Issued topics of Doctoral Study Program:
- Mixed-mode analog-digital synthesis of the nonlinear dynamical systems
Projekt se zaměřuje do oblasti obvodové syntézy silně nelineárních dynamických systémů. Syntéza bude založena na znalosti popisu systému soustavou diferenciálních rovnic, kde nelineární přenosové funkce nebo celé bloky výsledného oscilátoru budou řešeny digitálním zpracováním signálu pomocí FPGA. Součástí práce je nejen experimentální ověření navržených struktur, ale rovněž teoretické studium jejich vlastností a odlišností od plně analogové ekvivalentní realizace. Výhodou pro zájemce je alespoň základní znalost Matlabu, Mathcadu, Orcad Pspice a práce v prostředí Eagle.
- Receiving of very weak radiofrequency signals
Příjem signálů kosmických sond je charakteristický velmi nízkým poměrem Eb/N0. Jedná se většinou o signály s fázovým klíčováním nosné nebo subnosné. Pro eliminaci AWGN se s rostoucí vzdáleností redukuje přenosová rychlost a tím i šířka pásma kanálu. Zajímavým a dosud málo probádaným se v této souvislosti jeví studium vlivu fázových šumů. Cílem projektu je najít odpovídající modely reálných systémů a experimentálně ověřit jejich platnost.
- Digital television transmission and quality of TV and data services in DVB-IPTV networks
Téma doktorské práce je zaměřeno na analýzu zpracování a přenosu signálů digitální televize v sítích DVB-IPTV. Standard DVB-IPTV umožňuje zdrojovou kompresi obrazu, zvuku a dat a jejich přenos v transportním toku MPEG-2 TS přes IP síť - a to jak při volném vysílání, tak ve službách placené televize. Problematika tématu práce rovněž souvisí s připojení přijímačů (set-top boxů) do sítě IP, stahování dat a přenos s obnovením chybných paketů. Cílem práce je analýza a vyhodnocení vlivu přenosových parametrů DVB-IPTV na dosaženou chybovost a kvalitu digitální TV a datových služeb při přenosu přes IP síť.
- Analysis and optimization of digital television and radio broadcast networks
Téma doktorské práce je zaměřeno na analýzu parametrů jedno- (SFN) a vícefrekvenčních (MFN) vysílacích sítí pro přenos digitální televize a rozhlasu podle standardů DVB-T/H/T2 a DAB/DMB. Při této analýze je nutné se zaměřit na úlohy výpočtu kritérií pro pokrytí množinou vysílačů užitečného signálu a signálu rušícího. Analýza dále předpokládá modifikaci relativního časování v rámci sítí, stanovení ochranných poměrů, posouzení výsledků pokrytí a optimalizaci konfigurace sítě při uvažování standardů konference RRC06. Cílem práce je stanovení vlivu jednotlivých parametrů SFN a MFN vysílacích sítí na požadované pokrytí a stanovení požadavků na vysílače v síti, které splňují požadované parametry pokrytí.
- Adaptive modulations for millimeter bands
Téma práce je zaměřeno na analýzu aplikací vícestavových modulací pro přenos dat s velkými modulačními rychlostmi v systémech milimetrových směrových spojů. V současné době se například ve spojích pro pásma 75/85 GHz používá výhradně BPSK modulace. Cílem výzkumu je na základě rozboru charakteristik přenosového kanálu směrových spojů v mm pásmech návrh vhodných adaptivních vícestavových modulací s ohledem na proměnnost charakteristik přenosového kanálu i neideální vlastnosti rádiových subsystémů.
- High oreder high data rate modulators for wireless communications
Téma práce je zaměřeno na výzkum hardwarových prostředků pro řešení vícestavových demodulátorů s vysokými modulačními rychlostmi pro digitální rádiové komunikační systémy s přenosovou rychlostí jednotek Mb/s, především pak pro systémy pracující v milimetrových pásmech. Cílem výzkumu je rozbor architektur a jejich optimalizace pro řešení efektivních systémů synchronních demodulátorů na bázi softwarového rádia.
