The MEG detector for μ+→e+γ{\mu}+\to e+{\gamma} decay search

The MEG (Mu to Electron Gamma) experiment has been running at the Paul Scherrer Institut (PSI), Switzerland since 2008 to search for the decay \meg\ by using one of the most intense continuous $\mu^+$ beams in the world. This paper presents the MEG components: the positron spectrometer, including a thin target, a superconducting magnet, a set of drift chambers for measuring the muon decay vertex and the positron momentum, a timing counter for measuring the positron time, and a liquid xenon detector for measuring the photon energy, position and time. The trigger system, the read-out electronics and the data acquisition system are also presented in detail. The paper is completed with a description of the equipment and techniques developed for the calibration in time and energy and the simulation of the whole apparatus.Comment: 59 pages, 90 figure

Racing to hardware-validated simulation

Processor simulators rely on detailed timing models of the processor pipeline to evaluate performance. The diversity in real-world processor designs mandates building flexible simulators that expose parts of the underlying model to the user in the form of configurable parameters. Consequently, the accuracy of modeling a real processor relies on both the accuracy of the pipeline model itself, and the accuracy of adjusting the configuration parameters according to the modeled processor. Unfortunately, processor vendors publicly disclose only a subset of their design decisions, raising the probability of introducing specification inaccuracies when modeling these processors. Inaccurately tuning model parameters deviates the simulated processor from the actual one. In the worst case, using improper parameters may lead to imbalanced pipeline models compromising the simulation output. Therefore, simulation models should be hardware-validated before using them for performance evaluation. As processors increase in complexity and diversity, validating a simulator model against real hardware becomes increasingly more challenging and time-consuming. In this work, we propose a methodology for validating simulation models against real hardware. We create a framework that relies on micro-benchmarks to collect performance statistics on real hardware, and machine learning-based algorithms to fine-tune the unknown parameters based on the accumulated statistics. We overhaul the Sniper simulator to support the ARM AArch64 instruction-set architecture (ISA), and introduce two new timing models for ARM-based in-order and out-of-order cores. Using our proposed simulator validation framework, we tune the in-order and out-of-order models to match the performance of a real-world implementation of the Cortex-A53 and Cortex-A72 cores with an average error of 7% and 15%, respectively, across a set of SPEC CPU2017 benchmarks

Developing an Adaptive Strategy for Connected Eco-Driving Under Uncertain Traffic and Signal Conditions

The Eco-Approach and Departure (EAD) application has been proved to be environmentally efficient for a Connected and Automated Vehicles (CAVs) system. In the real-world traffic, traffic conditions and signal timings are usually dynamic and uncertain due to mixed vehicle types, various driving behaviors and limited sensing range, which is challenging in EAD development. This research proposes an adaptive strategy for connected eco-driving towards a signalized intersection under real world conditions. Stochastic graph models are built to link the vehicle and external (e.g., traffic, signal) data and dynamic programing is applied to identify the optimal speed for each vehicle-state efficiently. From energy perspective, adaptive strategy using traffic data could double the effective sensor range in eco-driving. A hybrid reinforcement learning framework is also developed for EAD in mixed traffic condition using both short-term benefit and long-term benefit as the action reward. Micro-simulation is conducted in Unity to validate the method, showing over 20% energy saving.View the NCST Project Webpag

Advanced manned space flight simulation and training: An investigation of simulation host computer system concepts

The findings of a preliminary investigation by Southwest Research Institute (SwRI) in simulation host computer concepts is presented. It is designed to aid NASA in evaluating simulation technologies for use in spaceflight training. The focus of the investigation is on the next generation of space simulation systems that will be utilized in training personnel for Space Station Freedom operations. SwRI concludes that NASA should pursue a distributed simulation host computer system architecture for the Space Station Training Facility (SSTF) rather than a centralized mainframe based arrangement. A distributed system offers many advantages and is seen by SwRI as the only architecture that will allow NASA to achieve established functional goals and operational objectives over the life of the Space Station Freedom program. Several distributed, parallel computing systems are available today that offer real-time capabilities for time critical, man-in-the-loop simulation. These systems are flexible in terms of connectivity and configurability, and are easily scaled to meet increasing demands for more computing power

