Dissertations / Theses on the topic 'Amplitude and phase characteristics of signal'

У дисертації вирішене актуальне науково-технічне завдання підвищення ефективності прогнозу мілкоамплітудних геологічних порушень вугільних пластів методом неруйнівного контролю до 95%. Запропонована і обґрунтована математична модель розповсюдження акустичного хвильового пакету в дисперсійному породному середовищі, заснована на інформаційній амплітудно-фазовій модуляції несучих частот зондуючого сигналу. Розроблено ефективний спосіб прогнозу прихованих диз'юнктивів у вугільних пластах методом неруйнівного контролю. У його основу покладено аналіз особливостей прояву розривних геологічних порушень у функціях модуляційних параметрів сигналу, який отримано в результаті акустичного зондування вуглепородного масиву. Закономірності, отримані в результаті досліджень використані для розробки рекомендацій щодо тектонічної будови вугільних пластів для шахт «Дніпровська», «Краснолиманська» та «Степова».
В диссертации решена актуальная научно-техническая задача повышения эффективности прогноза малоамплитудных геологических нарушений угольных пластов методом неразрушающего контроля до 95%. Организованы и проведены комплексные шахтные, лабораторные и аналитические исследования распространения акустических колебаний в сложноструктурном породном массиве с геологическими нарушениями при использовании различных способов генерации зондирующего акустического сигнала. Впервые доказан факт информационной амплитудно-фазовой модуляции низкочастотных огибающих спектральной плотности мощности несущих частот зондирующего сигнала, прошедшего через исследуемый породный массив. Предложена и обоснована математическая модель распространения акустического волнового пакета в диспергирующей породной среде, отличающаяся от известных тем, что основана она на информационной амплитудно-фазовой модуляции несущих частот зондирующего сигнала. Предложена методика обработки сигнала волнового пакета зондирующего сигнала, прошедшего сквозь структурно-неоднородный породный массив, отличающаяся от известных тем, что в ее основу заложена фазовая демодуляция функции спектральной плотности мощности с применением метода низкочастотного эквивалента. Методика позволяет определить геометрические параметры неоднородностей при прохождении выработок в зонах геологических нарушений. Установлено, что исследование низкочастотной огибающей спектральной плотности мощности несущих частот и последующая ее фазовая демодуляция в среде Matlab позволяет получить фазовые характеристики огибающей, которые несут в себе информационную составляющую, отвечающую за структуру угольного пласта. Доказано, что в случае наличия нарушения график фазовой характеристики имеет один глобальный экстремум, который существенно отличается от остальных – локальных – своей первой производной. Причем, при фазовой демодуляции максимальная амплитуда несущей частоты иногда бывает менее информативна, чем боковые, поэтому в программе оценки нижних частот расчет функции полной фазы низкочастотных спектральных составляющих, осуществляется по четырем несущим с максимальной амплитудой, а среди них выбирается одна – с наиболее резким изменением сигнала. На основе их анализа сделан вывод о том, что на изгибе функции отражается излом характеристики. Доказано, что точка глобального экстремума фазовой характеристики низкочастотной огибающей спектральной плотности мощности несущих частот, вычисляемая методом низкочастотного эквивалента, определяет местонахождение разрывного геологического нарушения в угольном пласте с надежностью не менее 0.95, что позволяет существенно повысить надежность прогноза геоакустическим методом. Описанная точка экстремума возникает в определенное время распространения искусственного сигнала. Имея данные о местонахождении источника сигнала в момент времени его прохождения сквозь массив, местонахождении приемника и скорость распространения акустической волны в волноводе можно определить координаты соответствующей точки разрывного нарушения. Основываясь на анализе данного экстремума установлено, что координаты разрывного нарушения на прямой от источника искусственно генерируемого сигнала до приемника в плоскости волновода определяются произведением средней скорости распространения акустического колебания в угольном пласте и временем, соответствующем возникновению глобального экстремума фазовой характеристики низкочастотной огибающей спектральной плотности мощности несущих частот, что позволяет определить геометрические параметры разрывного нарушения в угольном пласте. Разработан эффективный способ прогноза скрытых дизьюнктивов в угольных пластах методом неразрушающего контроля. В его основу положен анализ особенностей проявления разрывных геологических нарушений в функциях модуляционных параметров сигнала, который получен в результате акустического зондирования углепородного массива. Закономерности, полученные в результате исследований использованы для разработки рекомендаций относительно тектонического строения угольных пластов для шахт «Краснолиманская» ГП «УК «Краснолиманская», «Днепровская» и «Степная» ПАО «ДТЭК Павлоградуголль».
In the thesis, the actual scientific and technical problem of raising efficiency of low-amplitude geological disturbances forecast in coal layers by the method of nondestructive testing up to 95 % is solved. The comprehensive mine, laboratory and analytical research concerning propagation of acoustic oscillations in the complex structured rock massif with geological faults by using different methods of probing acoustic signal generation are organized and conducted. The mathematical model of spreading acoustic wave packet in the dispersion medium based on the information and amplitude-phase modulation of carrying frequencies of the probing signal is proposed and justified. An effective method of the forecasting hidden disjunctives in coal layers by the method of non-destructive testing is developed. The method is based on the analysis of characteristic emergencies of geological faults in the functions of a signal modulation parameters obtained by acoustic probing of coal-rock massif. The regularities obtained from the research results are used to develop recommendations regarding the tectonic structure of coal layers for mines "Dniprovska", "Krasnolymanska" and "Stepova".

