http://www.tu-ilmenau.de

Logo TU Ilmenau


Ihre Position

INHALTE

Publikationen

Anzahl der Treffer: 3494
Erstellt: Tue, 24 Nov 2020 23:01:37 +0100 in 0.0465 sec


Xia, Yinghan;
Applications of ML-GSVD in wireless MIMO communications. - Ilmenau. - 70 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Tensorzerlegungen finden Anwendung in den Bereichen Psychometrie, Chemometrie, Signalverarbeitung, numerische lineare Algebra, Computer Vision, numerische Analyse, Data Mining, Neurowissenschaften, Graphanalyse und anderswo. In unserer Arbeit wird die Multilinear Generalized Singular Value Decomposition (ML-GSVD), die einige Ähnlichkeiten mit der PARAFAC2-Zerlegung aufweist, in multi-user multiple-input multiple-output (MU-MIMO) für die koordinierte Beamforming angewendet. Die ML-GSVD ist auch eine Erweiterung der Generalized Singular Value Decomposition (GSVD). Sie kann mehr als zwei Matrizen gemeinsam faktorisieren, die eine unterschiedliche Anzahl von Spalten und dieselbe Anzahl von Zeilen aufweisen können. Im Gegensatz zu einigen bestehenden koordinierten Beamforming Strategien wie die Block Diagonalization (BD), die Regularized Block Diagonalization (RBD) und die Flexible Coordinated Beamforming (FlexCoBF), die nur Punkt-zu-Punkt-Kanäle (privat) erzeugen können. Durch Anwenden der ML-GSVD auf eine Reihe von Kanalmatrizen, die verschiedenen Benutzern zugeordnet sind, werden common channels (CCs) für eine Gruppe von Benutzern sowie private channels (PCs) für einzelne Benutzer bereitgestellt. Die Kanaltypen werden durch die Anzahl der Sende- und Empfangsantennen bestimmt. In dieser Masterarbeit wird ein Szenario vorgeschlagen, in dem mehrere Benutzer ihre Daten mit Hilfe eines Relay austauschen. Von mehreren Benutzern empfangene Nachrichten werden mithilfe von MUD (Multi-User Detection) am Relay erkannt und erneut an verschiedene Benutzer übertragen. Die Anwendung von ML-GSVD für MUD hat die gleiche Leistung wie einige vorhandene MUD Strategien, wie z. B. Recursively Successive Zero Forcing and Successive Interference Cancellation (RSZF-SIC), Uplink Block Diagonalization (UL-BD) und nur einen kleinen Unterschied zu MMSE Decoupling (MD). Eine detaillierte Bewertung der Leistung dieser Downlink- und Uplink-Kommunikationsstrategien sowie der Secrecy Rate unter Verwendung von ML-GSVD in den MU-MIMO-Systemen wird numerisch und grafisch demonstriert.



