Zuverlässige Gruppenkommunikation in mobilen Ad-hoc-Netzen auf Basis eines verzögerungstoleranten Kommunikationsdienstes. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2016. - 1 Online-Ressource (131 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016
Ein zuverlässiges Netz für die Kommunikation ist die Basis für eine erfolgreiche Organisation und Koordination von Rettungskräften in Katastrophenfällen. Die heutige Kommunikationstechnik der Rettungskräfte basiert auf dem digitalen Funksystem Terrestrial Trunked Radio (TETRA). TETRA bietet keine ausreichende Datenrate für Multimediadaten und ist bei zerstörter Infrastruktur nur eingeschränkt nutzbar. Deshalb ist es notwendig die Kommunikation in Katastrophenfällen auf anderen Netztypen aufzubauen und Protokolle weiterzuentwickeln. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der zuverlässigen Gruppenkommunikation in Katastrophenfällen. Durch die oft fehlende Infrastruktur in solchen Szenarien, werden Mobile Ad-hoc Networks (MANETs) verwendet, um eine Kommunikation kurzfristig wieder herzustellen. MANETs bilden sich selbständig und sind in ihrer Reichweite eingeschränkt. Das kann dazu führen, dass mehrere zu einer Kommunikationsgruppe gehörende Kommunikationspartner nicht direkt miteinander verbunden sind. Um trotzdem eine Kommunikation zu ermöglichen, wurde unter Nutzung eines verzögerungstoleranten Kommunikationsdienstes (Delay Tolerant Networking (DTN)) ein Gruppenkommunikationsprotokoll entwickelt. Dieses Protokoll (Reliable Multicast over Delay Tolerant Mobile Ad Hoc Networks (RMDA)) übermittelt Gruppennachrichten mit einer hohen wählbaren Zuverlässigkeit an die gewünschten Gruppenmitglieder unter Optimierung des Speicherplatzbedarfs der DTN-Knoten.
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000562
Quality of service aware routing protocol for a self-organized communication network. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2016. - 1 Online-Ressource (ix, 152 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016
Mobile Ad-hoc-Netze (MANETs) ermöglichen eine Kommunikation überall zu jedem Zeitpunkt. Frei sich bewegende Knoten können überall ein solches Netz bilden, wobei die Teilnehmer zu jeder Zeit dem Netz beitreten oder es wieder verlassen können. Ein teilnehmender Knoten in einem MANET kommuniziert mit allen anderen über Multi-Hop-Kommunikation. So ermöglicht ein MANET viele unterschiedliche Anwendungen aus verschiedenen Domänen wie beispielsweise Unterhaltungskommunikation, Notfallkommunikation oder Einsatzkommunikation. Allerdings benötigen Echtzeitanwendungen wie Telefonie oder Videokommunikation eine stringente Kommunikationsdienstgüte, was für MANETs eine große Herausforderung darstellt. Diese Herausforderung hat viele Gründe: das dynamische und unvorhersehbare Verhalten der Knoten im MANET, die Unzuverlässigkeit der drahtlosen Kommunikation, die Beschränkung der zur Verfügung stehenden Kommunikationsressourcen (wie Batterielaufzeit, Bandbreite oder Prozessorleistung), die relativ große Abdeckung durch ein MANET. Die Herausforderung kann in der Vermittlungsschicht durch ein spezielles Routingprotokoll gelöst werden, das mehrere gleichzeitige Pfade von der Quelle zum Ziel verwendet, sodass die Dynamik in einem MANET Berücksichtigung findet ohne dass die Dienstgüte kompromittiert werden muss. Das vorrangige Ziel dieser Arbeit ist die Erforschung und Entwicklung eines solchen Routingverfahrens, das Echtzeitanwendungen in einem MANET unterstützt. Für das adaptive Mehrwegerouting wurde ein Ameisenalgorithmus (Ant Colony Optimization, ACO) angewendet, der das Prinzip der Schwarmintelligenz ausnutzt. Die Bestimmung der aktuell möglichen Kommunikationsdienstgüte erfolgt über die Informationen, die das Netzmanagementprotokoll Simple Network Management Protocol SNMP standardmäßig zur Verfügung stellt. Durch die Kombination dieser beiden Ansätze wurde das adaptive Mehrwegeroutingprotokoll "QoS-aware Routing Protocol based on ACO" (QoRA) vorgeschlagen. In der vorliegenden Dissertation werden das Konzept von QoRA vorgestellt und die interne Funktionsweise erläutert. Anhand umfangreicher Simulationen auf Basis des Simulationswerkzeug ns-3 werden die Vorteile des Verfahrens nachgewiesen. Den Abschluss bildet die Diskussion einer Implementierung von QoRA in einer realen Testumgebung.