- Technology and methods for positioning in cm and mm bands with high accuracy
Téma práce je zaměřeno na výzkum metod pro velmi přesná měření vzdálenosti i polohy objektů při využití rádiových (komunikačních) prostředků pro centimetrové a milimetrové vlny. Cílem práce je rozbor řešení efektivních metod a řešení systémů umožňujících pomocí vhodných deterministických signálů nebo signálů generovaných komunikačními zařízeními stanovit polohu objektu (přijímače, případně vysílače) s přesností jednotek až desítek cm.
- Active Devices in Advanced Classes for Telecomunication Applications
Cílem projektu je řešení zesilovačů, příp. násobičů v perspektivních třídách E, F, G a dalších na mikrovlnných kmitočtech. Tyto třídy umožňují zlepšovat množství parametrů standardních obvodů, jako jsou účinnost, intermodulační odolnost a další, v závislosti na konkrétní aplikaci. Změny parametrů se dosahuje manipulací s harmonickými kmitočty budícího signálu. V průběhu práce bude potřeba obvody simulovat, provádět realizace vybraných konstrukcí i zavést vhodnou metodiku měření pro použití u těchto obvodů.
- Wireless Networks based on Cognitive radio approach
V současné době je velká pozornost věnována tzv. kognitivnímu rádiu s dynamickou alokací spektra. Standard 802.22 je prvním standardem, který je na uvedeném principu založen. Cílem disertační práce bude modelovat fyzickou vrstvu bezdrátových sítí s principem kognitivního rádia a analyzovat možná bezpečnostní rizika vyplývající z principu dynamické alokace zdrojů. Výsledkem budou praktické experimenty simulovaných útoků na bezpečnost malé sítě s cca 10-20 transceivery.
- Structures based on half mode substrate integrated waveguide
V současné době se technologie obvodů integrovaných do substrátu jeví jako velmi vhodné řešení pro vývoj aplikací v centimetrovém a milimetrovém pásmu. Tento projekt je zaměřen na výzkum antén a pasivních obvodů na bázi vlnovodu integrovaného do substrátu pracujícího v polovičním módu pro pásmo centimetrových a milimetrových vln. Hlavní pozornost by měla být soustředěna na návrh původních anténních zářičů a jejich navázání na vlnovod integrovaný do substrátu pracující v polovičním módu. Další pozornost by měla být soustředěna i na pasivní obvody, které na anténu bezprostředně navazují.
- Integrated reconfigurable antennas
Téma doktorské práce je zaměřeno na výzkum integrovaných rekonfigurovatelných antén na bazi MEMS technologie pro mobilní zařízení. S rozvojem mobilních komunikací a jejich služeb vzrůstají čím dál tím větší nároky na vlastnosti anténního systému mobilní stanice. Cílem práce je výzkum nových anténních konceptů schopných uspokojit požadavky budoucích komunikačních systému.
- Imaging Methods With the Use of Vector Network Analyzer
Cílem projektu je problematika zobrazovacích systémů, využívajících pro svou činnost vektorový obvodový analyzátor. Práce se zabývá přehledem metod, vytvářejících 2D, až 4D zobrazovací systémy, dále studiem jejich vlastností, omezení a metodami jejich návrhu. V praktické části pak dojde na realizaci perspektivního systému v laboratoři a výzkum zpracování dat ze systému pro zobrazení. Praktické použití je směřováno např. ke georadaru, nebo mikrovlnné tomografii.
- Noncoherent Ranging of Objects in 3D Space and Realtime
Projekt je zaměřen na problematiku měření vzdáleností podle časového zpoždění signálu přeneseného aktivním transpondérem měřeného objektu. Problematika zahrnuje výběr modulací, kódových posloupností a vhodných technik zpracování měření. V návaznosti na současné měření z více stanic pak je potřeba vyřešit synchronizaci jejich měření tak, aby bylo možné polohu určovat ve 3D prostoru. Práce zahrnuje simulaci problematiky v matlabu a praktická měření přes aktuálně dostupné transpondéry družic.