Shah, Tauqeer Hussain;
Implementation and evaluation of signal phase measurements for position estimation. - Ilmenau. - 93 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Trägerphasenmessungen sind ein Verfahren, das zur Schätzung der Position eines Benutzers auf der Grundlage der Phasenverschiebung des empfangenen Signals verwendet wird. Sie ist ein Maß für die Entfernung zwischen Sender und Empfänger, ausgedrückt in Zykluseinheiten der Trägerfrequenz. Dies ist eine der Standardmethoden, die im Global Navigation Satellite System (GNSS) zur Positionsschätzung verwendet wird. Sie liefert eine präzise Positionsbestimmung, ist aber eine ganzzahlige Anzahl von Wellenlängen mehrdeutig und wird durch Mehrwegeausbreitung gestört. GNSS ist in Innenräumen nicht anwendbar, da die Signale durch Wände und Decken gedämpft werden. Aber die Trägerphasenmethode ist anwendbar, wenn sie mit 5G-NR-Signalen verwendet wird, und das wollen wir beweisen. Die 5G-Technologie taucht mit den brandneuen Konzepten wie Millimeterwellen (mmWave), kleine Zellen, Massively Multiple Input Multiple Output (mMIMO), Beamforming (BF) und Vollduplex auf. Diese neuen Technologien bieten 5G-Systemen nicht nur die verbesserte Kommunikationsleistung, sondern auch die Möglichkeit, eine präzise Positionsschätzung zu erreichen. Eines der Ziele des 5G-Netzes ist die zentimetergenaue Auflösung der Lokalisierung. Dies erfordert neue Algorithmen, die die Phasenverschiebung des empfangenen Signals berücksichtigen. Diese Arbeit zielt darauf ab, Signalverarbeitungsalgorithmen zu implementieren und zu validieren, um Trägerphasenmessungen auszunutzen und eine experimentelle Machbarkeitsstudie mit dem verfügbaren Gerät DecaWave Ultrabreitband (DW-UWB)-Positionierungssystem zu erstellen. Wir charakterisierten die empfangene Pulsform der DW-UWB-Module. Wir führten Modifikationen am verfügbaren Hardware-Aufbau für die Einspeisung eines Referenzsignals in den Empfänger durch, um differentielle Phasenmessungen zu berechnen. Wir haben Signalverarbeitungsalgorithmen auf dem Hardware-Ausgang für Trägerphasenmessungen implementiert. Der Algorithmus wird sowohl an simulierten Daten als auch an realen Messungen von DW-UWB-Modulen getestet. Mit dem modifizierten Aufbau erreichten wir eine signifikante Auflösung der Abstandsmessung durch differentielle Trägerphasenmessungen. Unser Proof of Concept zeigt, dass Trägerphasenmessungen in einer realistischen Umgebung möglich sind, und wir schätzten den Abstand mit einer Genauigkeit von 2 mm



Hamayun, Wajahat;
Characterisation of multi-static scattering by UAVs. - Ilmenau. - 82 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Die unregulierte Nutzung kleiner kommerzieller unbemannter Luftfahrzeuge (UAVs) ist zu einem Sicherheitsrisiko geworden. Die Verwendung von Radargeräten ist eine gängige Praxis bei der Entdeckung eines Ziels, und die Streueigenschaften des Ziels sind einer der Hauptfaktoren, die die Leistung des Radars bei der Entdeckung beeinflussen. In dieser Arbeit wird das Streuverhalten der Drohnen zum Zweck der Modellierung analysiert. Da der Radarquerschnitt (RCS) zur Beschreibung der Streuung der Objekte verwendet werden kann, werden die RCS der drei Drohnen mit unterschiedlichen geometrischen Formen und Größen in der Analyse verwendet. Der erforderliche RCS der Drohnen wird in Kommunikationsfrequenzbändern von 900 MHz, 2,53 GHz und 3,75 GHz mit FEKO simuliert. In der Analyse werden die gestreuten Peaks erkannt und in spiegelnde und diffuse Streuungen unterteilt, wobei der Effekt der Vorwärtsstreuung in dieser Studie ausgeschlossen wird. Es wird ein praktisches Szenario der unteren Hemisphäre definiert und die Schlüsselparameter der Peaks, z.B. die halbe Leistungsstrahlbreite, die Form und der Streuwinkel, werden für die spiegelnde und diffuse Streuung analysiert. Eines der wichtigsten Ergebnisse ist, dass je größer die elektrische Größe des Objekts ist, desto stärker ist die spiegelnden Reflexionen und desto mehr diffusen Peaks werden erkannt. Es wird auch festgestellt, dass die Keulen der spiegelnden Streuung entlang jeder Seite der Theta- und der Phi-Richtung nahezu symmetrisch sind. Eine mögliche zukünftige Arbeit könnte darauf hinauszielen, ein Streumodell von Drohnen unter Verwendung der Eigenschaften der spiegelnden und diffusen Streuung zu entwickeln, die in dieser Arbeit analysiert werden.



