Frequency estimation for single-carrier and OFDM signals in communication and radar systems

Eine der klassischen Problemstellungen in der Signalverarbeitung ist die Schaetzung der Frequenz eines Signals, das von weissem Rauschen additiv ueberlagert ist. Diese bedeutende Aufgabe stellt sich in vielen verschiedenen Anwendungsbereichen wie der Kommunikationstechnik, beim Doppler-Radar, beim Radar mit synthetischer Apertur (SAR), beim Array Processing, bei Radio-Frequency-IDentification (RFID), bei Resonanz-Sensoren usw. Die Anforderungen bezueglich der Leistungsfaehigkeit des Frequenzschaetzers haengen von der Anwendung ab. Die Leistungsfaehigkeit ist dabei oft unter Beruecksichtigung der folgenden 4 Punkte definiert: i) Genauigkeit, Richtigkeit der Schaetzung, ii) Arbeitsbereich (estimation range), iii) Grenzwerte der Schaetzung (im Vergleich zu einer theoretisch moeglichen Schwelle) und iv) Komplexitaet der Implementierung. Diese Anforderungen koennen nicht unabhaengig voneinander betrachtet werden und stehen sich teilweise gegenueber. Beispielsweise erfordert die Erzielung von Ergebnissen nahe an der theoretisch moeglichen Schwelle eine hohe Komplexitaet. Ebenso kann ein Schaetz-ergebnis von hoher Genauigkeit oftmals nur fuer einen stark eingeschraenkten Arbeitsbereich erzielt werden. Die Frequenzschaetzung ist im Falle von durch Fading hervorgerufenem multiplikativem Rauschen noch herausfordernder. Es handelt sich dann um den allgemeinen Fall der Frequenzschaetzung. Bisher hat man bereits viel Arbeit in die Ableitung eines Schaetzers für diesen allgemeinen Fall investiert. Ein Schaetzer, der optimal bezueglich aller oben genannten Kriterien ist, duerfte allerdings nur schwer zu finden sein. In dieser Dissertation wird mit Blick auf Kommunikationstechnik und Radaranwendungen ein verallgemeinerter, in geschlossener Form vorliegender, Frequenzschaetzer eingefuehrt, der alle genannten Kriterien der Leistungs-faehigkeit beruecksichtigt. Die Herleitung des Schaetzers beruht auf dem Prinzip der kleinsten Fehlerquadrate fuer den nichtlinearen Fall in Verbindung mit der Abelschen partiellen Summation. Zudem werden verschiedene modifizierte Frequenzschaetzer vorgestellt, die sich fuer Faelle in denen kein Fading oder nur sehr geringes Fading auftritt, eignen.Estimating the frequency of a signal embedded in additive white Gaussian noise is one of the classical problems in signal processing. It is of fundamental importance in various applications such as in communications, Doppler radar, synthetic aperture radar (SAR), array processing, radio frequency identification (RFID), resonance sensor, etc. The requirement on the performance of the frequency estimator varies with the application. The performance is often defined using four indexes: i). estimation accuracy, ii). estimation range, iii). estimation threshold, and iv). implementation complexity. These indexes may be in contrast with each other. For example, achieving a low threshold usually implies a high complexity. Likewise, good estimation accuracy is often obtained at the price of a narrow estimation range. The estimation becomes even more difficult in the presence of fading-induced multiplicative noise which is considered to be the general case of the frequency estimation problem. There have been a lot of efforts in deriving the estimator for the general case, however, a generalized estimator that fulfills all indexes can be hardly obtained. Focusing on communications and radar applications, this thesis proposes a new generalized closed-form frequency estimator that compromises all performance indexes. The derivation of the proposed estimator relies on the nonlinear least-squares principle in conjunction with the well known summation-by-parts formula. In addition to this, several modified frequency estimators suitable for non-fading or very slow fading scenarios, are also introduced in this thesis