- Analysis of glottal pulses
Projekt je zaměřen na určování a analýzu hlasivkových pulzů u mluvčích na základě aktuálního hlasového projevu. Cílem je vytvoření speciálních algoritmů na určování průběhu pulzů vytvářených hlasivkami při běžné řeči. Analýza získaných pulzů bude orientována na vybrané faktory použitelné pro lékařské diagnostické vyšetřování. Vývoj algoritmů bude vycházet z metod DSP použitelných jak v reálném čase, tak pro analýzu řečových záznamů. Součástí projektu bude tvorba vhodných databází řečového signálu v reálných situacích.
- Recognition of psychical states of speakers
Projekt je zaměřen na rozpoznávání mluvčích a jejich stavů na základě hlasového projevu. Cílem je vytvoření speciálních algoritmů na určování okamžitých emočních stavů z hlasu zejména takových, které negativně ovlivňují jednání mluvčích jako únava, deprese a stres. Vývoj algoritmů bude zaměřen na robustní metody DSP použitelné jak v reálném čase, tak pro analýzu zaznamenané řeči. Součástí projektu bude tvorba vhodných databází řečového signálu v reálných situacích.
- Automatic keyword search in stored speech
Projekt je zaměřen na rychlé vyhledávání zájmových témat ve zvukových souborech podle klíčových slov přímo v akustické podobě souborů. S narůstající nabídkou akustických souborů obsahujících různé odvysílané pořady rozhlasových stanic se stále více stává aktuální problematika vyhledávání jednotlivých klíčových slov a frází. Jedná se o podobnou situaci jako vyhledávání klíčových slov v textových souborech. Prohledávání zvukových souborů je založeno na metodách rozpoznávání obrazců.
- Utilization of Volterra series in nonlinear electronic systems analysis
Téma doktorské práce se zaměřuje na rozpracování možností využití teorie Volterrových řad ve spojení s vícerozměrnou Laplaceovou transformací a metodou sdružování proměnných k analýze nelineárních elektronických soustav. V rámci projektu by měly být hledány možnosti použití pro obvody se soustředěnými i s rozprostřenými parametry, včetně problematiky analýzy přechodných jevů na vícevodičových přenosových vedeních. Součástí projektu je i vývoj programových implementací navržených řešení, u zájemce se proto předpokládá znalost programovaní (Matlab).
- Analysis of interconnects by FDTD methods
Cílem projektu je rozpracovat metody analýzy přechodných jevů na obecných přenosových strukturách typu vázaných vícevodičových přenosových vedení pomocí FDTD (Finite-Difference Time-Domain) metod. Přenosové struktury mohou být obecně nehomogenní, s frekvenčně závislými primárními parametry a při nenulových počátečních podmínkách. Řešení by mělo umožňovat zahrnout nejen nelineární zatěžovací prvky, ale také případnou nelinearitu vlastního přenosového vedení. Navržené metody by měly být přesnější, rychlejší a obecněji použitelné, než metody uváděné v dostupné literatuře. U zájemce se předpokládá znalost programování v prostředí Matlab.
- Microprocessors with packet triggered architecture
Téma doktorské práce spadá do problematiky vývoje zcela nové architektury softwarových mikroprocesorů s větším množstvím funkčních jednotek. V rámci projektu bude potřeba ověřit, přizpůsobit a fyzicky vyzkoušet aplikaci tohoto mikroprocesoru na zpracování v typických aplikacích. Především se jedná o optimalizaci procesů při výběru vhodných funkčních jednotek, jejich spolupráci a efektivní využít při běhu aplikace.