Design and implementation of a downlink MC-CDMA receiver

Cette thèse présente une étude d'un système complet de transmission en liaison descendante utilisant la technologie multi-porteuse avec l'accès multiple par division de code (Multi-Carrier Code Division Multiple Access, MC-CDMA). L'étude inclut la synchronisation et l'estimation du canal pour un système MC-CDMA en liaison descendante ainsi que l'implémentation sur puce FPGA d'un récepteur MC-CDMA en liaison descendante en bande de base. Le MC-CDMA est une combinaison de la technique de multiplexage par fréquence orthogonale (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) et de l'accès multiple par répartition de code (CDMA), et ce dans le but d'intégrer les deux technologies. Le système MC-CDMA est conçu pour fonctionner à l'intérieur de la contrainte d'une bande de fréquence de 5 MHz pour les modèles de canaux intérieur/extérieur pédestre et véhiculaire tel que décrit par le "Third Genaration Partnership Project" (3GPP). La composante OFDM du système MC-CDMA a été simulée en utilisant le logiciel MATLAB dans le but d'obtenir des paramètres de base. Des codes orthogonaux à facteur d'étalement variable (OVSF) de longueur 8 ont été choisis comme codes d'étalement pour notre système MC-CDMA. Ceci permet de supporter des taux de transmission maximum jusquà 20.6 Mbps et 22.875 Mbps (données non codées, pleine charge de 8 utilisateurs) pour les canaux intérieur/extérieur pédestre et véhiculaire, respectivement. Une étude analytique des expressions de taux d'erreur binaire pour le MC-CDMA dans un canal multivoies de Rayleigh a été réalisée dans le but d'évaluer rapidement et de façon précise les performances. Des techniques d'estimation de canal basées sur les décisions antérieures ont été étudiées afin d'améliorer encore plus les performances de taux d'erreur binaire du système MC-CDMA en liaison descendante. L'estimateur de canal basé sur les décisions antérieures et utilisant le critère de l'erreur quadratique minimale linéaire avec une matrice' de corrélation du canal de taille 64 x 64 a été choisi comme étant un bon compromis entre la performance et la complexité pour une implementation sur puce FPGA. Une nouvelle séquence d'apprentissage a été conçue pour le récepteur dans la configuration intérieur/extérieur pédestre dans le but d'estimer de façon grossière le temps de synchronisation et le décalage fréquentiel fractionnaire de la porteuse dans le domaine du temps. Les estimations fines du temps de synchronisation et du décalage fréquentiel de la porteuse ont été effectués dans le domaine des fréquences à l'aide de sous-porteuses pilotes. Un récepteur en liaison descendante MC-CDMA complet pour le canal intérieur /extérieur pédestre avec les synchronisations en temps et en fréquence en boucle fermée a été simulé avant de procéder à l'implémentation matérielle. Le récepteur en liaison descendante en bande de base pour le canal intérieur/extérieur pédestre a été implémenté sur un système de développement fabriqué par la compagnie Nallatech et utilisant le circuit XtremeDSP de Xilinx. Un transmetteur compatible avec le système de réception a également été réalisé. Des tests fonctionnels du récepteur ont été effectués dans un environnement sans fil statique de laboratoire. Un environnement de test plus dynamique, incluant la mobilité du transmetteur, du récepteur ou des éléments dispersifs, aurait été souhaitable, mais n'a pu être réalisé étant donné les difficultés logistiques inhérentes. Les taux d'erreur binaire mesurés avec différents nombres d'usagers actifs et différentes modulations sont proches des simulations sur ordinateurs pour un canal avec bruit blanc gaussien additif