The wavefronts of high frequency (HF) radio waves received after reflection from the ionosphere exhibit both spatial non-linearities and temporal variations which limit the performance of large aperture receiving arrays. The objective of this investigation was to measure the phase and amplitude of ionospherically propagated signals in order to relate these parameters to the reflection process. This thesis describes the design and construction of a large aperture multi-element array and its implementation for wavefrot investigations. The hardware and software developed to control the equipment and to record the measurements are described. The procedures required to verify the performance of the experimental system are discussed and results are presented which demonstrate the accuracy of the measurements. The array was utilised for studies of signals received from several transmitters situated throughout Western Europe. The results obtained demonstrate the widely different behaviour of signals received over the various propagation paths and these have been related to the modal content of the received signals. Limited periods existed during which a single ionospheric mode was received and data corresponding to this condition have been compared with those which would be expected if the signal consisted of both a specular component and a cone of diffracted rays. This model is unable to explain the experimental results. Numerical models of the received signal were therefore developed. Results of these and comparisons with experimental results suggest that the measured parameters can be explained by the existence of a specular component with a varying direction of arrival (DOA), plus some contribution from random components. The experimental results indicate that the random or diffracted components normally contribute less than 10% of the received power in a single moded signal.

Дисертація присвячена розробці інформаційно – діагностичної системи імпульсного вихрострумового неруйнівного контролю виробів машинобудування. В роботі проаналізовано процеси в ланцюгах вихрострумового перетворювача в умовах імпульсному режиму збудження та визначено умови виникнення загасаючих гармонічних коливань, що дозволило в якості інформативних параметрів сигналів вихрострумового перетворювача запропонувати використання їх власної частоти та коефіцієнта загасання. В роботі розроблено методику обробки та аналізу інформативних параметрів сигналів вихрострумового перетворювача в імпульсному режимі збудження, в основі якої лежить визначення запропонованих інформативних параметрів цих сигналів через їх амплітудну та фазову характеристики за допомогою застосування перетворення Гільберта. Запропоновано використання експоненційної апроксимації для амплітудної характеристики та лінійного тренду для фазової характеристики сигналу вихрострумового перетворювача для підвищення точності визначення інформативних параметрів цього сигналу. Проведено аналіз похибок визначення частоти власних коливань та коефіцієнта загасання сигналу вихрострумового перетворювача, який дозволив визначити умови отримання мінімальної похибки визначення цих інформативних параметрів сигналу та визначити оптимальний час аналізу, що суттєво впливає на результати контролю в умовах впливу завад і шумів.