- Modern compression tools for video signal processing
Téma doktorské práce patří do oblasti komprese video signálů. Náplní práce bude analýza moderních kompresních formátů (VP8, HEVC), kategorizace jednotlivých nástrojů používaných u těchto formátů a jejich vliv na výsledný datový tok. Výsledkem práce by měl být optimalizovaný model stěžejních prvků kompresního řetězce a ověření početní náročnosti na zvolené početní platformě (FPGA, DSP) v reálném čase.
- Optimization of radio resources allocation in LTE Advanced standard
Připravovaný standard mobilních sítí 4. generace LTE Advanced bude dosahovat přenosových rychlostí až 1 Gbps na rádiovém rozhraní. Pro zajištění takto vysoké přenosové rychlosti se předpokládá využití technologie Carrier Aggregation pro slučování rádiových kanálů v různých frekvenčních pásmech s maximální celkovou šířkou přenosového kanálu 100 MHz. Cílem disertační práce je návrh algoritmů pro přidělování rádiových prostředků ve více frekvenčních pásmech současně. Bude se jednat zejména o metody odhadu parametrů časové a frekvenční selektivity rádiového kanálu a jejich následné využití pro optimalizaci přidělených rádiových prostředků ve vyšších vrstvách síťového modelu.
- Effective methods for GNSS procesing and position calculation
Téma práce je zaměřeno na výzkum metod pro aplikační řešení algoritmů zpracování GNSS signálů (včetně AGPS signálů, Galilea, Glonassu) na univerzální platformě SDR. Cílem výzkum je hledání účinných algoritmů pro současné zpracování signálů různých GNSS systémů v kanálech se signály pro neautorizovaný přístup na společné platformě komunikačního transceiveru pro GNSS/GSM/LTE a pro výpočet polohy s dostatečnou přesností s minimalizací požadavků na výpočetní výkon SDR.
- LTE Advanced physical layer modeling
Systém mobilních sítí čtvrté generace LTE Advanced je připravován s důrazem na poskytnutí vysokorychlostních bezdrátových služeb s maximální přenosovou rychlostí 1 Gbps. Systém bude poskytovat několik nových typů služeb, jako například Device2Device (Relays) komunikaci a další. Cílem práce je vytvoření komplexního modelu fyzické a linkové vrstvy standardu LTE Advanced (uplink a downlink přenos) s důrazem na implementaci různých režimů pro Device2Device komunikaci a vývoj nových modelů přenosových kanálů. Při vývoji simulátoru se předpokládá spolupráce s TU Vídeň.
- Coexistence of wireless standards in shared frequency bands
Mobilní zařízení zpracovávají signály velkého množství bezdrátových standardů. Vlivem parazitních vlastností zařízení může docházet k vzájemným interferencím mezi standardy a tím k degradaci kvality služeb. Cílem práce je analýza a vyhledání potencionálních zdrojů interferencí mezi standardy, zejména kombinačních kmitočty vznikajících na nelinearitách. Tyto parazitní kmitočty mohou vznikat nejen na zařízeních komunikačních systémů (např. vyšší harmonické na výstupu základnové stanice), ale i v místě přijmu (vznik rušení na nelinearitě anténního zesilovače set-top boxu).
- CAR2X communication physical layer modeling
Systém pro komunikaci mezi vozidly a komunikaci mezi vozidlem a infrastrukturou CAR2X pracuje ve specifických podmínkách velkého Dopplerova posunu a dalších vlivů. Cílem práce je vytvořit model systému CAR2X (onboard jednotky a jednotky na straně infrastruktury) a navrhnout koncepci měřícího pracoviště pro modelování a analýzu přenosového kanálu. Výsledky simulací budou ověřeny pomocí vytvořeného měřícího pracoviště.
