramagnetischer Ionenanordnungen in (heißen) viskosen Fluiden berücksichtigen. Die Simulationsergebnisse müssen dann mit Experimenten an Modellfluiden und Schmelzen verifiziert werden. Die angestrebten Resultate des vorliegenden Projektes ermöglichen zukünftig, Eigenschaftsmodifizierungen von Materialien über Manipulationen auf Ionenebene berührungslos durch optimal ausgelegte, externe Magnetfelder zu steuern und somit aus Schmelzen (oder anderen Fluiden, die paramagnetische Ionen enthalten), speziell dotierte magnetische Materialien oder maßgeschneiderte gradierte Gläser/Glaskeramiken für aktuelle innovative Anwendungen herzustellen.



Nankeng, Jean-Marc;
Adaptive interference suppression in UWB systems. - 75 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

In mehreren Kommunikationsanwendungen muss das gemeinsame Übertragungsmedium zwischen den vielen unterschiedlichen Nutzern geteilt werden. Jedoch wegen erheblicher Mehrwegausbreitung leidet das "Direct Sequence Ultra wideband" unter intra/Intersymbol-Interferenz (ISI) Wenn mehrere Teilnehmer das UWB System gleichzeitig nutzen, wird die Leistung des Systems noch mehr verschlechtert. Dies führt zu dem sogenannten "Multiuser Interference" MUI. In dem Kanal, wo ISI und MUI existieren kann der konventionelle Matched Filter nicht mehr eine Option für die Filterungs-Probleme sein. Dies motiviert zur Suche nach einem hochentwickelten Filter, der das Problem lösen kann. Es existieren zwei große Kategorien in der Technik der Interferenzen Unterdrückung. Erstens, die Trainingsbasierte Technik; hier werden Trainingssymbole, die dem Empfänger bekannt sind geschickt. Zweitens die blinde adaptive Technik, die erfolgversprechend ist; sie funktioniert auch in dem Fall, wenn der Empfänger nicht (mehr) viele Informationen von dem empfangenen Signal hat und keine Trainingssequenz vorhanden ist. In dieser Arbeit werden zwei blinde "adaptive" Interferenzen Unterdrückungsalgorithmen auf DS-UWB Kommunikation erforscht. Zu einem das "constraint constant Modulus" (CCM) und zu dem anderem das "Constant Minimum Variance" (CMV). Das CMV-Kriterium leidet viel an Signaturdiskrepanz der Teilnehmer. Das CCM benutzt die konstante Amplitude Eigenschaft des modulierten Signal; das modulierte "Binary phase shift keying" hat eine konstante Amplitude. Diese Eigenschaft wird vom CCM benutzt. Für gesendete BPSK Signal liefert das CCM Kriterium ein besseres Ergebnis als das CMV. Zusätzlich beeinflusst die Wahl von bestimmten Bedingungen das Endresultat ganz stark. Zwei Bedingungen werden für die beiden Algorithmen ausgewählt. In der "Additive White Gaussian Noise" AWGN-Umgebung, eine einzige Bedingung reicht um das Output des Filters zu einer konstanten Antwort zu begrenzen. In der Mehrwegausbreitung können eine Menge von Bedingungen genutzt werden. Zwei Beschränkungen sind gewählt worden. Zu einem ist eine Beschränkung für jede Zeit verzögerte Version des aktuellen gesendet Signals. In diesem Fall muss die Beschränkung einher gehend mit dem Filter Gewicht angepasst werden. Die andere Beschränkung erzwingt auch die Antwort des Filters aber erfordert das Wissen des Teilnehmer-Codes und das momentane Mehrwegausbreitungskanal des Teilnehmers. Die Leistungsfähigkeiten der blinde adaptive CCM und CMV Algorithmen werden auf der Basis beider Bedingungen bewertet und verglichen.



Lu, Guanzhou;
Integration und Benutzbarkeit von Fixed-Mobile-Convergence-Diensten über klassische Telekommunikationswege und -geräte. - 124 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Integration und Benutzbarkeit verschiedener FMC-Dienste (Fixed Mobile Convergence) über klassische Telekommunikationswege und -geräte. FMC beschreibt die Konvergenz von Festnetz und Mobilfunknetz. Durch FMC-Dienste bietet FMC mobile, flexible und netzübergreifende Kommunikationsanwendungen. - In dieser Arbeit wurde zu Beginn eine Untersuchung über die Marktbestandteile verschiedener Telekommunikationsnetze durchgeführt. Die traditionelle Telefonie kann zunehmend keine hinreichenden Dienste mehr für die Nutzer anbieten. Ebenso können die Nutzer über klassische Telekommunikationswege und an klassischen Endgeräten die neuen FMC-Dienste nicht sinnvoll nutzen oder für ihre Bedürfnisse einrichten. Anschließend wurde eine Untersuchung über die aktuellen FMC-Konzepte durchgeführt. Nach einem Vergleich verschiedener FMC-Konzepte fiel die Entscheidung auf die IP-PBX-basierte (Private Branch eXchange) FMC-Lösung. Diese FMC-Lösung ist in der Lage, die traditionelle Telefonie und IP-Telefonie zu vereinen und verschiedene FMC-Dienste plattformunabhängig zur Verfügung zu stellen. Es gibt schon ein bestehendes FMC-Netz in der Arbeit [Guan09]. Das Konzept und die Quellcodes von dem FMC-Netz wurden teilweise in dieser Diplomarbeit verwendet. Auf Basis von dem FMC-Netz wurde ein IP-PBX-basiertes FMC-Netz neu aufgebaut. Die vorgestellten FMC-Dienste wurden in dieses aufgebaute FMC-Netz integriert. Darauf aufbauend wurde ein Konzept entwickelt, wie die Nutzer von klassischen Telefonie-Endgeräten diese Dienste sinnvoll und komfortabel nutzen können. Dieses Konzept wurde beispielhaft umgesetzt. Der Provisionsprozess wurde dabei auch theoretisch betrachtet, wie verschiedene Endgeräte in diesem FMC-Netz automatisch provisioniert werden können. Eine Web-Schnittstelle wurde entwickelt und dient zur Nutzerdaten-Konfiguration. Die Nutzer können gewünschte Funktionen darauf einstellen. Um eine noch flexiblere Verwaltung der Konfigurationsdaten des Nutzers zu ermöglichen, wurde ein Sprachdialogsystem implementiert. Das Sprachdialogsystem dient als eine alternative Verwaltungsmethode beziehungsweise mobile und komfortable Verwendung der FMC-Dienste. Zum Schluss wurde ein Usability-Test entworfen und durchgeführt, um das entwickelte Sprachdialogsystem zu optimieren.



Kountar, Hamad;
Realisierung und Evaluierung eines Fehlerminimierungsalgorithmus für Lokalisierung in drahtlosen Sensornetzwerken. - 87 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2010

Bis jetzt gibt es für die Lokalisierung ortsveränderlicher Objekte innerhalb von Gebäuden in drahtlosen Sensornetzwerken noch keine standardisierte Lösung. Deswegen werden in dieser Arbeit die existierenden Lokalisierungssysteme recherchiert und verglichen. Aus dieser Übersicht wird ein geeignetes System für einen konkreten Anwendungsfall im IMMS ausgewählt und versucht, in diesem die Fehler bei der Positionsbestimmung zu reduzieren. Zu Beginn werden die Grundlagen der Lokalisierung erläutert. Dann werden in einer Tabelle die verschiedenen recherchierten Lokalisierungssysteme verglichen. Danach wird ein Filterungsalgorithmus (Kalman-Filter) und das Map-Matching vorgestellt, mit Hilfe dessen die Genauigkeit bei der Positionsbestimmung verbessert werden soll. Dafür wird ein Matlab-Modell aufgebaut, in dem das augewählte Lokalisierungssystem, der Kalman-Filter und das Map-Matching simmuliert werden. Am Ende wird das Matlab-Modell in einer realen Testumgebung eines drahtlosen Sensornetzwerks im IMMS getestet, die Ergebnisse analysiert, und diskutiert.