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000494
Advanced multi-dimensional signal processing for wireless systems. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2016. - 1 Online-Ressource (xxvi, 272 Seiten). - (Research reports from the Communications Research Laboratory at Ilmenau University of Technology)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016
Die florierende Entwicklung der drahtlosen Kommunikation erfordert innovative und fortschrittliche Signalverarbeitungsalgorithmen, die auf eine verbesserte Performance hinsichtlich der Zuverlässigkeit, des Durchsatzes, der Effizienz und weiterer Faktoren abzielen. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Lösung dieser Herausforderungen und präsentiert neue und faszinierende Fortschritte, um diesen Herausforderungen zu erfüllen. Hauptsächlich konzentrieren wir uns auf zwei innovative Aspekte der mehrdimensionalen Signalverarbeitung für drahtlose Systeme, denen in den letzten Jahren große Aufmerksamkeit in der Forschung geschenkt wurde. Das sind Mehrträgerverfahren für Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Systeme und die mehrdimensionale harmonische Schätzung (Harmonic Retrieval). Da es sich bei MIMO-Systemen und Mehrträgerverfahren um Schlüsseltechnologien der drahtlosen Kommunikation handelt, sind ihre zahlreichen Vorteile seit langem bekannt und haben ein großes Forschungsinteresse geweckt. Zu diesen Vorteilen zählen zum Beispiel die Steigerung der Datenrate und die Verbesserung der Verbindungszuverlässigkeit. Insbesondere OFDM-basierte MIMO Downlink Systeme für mehrere Teilnehmer (Multi-User MIMO Downlink Systems), die durch SDMA (Space-Division Multiple Access) getrennt werden, kombinieren die Vorteile von MIMO-Systemen mit denen von Mehrträger-Modulationsverfahren. Sie sind wesentliche Elemente des IEEE 802.11ac Standards und werden ebenfalls für 5G (die fünfte Mobilfunkgeneration) ausschlaggebend sein. Obwohl die bisherigen Arbeiten über das Precoding (Vorcodierung) für solche Multi-User MIMO Downlink Systeme schon fruchtbare Ergebnisse zeigten, werden neue Fortschritte benötigt, die den Mehrträger-Charakter des Systems in einer effizienteren Weise ausnutzen oder auf eine höhere spektrale Effizienz des Gesamtsystems abzielen. Andererseits gilt die Filterbank-basierte Mehrträger Modulation (Filter Bank-based Multi-Carrier modulation, FBMC) mit einem gut konzentrierten Spektrum und einer somit niedrigen Out-of-band Leackage als eine vielversprechende Alternative zu OFDM. FBMC ermöglicht eine effiziente Nutzung von Fragmenten im Frequenzspektrums, z. B. in 5G oder Breitband Professional Mobile Radio (PMR) Netzwerken. Jedoch leiden die vorhandenen Verfahren zur Sende- und-Empfangs-Verarbeitung für FBMC-basierte MIMO Systeme unter Einschränkungen in Bezug auf mehrere Aspekte, wie z. B. der erlaubten Dimensionalität des Systems und der zulässigen Frequenzselektivität des Kanals. Die Formen der MIMO Einstellungen, die in der Literatur untersucht wurden, sind noch begrenzt auf MIMO-Systeme für einzelne Teilnehmer und vereinfachte Multi-User MIMO Systeme. Fortschrittlichere Techniken sind daher erforderlich, die diese Einschränkungen der existierenden Verfahren aufheben. MIMO-Szenarien, die weniger Einschränkungen unterliegen, müssen außerdem untersucht werden, um die Vorteile von FBMC zu weiter herauszuarbeiten. Im Rahmen der mehrdimensionalen harmonischen Schätzung (Harmonic Retrieval) hat sich gezeigt, dass eine höhere Genauigkeit bei der Schätzung durch Tensoren erreicht werden kann. Das liegt daran, dass die Darstellung mehrdimensionaler Signale mit Tensoren eine natürlichere Beschreibung und eine gute Ausnutzung ihrer mehrdimensionalen Struktur erlaubt, z. B. für die Modellordnungsschätzung und die Unterraumschätzung. Wichtige offene Themen umfassen die statistische Robustheit und wie man die Schätzung in zeitlich variierenden Szenarien adaptiv gestalten kann. In Teil I dieser Arbeit präsentieren wir zunächst