- Dynamic adaptation of a wireless video transfer system
Optimalizace napříč síťovými vrstvami je zcela jiný koncept, než klasický síťový model OSI. Díky zpětné vazbě, přenášené na rozhraních jednotlivých vrstev, je možné kompenzovat aktuální stav přenosového kanálu a přizpůsobit tak parametry systému, aby nedocházelo k výpadkům, nebo ke ztrátám při přenosu. Cílem projektu je doplnění a propojení existujících a vytvoření nových vhodných simulačních nástrojů, které umožní adaptaci přenosového systému na změnu podmínek přenosu. Cílovou aplikací je pak bezdrátový přenos videa, přičemž zdrojový kodér by měl být schopen přizpůsobit se jednak aktuálním podmínkám přenosového kanálu, a také kvalitě obrazu vyhodnocené v místě příjmu.
- Diffraction phenomena in transmitted optical beam
Projekt je zaměřen na výzkum poruch optických svazků způsobených difrakcí. Bude zkoumána Fresnelova difrakce u divergentních eliptických Gaussovských svazků vznikající ve vysílací optické soustavě. Difrakční jevy způsobují komplikace při nastavování spoje a negativně ovlivňují činnost systému automatického vyhledání, směrování a sledování. Cílem projektu je formulovat zásady pro optimální nastavení prvků vysílače minimalizující difrakční jevy. Při hledání vhodného modelu je třeba porovnat model založený na algoritmu FFT s modelem založeným na integrálu Besselovy funkce. Součástí projektu je vytvoření modelu zahrnujícího jak difrakční jevy, tak vady optických prvků.
- Measuring of the optical beam parameters
Předmětem projektu je výzkum vlivu koherence a polarizace optických svazků na kvalitu přenosu optického signálu v turbulentní atmosféře. Turbulentní atmosféra vyvolává fluktuaci přijímaného optického výkonu a zhoršuje chybovost spoje. Cílem projektu je navrhnout, zdůvodnit a ověřit metodu měření koherence a polarizace optického svazku tak, aby bylo možno zkoumat závislost kvality přenosu na těchto parametrech. Součástí projektu je návrh a realizace testovacího optického vysílače s volitelným optickým zdrojem.
- Analyze and optimization of the intensity distribution in a beam of the optical wireless link
Projekt je zaměřen na výzkum optimálního intenzitního profilu vyzařovaného optického svazku podléhajícího změnám jak při samotném šíření volným prostorem, tak při průchodu atmosférou. Součástí projektu je návrh a realizace laserového vysílače s více svazky tvarujícími výsledný svazek s plochou charakteristikou. Bude potřebné vytvořit počítačový program pro modelování optických svazků, jejich skládání a šíření. Požaduje se experimentálně ověřit míru vzájemné interference svazků vytvářejících výslednou vysílací charakteristiku.
- Techniques of numerical inverse Laplace transforms for electrical engineering
Cílem projektu je rozpracování nových numerických postupů pro výpočet inverzní Laplaceovy transformace funkcí jedné i více proměnných, které by vykazovaly dostatečnou přesnost i rychlost pro účely počítačové simulace v elektrotechnice. Metody jsou ve světě stále velmi žádány nejen v elektrotechnice, ale i v dalších vědních disciplinách, ve kterých je třeba řešit soustavy obyčejných či parciálních lineárních diferenciální rovnic. Vícerozměrná inverzní Laplaceova transformace, ve spojení s aplikací Volterrových řad, nalézá své uplatnění i při řešení soustav slabě nelineárních. Součástí projektu je i hledání efektivních postupů algoritmizace vyvíjených metod. U zájemce se proto předpokládá znalost programování (MATLAB).
- Advanced microwave systems for satellite communication
V současné době jsou k disposici zajímavé mikrovlnné integrované obvody, diskrétní prvky a nové materiály, které umožňují řešení mikrovlnných částí pozemního i kosmického segmentu satelitních systémů na nových principech. Jedná se zejména o anténní ozařovače s integrovanými nízkošumovými zesilovači, výkonové zesilovače, kvadraturní frekvenční konvertory, lokální oscilátory s malým fázovým šumem, frekvenční filtry, frekvenční syntezátory, modulátory a demodulátory. Součástí projektu bude studie možností využití, rozbor parametrů a konkrétní návrhy jednotlivých částí satelitního komunikačního řetězce.