Becker, Hanna;
Tensor-based techniques for EEG source localization. - 56 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Eine Möglichkeit, räumlich-zeitliche Elektroenzephalographie(EEG)-Daten zu analysieren besteht in der Verwendung von Tensor-basierten Techniken. Diese Methoden können mit Hilfe der Canonical Decomposition (auch PARAFAC genannt) mehrere Quellen, die die gemessenen Daten erzeugen, in verschiedene Komponenten trennen und ermöglichen nicht nur die Rückgewinnung der räumlichen Charakteristik jeder Quelle sondern liefern gleichzeitig eine gute Schätzung der Zeitsignale der Quellen. Ein Vertreter dieser Gruppe basiert z.B. auf Raum-Zeit-Frequenz-Datenanalyse (Space-Time-Frequency (STF) Analyse), die von mehreren Autoren getestet worden ist und zu vielversprechenden Ergebnissen geführt hat. - In dieser Arbeit wird ein neuer Tensor-Ansatz, die sogenannte Raum-Zeit-Wellenvektor-Analyse (Space-Time-Wave-Vector (STWV) Analyse), untersucht. Diese Methode basiert auf einer 3D lokalen, räumlichen Fouriertransformation, die anhand der gemessenen Daten berechnet wird. Die Eignung der STWV Technik zur Lokalisierung von äquivalenten Dipolquellen und der korrekten Rückgewinnung der Zeitsignale wird mit Hilfe von Computersimulationen mit der Performance der STF Analyse verglichen. - Schließlich wird ein neuer, iterativer Algorithmus, der sogenannte Binary Coefficient Matching Pursuit (BCMP) Algorithmus, zur Identifizierung von ausgedehnten Quellen, die ein realistischeres Modell der zugrunde liegenden physiologischen Phänomene darstellen, vorgeschlagen. Die Leistungsfähigkeit dieses Algorithmus, angewendet auf die räumlichen Charakteristiken, die mit der STWV Technik geschätzt wurden, wird ebenfalls mit Hilfe von Computersimulationen analysiert.



Kümmerling, Patrick;
Untersuchung und Modellierung von Inband-Datenübertragung in analogen Funksystemen mit MATLAB und SIMULINK. - II, 55 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010
- Enth. außerdem: Thesen

Diese Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Erstellung von Simulationen zu Inband- Datenübertragungsmethoden in analogen Funksystemen. Hierbei werden Signale betrachtet, die der Kommunikationssteuerung in analoger Zugfunktechnik (UIC) und der Signalisierung nach den Standards ZVEI-1 und DTMF dienen. Unterschiedliche Algorithmen zur Erkennung, Erzeugung und komplexerer Verarbeitung sample-basierender Signale wurden verglichen und in Simulink-Modellen angewandt. Diese Arbeit dient als Grundlage dafür, die Funktionalität der erzeugten Modelle in Prozessoren von Embedded Systems, mithilfe der C-Codegenerierung aus Simulink-Modellen, zu implementieren.



Kropp, Gerrit;
Konzeption, Aufbau und Einsatzuntersuchung eines modularen Testsystems. - 57 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

Diese Diplomarbeit befasst sich mit Konzeption, Entwicklung und Einsatzuntersuchung von modularen Testsystemen zur Qualitätssicherung in der Halbleiterindustrie. Hierzu wurden verschiedene Konzepte untersucht und gegeneinander abgewogen. Mit Hilfe der Entwicklungsumgebung Altium Designer wurden verschiedene Hardwaremodule für das gewählte Konzept entwickelt, um einerseits eine vorgegebene Testspezifikationen zu erfüllen und andererseits eine optimierte, modulare und universell einsetzbare Testerplattform zu erstellen. Die Hardware wurde aufgebaut, messtechnisch charakterisiert und in Betrieb genommen. Am Ende dieser Arbeit ist die modulare Testerplattform voll funktionsfähig und einsatzbereit.



Dreßler, Daniel;
Entwicklung eines Konzepts zur Ansteuerung eines Waferprobers über verschiedenen Bustechnologien durch das Programmsystem IC-CAP. - 39 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Mit dem Programm IC-CAP ist es möglich, automatisierte Messungen mit über GPIB angeschlossenen Messgeräten durchzuführen. In dieser Arbeit wird ein Konzept entwickelt, welches die Steuerung eines nicht über GPIB angeschlossenen Waferprobers innerhalb IC-CAPs ermöglicht. Dabei wird ein Windowstreiber und weitere erforderliche Komponenten entwickelt, die mit der GPIB-Schnittstelle von IC-CAP zusammenarbeiten können. So besteht die Möglichkeit, dass sowohl der Waferprober als auch andere Messgeräte über von GPIB verschiedene Bussysteme angesteuert werden können. Es werden das Konzept und dessen Aufbau sowie die Integration der Steuerung des Waferprobers innerhalb von IC-CAP behandelt.



Dommel, Johannes;
Superresolution signal processing for three-dimensional microwave imaging in breast cancer detection. - 103 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

Brustkrebs zählt weltweit zu den meist verbreitetsten und gefährlichsten Krebserkrankungen unter Frauen. Dabei spielt die rechtzeitige Früherkennung eine wesentliche Rolle, um das Leben und die Gesundheit der Patienten zu schützen. Zur regelmäßigen Kontrolle sind herkömmliche Verfahren wie z.B. Mammografie, aufgrund der Strahlenbelastung und der hohen Fehlerquote nur unzureichend geeignet, sodass bis heute kein zufriedenstellendes Verfahren zur sicheren Früherkennung von Brustkrebs zur Verfügung steht. Eine neuer, vielversprechender Ansatz beruht auf mikrowellenbasierter Bildgebung. Dabei wird im Gegensatz zur Mammografie, keine für den Körper gefährliche Strahlung verwendet, sodass solche Untersuchungen häufiger und vor allem eher angewendet werden könnten. In der Fachliteratur findet man unterschiedliche Ansätze, ein solches System zu realisieren. In dieser Arbeit wird ein solcher Ansatz diskutiert, welches auf dem Prinzip des Oberflächen durchdringenden Radars basiert. Bei dieser Methode werden sehr kurze Impulse, mit einer sehr großen Bandbreite von verschiedenen Antennenpositionen aus auf die zu untersuchende Brust gesendet. Die Reflexionen, die an unterschiedlichen dielektrischen Grenzflächen entstehen werden gemessen. Eine dieser möglichen Grenzflächen ist dabei die Gewebe-Tumor Grenzschicht. Mit Hilfe eines Rekonstrktionsalgorithmus ist es möglich, aus den gemessenen Daten die dielektischen Unregelmäßigkeiten, wie z.B. tumorartiges Gewebe, im Inneren der Brust sichtbar zu machen. Eines der Hauptprobleme bei diesem Ansatz, ist die starke Reflexion an der Luft-Haut Grenzfläche. Durch die beschränkte Bandbreite des Systems und der daraus resultierenden zeitlichen Ausdehnung des reflektierten Impulses, kommt es zu einer überlagerung mit der wesentlich schwächeren Reflexion des Tumors. Das führt dazu, dass dieser nicht mehr eindeutig detektierbar ist. Daher ist die Unterdrückung der Hautreflexion eine der wesentlichen Aufgabe in der Signalverarbeitung in einem solchen System. In dieser Arbeit, wird speziell auf die Anforderungen an eine Unterdrückung der Hautreflexion, unter Beachtung realistischer Tumor und Gewebeeigenschaften, eingegangen. Es werden Aussagen getroffen, wie stark eine Unterdrückung der Hautreflexion sein muss, um mögliche Tumore noch erkennen zu können. Ein weiterer Kernpunkt der Arbeit, ist die Untersucheung von möglichen Verfahren um eine solche Unterdrückung der Hautreflexion zu realisieren. Dabei werden zwei mögliche Verfahren untersucht. Das eine Verfahren, nutzt physikalische Optik, um das gestreute Feld der Hautoberfläche zu berechnen. Dieses berechnete Feld wird dann von dem Messsignal abgezogen. Das andere Verfahren, welches in dieser Arbeit entwickelt wird, nutzt den sogenannten SAGE Algorithmus, um innerhalb des gemessenen Signals den Anteil der Hautreflexion zu bestimmen. Dabei werden die Reflexionen an den beiden jeweiligen Grenzschichten der Haut ermittelt und von dem gemessenenen Signal abgezogen. Beide Verfahren werden mit Hinblick auf Unterdrückung der Hautreflexion und Qualtität in der Bildgebung verglichen. Die Ergebnisse werden anschließend mit Hinblick auf deren Einsetzbarkeit in der Brustkrebs-Detektion beurteilt.



Kim, Woong Ki;
Alternative Energieversorgung eines Sensorknotens. - 58 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

The use of sensor nodes in the military, industrial and automation sector has become more important. Wireless sensor nodes are able to monitor areas and machines. They are also designed to assist processes in the field of automation engineering. Moreover, the use of sensor nodes in the energy supply gain in importance. Until now, sensor nodes are powered by conventional batteries and accumulators. The problem by using this technology of energy storage devices is the fact, that capacity and lifetime are limited. In order to solve this problem, it is possible to use solar-powered senor nodes. Solar cells are a type of renewable energy sources. This thesis will concentrate on implementation of solar cells as an alternative energy sources for sensor nodes. Sensor nodes are developed by the company "IMMS". This thesis will name circumstances for an implementation of solar panels, sensor nodes and super-capacitors. The described practical experimental arrangements are based on theoretical background.