eine effiziente und flexible Übertragungsstrategie für OFDM-basierten Multi-User MIMO Downlink Systeme. Sie besteht aus einer räumlichen Scheduling-Methode, der effizienten Mehrträger ProSched (Efficient Multi-Carrier ProSched, EMC-ProSched) Erweiterung mit einer effektiven Scheduling-Metrik, die auf Mehrträger-Systeme zugeschnitten wird. Weiterhin werden zwei neuartige Precoding Algorithmen vorgestellt, die lineare Precoding-basierte geometrische Mittelwert-Zerlegung (Linear Precoding-based Geometric Mean Decomposition, LP-GMD) und ein Coordinated Beamforming Algorithmus geringer Komplexität (Low Complexity Coordinated Beamforming, LoCCoBF). Diese beiden neuen Precoding-Verfahren können flexibel entsprechend den Abmessungen des Systems gewählt werden. Wir entwickeln auch einen System Level-Simulator, in dem die Parameter für das Link-to-System Level Interface kalibriert werden können. Diese Kalibrierung ist Standard-spezifisch, z. B. kann der Standard IEEE 802.11ac gewählt werden. Numerische Ergebnisse zeigen, dass diese Übertragungsstrategie Scheduling Fairness garantiert, einen weitaus höheren Durchsatz als die existierenden Verfahren erzielt, eine geringere Komplexität besitzt und nur einen geringen Signalisierungsoverhead erfordert. Der Schwerpunkt des Rests von Teil I bilden MIMO Systeme basierend auf Filter Bank-basierten Mehrträger-Verfahren mit Offset Quadrature Amplitude Modulation (FBMC/OQAM). Es wird ein umfassender Überblick über FBMC gegeben. Nachfolgend werden für verschiedene FBMC/OQAM-basierte MIMO Varianten neue Verfahren zur Sende- und Empfangs-Verarbeitung entwickelt, die unterschiedliche Grade von Frequenz-Selektivität des Kanals voraussetzen. Zunächst wird die Verwendung von weitgehend linearer Verarbeitung (widely linear processing) untersucht. Ein Zwei-Schritt-Empfänger wird für FBMC/OQAM-basierte MIMO Systeme mit einzelnen Teilnehmern entwickelt. Hierbei ist die Frequenz-Selektivität des Kanals niedrig. Verglichen mit linearen MMSE-Empfänger ist die Leistung des Zwei-Schritt-Empfängers viel besser. Das Grundprinzip dieser Zwei-Schritt-Empfänger ist zuerst die Verringerung der intrinsischen Interferenz, um die Ausnutzung von nicht-zirkulären Signalen zu ermöglichen. Es motiviert weitere Studien über weitgehend lineare Verfahren für FBMC/OQAM-basierte Systeme. Darüber hinaus werden zwei Coordinated Beamforming-Algorithmen für FBMC/OQAM-basierte MIMO Systeme mit einzelnen Teilnehmern entwickelt. Sie verzichten auf die Einschränkung der Dimensionalität der bestehenden Methode, bei der die Anzahl der Sendeantennen größer als die Anzahl der Empfangsantennen sein muss. Der Kanal auf jedem Träger wird als flacher Schwund (Flat Fading) modelliert, was einer Klassifizierung als "intermediate frequency selective channel" entspricht. Unter der Kenntnis der Kanalzustandsinformation am Sender (Channel-State-Information at the Transmitter, CSIT) basiert die Vorcodierung entweder auf einem Zero Forcing (ZF) Kriterium oder auf der Maximierung der Signal-to-Leackage-plus-Noise-Ratio (SLNR). Die Vorcodierungsvektoren und die Empfangsvektoren werden gemeinsam und iterativ berechnet. Daher führen die zwei Coordinated Beamforming-Algorithmen zu einer wirksamen Verringerung der intrinsischen Interferenz in FBMC/OQAM-basierten Systemen. Die Vorteile der Coordinated Beamforming-Konzepte werden in FBMC/OQAM-basierten Multi-User MIMO Downlink Systeme und koordinierte Mehrpunktverbindung (Coordinated Multi-Point, CoMP-Konzepte) eingebracht. Dafür werden drei intrinsische Interferenz mildernde koordinierte Beamforming-Verfahren (Intrinsic Interference Mitigating Coordinated Beamforming, IIM-CBF) vorgeschlagen. Die ersten beiden IIM-CBF Algorithmen werden für die FBMC/OQAM-basierten Multi-User MIMO Downlink Varianten mit unterschiedlichen Dimensionen entwickelt. Es wird gezeigt, dass diese Verfahren zu einer Abschwächung der Multi-User-Interferenz (MUI) sowie einer Verringerung der intrinsischen Interferenz