- Methods for image signal compression using 3D-DCT
V rámci projektu je třeba prostudovat možnosti komprimace obrazového signá-lu pomocí transformace 3D-DCT. Na základě získaných poznatků by měl být sestaven optimální komprimační postup, vhodný pro implementaci do signálo-vého procesoru. Výsledkem projektu bude ověření možnosti komprimace obra-zových signálů pomocí 3D-DCT v reálném čase.
- Physical layer models of LTE system
V rámci projektu je třeba prostudovat možnosti perspektivního systému LTE se zaměřením na jeho fyzickou vrstvu. Po vytvoření modelu fyzické vrstvy v programovém prostředí MATLAB je třeba pomocí simulací vyšetřovat vliv rádiového prostředí (poměru C/N, C/I apod.) na kvalitu přenosu (BER). Pozornost musí být rovněž zaměřena na vyšetřování koexistence systému LTE se systémy pracujícími ve stejném nebo blízkém kmitočtovém pásmu. Cílem práce je stanovit doporučení pro provoz systému a celé sítě, aby kvalita přenosu byla co nejlepší.
- Advanced modulation techniques for free space optics systems
Chybovost přenosu a dostupnost optických bezkabelových spojů je zásadní měrou ovlivněna atmosférickými vlivy projevující se časově proměnnou disperzí, turbulencí a absorpcí. V důsledku mnohacestného šíření signálu v turbulentní atmosféře dochází k mezisymbolovým interferencím, jejichž vliv lze velmi účinně potlačit využitím moderních technologií na principu OFDM. Cílem projektu je zkoumání vlastností turbulentního prostředí a stanovení vhodné koncepce OFDM (vhodné modulace subnosných a algoritmů dopředné korekce chyb) odolné vůči vlivům přenosového kanálu.
- Reduction of the PAPR without knowing the specific parameters of the modulation
Cílem projektu je prozkoumání efektivnosti metod redukce poměru špičkového ku střednímu výkonu (PAPR) u vysílačů podporujících více komunikačních standardů. Předpokládá se tedy zaměření na metody pracující s tvarováním výstupního signálu modulací a zároveň jejich integrace v rámci návrhu RF vysílače. Algoritmy mohou být implementovány a testovány v FPGA.
- Lossless data compression algorithms for high-speed microwave links
Moderní vysokorychlostní mikrovlnná zařízení využívají pokročilých modulačních technik s vysokou spektrální účinností. Současné hodnoty lze z pohledu kompromisu mezi spektrální a výkonovou účinností a tedy i délky mikrovlnného spoje, považovat v praktické aplikaci za krajní. Na druhé straně, datová komunikace v těchto sítích obsahuje redundantní informaci jejíž redukce může vést k dalšímu navýšení přenosové kapacity mikrovlnného spoje při jinak stejných podmínkách a vlastnostech komunikačního systému. Záměrem projektu je proto výzkum a návrh algoritmů pro efektivní bezeztrátovou kompresi redundantní informace přenášené mikrovlnným vysokorychlostním spojem s ohledem na celkovou latenci přenosu. Předpokládá se aplikace v obvodech FPGA.
- An accurate voltage reference for automotive applications
Práce je zaměřena na hledání nových obvodových principů a optimalizaci stávajících řešení napěťových referencí vhodných pro použití v automobilovém průmyslu. Specifikem obvodů používaných v automobilovém průmyslu je požadovaný široký teplotní rozsah (-50oC až +200oC) a nízká citlivost na rušivé signály pronikající mimo jiné z napájení a ze substrátu integrovaného obvodu. Požadovaný teplotní rozsah vyžaduje hledání optimálních teplotních kompenzací vyšších řádů.
Součástí práce je realizace navržené nové napěťové reference ve formě testovacího integrovaném obvodu a důkladné změření parametrů a odolnosti proti vlivům elektromagnetického rušení a srovnání teoretických závěrů s naměřenými hodnotami.
|