Rieche, Marie;
Einträgerübertragung mit Frequenzbereichsentzerrung. - 87 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Eignung der Frequenzbereichsentzerrung für die Einträgerübertragung über dispersive Kanäle. Dabei wird sowohl die Übertragung über Mehrwegefunkkanäle, als auch die drahtlose, optische Übertragung mit Hilfe von sichtbarem Licht (Visible Light Communication) untersucht. Die Ursache für die Verzerrung des Empfangssignals ist im Fall der Funkübertragung in der Mehrwegeausbreitung und im Fall von Visible Light Communication in der Bandbegrenzung der zum Senden verwendeten Leuchtdioden (LEDs) zu sehen. Die sogenannte "Single-Carrier Transmission with Frequency Domain Equalization" kann in Bezug auf die Komplexität und Leistungsfähigkeit als konkurrenzfähig zum üblichen OFDM-Verfahren angesehen werden. Weiterhin bringt der Einsatz von nur einem Träger eine Verringerung des Crest-Faktors mit sich und ermöglicht somit die Verwendung von preisgünstigeren Verstärkern. Die blockweise Entzerrung wird mittels der schnellen Fouriertransformation (FFT) im Frequenzbereich vorgenommen. Dadurch ergibt sich eine erhebliche Komplexitätsverringerung im Vergleich zur klassischen Entzerrung im Zeitbereich. Jedem Block wird eine zyklische Erweiterung (Cyclic Prefix) vorangestellt, die "Interblockinterferenz" verhindert, und überdies die Faltung mit dem Kanal zyklisch erscheinen lässt. Die Koeffizienten der Entzerrer werden anhand der hergeleiteten Vorschriften für das Minimum-Mean-Square-Error- (MMSE) oder das Zero-Forcing-Kriterium (ZF) berechnet. Darüber hinaus erfolgt eine Differenzierung bezüglich der Entzerrung mit Abtastung im einfachen und zweifachen Symboltakt. Bei der Funkübertragung kann durch die Anwendung des Minimum-Mean-Square-Error-, gegenüber dem Zero-Forcing-Ansatz eine signifikante Verbesserung bezüglich der Signalenergie nachgewiesen werden. Ein zusätzlicher Gewinn ist durch die "Fractionally Spaced Equalization" im doppelten Symboltakt zu verzeichnen. Für die optische Übertragung zeigt sich die gleiche Rangfolge der Entzerrer-Varianten, jedoch nur mit geringer ausgeprägten Unterschieden.



Sommer, Nikolaus Daniel;
The usage of Ontology Enriched Metadata in a Mobile Context. - Online-Ressource (PDF-Datei: IV, 160 S., 2,87 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010
- Enth. außerdem: Thesen

Diese Diplomarbeit untersucht die Verwendung von Ontologien in einem mobilen Kontext. Herzu werden in einem ersten Teil Ontologien, mobile Endgeräte, Tagging und das Semantic Web betrachtet. Danach wird in zwei Anwendungsfällen die Verwendung von Ontologien in einem mobilen Kontext untersucht: Anwendungsfall I befasst sich damit, wie es möglich ist unter Verwendung eines mobilen Endgeräts Informationen an einen professionellen Service Provider zu übermitteln. Diese Informationen werden von dem Nutzer mit Metadaten angereichert, die aus einer Ontologie generiert werden. Die Verwendung von Ontologien für das Taggen der Informationen erlaubt eine automatische Weiterverarbeitung der Informationen bei dem Serviceprovider. Hierfür werden die verschiedenen Use Cases und Anforderungen untersucht. Später wird eine Implementierung einer Anwendung vorgeschlagen, wofür ein Service Modell und ein Objekt Modell vorgeschlagen werden. Teile dieses Vorschlags wurden in einem Prototyp implementiert. Anwendungsfall II befasst sich damit, wie Ontologien dazu verwendet werden können, die Fähigkeiten (z.B. Bildschirmauflösung, unterstützte Dateiformate, etc.) mobiler Endgeräte zu beschreiben. Das Ziel dieser Betrachtungen ist eine Verbesserung der Interoperabilität mobiler Endgeräte, anhand des Austauschs ihrer Fähigkeiten. Zu diesem Zweck untersucht diese Diplomarbeit, wie diese Fähigkeiten unter Zuhilfenahme von Ontologien beschrieben werden können, und in wie fern Reasoning Support implementiert werden kann. Abschließend wird ein Vorschlag für eine Implementierung präsentiert.


http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=15486

Strelle, Torsten;
Next Generation Network (NGN) : Aufbau eines Anwendungsservers für NGN. - Online-Ressource (PDF-Datei: VI, 183 S., 4,36 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010
- Enth. außerdem: Thesen

Das Next Generation Network (NGN) ist ein IP-basierendes Telekommunikationsnetz, das entwickelt wurde um einen nahtlosen Übergang von den herkömmlichen Telefonnetzen zu ermöglichen. Das NGN vereint eine Vielzahl von Zugangsnetzen, die für den Nutzer über ein einheitliches Netzmodell wie ein einzelnes Netz nutzbar sind. Mit der Einführung des NGN werden auch neue Leistungsmerkmale in den Telekommunikationsnetzen verfügbar. Sprachkommunikation ist dabei nur noch eine Dienstleistung unter vielen, da andere Medien, wie Videokommunikation, Dateitransfer, Textnachrichten oder Chat, genauso für alle Netzteilnehmer nutzbar sind. - Durch diese Veränderungen werden neue Mehrwertdienste im NGN möglich, welche auf der Grundlage der verfügbaren Medien neue Funktionen bereitstellen. Nach der Einführung in das Modell des NGN werden dieser Arbeit Konzepte für solche innovative Mehrwertdienste untersucht und bewertet. Anschließend erfolgt eine Betrachtung der standardisierte Schnittstellen und Plattformen zur Bereitstellung solcher Dienste. Abschließend wird eine dieser Plattformen in ein NGN integriert und zur prototypischen Umsetzung einiger Dienstkonzepte eingesetzt.


http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=15203

Meyd, Torsten;
Entwurf und Aufbau einer FPGA basierenden Entwicklungsplattform für die digitale Signalverarbeitung. - 55 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

In dieser Diplomarbeit konnte eine Basis-Entwicklungs-Plattform für die digitale Signalverarbeitung erfolgreich realisiert werden. Dem Nutzer stehen dafür zwei leistungsfähige A/D-Wandler mit einer Auflösung von 16 Bit, einer maximalen Abtastrate von 160 Msps und einer Dynamik von 76 dB (SNR) zur Verfügung. In Verbindung mit dem Anti-Aliasing Filter lassen sich Signale mit einer Bandbreite bis zu 45 MHz digitalisieren. Die Signalverarbeitung wird mittels eines Spartan 3A-XC3SD1800A FPGA der Firma Xilinx durchgeführt. Dieser FPGA ist aufgrund seiner spezieller Multipliziererblöcke (DSP48A) für den Einsatz in der Verarbeitung digitaler Signale ausgelegt. Die verarbeiteten Daten werden über einen Netzwerkanschluß an ein Hostsystem übertragen. Das Board bietet die Möglichkeit, das Konfigurationsfile für den FPGA zu aktualisieren (Update). Damit wird eine Fernwartung der Hardware ermöglicht. Für die Integration in ein 19" Gehäuse ist ein entsprechender Systemsteckverbinder vorhanden. Dieser lässt mittels paralleler I/Os und einem IøC Interface den Datenaustausch mit zusätzlichen Platinen zu. Ein zusätzlicher Erweiterungsstecker auf der Platine bietet ebenfalls den Anschluss weiterer Hardware. Um externe Hardware mit der internen Signalverarbeitung zu synchronisieren, steht der interne, durch einen temperaturstabilisierten Quarzoszillator erzeugte 10 MHz Takt, über eine SMA-Buchse nach Außen zur Verfügung. Der FPGA kann, ebenfalls über eine SMA-Buchse, mit einem externen Takt versorgt werden.



Weber, Thilo;
Nahfeldmessungen zur Charakterisierung der Strahlungseigenschaften von Hochgewinnantennen bei Arbeitsfrequenzen bis 30 GHz. - 130 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

Die vorliegende Diplomarbeit behandelt das Thema der sphärischen Nahfeld-Messtechnik. Diese Technik kommt zum Einsatz bei der Vermessung von Antennen, deren Fernfeldabstand größer ist als der realisierbare Messabstand. Sie erweitert die normale Fernfeldmessung um eine Transformation, die die im Nahfeld gemessenen Daten in Fernfelddaten umwandelt. Im Rahmen der Arbeit wurde die Nahfeld-Option des Antennenmesslabors der TU Ilmenau, die diesen Transformationsalgorithmus beinhaltet, in Betrieb genommen und am Beispiel verschiedener Messobjekte bei Frequenzen zwischen 10 GHz und 30 GHz getestet. Zum besseren Verständnis wurden die wichtigsten Grundlagen dieser Messtechnik und die der Transformation zugrunde liegenden mathematischen Zusammenhänge beschrieben. Im weiteren wurden Verfahren zur Erhöhung der Messgenauigkeit, die Erfahrungen bei der Anwendung des Messsystems und die Messergebnisse dokumentiert. Außerdem wurde ausführlich eine Vorschrift zur Berechnung einer minimalen Abtastung bei Nahfeldmessungen hergeleitet. Die Ergebnisse der Messungen wurden mit vorher bekannten Referenzdaten verglichen, um so Rückschlüsse auf die Messqualität machen zu können. Letztendlich konnte die prinzipielle Funktionsfähigkeit des Systems festgestellt werden.