Approved for public release; distribution is unlimited
This thesis applies extended Kalman filtering to the problem of estimating frequency, amplitude, and phase of a nonsinusoidal periodic signal contaminated by additive white, Gaussian noise. Parameters will be estimated up to mth significant harmonic component. It also gives an approach for the case of less than mth significant harmonic components. The estimator will track the signal's fundamental frequency, amplitudes, and phases while these parameters are changing slowly over time. The amplitudes are estimated as if the fundamental frequency estimate is correct; the frequency and the phases of the signal are estimated as if the amplitude estimation is correct. This thesis also contains tracking and the capture behavior of the filter.

This master’s thesis covers the design and implementation of a monopulse directionof arrival (DOA) estimation algorithm on an FPGA. The goal is to implement a complete system that is capable of estimating the bearing of an incident signal. In order to determine the estimate quality both a theoretical and practical noise analysis of the signal chain is performed. Special focus is placed on the statistical properties of the transformation from I/Q-demodulated signals with correlated noise to a polar representation. The pros and cons for three different methods of calculating received signal phasors are also covered.The system is limited to two receiving channels which constrains this report to a 2D analysis. In addition the used hardware is limited to C-band signals. We show that an FPGA implementation of monopulse techniques is definitely viable and that an SNR higher than ten dB allows for a gaussian approximation of the polar representationof an I/Q signal.

The aim of this thesis was to develop user interface in LabVIEW to make typical measurements with spectral analyzer HP89410A There is introduced the theory of operation of an analogue heterodyne and a digital FFT spectral analyzer. It is explained the background of the Fast Fourier Transform. There are discussed the key settings in measuring with FTT analyzer, like window function, bandwidth, number of frequency points, or the averaging. Further is described the program, which was developed for measuring frequency characteristic by white noise and by stepped measurement. It was also made a module for measuring Signal to Noise Ratio and module for Total Harmonic Distortion. In the last part of this thesis are shown the results of processed exemplar measurements.

Ce travail de recherche est consacré à l'élaboration et le développement d'une nouvelle méthode d'estimation
et de reconstruction de signaux fortement non-stationnaires, modulés non-linéairement à la fois
en amplitude et en fréquence. L'estimation de tels signaux dans un contexte trés bruité est un problème
délicat et les méthodes existantes de la littérature présentent plusieurs inconvénients dans ce cas.
Nous avons montré comment une approche locale permet une meilleure adaptabilité du modèle à la
nature des variations locales des amplitudes et des fréquences instantanées. Les résultats de l'estimation
sont par conséquent améliorés. L'originalité de la méthode proposée tient à l'application de modèles paramétriques bien adaptés sur des segments temporels de courtes durées extraits du signal étudié. Nous
avons proposé une stratégie de segmentation puis une stratégie de fusion des segments estimés permettant
la reconstruction du signal dans la totalité de sa durée. L'approche proposée permet de s'affranchir d'un
modèle global du signal requérant un ordre d'approximation élevé.
La validation de l'efficacité de l'estimation a été effectuée au préalable sur un segment temporel court.
Le modèle considéré localement consiste en une approximation polynomiale de la fréquence et de l'amplitude
exprimée dans une base polynomiale discrète et orthonormale que nous avons calculée. Cette base
permet de réduire le couplage entre les paramètres du modèle. Nous proposons et comparons deux techniques
différentes pour estimer ces derniers. La première est fondée sur la maximisation de la fonction
de vraisemblance en utilisant la technique d'optimisation stochastique le recuit simulé. Tandis que la
deuxième se base sur une approche Bayésienne employant les méthodes MCMC simulées par l'algorithme
de Metroplois-Hastings.
Nous montrons, sur des simulations et également sur des signaux réels, que l'approche proposée fournit
de bons résultats d'estimation par comparaison à celles de la HAF.

Faible fermeture de certains ensembles de contraintes en élasticité non linéaire plane. Conditions nécessaires de faible fermeture et de 1-rang convexité en dimension 3. Théorèmes d'existence pour des problèmes de calcul des variations. Minimisation d'une fonctionnelle non convexe, non différentiable en dimension 1. Théorèmes d'existence en optimisation non convexe. Remarques sur un problème d'élasticité non linéaire et sur le contrôle des valeurs propres. Contrôle optimal dans les équations elliptiques.