Titov, Aleksandr;
Entwurf, Realisierung und Charakterisierung passiver metamorpher HF-Schaltungen. - Ilmenau. - 68 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

In dieser Arbeit wurde ein Beitrag zu möglichen Anwendungen metamorpher Substrate im Hochfrequenzbereich geleistet. Dazu wurde zunächst eine Literaturstudie zum aktuellen Stand der Forschung und möglicher Anwendungen dehnbarer Hochfrequenz-Schaltungen durchgeführt. Darauf aufbauend wurde ein grundlegendes passives metamorphes Element, der koplanare Interdigitalkondensator, ausgewählt, das beispielhaft für andere mögliche Komponenten entworfen, hergestellt und vermessen wurde. Die Hauptaufgaben der Arbeit bestand dabei darin, an diesem Beispiel den vollständigen Entwicklungszyklus passiver Elemente der metamorphen Elektronik aufzuzeigen: Auswahl der Materialien, aus denen das Element aufgebaut werden soll (vom Substrat bis zur leitenden Struktur), Modellierung des Elements (physikalisch und elektrisch, einschließlich der Frequenzparameter), Erstellung eines Prototyps und messtechnische Untersuchung seiner Eigenschaften. Abschließend wurden Anwendungsmöglichkeiten des erhaltenen passiven dehnbaren Interdigitalkondensators in zukünftigen dehnbaren Schaltungen aufgezeigt.



Häfner, Stephan; Dürr, André; Waldschmidt, Christian; Thomä, Reiner;
Mitigation of leakage in FMCW radars by background subtraction and whitening. - In: IEEE microwave and wireless components letters : a publication of the IEEE Microwave Theory and Techniques Society.. - New York, NY : IEEE, Bd. 30 (2020), 11, S. 1105-1107

Leakage in frequency-modulated continuous-wave (FMCW) radar with a homodyne receiver induces strong signal components in the lower frequency parts of the radar observations. There, the dynamic range of the observations has been reduced, such that close and weak targets are hard to detect. In this letter, a signal processing method is proposed to mitigate the leakage. First, background subtraction is applied to cancel the leakage. As the cancellation is imperfect, a noisy signal portion remains: the leakage noise. A statistical model is developed to describe the leakage noise as a colored noise process. This model is parameterized from measurements and used to whiten the observations. As a result, the dynamic range is improved, and the close targets become better detectable.



https://doi.org/10.1109/LMWC.2020.3023850
Aleshin, Sergei;
Entwurf und Implementierung eines Machine Learning Verfahrens zur Klassifizierung von multimodalen Sensordaten für ein Embedded System mit beschränkter Rechenkapazität. - Ilmenau. - 94 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

In dieser Arbeit werden der Entwurf und die Entwicklung eines Software-Hardwaresystems zur Signalerfassung und Klassifizierung von Nutzeraktivitäten sowie ein Verfahren zur tasterlosen Steuerung eines eingebetteten mobilen Gerätes mit Bewegungssensor beschrieben. Die Schwerpunkte der Arbeit sind der Vergleich der Effizienz mehrerer Algorithmen zur Klassifizierung verschiedener Nutzeraktivitäten, die Optimierung des Merkmalsvektors sowie die Implementierung einer tasterlosen Methode zur Steuerung eingebetteter Geräte. Ein zusätzlich herausfordernder Aspekt ist die Lauffähigkeit auf eingebetteten Systemen mit beschränkter Rechenkapazität. Die Arbeit ist wie folgt aufgebaut. Zu Beginn der Arbeit werden die wichtigsten Schritte für die Implementierung der Klassifizierungsalgorithmen basierend auf Maschinellem Lernen beschrieben. Anschließend wird eine vergleichende Analyse bestehender Ansätze und Arbeiten zum Thema Klassifizierung von Nutzeraktivitäten durchgeführt. Anhand der Ergebnisse der Analyse werden vielversprechende Klassifizierungsalgorithmen zusammengestellt und kurz beschrieben. Die direkte Verwendung von Sensorrohdaten zur Klassifizierung erhöht im Allgemeinen die Rechenkomplexität. Daher wird hier ein Ansatz vorgestellt, um charakteristische Merkmale zur Unterscheidung von Nutzeraktivitäten aus den Sensorrohdaten zu extrahieren. Zusätzlich wird eine Übersicht der Methoden zur tasterlosen Steuerung eingebetteter Geräte erstellt und der Vielversprechendste ausgewählt. Nach einer formalen Beschreibung der Anforderungen folgt eine detaillierte Beschreibung der Lösungsschritte. Diese umfassen die Entwicklung einer Messplattform, die Erfassung der Trainings- und Testdaten, die Implementierung und den Vergleich der betrachteten Klassifizierungsalgorithmen, die Bestimmung des optimalen Merkmalssatzes sowie die Implementierung einer tasterlosen Gerätesteuerung. Daran schließt sich eine Diskussion über die Effizienz der erhaltenen Lösungen an. Am Ende wird auf der Grundlage, der in jeder Arbeitsphase erzielten Ergebnisse die Schlussfolgerung gezogen und auch die möglichen Richtungen für die Weiterentwicklung des Themas beschrieben.