Perlberg, René;
Konzeption und Realisierung eines Verwaltungssystems für komplexe Informations- und Wissensstrukturen. - III, 84 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009
- Enth. außerdem: Thesen

Die vorliegende Ausarbeitung beschäftigt sich mit der Beschreibung komplexer menschlicher Wissens- und Informationsstrukturen für die Verarbeitung in Computern. Es wird ein Überblick über grundlegende Verfahren zur Wissensrepräsentation gegeben und genauer auf den Begriff der Ontologie eingegangen. Dem folgen tiefer gehende Informationen über das Resource Description Framework (RDF) und die Web Ontology Language (OWL), die im Zuge des Semantic Web entstanden sind und sehr mächtige Werkzeuge zur Wiedergabe von Ontologien bereit stellen. Auf diesen Erläuterungen aufbauend wird ein Konzept für eine Applikation, welche die Abbildung und Bearbeitung von Wissensstrukturen ermöglichen soll, gegeben und implementiert. Darüber hinaus wird die Software Protégé vorgestellt, mit der sich komplexe Wissensbereiche abbilden lassen.



Zenkert, Stefan;
Long term stability of spatial reference sensors. - 72 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

Die Messung von Raumlage und Bewegungen im Raum ist in den letzter Zeit mehr und mehr in den Mittelpunkt wissenschaftlicher Untersuchungen gerückt. Da die meisten Navigationssysteme auf dem so genannten "Global Positioning System" (GPS) beruhen, welches ein Satelliten gestütztes System ist, stellt sich die Frage nach Versorgungssicherheit. Wird die Sichtline (Line Of Sight - LOS) zum Satelliten unterbrochen, ist das Navigationssystem nicht länger in der Lage seine korrekte Position und Ausrichtung, dem so genannten "heading" zu bestimmen. Da die LOS aus verschiedensten Gründen unterbrochen werden kann, sei es durch Häuser, Bäume, Brücken oder sogar Tunnel, gab es einige Versuche Systeme zu entwickeln, die nicht auf Satelliten-Technik beruhen. - Diese Arbeit wird das Design und die Umsetzung eines Low-Cost Mess-Systems präsentieren, welches spezifische Daten bezüglich der Raumlage generiert ohne Stützsysteme wie GPS einzubeziehen. Weiter wird die zeitliche Stabilität dieses Systems festgestellt werden. Diese ergibt sich aus der Maßgabe der Fehlergenauigkeit von 1&ayn; pro Winkel in der Raumlage über einen determinierten Zeitraum. Die tatsächliche Umsetzung des Sensorsystems wird aus drei 2D MEMS Beschleunigungssensoren bestehen, welche auf drei Seiten eines Würfels aufgebracht werden. Aus der Maßgabe des Low-Cost Segments sollen nur drei Sensoren und keinerlei Gyroskope oder redundante Sensorik zum Einsatz kommen. Desweiteren wird ein Aufnahme-System und eine PC Software erstellt, welche in der Lage ist, die aufgezeichneten Messwerte zu verarbeiten. Die System-inhärente Fehlerquellen wie Fehlausrichtungen (Misalignments) oder Offsets der Sensoren müssen dabei zur korrekten Berechnung und Aufzeichnung möglichst perfekt gemessen und kompensiert werden. Gerade diese Kalibration stellt die schwierigste Aufgabe im Laufe der Arbeit dar, da die Fehlerquellen die Stabilität des Systems massiv gefährden.



Grimm, Michael;
Konzeption, Aufbau und Evaluierung eines kompakten UWB-Moduls nach dem M-Sequenz-Verfahren. - 133 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

Weiterentwicklungen von analogen HF-Chips für UWB-Sensormessköpfe erfordern den Aufbau eines neuen kompakten Basismoduls mit einem A/D-Board unter Berücksichtigung einer erhöhten Messrate und eines geringeren Stromverbrauchs. Die Diplomarbeit beinhaltet den Entwurf des A/D-Boards mit der Erstellung des Systemkonzepts, dem Entwurf einer mixed-Signal-Schaltung, der Programmierung eines zu integrierenden FPGA-Moduls und einer Softwareschnittstelle für Matlab sowie der messtechnischen Charakterisierung des Gesamtsystems. Der Entwurf einer impedanzkontrollierten Leiterplatte mit einem 4-Lagen-Multilayer wird beschrieben. Das FPGA-Design enthält einfache Designs zur Evaluierung des Moduls anhand von Sinusmessungen sowie ein Bus-basiertes Design zur Datenerfassung und Mittelung von M-Sequenz-Antworten. Die Steuerung des Moduls und der Datenerfassung mit Hilfe einer Schnittstellenbibliothek unter Matlab wird demonstriert. Histogramm- und FFT-Spektren A/D-gewandelter Sinussignale bilden die Grundlage für die Ermittlung wichtiger statischer und dynamischer Kenngrößen des im Design enthaltenen A/D-Wandlers. Die Prinzipien des M-Sequenz-Verfahrens werden vorgestellt und die Aufnahme von Impulsantworten mit dem aufgebauten Basismodul exemplarisch gezeigt.



Streng, Björn;
Entwicklung und Implementierung eines Messplatzes zur Charakterisierung des HF-Teils von M-Sequenzmessköpfen in Matlab. - 88 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

Die vorliegende Arbeit zeigt auf, wie ein M-Sequenz UWB-Radar durch geschickte Beschaltung seiner HF-Kanäle, ohne Zuhilfenahme anderer Messgeräte, charakterisiert werden kann. In diesem Zusammenhang werden Verfahren zur Analyse des Dynamikbereichs, des internen Übersprechens, des Jitters, des Spektrums der Systemimpulsantwort und der Anpassung der HF-Kanäle des besagten Radarsystems diskutiert. Bei den vorgestellten Messmethoden handelt es sich zum Teil um Weiterentwicklungen existierender Charakterisierungsmethoden, alle anderen Verfahrensweisen wurden neu erdacht. Darüber hinaus wird der im Rahmen dieser Diplomarbeit entwickelte Messplatz vorgestellt. Dieser ermöglicht es, die oben genannten Kenngrößen mittels der konzipierten Messverfahren automatisiert zu erfassen.



Martin-Creuzburg, Jochen;
Entwicklung und Implementierung einer optimierten Kanalschätzung für das DRM+ System. - 125 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

Die Digitalisierung rückt bei der Übertragung von Rundfunk immer weiter in den Vordergrund. Dies ist auch nicht weiter verwunderlich, bietet die digitale Übertragung im Vergleich zum analogen System enorme technische und wirtschaftliche Vorteile. Unter diesen Gesichtspunkten wurde DRM+ zur Digitalisierung des Frequenzbandes von 30 bis 174 MHz entwickelt. Bei DRM+ wird als Übertragungssytem OFDM verwendet, was eine Schlüssel-Technologie für eine robuste Übertragung darstellt. Aufgrund der Eigenschaften des Mobilfunkkanals kommt es zur Verzerrung der Amplitude und der Phase des Sendesignals. Aus diesem Grund wird für eine kohärente Demodulation des OFDM-Signals die Kenntnis der Kanaleigenschaften benötigt. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird eine optimierte Kanalschätzung für das DRM+ System entwickelt. Hierzu werden verschiedene Algorithmen für eine 2-dimensionale Kanalschätzung implementiert und miteinander verglichen. Aufbauend auf den Ergebnissen wird eine adaptive Kanalschätzung für verschiedene Ausbreitungsszenarien entwickelt. Dazu werden Algorithmen zur Schätzung der Kanalparameter vorgestellt und auf ihre Eignung für eine adaptive Anpassung überprüft. Abschließend wird die Leistungsfähigkeit der entwickelten Kanalschätzung analysiert.



Kleingärtner, Norman;
Simulationsmodell zum Rückführsampling für breitbandige Pseudo-Rausch-Signale. - 62 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

Simulationsmodell zum Rückführsampling für breitbandige Pseudo-Rausch-Signale.