Approved for public release; distribution unlimited.
The dissertation discusses High Frequency (HF) radio sources. It consolidates data from all available, published HF spectrum surveys. The author conducted a new HF survey using detection of new energy events. The first cumulative probability distribution function for the amplitude of detected non-broadcast HF signals is developed, and the distribution is log-normal. HF receiver site performance quantification is possible using the HF signal distributions. Site performance degradation results from noise, interference, and signal path attenuation. Noise examples are presented in a 3-D format of time, frequency, and amplitude. Graphs are presented that allow estimation of the percentage of HF non-broadcast signals lost as a function of noise and interference levels. Limitations of HF search receivers using analog-to-digital converters as the receiver front-end are discussed. Derived bounds on AD converter performance show that today's digital technology does not provide enough dynamic range, sensitivity, or sampling rate. Alternative dynamic range extension methods are examined. A new method of dynamic range extension by removing the strongest signals present is presented. Greater receiver sensitivity results from changing the HF signal environment seen by the AD converter. The new method uses a phase-tracking network and signal reconstruction techniques.

The quadratic class of time-frequency distributions (TFDs) forms a set of tools which allow to effectively extract important information from a nonstationary signal. To determine which TFD best represents the given signal, it is a common practice to visually compare different TFDs' time-frequency plots, and select as best the TFD with the most appealing plot. This visual comparison is not only subjective, but also difficult and unreliable especially when signal components are closely-spaced in the time-frequency plane. To objectively compare TFDs, a quantitative performance measure should be used. Several measures of concentration/complexity have been proposed in the literature. However, those measures by being derived with certain theoretical assumptions about TFDs are generally not suitable for the TFD selection problem encountered in practical applications. The non-existence of practically-valuable measures for TFDs' resolution comparison, and hence the non-existence of methodologies for the signal optimal TFD selection, has significantly limited the use of time-frequency tools in practice. In this thesis, by extending and complementing the concept of spectral resolution to the case of nonstationary signals, and by redefining the set of TFDs' properties desirable for practical applications, we define an objective measure to quantify the quality of TFDs. This local measure of TFDs' resolution performance combines all important signal time-varying parameters, along with TFDs' characteristics that influence their resolution. Methodologies for automatically selecting a TFD which best suits a given signal, including real-life signals, are also developed. The optimisation of the resolution performances of TFDs, by modifying their kernel filter parameters to enhance the TFDs' resolution capabilities, is an important prerequisite in satisfying any additional application-specific requirements by the TFDs. The resolution performance measure and the accompanying TFDs' comparison criteria allow to improve procedures for designing high-resolution quadratic TFDs for practical time-frequency analysis. The separable kernel TFDs, designed in this way, are shown to best resolve closely-spaced components for various classes of synthetic and real-life signals that we have analysed.

On propose un nouveau type de codage pour les vocodeurs a bande de base qui permet la réduction du débit binaire tout en préservant la qualité de la voix comprimée : un procédé de codage amplitude-phase

Detta examensarbete utröner möjligheten att aktivt släcka ut en amplitudstark frekvensmodulerad sinussignal digitalt. Detta skall göras utan förkunskap om signalen gällande fas, frekvens eller amplitud. Eventuellt övriga, men betydligt svagare, sinussignaler i den analoga signalen skall inte påverkas nämnvärt av utsläckningen. För att lösa problemet har olika teorier för att lösa delproblemen med att mäta amplitud, fas och frekvens studerats varefter en lämplig kombination valts för implementering i en FPGA. Prestandan som uppmätts har jämförts med vad som teoretiskt är möjligt och vi konstaterar att metoden löser problemet på ett adekvat sätt men är i behov av en del förbättringar som diskuteras i slutet.

This master thesis investigates the possibility to cancel a frequency modulated sinusoid with high amplitude in the digital domain. This will be done without any pre-knowledge of the signal regarding phase, frequency or amplitude. Other arbitrary, but weaker, sinusoids present in the analog signal should not be noticeable affected by the cancellation. To solve the partial problems of measuring amplitude, frequency and phase, different theories have been studied and thereafter a suitable combination was chosen for implementation in a Field Programmable Gate Array, FPGA. The performance measured has been compared to the theoretical maximum performance and it has been concluded that the proposed implementation solves this problem adequately but needs some enhancements, these are discussed in the final chapter.

