Themenübersicht Projekt- und Abschlußarbeiten in den Bachelor- und Master-Studiengängen SS 2013

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1 Themenübersicht Projekt- und Abschlußarbeiten in den Bachelor- und Master-Studiengängen SS 2013 Prof. Dr.-Ing. Ulf Niemeyer Im Sommersemester 2013 sind mehrere Arbeiten unter anderem zu den unten aufgeführten Themen zu vergeben. Die konkrete Ausgestaltung der Aufgabenstellung nach Umfang (unterschiedliche Arten der Projekt- und Abschlussarbeiten, je nach Studiengang und Prüfungsordnung) Anspruch (Projekt- vs. Abschlussarbeiten, Bachelor vs. Master) Schwerpunktsetzung (Literaturarbeit, Software-/Hardwareentwicklung, Theoriebetrachtung, Simulationen, etc.) wird gemeinsam mit Ihnen individuell festgelegt. Sollten Sie eigene Themenvorschläge oder Wünsche zu den angebotenen Themen und darüber hinaus haben, erwarte ich gerne Ihre Anregungen GSM / UMTS: - GSM Basistation & Kernnetz Ziel der Arbeit ist es, eine Netzinfrastruktur aufzubauen, die den Betrieb üblicher GSM-Geräte in einem eigenen Mobilfunknetz erlaubt. Das Zusammenspiel der Netzelemente und die Protokollabläufe sollen untersucht und dargestellt werden. - GSM Protokollanalyse Ziel der Arbeit ist es, das Zusammenspiel einiger spezieller Mess- Handys mit dem Basisstationsemulator CMU von Rohde&Schwarz herzustellen und so ein System für die Analyse von GSM-Protokollabläufen zu schaffen. - Signalverarbeitung von UMTS Basistation und Endgerät Ziel der Arbeit ist es, mit Hilfe der zur Verfügung stehenden Hardware, Teile der physikalischen Schicht eines UMTS Systems so weit zu untersuchen und nachzustellen, dass - eine Synchronisation auf UMTS-Basisstationen und die Auswertung von Stationsparametern und

2 - das Nachstellen einer eigenen Basisstation und die Synchronisation eines üblichen Endgerätes darauf möglich wird. Digitale Signalverarbeitung: - Aufbau eines DRM-Digitalempfängers Ziel der Arbeit ist es, die für den Empfang von DRM-Aussendungen notwendige Signalverarbeitung aufzuarbeiten und zu ergänzen. Zu diesem Zweck steht bereits eine Verarbeitungskette unter MatLab/Simulink o.ä. zur Verfügung. Die Implemetierung von Systemkomponenten auf programmierbarer Hardware und/oder µp ist wünschenswert. - Software Defined Radio Signalverarbeitung mit Matlab/Simulink und anderen Tools Ziel der Arbeit ist es, die für den Empfang von Funkübertragungen notwendige Signalverarbeitung aufzuarbeiten und bspw. in Matlab/Simulink so zu implementieren, daß ein Echtzeitbetrieb möglich ist und auf diese Weise ein Software Defined Radio (SDR) geschaffen wird. Für diesem Zweck stehen fertige Frontends für den hochfrequenzseitigen Empfang zur Verfügung. - Nutzung eines Graphikchips zur Signalverarbeitung Ziel der Arbeit ist es, die Verarbeitungkapazität von auf modernen 3D-Graphikkarten verbauten Prozessoren für die Lösung anderer Aufgaben beispielsweise aus dem Bereich der digitalen Signalverarbeitung nutzbar zu machen. - Demonstrator im Audiobereich Ziel der Arbeit ist es, im Mobilfunk genutzte Übertragungstechnik und Signalverarbeitung Modulations- und Vielfachzugriffsverfahren, Mehrantennensysteme (MIMO), etc. anhand eines im Audiobereich arbeitenden Demonstrators erfahrbar zu machen. Außerdem ist die Erprobung von Ortungsverfahren auf Basis dieses Demonstrators geplant. Bluetooth, ZigBee, Sensornetzwerke: - Energy Harvesting Ziel der Arbeit ist es, drahtlos kommunizierende Sensorknoten mit aus der Sensorumwelt gewonnener Energie zu betreiben. Auf Basis bereits vorhandener Hard- und Software sollen die Möglichkeiten und Grenzen der Energiegewinnung untersucht werden. Außerdem soll untersucht werden, inwiefern die Berücksichtigung der Energieversorgung bei der Architektur- und Protokollgestaltung berücksichtigt werden sollte.