Walther, Markus;
Analyse der zeitlichen und räumlichen Veränderlichkeit des MIMO-Kanals für LTE/LTE Advanced. - 130 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

Systemdesigns für heutige und aber vor allem für zukünftige Mobilfunksysteme berücksichtigen Konzepte, die die Möglichkeiten des MIMO-Kanals ausnutzen werden. Insbesondere mit Spatial-Multiplexing-Ansätzen können die höchsten Übertragungsraten erreicht werden. Dennoch ist die Leistungsfähigkeit dieser sehr stark von den räumlichen und zeitlichen Eigenschaften des Ausbreitungskanals abhängig. Daher muss eine Anpassung, z.B. auf der Sendeseite, an die sich verändernde Ausbreitungsumgebung und somit des MIMO-Kanals erfolgen. Ziel der Bachelorarbeit ist es anhand von MIMO-Messdaten die räumliche und zeitliche Veränderlichkeit des MIMO-Kanals zu analysieren. Ein Ansatz wäre, basierend auf geeigneten Metriken, wie z.B. die Kanalkapazität, Eigenwertstatistiken, Diversity Measure u.a., Zusammenhänge zur Kohärenzzeit/Autokorrelation der MIMO-Eigenschaften abzuleiten. Darüber hinaus soll erörtert werden, wie aktuelle Konzepte oder Standardisierungsaktivitäten aus LTE und LTE Advanced eine dynamische Anpassung insbesondere für MIMO-Konzepte an den Mobilfunkkanal realisieren.



Hausknecht, Frank;
Entwurf einer planaren Mikrowellenantenne mit konischer Richtwirkung auf Basis periodisch strukturierter Oberflächen. - 61 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

In der vorliegenden Diplomarbeit wurden die Grundlagen von Leckwellenabstrahlung, periodischen Strukturen und der Eigenschaften der in dieser Arbeit verwendeten periodischen Strukuren als Leckwellenantenne erläutert. Zwei verschiedene Realisierungen einer Leckwellenantenne mit konischer Richtwirkung wurden entworfen und simuliert, und zwar eine basierend auf quadratischen Zellen und eine basierend auf Streifen. Beide Anordnungen ermöglichen Leckwellenabstrahlung mit konischer Richtwirkung, wobei das Abstrahlverhalten bei der streifenbasierten Struktur weniger azimuthabhängig ist. Jedoch sind auch beide Anordnungen sehr schmalbandig, was bei der Struktur aus quadratischen Zellen an der flachen Dispersionskurve und bei der streifenbasierten Struktur an dem an die Wellenlänge gebundenen Funktionsprinzip der Einprägung des abstrahlfähigen Modes liegt. Das für Leckwellenantennen typische frequency scanning ist mit den untersuchten Strukturen nicht möglich, da die Strukturen kurz gegenüber der Wellenlänge sind und sie damit breite Keulen aufweisen. Die Raumauflösung wäre deshalb sehr grob. Zudem senken sich die Keulen mit steigender Frequenz nur wenig, da bei elektrisch kurzen Strukturen der maximale Abstrahlwinkel mit steigender Frequenz gegen einen festen Wert konvergiert. Für Verwendungsszenarien mit relativ schmalem Nutzfrequenzband und der Notwendigkeit hoher Toleranzen bezüglich der Winkelgenauigkeit wären die Antennen dagegen gut geeignet. Ein Beispiel wäre die bereits erwähnte Montage auf einem Fahrzeugdach zum Empfang von Satellitenfunk, wobei azimuthunabhängiger Empfang ebenso wichtig sind wie eine ausreichend breite Keule entlang der Elevation, um bei jedem in der Praxis auftretenden Winkel des Fahrzeugs zur Erdoberfläche Empfang zu gewährleisten. Eine Struktur aus Streifen mit eindimensionaler Periodizität wurde entworfen, gebaut und gemessen, als Grundlage für die praktische Realisierung einer streifenbasierten Struktur aus konzentrisch angeordneten Ringen.



Haas-Zens, Martin;
Entwurf, Simulation und Verifikation eines Pulslängenmodulators ohne Überabtastung. - 94 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

In vorliegender Diplomarbeit wurde ein neuartiges Modulationsprinzip zur Bereitstellung der Impulsfolge für einen HF-Schaltverstärker entwickelt. Dieses Prinzip nimmt eine Transformation der in einem HF-Signal mit variierender Hüllkurve enthaltenen Information in eine Rechteckimpulsfolge vor. Es erfolgt eine ausführliche Betrachtung zu einem Verfahren der Pulslängenmodulation ohne Überabtastung (BP-PLM). Bisher verfolgte Ansätze einer solchen Modulation weisen eine stark nichtlineare Übertragung der Hüllkurvenamplitude auf. In dieser Arbeit wurde eine Erweiterung entwickelt, welche eine nahezu lineare Amplitudenübertragung gewährleistet. Zu dieser Neuentwicklung wurden schaltungstechnische Realisierungen in diskreter Form und als integrierter Schaltkreis entworfen und ausführlich untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass das entwickelte Modulationsverfahren über sehr gute Eigenschaften bezüglich Schalthäufigkeit, Kodiereffizienz und Störanfälligkeit verfügt. Damit ist es gut zur Verwendung für einen energieeffizienten Schaltverstärker bei drahtloser Nachrichtenübertragung geeignet.



Steinwandt, Jens;
Vergleich von realen DVB-S2-Satellitensignalen mit synthetisch generierten Signalen bezüglich des Verhältnisses von C/N zu BER. - 65 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

Die Erweiterung der bisherigen Satellitenübertragung von digitalen Rundfunksignalen auf den neuen Standard DVB-S2, der die effiziente Verbreitung hochauflösender TV-Formate wie HDTV ermöglicht, hat sich auch auf die Anforderungen in der Messtechnik ausgewirkt. So ist vor allem der Bereich Rundfunktechnik des Unternehmens Rohde & Schwarz maßgeblich an der Entwicklung von Messgeräten für diese neue Satellitenübertragungstechnik beteiligt. In einem hier durchgeführten Testverfahren zur Optimierung der Empfangseigenschaften der Messgeräte, bei dem reale DVB-S2-Satellitensignale und synthetisch generierte DVB-S2-Signale bezüglich des Träger-Rauschabstandes und der Bitfehlerrate verglichen wurden, traten beachtliche Unterschiede auf. Die Interpretation der Messergebnisse zeigte, dass die realen Satellitensignale bei gleichem Träger-Rauschabstand eine geringere Bitfehlerrate gegenüber den generierten Signalen erzeugen. Diese Tatsache steht im Widerspruch zu den theoretischen Modellen, die ein umgekehrtes Verhalten beschreiben. In dieser Arbeit wurden theoretische Ansätze zur Klärung der Problematik erarbeitet und messtechnisch durch verschiedene Testreihen analysiert. Daraus wurden konkrete Schlussfolgerungen gezogen, die letztendlich zur Lösung des Widerspruchs führten.



Zelenskiy, Dmitry;
Performance-Optimierung von OPV-Strukturen auf Basis von Topologiemodifikationen unter Einbeziehung von Parameterschwankungen. - 93 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2009

Schaltungsklasse von Operationsverstärkern wurde durch automatisierte Entwurfs-Programme untersucht und optimiert. Der Ablauf und die Arbeit von zwei Optimierungs-Applikationen wurden als neue Entwurfs-Methode untersucht, die beiden Programme wurden verglichen und die Vor- und Nachteile von ihnen wurden ausgezeichnet. - Umfangreiche Analysen einer der untersuchenden Schaltungen wurden gemacht, um die Fehler zu bestimmen und die Performances zu verbessern. Aufgrund dieser Analyse wurde die Topologie-Modifikation gemacht, die die Probleme teilweise gelöst haben. Die Ursache der Betriebsunfähigkeit der Schaltung wurde bestimmt. Die Richtung für weitere Untersuchung wurde aufgezeigt.



Großmann, Daniel;
Umstrukturierung des Praktikumsversuchs "ADSL und Datenkommunikation" auf GNU/Linux. - 52 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

Im Fachgebiet Kommunikationsnetze der TU-Ilmenau wird ein Praktikum zum Thema "Datenkommunikation und Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL)" angeboten. Ziel dieses Praktikums ist es, praktisches Wissen über Datenkommunikation mit verschiedenen Übertragungsprotokollen und -techniken zu vermitteln. Die Herausforderung dieser Arbeit bestand darin, die verwendeten Geräte und die verwendete Software zu aktualisieren. Dabei war besonders wichtig, den Praktikumsaufbau vor Manipulationen durch die Teilnehmer zu schützen. Um eine optimale Lernkurve zu erzielen, sollte der Praktikumsablauf gestrafft werden. Weiterhin sollte die Praktikumsanleitung dahingehend überarbeitet werden, dass der Zeitaufwand des Betreuers während des Praktikums geringer wird. Aus diesen Zielsetzungen entstand ein völlig neuer Praktikumsaufbau, der nun auf High Speed Digital Subscriber Line 2 (VDSL2) basiert. Dieser Aufbau wurde entwickelt und getestet. Weiterhin wurde das Betriebssystem der Mess-PCs auf GNU/Linux umgestellt. Das ausgereifte Benutzermanagement von GNU/Linux ist die Basis für die nun erhöhte Sicherheit des Praktikumsaufbaus. Die Praktikumsanleitung wurde überarbeitet und es wurden neue Fragen zu dieser ausgearbeitet. Außerdem wurden zwei Softwarewerkzeuge entwickelt, die die Übertragungsparameter und -eigenschaften während des Praktikumsversuchs visualisieren.