Роботу виконано на кафедрі ком’пютерно-інтегрованих технологій Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України Захист відбудеться 21 грудня 2021 р. о 09 .00 годині на засіданні екзаменаційної комісії № 24 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул.Руська, 56, навчальний корпус №1, ауд. 403
Ілитчук В.Б., Шеремет Ю.В. – Розробка та дослідження автоматизованої системи передачі даних на базі формувача фазоманіпульованих сигналів. 151 – «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології» – Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя. – Тернопіль, 2021. В кваліфікаційній роботі розроблено та досліджено формувач фазоманіпульованих сигналів для завадозахищеної передачі даних по комутованих лініях зв’язку. Ilitchuk V. Sheremet Y. Development and research of an automated data transmission system based on the shaper of phase-locked signals. 151 - "Automation and computer-integrated technologies" - Ternopil Ivan Pul’uj National Technical University. - Ternopil, 2021. In the qualification work the shaper of phase-manipulated signals for noise-protected data transmission on switched communication lines is developed and investigated.
ЗМІСТ ВСТУП 7 1. АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА 9 1.1. Мережі з фазовою і амплітудно-фазовою модуляцією 9 1.2. Системи з треліс-модуляцією 16 2. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА 20 2.1. Огляд факторів впливу на продуктивність роботи аналогових мереж передачі даних 20 2.2. Методика визначення навантаження на АТС 26 3. КОНСТРУКТОРСЬКА ЧАСТИНА 32 3.1. Розробка структурної схеми. Функціональне призначення елементів схеми 32 3.2. Розрахунок параметрів пристрою 34 3.3. Розробка принципової схеми пристрою 37 3.4. Розрахунок параметрів живлення пристрою 42 3.5. Розробка друкованої і монтажної плати 43 3.6. Надійність та технічна діагностика 44 4. НАУКОВО-ДОСЛІДНА ЧАСТИНА 52 4.1. Методика дослідження завадостійкого приймання фазоманіпульованих сигналів 52 5. СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА 62 5.1. Опис алгоритму керуючої програми 62 6. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 68 6.1. Аналіз небезпеки і вразливостей при розробці проектованої системи 68 6.2. Електромагнітний імпульс ядерного вибуху і захист від нього радіоелектронних засобів 72 6.3. Шляхи вирішення задачі захисту від ЕМІ 74 ВИСНОВКИ 77 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 78 ДОДАТОК А. Текст керуючої програми 80

This work deals with frequency generators based on the direct digital synthesis method DDS. Basic principles and attributes of the frequency generator DDS are explained. The text describes parameters influencing and defining a quality of the generated signal. The list of available integrated circuits realizing the direct digital synthesis is mentioned. A construction of the DDS generator with a device AD9954 and the generator control are described. At the end of the work, the function and parameters of the designed generator are verified.

This thesis deals with the dynamic properties of electric pressure transducers. These are properties that are reflected in the measurement of rapid, time-dependent processes. They could be described in two ways. Either by using amplitude and phase frequency response characteristics, or just one particular value. Natural frequency, cutoff frequency or time constant. These parameters indicate the extreme values for the use of measuring devices in the measurement of time-dependent processes. In this work will be described procedures for determining these parameters.

The growth in the number of wireless devices and applications underscores the need for characterizing and mitigating interference induced problems such as distortion and blocking. A typical interference scenario involves the detection of a small amplitude signal of interest (SOI) in the presence of a large amplitude interfering signal; it is desirable to attenuate the interfering signal while preserving the integrity of SOI and an appropriate dynamic range. If the frequency of the interfering signal varies or is unknown, an adaptive notch function must be applied in order to maintain adequate attenuation. This work explores the performance space of a phase cancellation technique used in implementing the desired notch function for communication systems in the 1-3 GHz frequency range. A system level model constructed with MATLAB and related simulation results assist in building the theoretical foundation for setting performance bounds on the implemented solution and deriving hardware specifications for the RF notch subsystem devices. Simulations and measurements are presented for a Low Noise Amplifer (LNA), voltage variable attenuators, bandpass filters and phase shifters. Ultimately, full system tests provide a measure of merit for this work as well as invaluable lessons learned. The emphasis of this project is the on-wafer LNA measurements, dependence of IC system performance on mismatches and overall system performance tests. Where possible, predictions are plotted alongside measured data. The reasonable match between the two validates system and component models and more than compensates for the painstaking modeling efforts. Most importantly, using the signal to interferer ratio (SIR) as a figure of merit, experimental results demonstrate up to 58 dB of SIR improvement. This number represents a remarkable advancement in interference rejection at RF or microwave frequencies.

