Vypsaná témata doktorského studijního programu:
- Smíšená analogově-digitální syntéza nelineárních dynamických systémů
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.
- Přenos digitální televize a kvalita obrazových a datových služeb v sítích DVB-IPTV
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.
- Příjem velmi slabých radiofrekvenčních signálů
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.
- Programově definované rádio pro kosmickou rádiovou komunikaci
V současných komunikačních systémech je podstatná část zpracování signálu řešena digitálně. Programově definované rádio (Software Defined Radio) je založeno na využití relativně univerzálního hardware řízeného programem pro optimální zpracování daného signálu. Cílem tohoto projektu bude hledání a ověření vhodných algoritmů pro přijímací část terestrického segmentu družicových komunikačních systémů.
- Analýza a optimalizace vysílacích sítí pro digitální televizní a rozhlasové vysílání
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.
- Adaptivní modulační techniky pro milimetrová pásma
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.
- Vícestavové demodulátory pro vysokorychlostní datové bezdrátové komunikace
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.
- Technologie a metody přesného určování polohy v centimetrových a milimetrových pásmech
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.
- Analýza a optimalizace rozložení intenzity ve svazku optického bezkabelového spoje
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.
- Měření parametrů optických svazků
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.
- Zobrazovací metody využívající vektorový obvodový analyzátor
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.
- Aktivní prvky v perspektivních třídách pro telekomunikační aplikace
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.
- Nekoherentní měření vzdáleností objektů ve 3D prostoru v reálném čase
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.
- Struktury na bázi vlnovodu integrovaného do substrátu pracujícího v polovičním módu
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.
- Integrované rekonfigurovatelné antény
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.
- Analýza hlasivkových pulzů
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.
- Určování emočních stavů mluvčích
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.
- Optimalizace přidělování rádiových prostředků v mobilních sítích LTE Advanced
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.
- Automatické vyhledávání klíčových slov ve zvukových souborech
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.
- Paketová architektura mikroprocesorů
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.
- Moderní komprimační prostředky při zpracování video signálů
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.
- Modelování fyzické vrstvy standardu LTE Advanced
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.
- Koexistence bezdrátových standardů ve sdílených pásmech
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).
- Dynamická adaptace systému pro bezdrátový přenos videosekvencí
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.
- Metody numerické inverzní Laplaceovy transformace pro elektrotechniku
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).
- Analýza přenosových struktur FDTD metodami
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.
- Využití Volterrových řad při analýze nelineárních elektronických soustav
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).
- Nelineární rekonstrukce obrazů pro mikrovlnné biomedicínské zobrazování
Mikrovlnné zobrazování je relativně novou alternativou k rentgenovému vyšetřování. Aby bylo možné z mikrovlnných měření vytvořit tomografické obrazy, je třeba řešit nelineární inverzní problém. Inverzní úlohy bývají dominantně řešeny gradientními a newtonovskými metodami. Projekt je zaměřen na potenciální využití globálních optimalizačních technik k řešení inverzního problému
- Modely fyzické vrstvy systému LTE
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.
- Komprimační metody obrazových signálů s využitím 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.
- Modely přenosového kanálu pro mikrovlnné a optické bezkabelové spoje
Moderní vysokorychlostní bezdrátové komunikační prostředky předpokládají využití optických a mikrovlnných pásem. Jejich spolehlivost a dostupnost jsou velkou měrou ovlivněny stavem atmosféry (déšť, sněžení a mlha). V důsledku rozdílnosti použitých vlnových délek pak kombinace obou systémů v rámci jednoho spoje nabízí velmi spolehlivý komunikační prostředek, protože podle stavu atmosféry je možno volit spolehlivější přenosovou cestu. Cílem projektu je zkoumání a modelování přenosového kanálu z pohledu obou systémů, stanovení dostupnosti a přenosové kapacity kombinovaného spoje a volba algoritmu pro optimální rozdělení datového toku. Součástí projektu bude i řada měření na reálných systémech a statistické vyhodnocení změřených dat.
- Perspektivní modulační techniky v bezkabelových optických spojích
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.
- Redukce PAPR bez znalosti konkrétních parametrů modulace
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.
- Číslicová kompenzace parazitních vlastností RF vysílače/přijímače
Výzkum bude zaměřen na oblast číslicové kompenzace parazitních vlastností RF vysílače a přijímače. Cílem bude vytvořit systém, kompenzující současně nelinearitu koncového stupně a amplitudovou a fázovou nesymetrii kvadraturního modulátoru. Předpokladem je funkčnost se širokopásmovými signály, všechny kompenzační metody tedy musí brát v potaz frekvenční závislost jednotlivých parametrů. Výsledkem řešení, které bude probíhat v rámci řešení projektu EU, bude demonstrátor pracující s reálnými RF prvky, přičemž jádrem práce bude implementace vlastních algoritmů číslicového zpracování signálů v obvodu FPGA.
- Antény a obvody pro vysílání a příjem piko-sekundových impulzů
Projekt je zaměřen na vývoj obvodů a antén, které by měly umožnit vysílání a příjem elektromagnetických vln amplitudově modulovaných impulzy s délkou trvání v řádu piko-sekund. Pozornost je třeba věnovat zkreslení tvaru impulzu anténou, změnám vlastností antény pro různé směry vyzařování a příjmu, polarizačním vlastnostem antény. Porovnány by měly být různé koncepty generování a detekování piko-sekundových impulzů a jejich dalšímu zpracování.
- Moderní mikrovlnné systémy pro družicovou komunikaci
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.
|
|