Brandt, Jochen;
Entwurf und Evaluierung einer virtuellen Kommunikationsschnittstelle für eingebettete Systeme. - 83 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

Um dem Bedarf nach Entwurfs- und Designmethoden für eingebettete Systeme nachzukommen, welche kurze Markteinführungszeiten für Systeme mit großer Komplexität erlauben, stellt die vorliegende Arbeit ein Konzept zur Abstraktion der Kommunikation über externe Busse vor. Dieses hat eine logische Trennung von Applikations- und Kommunikationsbeschreibung zur verbesserten Wiederverwendung von Designs zum Ziel. Es wird ein virtuelles Interface entworfen, das zwischen der Applikation und dem zur externen Kommunikation verwendeten Bussystem vermittelt. Das Interface verbirgt dabei die Details der Kommunikation vor der Applikation, sodass diese die verwendete Kommunikationstechnologie nicht mehr wahrnimmt und mit den Zielgeräten so kommunizieren kann, als wären diese an den lokalen Systembus angeschlossen. Weiterhin wird ein Modell des virtuellen Interfaces entwickelt, das abstrakt genug ist, um zur Kommunikation über drei verschiedene Bussysteme verwendet zu werden. Schließlich werden Möglichkeiten der Optimierung des Laufzeitverhaltens und des Ressourcenverbrauchs mit Hilfe von Prototypen für unterschiedliche Hardware-/Softwarepartitionierungen untersucht und bewertet.



Schäfer, Eric;
Methodische Untersuchung von Performance-Optimierungen des Übertragungsverhaltens integrierter Verstärkerschaltungen auf Basis systematischer Eigenwertverschiebungen. - 106 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

Das Frequenzverhalten von integrierten Schaltungen spielt für die Anwendung in schnellen Verstärkern, z.B. in der Optoelektronik für HD-DVD-Anwendungen, eine Schlüsselrolle. Da die klassischen Kompensationsmethoden die Bandbreite und Performance zu sehr einschränken, müssen beim Schaltungsentwurf neue methodische Wege beschritten werden. In dieser Arbeit wird ein neues rechnergestütztes Verfahren zur direkten Frequenzgangskompensation entwickelt, welches durch systematische Eigenwertverschiebungen das Übertragungsverhalten rückgekoppelter Schaltungen optimiert. Mittels der Durchführung eines Gradientenverfahrens, das auf der Berechnung von Eigenwertempfindlichkeiten basiert, können neue, bisher unbekannte Kompensationsmöglichkeiten, die individuell an die Schaltung und den jeweiligen Lastfall angepasst sind, gefunden werden. Anhand einer Beispielimplementation wurde das Verfahren verifiziert und die gefundene Topologiemodifikation bewertet.



Günther, Thomas;
Spectrum estimation for cognitive radio. - 88 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Schätzung des Leistungsspektrums und des Ankunftswinkels von Übertragungen anderer Nutzer in Cognitive Radio Szenarios. Zur Vermeidung von Überschneidungen mit primären Nutzern ist diese Ortsbestimmung anderer Nutzer von hoher Wichtigkeit. In dieser Arbeit werden verschiedene nicht-parametrische Verfahren zur Schätzung des Leistungsspektrums untersucht. Die Bartlett-Methode von hat sich aufgrund ihrer Geschwindigkeit, der spektralen Auflösung und der variablen Varianzreduzierung als bestens geeignet herausgestellt. - Daraufhin wurde die gemeinsame Schätzung von Frequenz und Ankunftswinkel der Nutzersignale untersucht. Durch die Projektion der Signale in das positive Frequenzspektrum können die Schätzverfahren für Ankunftswinkel im Zeitbereich ebenfalls im Frequenzspektrum angewandt werden. Die erhaltene Ankunftswinkel-Frequenz-Schätzung ist in der Lage, die Richtung eines Signals einer bestimmten Frequenz zuzuordnen. Damit erhält man deutlich mehr Informationen über das Signal als mit den separaten Schätzungen. Die Qualität des kombinierten Spektrums kann durch Mittelung mehrerer Schätzungen erhöht werden.



König, Jonas;
Konzeption und Entwurf einer digitalen Leistungsregelung für ein Verstärkersystem als VHDL-Modul. - 64 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

Moderne Verstärkersysteme bieten eine Reihe zusätzlicher Funktionen, die ihr Einsatzspektrum erweitern und ihre Bedienung leichter und komfortabler gestalten. Eine dieser Funktionen ist eine automatische Leistungsregelung, die unter Vorgabe einer gewünschten Ausgangsleistung die erforderlichen Verstärkungsparameter selbstständig einstellt. In dieser Arbeit, die im Rahmen einer Produktentwicklung bei Rohde & Schwarz entstand, wird ein Leistungsverstärkersystem zum Einsatz in Laboratorien der Elektroindustrie und Forschung betrachtet. Ziel ist dabei die Konzeption, der Entwurf und die anschließende Implementierung einer Leistungsregelung für dieses System. Ausgehend von Untersuchungen der Regelstrecke des zu regelnden Systems erfolgen Anpassungen und Erweiterungen sowie ihre anschließende Modellierung mit Hilfe der experimentellen Prozessanalyse. Aufbauend darauf wird ein kontinuierlicher PI-Regler im Laplace-Bereich entworfen, diskretisiert und unter Nutzung von VHDL auf einem FPGA implementiert. Besonderes Augenmerk wird darauf gelegt, dass die Regelung kein Überschwingen zeigt und Störfestigkeit gegenüber modulierten, zu verstärkenden Signalen besitzt.



Landau, Lukas;
Implementierung einer modellbasierten Vorverzerrung für breitbandige Mehrträger-Verstärker. - 47 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

Diese Bachelorarbeit dokumentiert die Linearisierung eines Kurzwellenleistungsverstärkers. Das Nutzsignal besteht aus sechs schmalbandigen Signalen zwischen 5 MHz und 25 MHz, deren Frequenzen sich ändern können. Die nichtlinearen Eigenschaften des Leistungsverstärkers erzeugen Intermodulationsprodukte und Harmonische im Nutzband. Der Abstand zwischen Störlinien und Signal ist durch Methoden der digitalen Vorverzerrung zu vergrößern. Durch die hohe relative Bandbreite sind die aktuellen Methoden der Vorverzerrung nicht erfolgreich anwendbar. Der im vorangehenden Praktikum erarbeitete Ansatz wurde weiterentwickelt, auf einem FPGA implementiert und vermessen. Die Linearisierungskonzeption beinhaltet die Modellierung der Störlinien, die unter der Annahme von linearen Bedingungen vom Eingangssignal subtrahiert werden, so dass sie am Ausgang nur noch stark gedämpft auftreten. Die angestrebte Verbesserung des SFDR um 10 dB wurde erreicht und experimentell wurde ein Wert von 15 dB nachgewiesen.



Kreyling, Martin Reinhard;
Kalibrierstrategien für die indirekte Lichtstärkemessung. - 98 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

Das Ziel der Arbeit bestand darin, möglichst automatische Verfahren zu ermitteln, um eine indirekte Lichtmessstrecke vor Inbetriebnahme zu justieren und regelmäßig zu kalibrieren. Eine Kalibrierung umfasst drei Aufgaben: Geometrie, Photometrie und Streulichtkorrektur. Für diese Aufgaben werden Normale benötigt. Unter Verwendung eines optischen Schienensystems wird der Mittelpunkt der Normale auf denselben Ort auf der Reflexionswand projiziert. Zur Kalibrierung der Geometrie wird ein Laser verwendet werden, der eine Punktmatrix projiziert. Die Punkte werden im Kamerabild detektiert und mittels einer Referenztabelle wird hieraus eine Transformationsvorschrift von Pixelkoordinaten zu Kugelkoordinaten hergeleitet. Mit dem photometrischen Normal, dessen Lichtstärkeverteilungskörper bekannt ist, wird ein Wichtungsbild ermittelt, mit dem gemessene Leuchtdichten in Lichtstärken überführt werden. Als Normal eigenen sich Globelampen, da diese einen annähernd homogenen Lichtstärkeverteilungskörper haben. Die Streulichtkorrektur wird nur benötigt, wenn im Kamerabild hohe Kontraste vermessen werden sollen. Um Parameter für die Streulichtkorrektur bestimmen zu können, müssen Kontrastmuster analysiert werden. Bei manchen indirekten Messstrecken ist es nötig, Kontraste zu projizieren. Die projizierten Muster müssen hohen, bekannten Kontrast erzielen. Hierfür wurde ein Kollimator entwickelt, der allerdings einen zu niedrigen Kontrast (von ca. 1:100) liefert, um damit eine Kalibrierung durchführen zu können. Deshalb wurden Videoprojektoren auf ihre Eignung geprüft. Diese liefern einen höheren Kontrast, werfen aber andere Probleme auf. Aus drei Aufgaben lässt sich ein Gesamtablaufplan für eine Kalibrierung und Justierung erstellen.