Muchos tipos de señales que encontramos a diario pertenecen a la categoría de sinusoides no estacionarias. Una gran parte de esas señales son sonidos que presentan una gran variedad de características: acústicos/electrónicos, sonidos instrumentales harmónicos/impulsivos, habla/canto, y la mezcla de todos ellos que podemos encontrar en la música. Durante décadas la comunidad científica ha estudiado y analizado ese tipo de señales. El motivo principal es la gran utilidad de los avances científicos en una gran variedad de áreas, desde aplicaciones médicas, financiera y ópticas, a procesado de radares o sonar, y también a análisis de sistemas. La estimación precisa de los parámetros de sinusoides no estacionarias es una de las tareas más comunes en procesado digital de señales, y por lo tanto un elemento fundamental e indispensable para una gran variedad de aplicaciones. Las transformaciones de tiempo y frecuencia clásicas son solamente apropiadas para señales con variación lenta de amplitud y frecuencia. Esta suposición no suele cumplirse en la práctica, lo que conlleva una degradación de calidad y la aparición de artefactos. Además, la resolución temporal y frecuencial no se puede incrementar arbitrariamente debido al conocido principio de incertidumbre de Heisenberg. \\ El principal objetivo de esta tesis es revisar y mejorar los métodos existentes para el análisis de sinusoides no estacionarias, y también proponer nuevas estrategias y aproximaciones. Esta disertación contribuye sustancialmente a los análisis sinusoidales existentes: a) realiza una evaluación crítica del estado del arte y describe con gran detalle los métodos de análisis existentes, b) aporta mejoras sustanciales a algunos de los métodos existentes más prometedores, c) propone varias aproximaciones nuevas para el análisis de los modelos sinusoidales existentes i d) propone un modelo sinusoidal muy general y flexible con un algoritmo de análisis directo y rápido.
Many types of everyday signals fall into the non-stationary sinusoids category. A large family of such signals represent audio, including acoustic/electronic, pitched/transient instrument sounds, human speech/singing voice, and a mixture of all: music. Analysis of such signals has been in the focus of the research community for decades. The main reason for such intense focus is the wide applicability of the research achievements to medical, financial and optical applications, as well as radar/sonar signal processing and system analysis. Accurate estimation of sinusoidal parameters is one of the most common digital signal processing tasks and thus represents an indispensable building block of a wide variety of applications. Classic time-frequency transformations are appropriate only for signals with slowly varying amplitude and frequency content - an assumption often violated in practice. In such cases, reduced readability and the presence of artefacts represent a significant problem. Time and frequency resolu

This master thesis is focused on the theoretical description and practical implementation of software defined transmitter. The main aim of this thesis was made the prototype of software defined transmitter in FM band. Theoretical part is determined to description of basic parts of equipment and working principles to understand the basic principle of digital transmitters and define the appropriate component base for construction. Discussed are used types of A/D and D/A converters, blocks of digital signal processing and the roles, which these components performs. The second part is focused practical. Specified are suitable types of components and block diagram is proposed for following electrical connection and printed circuit board in Eagle program as a plug-in modul for developmental platform Arduino. The main point is program, which sets and controls the transmitter. Next important part is impedance match and antenna tuning, which is explain in practical part of thesis. The result is prototype of software defined transmitter compatible with Arduino Uno platform.