führen. Bei der dritten IIM-CBF Methode wird ein neuartiges FBMC/OQAM-basiertes-CoMP Konzept vorgestellt. Dieses wird durch die gemeinsame Übertragung von benachbarten Zellen zu Teilnehmern, die sich am Zellenrand befinden, ermöglicht, um den Daten-Durchsatz am Zellenrand zu erhöhen. Die Leistungsfähigkeit der vorgeschlagenen Algorithmen wird durch umfangreiche numerische Simulationen evaluiert. Das Konvergenzverhalten wird untersucht sowie das Thema der Komplexität angesprochen. Außerdem wird die geringere Anfälligkeit von FBMC verglichen mit OFDM gegenüber Frequenzsynchronisationsfehlern demonstriert. Darüber hinaus wird auf die FBMC/OQAM-basierten Multi-User MIMO Downlink Systeme mit stark frequenzselektiven Kanälen eingegangen. Dafür werden Lösungen erarbeitet, die für die Unterdrückung der MUI, der Inter-Symbol Interferenz (ISI) sowie der Inter-Carrier Interferenz (ICI) anwendbar ist. Mehrere Kriterien der multi-tap Vorcodierung werden entwickelt, beispielsweise die Mean Squared Error (MSE) Minimierung sowie die Signal-to-Leakage-Ratio (SLR) und die SLNR Maximierung. An Endgeräten, die eine schwächere Rechnenleistung besitzen als sie an der Basisstation vorhanden ist, wird dadurch nur ein single-tap Empfangsfilter benötigt. Teil II der Arbeit konzentriert sich auf die mehrdimensionale harmonische Schätzung (Harmonic Retrieval). Der Einbau von statistischer Robustheit in mehrdimensionale Modellordnungsschätzverfahren wird demonstriert.
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000488
GSM passive coherent location signal processing : impact on system performance. - Hamburg : GCA-Verlag, 2016. - xviii, 214 Seiten. - (Fraunhofer series advances in sensor data and information fusion ; Band 8)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016
ISBN 3-89863-264-4
Passiv-Radar, auch PCL-System genannt (engl. Passive Coherent Location), wurde in den letzten Jahren intensiv untersucht. Solche Systeme verzichten auf eigene Sendeeinheiten und verwenden stattdessen die kommerziell verfügbaren Sender als Gelegenheitsbeleuchter. In der Tat erhöht die Fülle der aktuell vorhandenen Sender die Attraktivität von PCL-Systemen. FM, DAB, DVB-T sowie GSM-Sender sind potenzielle Kandidaten, welche als Gelegenheitsbeleuchter für PCL verwendet werden können. Dabei spielen die Wellenform sowie die Netzinfrastruktur eine wesentliche Rolle bei der Leistungsfähigkeit der einzelnen Systeme. Während zahlreiche FM, DAB und DVB-T-basierte PCL-Systeme unterschiedlicher Reifegrade vorhanden sind, wurde GSM als mögliche Beleuchtungsart selten berücksichtigt. Dies liegt wesentlich an der durch die Wellenform bedingten groben Entfernungsauflösung sowie an der relativ niedrigen Sendeleistung. Ziel der vorliegenden Arbeit ist, genau diese Lücke in der Radarwelt zu schließen und ein PCL-Konzept vorzustellen, welches die bekannten Nachteile kompensiert. Dieses Konzept basiert auf der Fusion von mehreren dislozierten GSM-Sendern. Dabei profitiert es von der hohen Dichte des GSM-Netzes. Die intelligente Ausnutzung der Sender-Diversität ist eine zentrale Säule des entwickelten Konzeptes und erlaubt eine signifikante Verbesserung der Positionsgenauigkeit und des Entdeckungsbereichs. In der vorliegenden Arbeit liegt der Fokus auf Signalverarbeitungsverfahren. Allerdings werden zum besseren Verständnis alle Aspekte eines GSM-basierten PCL-Systems betrachtet: Anforderungen bezüglich der Antenne und der Empfangshardware, Trackingverfahren, sowie Datenfusion- und Systemmanagementaspekte. Zunächst wird die Wellenform von GSM-Signalen untersucht, um daraus spezifische Radar-Charakteristika zu extrahieren. Dies erlaubt, eine realistische Abschätzung der Leistungsfähigkeit sowie Begrenzungen des Systems anzugeben. Anschließend wird ein Systemkonzept vorgestellt mit dem Ziel, die erkannten Nachteile zu kompensieren. Das Konzept basiert auf einer linearen und äquidistanten Gruppenantenne (engl. Uniform Linear Array, ULA), aus der alle Signale durch