Hassan, Nina; Käske, Martin; Schneider, Christian; Sommerkorn, Gerd; Thomä, Reiner; Matolak, David;
Measurement-based determination of parameters for non-stationary TDL models with reduced number of taps. - In: IET microwaves, antennas and propagation. - London : IET, ISSN 1751-8733, Bd. 14 (2020), 14, S. 1719-1732

This study proposes a new strategy of extracting parameters for tapped delay line (TDL) channel models from vehicle to infrastructure channel measurements. The proposed approach is based on an already existing method to derive parameters for a non-stationary model using first-order Markov chains. It will be shown that with the proposed method, the number of taps necessary to regenerate the delay spread of a channel can be significantly reduced. An approach will be discussed to evaluate the performance of the model. The feasibility of the method will be confirmed using channel sounding measurements.



https://doi.org/10.1049/iet-map.2019.0945
Gentile, Camillo; Molisch, Andreas F.; Chuang, Jack; Michelson, David G.; Bodi, Anuraag; Bhardwaj, Anmol; Ozdemir, Ozgur; Khawaja, Wahab Ali Gulzar; Guvenc, Ismail; Cheng, Zihang; Rottenberg, Fran¸cois; Choi, Thomas; Müller, Robert; Han, Niu; Dupleich, Diego;
Methodology for benchmarking radio-frequency channel sounders through a system model. - In: IEEE transactions on wireless communications. - New York, NY : IEEE, Bd. 19 (2020), 10, S. 6504-6519

Development of a comprehensive channel propagation model for high-fidelity design and deployment of wireless communication networks necessitates an exhaustive measurement campaign in a variety of operating environments and with different configuration settings. As the campaign is time-consuming and expensive, the effort is typically shared by multiple organizations, inevitably with their own channel-sounder architectures and processing methods. Without proper benchmarking, it cannot be discerned whether observed differences in the measurements are actually due to the varying environments or to discrepancies between the channel sounders themselves. The simplest approach for benchmarking is to transport participant channel sounders to a common environment, collect data, and compare results. Because this is rarely feasible, this paper proposes an alternative methodology - which is both practical and reliable - based on a mathematical system model to represent the channel sounder. The model parameters correspond to the hardware features specific to each system, characterized through precision, in situ calibration to ensure accurate representation; to ensure fair comparison, the model is applied to a ground-truth channel response that is identical for all systems. Five worldwide organizations participated in the cross-validation of their systems through the proposed methodology. Channel sounder descriptions, calibration procedures, and processing methods are provided for each organization as well as results and comparisons for 20 ground-truth channel responses.