3 - Aufbau eines mikrocontrollerbasierten Bluetooth / ZigBee Sensorknotens Ziel der Arbeit ist es, ein batteriebetriebenes oder auch per Energy Harvesting betriebenes mikrocontrollerbasiertes Bluetooth- oder ZigBee-Device aufzubauen und in Betrieb zu nehmen. Das Gerät soll dazu dienen, bspw. Meßwerte eigenständig aufzunehmen und an gleichartige Geräte weiterzuleiten. - Aufbau eines Multihop- / AdHoc ZigBee Netzes Ziel der Arbeit ist es, durch den Aufbau eines Netzes mehrerer Zig- Bee-Devices Erfahrungen mit dem ZigBee-Standard und insbesondere den Details der Protokollabläufe und Sicherheits- und Applikationsstrukturen zu sammeln. - Drahtlose Feldbussysteme Ziel der Arbeit ist es, den Bereich der Feldbusse aufzuarbeiten und zu untersuchen. Auf Bluetooth- oder ZigBee-Basis soll erprobt werden, inwieweit die Kommunikation drahtlos geschehen kann - Aufbau eines WLAN / Bluetooth / ZigBee - Gateways Ziel der Arbeit ist es, einen Gateway-Netzknoten aufzubauen, der die Übermittlungen von Nachrichten bspw. einer Smart-Meetering Application von einem Netz in ein anderes gestattet. - Internetanbindung drahtloser Sensorknoten und -netze Ziel der Arbeit ist die Untersuchung der Möglichkeiten, drahtlose Sensorknoten und -netze an das Internet anzubinden. Denkbare Wege sind die Schaffung von Gateways zwischen den Protokollwelten oder die Nutzung IP-basierter Protokolle für die drahtlosen Netzelemente. - Lokalisierung und Tracking Ziel der Arbeit ist es, Aufenthaltsort und Bewegungen eines Zieles mit Hilfe eines Sensornetzwerkes zu bestimmen. Feldprogrammierbare Bausteine (FPGA) - Aufbau einer Entwicklungsumgebung Ziel der Arbeit ist es, basierend auf einem FPGA das Zusammenspiel von programmierbarer Logik und chip-internen Mikroprozessoren zu untersuchen und dabei die entsprechenden Entwicklungsumgebungen aufzubauen und zu erproben. - Implementierung von Signalverarbeitungskomponenten Ziel der Arbeit ist es, aufbauend auf bereits geleisteten Vorarbeiten Signalverarbeitungskomponenten bspw. Filter- und Entzerrerstrukturen, Synchronisierer, etc. auf einem FPGA zu realisieren.

4 - Implementierung eines Linux Betriebssystems Ziel der Arbeit ist es, auf dem Prozessorkern eines FPGA ein Realzeitbetriebssystem zu implementieren vorzugsweise eine Linux- Version. Anschließend soll das Zusammenspiel zwischen betriebssystemunterstützter Software und hardwareimplementierten Komponenten untersucht werden. Kommunikationsnetze - Simulationen von Kommunikationsnetzwerken mit OMNET++ Ziel der Arbeiten ist es, mit dem Tool OMNET++ Aufbau und Verhalten von digitalen Kommunikationsnetzen auch von Funknetzen zu simulieren und zu untersuchen. - Datenbankverwaltung und Visualisierung von Ergebnissen aus OMNET++ Ziel der Arbeiten ist es, Simulationsergebnisse aus OMNET++ heraus in einer Datenbank abzulegen und anschließend mit anderen Tools Matlab, R, etc. die Auswertung und Visualisierung vorzunehmen.. - Aufbau und Untersuchung von Kommunikationsnetzen Ziel der Arbeiten ist es, mit Hilfe von Virtualisierungstechniken größere TCP-/IP-Rechnernetze und darauf basierende Protokolle und Applikationen aufzubauen und zu untersuchen. - Optimierung in Planung und Betrieb von Kommunikationsnetzen Ziel der Arbeiten ist es, die unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten von Optimierungsverfahren bei Planung und Betrieb von Kommunikationsnetzen zu untersuchen. Einige Anwendungsbeispiele sind die Planung von Leitungs- bzw. Verbindungskapazitäten, die Kanalvergabe in zellularen Mobilfunksystemen, das Routing von Daten innerhalb von Netzen, etc. µcontroller - LabVIEW-Anbindung von µcontroller-plattformen Ziel ggf. mehrerer Arbeiten ist, die Anbindung von Meß- und Steuerungsaufgaben wahrnehmenden µcontrollern an MatLab/Simulink und LabVIEW zu realisieren. Der µc soll wahlweise in seiner Tätigkeit entweder lediglich überwacht oder die Prozesskontrolle vollständig auf den PC übertragen werden können. - Vernetzung von µcontrollern & Betriebssysteme für µcontroller Ziel ggf. mehrerer Arbeiten ist die die Vernetzung von µcontrollern untereinander und mit PC bzw. Internet, vorzugsweise mittels TCP/IP. Die Vernetzung kann drahtgebunden oder auch drahtlos

5 Matlab / Simulink erfolgen. Der Einsatz enstprechender µc-betriebssysteme und -Protokollstapel soll untersucht werden. - Simulation der Signalverarbeitung in der Kommunikationstechnik Ziel der Arbeit ist es, unter der Tool-Umgebung SytemView existierende Beispiele für Signalverarbeitungsalgorithmen (Filter, Entzerrer, etc.) nach Matlab/Simulink zu übertragen. - Entwurf und Generierung von Systemen zur Digitalen Signalverarbeitung Ziel der Arbeit ist es, ausgehend von Matlab/Simulink Systeme oder Systemteile für die digitale Verarbeitung von Signalen weitgehend automatisiert zu erzeugen und auf programmierbare Hardware- und Prozessorstrukturen abzubilden - Anbindung von 3D-Graphikkarten Ziel der Arbeit ist es, Berechnungen und Algorithmen aus Matlab/ Simulink heraus auf die Graphikkarte auszulagern und so möglichst komfortabel von deren vielfacher Leistungsfähigkeit zu profitieren, bspw. in der Signalverarbeitung oder bei Simulationen. Bildverarbeitung - Zielortung und -verfolgung Ziel der Arbeit ist es, die Daten einer oder mehrerer Kameras so zu verarbeiten, daß die Lokalisation und Verfolgung eines Ziels und ggf. seine automatische Steuerung möglich wird. Bewerbung & Rückfragen: Prof. Dr.-Ing. Ulf Niemeyer Raum A303 ulf.niemeyer@fh-dortmund.de Tel /