Signalverarbeitungsmethoden im Raum- und Zeitbereich parallel extrahiert werden können. Somit ist der Einsatz von zusätzlichen Referenzantennen (für jeden GSM-Sender) nicht notwendig. Aus Gründen der Vergleichbarkeit mit anderen Aktiv-Radar-Systemen, wurden zuerst konventionelle Signalverarbeitungsmethoden benutzt. Das implementierte angepasste Filter (engl. Matched Filter, MF), welches im Allgemein in Radarsystemen eingesetzt wird, ist durch die Autokorrelationseigenschaft der GSM-Signale in der Entfernungsauflösung und in der Entdeckung von schwachen Zielen im Clutter-Bereich limitiert. Alternative nicht-angepasste Methoden werden in dieser Arbeit vorgeschlagen. Obwohl zahlreiche Methoden zur Verbesserung der Entfernungs-, Winkel- sowie Dopplerschätzung verwendet werden können, liegt der Fokus auf der Verbesserung der Entfernungsschätzung, was hier das Kernproblem darstellt. Die hierfür vorgeschlagenen Methoden werden an die GSM-Signalstruktur angepasst und eine Analyse bezüglich der Leistungsfähigkeit gegenüber dem MF wird anhand von Simulationen durchgeführt. Außerdem wird die Leistungsfähigkeit des vorgeschlagenen Konzeptes durch Evaluation von aus Experimenten gewonnenen Realdaten untermauert und es wird die Robustheit der vorgeschlagenen Methoden untersucht.
Einsatz von geeigneten Verfahren der Pulslängenmodulation zur Ansteuerung von Hochfrequenz-Schaltverstärkern. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2016. - 1 Online-Ressource
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016
Die Energieeffizienz von HF-Leistungsverstärken ist mit der sehr dynamischen Entwicklung des Mobilfunks in den letzten Jahren verstärkt in den Brennpunkt des Interesses gerückt, da sie maßgeblichen Einfluss auf die mögliche Betriebsdauer von mobilen Endgeräten hat und sich auch signifikant auf die Betriebskosten des Mobilfunknetzes selbst auswirkt. Hieraus leitet sich die Motivation zum Einsatz von HF-Schaltverstärkern ab, die einen Betrieb mit deutlich verbessertem Wirkungsgrad versprechen. Zur Ansteuerung einer derartigen HF-Schaltverstärkerstufe ist aber eine Aufbereitung des HF-Nutzsignals mit Hilfe einer entsprechenden Modulatorschaltung notwendig. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden am Beispiel der konventionellen Pulslängenmodulation, sowie der Bandpass-Pulslängenmodulation Verfahren zur Ansteuerung von Schaltverstärkern untersucht, die sich zur effizienten Leistungsverstärkung von Hochfrequenzsignalen mit variabler Einhüllenden eignen. Es wurden zunächst mit Hilfe theoretischer Überlegungen und Simulationen die für den Einsatz in Schaltverstärkern maßgeblichen Eigenschaften der beiden Modulationsverfahren bestimmt. Von besonderem Interesse war hierbei die Untersuchung der mit dem jeweiligen Modulationsverfahren erreichbaren Kodiereffizienz, welche die dem Ausgangssignalspektrum des Modulators entnehmbare Nutzsignalleistung bzw. -amplitude beschreibt und für den erzielbaren Wirkungsgrad eines Schaltverstärkers von großer Bedeutung ist. Hierbei sind HF-Nutzsignale im Frequenzbereich von 450 MHz bis 3 GHz betrachtet worden, wie sie insbesondere für Anwendungen in der Mobilkommunikation von Interesse sind. Beim untersuchten Verfahren der Bandpass-Pulslängenmodulation lag das Augenmerk insbesondere auf einer neuartigen Schaltungsanordnung des Modulators, die eine lineare Übertragung der Hüllkurveninformation des HF-Nutzsignals ermöglicht. Im Vergleich zur konventionellen Pulslängenmodulation zeichnet sich die Bandpass-Pulslängenmodulation durch eine besonders hohe Kodiereffizienz aus, weshalb sie sich für die Ansteuerung von Schaltverstärkern als vorteilhaft erweist. Anhand von praktischen Implementierungen in Form von integrierten Modulatorschaltungen in einer 250 nm-SiGe-Halbleitertechnologie konnten die wichtigsten Eigenschaften der Modulationsverfahren messtechnisch verifiziert und die Tauglichkeit der beiden untersuchten Verfahren für den praktischen Einsatz nachgewiesen werden.