Zhukov, Vladimir;
Charakterisierung von Ultrabreitbandantennen für Radar-Anwendungen in Frequenz- und Zeitbereich. - 99 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009
- Enth. außerdem: Thesen

In dieser Diplomarbeit wurden das Phasen- und Impulszentrum von Tapered-Slot Antennen untersucht. In einem ersten Schritt wurden hierfür geeignete Algorithmen entwickelt. Ein zweiter Schritt beinhaltete die theoretische Betrachtung eines Dipolpaares, bevor reale Messungen mit Breitbandantennen durchgeführt wurden. - Als Ergebnis gilt, dass keine globalen Phasen- oder Impulszentren existieren. Diese können nur für enge Winkelbereiche definiert werden und sind an das Richtdiagramm einer Antenne gekoppelt.



Schulz, Dominik;
Konzeption und Aufbau einer Vermittlungsschicht für mobile Knoten in Netzwerk basierend auf dem Standard IEEE 802.15.4. - 100 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

Ziel dieser Diplomarbeit war es, eine Vermittlungsschicht für drahtlose Sensorknoten zu entwickeln. Diese sollte auf dem Standard IEEE 802.15.4 aufbauen. Das Netzwerk sollte mobile und energieeffiziente Endgeräte unterstützen.



Scherer, Alexander;
Entwurf eines quantengenauen und ultraschnellen Flash-Analog-Digital-Wandlers in supraleitender Einzelflussquantenelektronik . - 82 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

In dieser Arbeit wird die supraleitende Einzelflussquantenelektronik (RSFQ) eingeführt und deren Funktionsweise anhand ausgewählter Beispiele verdeutlicht. Anschließend wird auf diesem Grundgerüst ein supraleitender Flash-Analog/Digital-Wandler auf Basis von Quasi-One Junction SQUID-Komparatoren (QOJS) für den Tieftemperatursupraleiter (TTSL) Niob (Nb) entworfen, dessen Performancegrenzen theoretisch aufgezeigt und durch systematische Dimensionierung auch erreicht werden. Die Schaltung wird unter der Vorgabe einer Samplefrequenz von 10GHz und 4bit-Auflösung dimensioniert und anschließend gezeigt, dass diese auch für 20GHz und 7bit tauglich ist. Insbesondere wird eine Möglichkeit vorgestellt, wie sich das bei diesen Wandlern charakteristische ±1/2-Plateauα, welches die Genauigkeit des Wandlers herabsetzt, komplett eliminieren lässt. Es wird eine Netzliste für den Josephsonsimulator JSim mit optimalen Parametern erstellt, die in einem späteren Projekt layoutet, gefertigt und messtechnisch verifiziert werden kann.



Mühlfeld, Johannes;
Inbetriebnahme und Evaluierung eines 76,5 GHz Long-Range-Radars zur Personendetektion. - 77 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

Radarsensoren erfreuen sich in der Automobilindustrie zunehmender Beliebtheit. Sie werden im Bereich der Fahrerassistenzsysteme eingesetzt und dafür genutzt, die Umgebung des Fahrzeugs im Mittel- und Fernbereich beobachten und analysieren zu können. Die Systeme, die dabei zum Einsatz kommen, bestehen aus Steuergeräten, in denen auf kleinem Raum die Radareinheit sowie die hochentwickelte Auswerteelektronik verbaut sind. Dabei werden bereits im Steuergerät die empfangenen Radarsignale ausgewertet. Fahrzeuge und andere Objekte in der Umgebung werden erkannt und applikationsspezifische Informationen über den angeschlossenen CAN-Bus an andere Steuergeräte gesendet. Da solche Systeme heute bereits kosteneffizient und in kleiner Bauform hergestellt werden, stellt sich die Frage, ob diese Geräte auch vom Fahrzeug entkoppelt für Funktionen außerhalb des Straßenverkehrs einsetzbar sind. In dieser Arbeit soll untersucht werden, inwiefern der LRR 2 Radarsensor, der von der Robert Bosch GmbH auf die Bedürfnisse der Abstandsregel-Funktion optimiert wurde, zur Detektion von Personen und anderen Objekten abseits der automobilen Umgebung geeignet ist. Insbesondere wird analysiert, ob es mit diesem Gerät möglich ist, einen quadratischen Bereich mit 10 m Seitenlänge zu überwachen und anhand der vom Sensor empfangenen Daten eine Klassifizierung in menschliche und nicht-menschliche Objekte durchzuführen. Dazu soll die Anbindung an ein zu schaffendes Matlab-GUI erstellt werden, sodass die weitere Auswertung ebenfalls in Matlab erfolgen kann. Die Arbeit entstand im Rahmen des Projektes POmSe (Personen- und Objektdetektion mit mobilen Sensorknoten) am Fachgebiet Elektronische Messtechnik der Technischen Universität Ilmenau.



Rölke, Stephan;
Einsatz des Algorithmus "Partikel Schwarm Optimierung" zur Bestimmung von Prozessparametern in automatisierten Systemen. - 67 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

Die Diplomarbeit "Einsatz des Algorithmus 'Partikel Schwarm Optimierung' zur Bestimmung von Prozessparametern in automatisierten Systemen" beschäftigt sich mit der Bestimmung von Prozessparametern durch den Partikel Schwarm Optimierung Algorithmus (PSO) in hochdimensionalen Gütelandschaften. Der evolutionäre Algorithmus PSO wird implementiert und mit anderen allgemeinen Optimierern verglichen. Die Einsetzbarkeit wird an einen zu automatisierenden Auftragsschweißprozess mit einem 7-dimensionalen Parameter- und 7-dimensionalen Zielgrößenraum unter Beweis gestellt. Es wird in der Arbeit festgestellt, dass der PSO Algorithmus gut für hochdimensionale und multimodale Gütelandschaften geeignet ist. Der Algorithmus erhöht die Einsetzbarkeit auf zukünftigen Systemen durch seine gute Parallelisierbarkeit. Optimale Schwarmparameter für eine Gütelandschaft lassen sich durch die Kaskadierte Partikel Schwarm Optimierung bestimmen. Für Prozesse mit prozessinvarianten aber variablen Parametern ist es unerlässlich eine Vorberechnung optimaler Parametersätze durchzuführen.



Friedrich, Mike;
Untersuchung zur Verbesserung der axialen Auflösung eines SPIM-Mikroskops durch stimulierte Abregung der Fluoreszenz (STED). - 113 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

Durch optische Separation mit der Lichtblattbeleuchtung kann mit Selective Plane Illumination Microscopy (SPIM) aus hintereinander aufgenommenen Datenstapeln räumliche 3D-Rekonstuktionen erstellt werden. SPIM stellt hier durch Integration in ein herkömmliches Weitfeldmikroskop ein schnelles, kompaktes und optisch stabiles System zur Beobachtung von subzellulären Vorgängen wie Geneexpression bis hin zur Organbildung in Modellorganismen dar. Mit SPIM ist der Nachweis der Einzelmolekülverfolgung im Zebrafischembryo erfolgreich gezeigt worden. Der Embryo wird während der Aufnahmen in einer physiologischen Umgebung gehalten. Der Beobachtungs-Zeitraum kann so auf Tage ausgedehnt werden. Phytotoxische Effekte und Bleichen beschränken sich durch die Lichtblattbeleuchtung auf die Fokustiefe des Objektivs. Sie werden damit drastisch gesenkt. Die Rotation der Probe erlaubt neben der zusätzlichen Positionskorrektur auch die Verbesserung der Gesamtauflösung im Multi-Sicht Verfahren. Mit STimulated Emission Depletion (STED) im Beleuchtungspfad konnte die effektive Lichtblattstärke deutlich gesenkt und die axiale Auflösung gleichzeitig erhöht werden. Damit konnte die Beugungsbarriere für SPIM umgangen werden. Eine Verbesserung wurde in großen Strukturen von bis zu 41% und in kleinen von bis zu 34% erreicht. Eine Einschränkung der Leistungsfähigkeit des SPIM mit STED wurde außer der Intensitätsverminderung nicht beobachtet. Die Abregung erfolgte im ungepulsten Betrieb. Die Aufteilung des STED-Strahls geschah mit einem Lambda-Halbe-Verzögerungsplättchen. Durch PVA-Filmbeschichtung auf Deckgläschen konnte die halbseitige Wellenverzögerung von /2 umgesetzt werden.