https://doi.org/10.1109/TWC.2020.3003617
Pikushina, Alena;
Phasenabhängige Übertragungseigenschaften metamorpher HF-Leitungen. - Ilmenau. - 67 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Im Rahmen der Masterarbeit wurde Forschungsarbeit im Bereich der metamorphen Elektronik im Hinblick auf Hochfrequenzanwendung durchgeführt. Modellbildung und Simulation der Teststrukturen wurden mit der Simulationssoftware Keysight ADS durchgeführt. Damit wurde ein Modell für ein dehnbares Leitungssegment entwickelt, mittels dessen die Form der Leitungen für verschiedene Dehnungszustände modelliert und ihre Frequenzgangcharakteristik simuliert wurde. Der praktische Teil der Arbeit umfasste die Herstellung eines metamorphen Substrats mit Leitungsstrukturen in den Laboren des Zentrums für Mikro- und Nanotechnologien (ZMN), TU Ilmenau und die Messung jeder der sechs Strukturen mit dem Netzwerkanalysator im ungedehnten Zustand und für verschiedene Dehnungswerte. Das Hauptziel der Masterarbeit war die Untersuchung des Einflusses der Dehnung auf die Übertragungseigenschaften von HF-Leitungen. Um die Leitungen in verschiedenen Dehnungszuständen simulieren zu können, wurden die Segmente neu als Halbkreissegmente gestaltet. Basierend auf den Ergebnissen der Forschungsarbeit können eine Reihe von Schlussfolgerungen gezogen werden: 1. Der Wert der Phasenkonstante ß steigt unter Dehnung an, dies ist besonders deutlich an der Struktur "P2P_v2" zu beobachten. 2. Die Struktur des Typs "P2P_v2" hat den kleinsten Absolutwert der Phasenkonstante ß, aber weist gleichzeitig die größte Änderung von der Anfangsposition (0% Dehnung) zur Endposition (50 % Dehnung) auf. Beispielsweise betrug für eine Frequenz von 1 GHz das Wachstum der simulierten Werte für die Phasenkonstante ß 0,601 bis 0,832. Im Vergleich dazu betrug bei derselben Frequenz die Änderung für die Leitung "H2H_0" nur 0,759 bis 0,857. 3. Diese signifikanten Unterschiede im Verhalten der "P2P_v2"-Leitung im Vergleich zu den anderen Leitungsgeometrien sind in ihrer Konstruktion begründet, die sich von anderen Leitungsstrukturen unterscheidet, nämlich ihr Aufbau aus Kreis- im Gegensatz zu den Mäandersegmenten der übrigen Leitungsvarianten. 4. Für Anwendungen, bei denen die absolute Änderung der Phasenkonstante möglichst klein sein soll, sollten daher eher die Strukturen "H2H_-100" und "P2P_20" verwendet werden, wenn man den Effekt der Phasenänderung in der Anwendung ausnutzen möchte, sollte man die Struktur "P2P_v2" wählen. Das größte Problem, das während dieser Arbeit auftrat, waren Qualitätsprobleme der hergestellten Teststrukturen. Speziell traten Kurzschlüsse zwischen Mittelleiter und Masseleitungen sowie auch Unterbrechungen einer der Mäanderleitungen auf. Das schwerwiegendste Problem war jedoch, dass sich die Kupferstrukturen bei Dehnung vom Substrat lösten. Eine mögliche Gegenmaßnahme, die Fixierung der Leiterbahnen mittels einer zusätzlichen dünnen Polymerschicht, für die auch schon Masken für den zusätzlich notwendigen Fotolithografieschritt erzeugt wurden, konnte wegen eines Defekts der Lithografieanlage nicht realisiert werden. Nach Reparatur dieser Anlage sollten die Leitungsstrukturen noch einmal in dieser Variante hergestellt werden. Dadurch wäre die Haftfähigkeit der Metallstrukturen wesentlich erhöht und zuverlässige Messungen der Leitungsstrukturen in verschiedenen Dehnungszuständen ermöglicht. Damit könnten die in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse verifiziert werden.



Bauer, Julia; Andrich, Carsten; Ihlow, Alexander; Beuster, Niklas; Del Galdo, Giovanni;
Characterization of GPS disciplined oscillators using a laboratory GNSS simulation testbed. - In: IEEE Xplore digital library. - New York, NY : IEEE, ISSN 2473-2001, (2020), insges. 4 S.

This paper introduces a testbed to characterize the performance of GPS disciplined oscillators using a GNSS signal simulator and a measurement system based on software-defined radios and digital signal processing that allows to examine the stability of up to four devices with sub-nanosecond precision, time-coherently for 1 PPS and 10 MHz signals, in a controllable laboratory environment with reproducible and adjustable GNSS signal settings over a long-term observation period. To demonstrate the effectiveness of this method, four devices of one specific low-cost GPSDO type available to the authors are characterized and compared in terms of their positional accuracy and their time and frequency stability in steady state and during stabilization.



https://doi.org/10.1109/IFCS-ISAF41089.2020.9234932