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000355
Advanced modeling in Lorentz force eddy current testing. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2016. - 1 Online-Ressource (xxiv, 156 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016
In der heutigen Zeit steigt der Bedarf an effizienten und leistungsfähigen Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Werkstoffen und Bauteilen rasant an. Besonders in den Bereichen Luft- und Raumfahrttechnik unterliegen die Bauteile hohen Qualitätsstandards im Sinne der Sicherheit. Dies setzt Verfahren mit hoher Genauigkeit, Wiederholbarkeit und Schnelligkeit voraus. Diese Arbeit befasst sich mit der Methode der Lorentzkraft-Wirbelstromprüfung. Im Gegensatz zu klassischen Induktionsverfahren werden die Wirbelströme aufgrund einer Relativbewegung zwischen einem Permanentmagneten und dem Prüfobjekt hervorgerufen. Ein zentraler Gegenstand dieser Arbeit stellt die Entwicklung eines neuen Magnetsystems dar. Dieses basiert auf dem Halbach-Prinzip und besteht neben den bekannten Neodym-Eisen-Bor Legierungen aus einer Eisen-Kobalt-Verbindung mit hoher Sättigungsmagnetisierung. In diesem Sinn war es möglich die magnetische Flussdichte in der Nähe des Prüfkörpers zu fokussieren und zu verstärken. Die Entwicklung einer geeigneten Optimierungsroutine erlaubt die flexible Identifikation der Magnetgeometrie in Abhängigkeit der gestellten Anforderungen. Im weiteren Verlauf wurden numerische Simulationen zur Unsicherheits- und Sensitivitätsanalyse durchgeführt. Im Zuge dessen wurden die Modellparameter hinsichtlich ihrer statistischen Eigenschaften untersucht. Das zugrunde liegende stochastische Feldproblem wurde mit Hilfe der Methode des "Generalized Polynomial Chaos" gelöst. Dies ermöglichte die Identifikation der wichtigsten Einflussgrößen im System. Im Zusammenhang mit der Unsicherheitsanalyse wurden charakteristische Oszillationen der Relativgeschwindigkeit zwischen Permanentmagnet und Prüfkörper beobachtet. Um diese Phänomene besser verstehen zu können, wurde ein analytischer Zugang entwickelt, der die Bestimmung der elektromagnetischen Felder und Lorentzkräfte ermöglicht. Zu guter Letzt wird ein alternatives System zur Lorentzkraft-Wirbelstromprüfung vorgestellt, indem der Prüfkörper von einem Ringmagneten umschlossen ist. Die prinzipielle Funktionsweise des neuen Systems wird mit theoretischen Vorbetrachtungen in Form von analytischen Lösungen aufgezeigt. Die Arbeit vertieft die Kenntnisse über die Lorentzkraft-Wirbelstromprüfung und enthält neue sowie innovative Ansätze, die den Stand der Technik vorantreiben.
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000122
Naming and adress resolution in heterogeneous mobile ad hoc networks. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2015. - 1 Online-Ressource (xvi, 177 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2015
Die vorliegende Dissertation befasst sich mit der Adressierung und Adressauflösung in heterogenen Kommunikationsnetzen. Die Anwendungsfälle für die Motivation des Themas stellen Katastrophenszenarien wie Naturkatastrophen oder Terroranschläge dar. Nach solchen Ereignissen kann die Infrastruktur und speziell die Kommunikationsinfrastruktur teilweise oder ganz beschädigt sein. Um trotzdem eine funktionierende Kommunikation sicherzustellen, die sowohl für die Einsatzkräfte wie auch für die Opfer unerlässlich ist, können sogenannte Mobile Ad-hoc-Netze (MANET) zum Einsatz kommen. Die Benutzung dieser infrastrukturlosen Vernetzung verlangt aber die weitgehende Eliminierung von zentralen Einheiten. Daraus resultierend befasst sich die Dissertationsschrift mit der Ersetzung des in Infrastrukturnetzen gebräuchlichen Domain Name Systems (DNS) durch eine MANET-taugliche Alternative. Zusätzlich wurde durch die Einführung einer den Knoten identifizierenden Adressschicht die Notwendigkeit zur Auflösung der Identitäten zu den lokalen, vom Internet Protokoll (IP) eingesetzten, Adressen gegeben.Das in der Arbeit vorgestellte dezentrale System zur Namensauflösung basiert vollständig auf den eingesetzten Wegewahlprotokollen. Durch eine strikte Integration der Funktionalität der Namensauflösung in das Routing kann komplett auf zentrale Einheiten verzichtet werden. Die Lösung wird weiterhin kombiniert mit einem adaptiven Routingkonzept, welches es Knoten ermöglicht, während der Laufzeit von einem Routingprotokoll zum anderen zu wechseln. Dies bietet eine bessere Reaktionsmöglichkeit auf Änderungen des Szenarios und dadurch eine erhöhte Performanz für die Wegesuche und die Namensauflösung. Der konzipierte und im Click Modular Router (Click) implementierte Ansatz wird weiterhin im Laufe der Arbeit evaluiert und auf die Performanz bezüglich des zusätzlich generierten Verkehrs, der Zeitverzögerung bis zur Auflösung eines Namens zu einer Adresse und der Erfolgsrate getestet. Hierzu werden Simulationen mit dem Netzwerksimulator 3 (ns-3) durchgeführt.Im letzten Teil der Arbeit werden drei mögliche Erweiterungen des präsentierten Systems gezeigt. Die erste zielt auf die Verbesserung der Performanz durch Hashing des aufzulösenden Namens. Die zweite Erweiterung beschäftigt sich mit der Realisierung eines Dienstlokalisierungsmechanismus, basierend auf dem System zur Namensauflösung. Zusätzlich wird die Erweiterung hin zu einer Standort-sensitiven Namensauflösung bzw. Dienstlokalisierung aufgezeigt.