Uhlrich, Manuela;
Konzeption, Evaluierung und Simulation einer verlustfreien Komprimierung für die spätere Implementierung in einer Übertragungsstrecke moderner, digitaler bildgebender Systeme. - 126 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung eines praktisch implementierbaren Verfahrens zur verlustfreien Bilddatenkompression in industriellen Digitalkameras. Aufgrund der hohen Datenraten aktueller Bildsensoren und der begrenzten Übertragungsraten ist es für industrielle Anwendungen wünschenswert, eine Kompression vorzunehmen. Diese soll verlustfrei arbeiten und dabei die Hardware-Ressourcen nicht unnötig belasten. Es wurden gängige Kompressionsverfahren und die Grundlagen der redundanzmindernden Kodierung sowie der Prädiktion diskutiert und verglichen. Das entwickelte Verfahren ist nachweislich echtzeitfähig und besteht im Allgemeinen aus zwei Schritten: Prädiktion zur Erzeugung eines für die Entropiekodierung ideal geeigneten Signals und anschließende Huffman-Kodierung zur Erreichung der Kompression. Der Prädiktionsfehler wird nach dem Huffman-Algorithmus kodiert. Dieses Kodierverfahren erreicht bei der Kodierung knapp die theoretische, maximal mögliche Kompressionsrate und bietet damit eine optimale Ausnutzung der Ressourcen. Anhand eines MATLAB-Simulationssystem, welches alle Verfahrensschritte realisiert, wurde eine umfangreiche Bilddatenmenge untersucht. Dieses Simulationssystem wurde zur Verifikation der Algorithmen und zur Untersuchung vieler praktischer Aspekte eingesetzt, um ein tatsächlich nutzbares System zu entwickeln. Die mittels der Simulation gewonnenen Ergebnisse werden zusammengefasst dargestellt und bilden die Grundlage für die praktische Implementierung in ein reales Kamerasystem. Aus der Rückkopplung der parallel erfolgten Implementierung in Hardware und Software wurde eine bitgenaue Berechnung anhand konkreter Bilddaten entwickelt. Es wurden ein ideal geeigneter Prädiktor für Farbsensoren gebildet und die optimalen Prädiktionskoeffizienten bestimmt. Spezielle Variationen in der Umsetzung der Kodierung, welche die notwendige Implementierungs- oder Rechenleistung verringern, führen nachweislich zu lediglich minimalen Kompressionsverlusten. Hingegen sind andere Kodierungsvarianten zur Erhöhung der Kompressionsraten aufgrund des für Standardkameras benötigten Aufwandes nicht zu empfehlen. Ausblickend werden Vorschläge für eine kontextabhängige Prädiktion und Kodierung sowie für eine anwendungsbezogene Koeffizientenwahl gegeben.



Li, Yanping;
Abbildung von Objekten mit UWB-Radar-Sensoren ("Fledermaus"-Sensor). - III, 73 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009
- Enth. außerdem: Thesen

In der vorliegenden Diplomarbeit wird ein Ultra-Breitband (UWB) Radarsystem zur Bildaufnahme in Räumen beschrieben. Es besteht aus einem Sender, zwei Empfängern und einem in der Mitte drehbar gelagerten Balken, auf dem alle drei Antennen befestigt sind (so genannter Fledermaus-Sensor). Mit diesem System ist es möglich, die Umgebung von unterschiedlichen Standorten aus zu beobachten, Zielobjekte zu detektieren und ein Radarbild der Umgebung aufzunehmen. Zur Erzeugung fokussierter Radarbilder wird der Range-Migrations-Algorithmus eingesetzt, der hier durch Einbeziehung des Öffnungswinkels der Antennen modifiziert, und für einen rotierenden UWB Radar-Sensor in Polarkoordinaten implementiert wurde. Die Datenverarbeitung für den Fledermus-Sensor gliedert sich in Vorverarbeitung, Bilderzeugung und Bildbearbeitung. Die Standardverarbeitung von Radar-Daten wurde an einigen Stellen modifiziert und erweitert. So erfolgt eine wirkungsvolle Unterdrückung des LOSSignals bei Messungen mit externem Sender. Für die Detektion werden 5 verschiedenen CFAR-Verfahren und ein histogrammbasiertes Verfahren verglichen. Mit Hilfe der modifizierten Range-Migration wird aus den beiden Empfangssignalen des rotierenden Fledermaus-Sensors ein Bild erzeugt. Dazu wurden 3 Methoden zur Datenkombination implementiert. Anschließend werden die Bilder, die an unterschiedlichen Standorten des Fledermaus-Sensors aufgenommen wurden, auf kartesischen Koordinaten abgebildet und so gegeneinander verschoben, dass sie sich zu einem Gesamtbild überlagern. Damit können Wände, Türen sowie punktförmige und flächenhafte Objekte abgebildet werden. Die Leistungsfähigkeit und Praxistauglichkeiten des erweiterten Migrations-Algorithmus wird mit Hilfe von Simulationen und praktischen Messungen demonstriert.



Bayer, Hendrik;
Rauschcharakterisierung eines mehrkanaligen Empfängersystems. - 90 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

Moderne Kommunikationssysteme beschränken sich nicht mehr auf nur einen einzelnen Funkkanal, sondern nutzen die Diversitätseigenschaften einer mehrkanaligen Anordnung aus. Dadurch ist es unter Anderem möglich, Störsignale durch Umschalten der Richtcharakteristik der Gruppenantenne zu unterdrücken. Hierfür wurden am Fachgebiet Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik der Technischen Universität Ilmenau miniaturisierte Gruppenantennen entworfen, welche es zu untersuchen gilt. Zu diesem Zweck wurde ein digitaler Empfänger im ISM-Band mit drei Empfangskanälen bei 2,45 GHz entwickelt. Um Entwurfskriterien für das Zusammenspiel zwischen der Antennengruppe und dem Empfänger erarbeiten zu können ist eine exakte Kenntnis der Rauscheigenschaften nötig. - Die Charakterisierung des Empfängerrauschens wird hier mittels Rauschwellen gezeigt. Dafür werden zunächst die einzelnen Empfangskanäle in ihren Rauscheigenschaften beschrieben und anschließend die Erweiterung auf die drei Kanäle des Empfängers vorgestellt. Das Rauschmodell des digitalen Empfängers liefert eine Aussage über die Rauschleistungsdichte und die Korrelationseigenschaften der Kanäle bei einer Beschaltung mit verschiedenen Antennen, deren Streuparameter bekannt sind. Dadurch ist es möglich, die Verkopplung von Rauschen durch die kompakte Gruppenantenne zu untersuchen. Diese Charakterisierung ist zudem auf eine beliebige Anzahl von Empfangskanälen erweiterbar. - Um eine sichere Datenübertragung zu gewährleisten ist es wichtig, dass der Empfänger möglichst wenig rauscht. Der Aufbau des Empfängers produzierte intern so viel Rauschen, dass eine Rauschverkopplung kaum messbar war und dadurch keine nennenswerten Beeinträchtigungen der Empfangsqualität zu verzeichnen waren. Deshalb wurde ein rauscharmer Vorverstärker für den Frequenzbereich um 2,45 GHz benötigt. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurden zwei solche Verstärker entworfen, welche sich im Wesentlichen in ihren Rauscheigenschaften unterscheiden. Das ergibt den Vorteil, dass die Auswirkungen der Rauschverkopplung mit verschiedenen Eingangsverstärkern untersucht werden können. Die Anforderungen an den Entwurf bestanden in einer Verstärkung, welche im Bereich von 16 dB liegen sollte, und einer möglichst kleinen Rauschzahl. Die Bandbreite des Verstärkers spielte eine eher untergeordnete Rolle, da der Empfänger lediglich eine Bandbreite von etwa 1 MHz besitzt.



Krauß, Alexander;
Entwicklung eines Mess- und Auswerteverfahrens für Richtdiagramm-Messungen an LTCC-integrierten Antennen für das V-Band. - 76 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

Im Rahmen des Forschungsverbundvorhabens AIRFUN werden an der TU Ilmenau Antennen für hochratige drahtlose Übertragungssysteme bei 60 GHz entwickelt. Die durch Vorarbeiten entstandenen LTCC-integrierten 60 GHz-Patchantennen müssen im Antennenmesslabor bezüglich ihres Gewinns und ihrer Richtcharakteristik untersucht werden. Diese Antennen wurden mit einer koplanaren Speisestruktur entworfen und konnten bisher lediglich mittels Waferpr