碩士
國立中山大學
光電工程學系研究所
103
In this thesis, we using high spectra efficiency and cost-effective carrier-less amplitude-phase modulation supplemented by digital signal processing in short-reach optical interconnection and long-reach passive optical network. In short-reach optical interconnection system, using novel two-mode vertical cavity surface emitting laser to extend transmission length over 1005 m OM4 fiber, using feed-forward and decision feedback equalization to substitute for frequency domain equalization. Successfully demonstrate 56 Gbps for optical back-to-back and maintain 40 Gbps high capacity after 1005 m OM4 fiber transmission. In long-reach passive optical network system, we demonstrate 4-channel wavelength division multiplexing with 24 dBm high launch power to solve the power fading phenomenon after transmission to successfully extend 3 dB bandwidth. By using electro-absorption modulation and PIN detector supplemented by nonlinear Volterra filter compensation, achieve 224 Gbps high capacity after 60 km transmission and have 12 dB power budget per wavelength which can offer 16 optical network unit and each down-stream speed &;gt; 3 Gbps.

This thesis deals with generalizations of the analytic signal (AS) construction proposed by Gabor. Functional extensions of the fractional Hilbert Transform (FrHT) are proposed using which families of analytic signals are obtained. The construction is further applied in the design of a secure communication scheme. A demodulation scheme is developed based on the generalized AS, motivated by perceptual experiments in binaural hearing. Demodulation is achieved using a signal and its arbitrary phase-shifted version which, in turn translated to demodulation using a pair of flat-top bandpass filters that form an FrHT parir. A new family of wavelets based on the popular Gammatone auditory model is proposed and is shown to lead to a good characterization of singularities/transients in a signal. Allied problems of computing smooth amplitude, phase, and frequency modulations from the AS. Construction of FrHT pair of wavelets, and temporal envelope fit of transient audio signals are also addressed.

Przyjmuje się, że sprzężenie typu faza-amplituda (PAC) odgrywa ważną rolę w koordynacji przetwarzania informacji w skali lokalnej i globalnej. W ostatnich latach nastąpił znaczący wzrost zainteresowania metodami detekcji PAC. Jednakże pewne cechy sygnału mogą prowadzić do wykrycia fałszywego, epifenomenalnego sprzężenia. Większość dostępnych metod nie umożliwia określenia genezy PAC, co skutkuje nadinterpretacją uzyskanych wyników. Aby umożliwić przeprowadzenie rzetelnych badań, zaproponowano autorską metodę detekcji PAC, która uwzględnia większość rekomendacji stanowiących o detekcji właściwego sprzężenia. Oryginalna metoda nazwana Rozszerzonym Indeksem Modulacji (eMI) bazuje na klasycznej mierze sprzężenia -- Indeksie Modulacji, ale dodatkowo zawiera innowacyjne rozwiązania, takie jak m.in. heurystyczny algorytm identyfikacji genezy PAC oraz zintegrowane wykresy pomocnicze, które umożliwiają interpretację uzyskanych wyników. Głównym celem niniejszej pracy jest ewaluacja autorskiej metody detekcji sprzężeń typu faza-amplituda. Aby potwierdzić, że eMI jest narzędziem umożliwiającym rzetelną analizę PAC, przeprowadzono szereg badań mających na celu weryfikację następujących hipotez. W pierwszej kolejności sprawdzono, czy autorska metoda poprawnie wykrywa sprzężenie PAC, a jej czułość, swoistość i zależność od parametrów analizowanego sygnału jest porównywalna z metodami referencyjnymi. Następnie zbadano, w jakim zakresie autorska metoda eMI, w przeciwieństwie do metod referencyjnych, wspiera interpretację wykrytego sprzężenia. W następnej kolejności zweryfikowano, czy informacja o fazie wolnej oscylacji, dla której występuje sprzężenie, zapewniona przez autorską metodę, stanowi użyteczną cechę charakteryzującą PAC. Na koniec sprawdzono, czy autorska metoda eMI jest użyteczna do badania dynamiki sprzężeń typu faza-amplituda. Część badań przeprowadzono na sygnałach symulowanych, natomiast część -- na sygnałach elektrofizjologicznych, głównie pochodzących od zespołu, który prowadzi obszerne badania nad działaniem subanastetycznej dawki ketaminy na szczury w Instytucie Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN. Wyniki badań sugerują, że autorska metoda eMI jest narzędziem umożliwiającym dokładną, wielowymiarową i rzetelną analizę PAC. Ponadto pakiet ePAC zawierający autorską metodę eMI, dwie metody referencyjne oraz zestaw przykładowych skryptów i sygnałów jest powszechnie dostępny pod adresem https://github.com/GabrielaJurkiewicz/ePAC.
Phase-amplitude coupling (PAC) is proposed to play an essential role in coordinating the processing of information on local and global scales. In recent years, the methods able to reveal trustworthy PAC has gained considerable interest. However, the intrinsic features of some signals can lead to the identification of spurious-epiphenomenal coupling. Most of the currently accessible methods do not support the discrimination of coupling origins, which results in overinterpretation of the results. In order to assure reliable coupling analysis, we propose the original method, which includes most of the recommendations for detection of proper PAC. This easily accessible tool, called extended Modulation Index (eMI), is based on the classical Modulation Index measure of coupling but additionally, it contains the heuristic algorithm for differentiation between spurious and authentic PAC and integrated auxiliary plots that support further evaluation of the coupling properties. The main goal of this dissertation is to evaluate the novel method for detection of phase-amplitude coupling. In order to confirm that eMI is a tool for reliable coupling analysis, the following hypothesis were verified by conducting appropriate studies. First, we checked whether the novel method correctly detects the PAC coupling, and its sensitivity, specificity and dependence on the parameters of the analyzed signal is comparable with the reference methods. Next, we tested whether the eMI method, unlike the reference methods, supports the interpretation of the detected coupling. Then, we verified whether the information about the phase of slow oscillation for which there is a coupling, provided by the novel method, constitutes an advantageous feature characterizing PAC. Finally, we tested whether the eMI method is useful for studying the dynamics of phase-amplitude couplings. Some of the studies were carried out on the simulated signals, and some on the electrophysiological signals. Most of the in vivo recordings come from a team that conducts extensive research on the effects of a subanasthetic dose of ketamine on rats at the Nencki Institute of Experimental Biology. The results suggest that the novel method eMI is a tool for precise, multidimensional and reliable coupling analysis. Additionally, the toolbox implementing eMI framework, the two reference PAC estimators and a set of sample scripts and signals is freely available at https://github.com/GabrielaJurkiewicz/ePAC.