http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=26993
On channel modelling for land mobile satellite reception, 2015. - Online-Ressource (PDF-Datei: IX, 194 S., 9,21 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2015
Parallel als Druckausg. erschienen
In modernen Satellitenrundfunksystemen werden Methoden wie Zeitdiversität (Empfang von zeitlich verteilter Information) und Winkeldiversität (Empfang von mehreren Satelliten mit unterschiedlichen Positionen) angewandt, um die geforderte Dienstequalität für den mobilen Empfang zu gewährleisten. Zur Untersuchung der Ausbreitungseffekte des landmobilen Satellitenkanals sowohl der Wirksamkeit von Diversität werden statistische Modelle benötigt, die den zeitlichen Signalschwund des Empfangssignals nachbilden. In der vorliegenden Arbeit wird ein Kanalmodell für den Mehrsatellitenempfang entwickelt, welches genaue Versorgungsvorhersagen mit Zeit- und Winkeldiversität erlaubt. Grundlage ist ein Einsatellitenmodell, welches großräumige Schwankungen im Kanal durchdie Zustände 'gut' und 'schlecht' definiert, und den langsamen und schnellen Signalschwund gemäß einer variablen Loo-Verteilung beschreibt, deren Parameter nach jedem Zustandswechsel stochastisch bestimmt werden. Für die Zustandsmodellierung mit zwei Satelliten wird ein 'semi-Markov Modell für korrellierte Zustandssequenzen' erarbeitet. Damit können, unter Berücksichtigung der Statistiken der Einzelkanäle und deren Korrelationskoeffizient, die Zustandswahrscheinlichkeiten und -längen exakt simuliert werden. Für die Zustandsmodellierung mit drei Satelliten wird ein 'Master-Slave'-Ansatz entwickelt. Dabei sind die Zustandssequenzen zweier 'Slaves' bedingt abhängig zur 'Master'-Sequenz. Der 'Master-Slave'-Ansatz ermöglicht die Parametrisierung eines Dreisatellitenmodells. Zur Beschreibung des langsamen und schnellen Signalschwunds im Mehrsatellitenkanal wirddie Wechselbeziehung zwischen synchron gemessenen Satellitensignalen näher untersucht. Es stellt sich heraus dass weitere Signalkorrelationen berücksichtigt werden sollten, die erstmalig im neuen LMS-Kanalmodell implementiert werden. Die Simulationssergebnisse werden in Statistiken erster und zweiter Ordnung den Messdaten gegenübergestellt. Im Vergleich zu bestehenden Modellen werden Verbesserungen nach Berücksichtigung von Diversität deutlich. Die Parameter für das Mehrsatellitenkanalmodell wurden aus umfassenden Messkampagnen abgeleitet und gewährleisten die Signalsimulation für verschiedene Umgebungen und Satellitenpositionen. Abschließend wird das Kanalmodell für einen ersten Vergleich verschiedener Satellitenkonfigurationen mit Zeit- und Winkeldiversität angewandt.