Coherent detection together with multilevel modulation formats has the potential to significantly increase the capacity of existing optical communication systems at no extra cost in signal bandwidth. However, these modulation formats are more susceptible to the impact of different noise sources and distortions as the distance between its constellation points in the complex plane reduces with the modulation index. In this context, digital signal processing (DSP) plays a key role as it allows compensating for the impairments occurring during signal generation, transmission and/or detection relaxing the complexity of the overall system. The transition towards pluggable optical transceivers, offers flexibility for network design/upgrade but sets strict requirements on the power consumption of the DSP thus limiting its complexity. The DSP module complexity however, scales with the modulation order and, in this scenario, low complex yet high performance DSP algorithms are highly desired. In this thesis, we mainly focus on the impact of laser phase noise arising from the transmitter and local oscillator (LO) lasers in coherent optical communication systems employing high order modulation formats. In these systems, the phase noise of the transmitting and LO lasers translate into phase noise in the received constellation impeding the proper recovery of the transmitted data. In order to increase the system phase noise tolerance, we firstly explore the possibility of re-arranging the constellation points in a circularly shaped mQAM (C-mQAM) constellation shape to exploit its inherent phase noise tolerance. Different low-complex carrier phase recovery (CPR) schemes applicable to these constellations are proposed along with a discussion on its performance and implementation complexity. Secondly, the design guidelines of high performance and low complex CPR schemes for conventional square mQAM constellations are presented. We identify the inherent limitation of the state-of-the-art blind phase search (BPS) carrier phase recovery algorithm which hinders its achievable performance and implementation complexity and present a low complex solution to overcome it. The design guidelines of multi-stage CPR schemes for high order modulation formats, where the BPS algorithm is employed at any of the stages, are also provided and discussed. Finally, the interplay between the received dispersed signal and the LO phase noise is analytically investigated to characterize the origin of the equalization enhanced phase noise phenomena.

QC 20170516

EU project ICONE, gr. #608099