http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=26568
Entwurfsregeln für supraleitende Analog-Digital-Wandler, 2015. - Online-Ressource (PDF-Datei: VIII, 111 S., 1,39 MB) Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2015
Enth. außerdem: Thesen
Die vorliegende Dissertationsschrift liefert einen Beitrag zu Dimensionierungsaspekten des Schaltungsentwurfs in der supraleitender Elektronik. Dazu werden Supraleitende Komparatoren, d. h. Josephson-Komparator und QOJS-Komparator bezüglich der Geschwindigkeit und der Empfindlichkeit untersucht. Der Einfluss des thermischen Rauschens auf den Entscheidungsprozess der Komparatoren repräsentiert die so genannte Grauzone. Sie wird in der Arbeit als wichtige Kennzahl ausführlich analysiert. Daraus werden verschiedene Parameterabhängigkeiten dargestellt. Eine Modellierung eines Josephson-Komparator wurde experimentell bestätigt. Darauf aufbauend werden Konzepte von supraleitenden Analog-Digital-Wandlern in der Arbeit untersucht und daraus Entwurfsregeln abgeleitet. Durch die Reduzierung der Schaltenegie wird das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) der Schaltungen und damit die Zuverlässigkeit von Entscheidungsprozessen und Schaltvorgängen beeinflusst. Für Spezialanwendungen mit sehr hohen Anforderungen bezüglich der Geschwindigkeit oder Genauigkeit bieten supraleitende AD-Wandler ausgezeichnete Leistungsmerkmale an. Die Arbeit liefert konkrete Zusammenhänge zwischen den unterschiedlichen Entwurfsparametern und zeigt mögliche Kompromisse auf. Die Methoden sind transparent dargestellt und lassen sich leicht auf andere Schaltungstopologien übertragen. Im Ergebnis wird ein Werkzeug zur objektiven Dimensionierung von supraleitenden AD-Wandlern bereitgestellt.
http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=26095
Wideband MIMO radio channel modelling, 2015. - Online-Ressource (PDF-Datei: XXVIII, 245 S., 20,03 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2015
Parallel als Druckausg. erschienen
Diese Arbeit konzentriert sich auf die Klasse der stochastischen geometrie-basierten Kanalmodelle, die einen guten Kompromiss zwischen Komplexität und Realismus bieten. Die flexible Struktur des geometrie-basierten stochastischen Kanalmodells ermöglicht eine generische Darstellung der unterschiedlichen Ausbreitungsszenarien, so dass dieses Modell für die Simulation von heterogenen Netzwerken geeignet ist. Da die Parametrisierung des zweiseitig richtungsaufgelösten Modells keine Information über die Positionen der Streuobjekte relativ zu dem Sende-und Empfangsantennen erfordert, ist es möglich, ein Modell zu entwerfen, welches nicht explizit die Position der Streuer während der Synthese bestimmt. Die Entwicklung eines solchen Modells, welches für die Beschreibung der physikalischen Wellenausbreitung nur die parametrische Dimensionen verwendet, begann mit dem 3GPP Spatial Channel Modell und es während der verschiedenen WINNER Projekte weiterentwickelt. Die betrachteten Modelle nutzen diese Parameter wie "Delay Spread", "Winkelstreuung", "Shadowing", etc. um die Leistungsverteilung in den verschiedenen Kanaldimensionen zu quantifizieren. Deren statistischen Eigenschaften (statistische Verteilungen und Korrelationsfunktionen) werden auf der Ebene der Ausbreitungsszenarien charakterisiert und stellen damit den wichtigsten Teil des Modells dar. Die Repräsentation der Messdaten/Kanaleigenschaften in WINNER spezifischen parametrischen Dimensionen und deren weitere Abstraktion als multivariaten normalverteilten Prozess ermöglicht eine einfache Quantifizierung der Szenarioähnlichkeit basierend auf einer relativen Entropiemetrik. Dieses Ähnlichkeitsmaß kann dann genutzt werden, um die erforderliche Anzahl von unterschiedlichen Klassen an Referenzszenario zu minimieren, welches die Komplexität des Gesamtmodells reduziert. Die vereinfachte Parametrierung des 3GPP Spatial Channel Modell führt zu einer schwachen Konsistenz der räumlich-zeitlichen Kanalevolution. Die Ursache liegt in der abstrahierten Ausbreitungsumgebung, also dem Fehlen von vordefinierten Streuobjekten. Im WINNER -Modell werden die Intra-Zell-Korrelationen ausgenutzt um Ähnlichkeiten von benachbarten Positionen mobiler Endgerät zu erzwingen. Die Intra-Zell-Korrelationen sind aber immer noch nicht angemessen vertreten und reproduziert durch dieses Modell. Hier sind weitere zukünftige Arbeiten notwendig. Diese Doktorarbeit schlägt eine Modellerweiterung für kooperative (Down)Links vor, hierbei wird die Interaktion der Large Scale Parameter durch eine Begrenzung des Dynamikbereichs der Empfänger eingeführt.
http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=26059