Context Exploitation in Data Fusion

Complex and dynamic environments constitute a challenge for existing tracking algorithms. For this reason, modern solutions are trying to utilize any available information which could help to constrain, improve or explain the measurements. So called Context Information (CI) is understood as information that surrounds an element of interest, whose knowledge may help understanding the (estimated) situation and also in reacting to that situation. However, context discovery and exploitation are still largely unexplored research topics. Until now, the context has been extensively exploited as a parameter in system and measurement models which led to the development of numerous approaches for the linear or non-linear constrained estimation and target tracking. More specifically, the spatial or static context is the most common source of the ambient information, i.e. features, utilized for recursive enhancement of the state variables either in the prediction or the measurement update of the filters. In the case of multiple model estimators, context can not only be related to the state but also to a certain mode of the filter. Common practice for multiple model scenarios is to represent states and context as a joint distribution of Gaussian mixtures. These approaches are commonly referred as the join tracking and classification. Alternatively, the usefulness of context was also demonstrated in aiding the measurement data association. Process of formulating a hypothesis, which assigns a particular measurement to the track, is traditionally governed by the empirical knowledge of the noise characteristics of sensors and operating environment, i.e. probability of detection, false alarm, clutter noise, which can be further enhanced by conditioning on context. We believe that interactions between the environment and the object could be classified into actions, activities and intents, and formed into structured graphs with contextual links translated into arcs. By learning the environment model we will be able to make prediction on the target\u2019s future actions based on its past observation. Probability of target future action could be utilized in the fusion process to adjust tracker confidence on measurements. By incorporating contextual knowledge of the environment, in the form of a likelihood function, in the filter measurement update step, we have been able to reduce uncertainties of the tracking solution and improve the consistency of the track. The promising results demonstrate that the fusion of CI brings a significant performance improvement in comparison to the regular tracking approaches

NASA Tech Briefs, March 1992

Topics include: New Product Ideas; Electronic Components and Circuits; Electronic Systems; Physical Sciences; Materials; Computer Programs; Mechanics; Machinery; Fabrication Technology; Mathematics and Information Sciences; Life Sciences

Proceedings of the 19th Sound and Music Computing Conference

Proceedings of the 19th Sound and Music Computing Conference - June 5-12, 2022 - Saint-Étienne (France). https://smc22.grame.f

Atti del XXXV Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche

La XXXV edizione del Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche (IDRA16), co-organizzata dal Gruppo Italiano di Idraulica (GII) e dal Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale, e dei Materiali (DICAM) dell’Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, si è svolta a Bologna dal 14 al 16 settembre 2016. Il Convegno Nazionale è tornato pertanto ad affacciarsi all’ombra del “Nettuno”, dopo l’edizione del 1982 (XVIII edizione). Il titolo della XXXV edizione, “Ambiente, Risorse, Energia: le sfide dell’Ingegneria delle acque in un mondo che cambia”, sottolinea l’importanza e la complessità delle tematiche che rivestono la sfera dello studio e del governo delle risorse idriche. Le sempre più profonde interconnessioni tra risorse idriche, sviluppo economico e benessere sociale, infatti, spronano sia l’Accademia che l’intera comunità tecnico-scientifica nazionale ed internazionale all’identificazione ed alla messa in atto di strategie di gestione innovative ed ottimali: sfide percepite quanto mai necessarie in un contesto ambientale in continua evoluzione, come quello in cui viviamo. La XXXV edizione del Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, pertanto, si è posta come punto d’incontro della comunità tecnico-scientifica italiana per la discussione a tutto tondo di tali problematiche, offrendo un programma scientifico particolarmente ricco e articolato, che ha coperto tutti gli ambiti riconducibili all’Ingegneria delle Acque. L’apertura dei lavori del Convegno si è svolta nella storica cornice della Chiesa di Santa Cristina, uno dei luoghi più caratteristici e belli della città ed oggi luogo privilegiato per l’ascolto della musica classica, mentre le attività di presentazione e discussione scientifica si sono svolte principalmente presso la sede della Scuola di Ingegneria e Architettura dell’Università di Bologna sita in Via Terracini. Il presente volume digitale ad accesso libero (licenza Creative Commons 4.0) raccoglie le memorie brevi pervenute al Comitato Scientifico di IDRA16 ed accettate per la presentazione al convegno a valle di un processo di revisione tra pari. Il volume articola dette memorie in sette macro-tematiche, che costituiscono i capitoli del volume stesso: I. meccanica dei fluidi; II. ambiente marittimo e costiero; III. criteri, metodi e modelli per l’analisi dei processi idrologici e la gestione delle acque; IV. gestione e tutela dei corpi idrici e degli ecosistemi; V. valutazione e mitigazione del rischio idrologico e idraulico; VI. dinamiche acqua-società: sviluppo sostenibile e gestione del territorio; VII. monitoraggio, open-data e software libero. Ciascuna macro-tematica raggruppa più sessioni specialistiche autonome sviluppatesi in parallelo durante le giornate del Convegno, i cui titoli vengono richiamati all’interno del presente volume. La vastità e la diversità delle tematiche affrontate, che ben rappresentano la complessità delle numerose sfide dell’Ingegneria delle Acque, appaiono evidenti dalla consultazione dell’insieme di memorie brevi presentate. La convinta partecipazione della Comunità Scientifica Italiana è dimostrata dalle oltre 350 memorie brevi, distribuite in maniera pressoché uniforme tra le sette macro-tematiche di riferimento. Dette memorie sono sommari estesi di lunghezza variabile redatti in lingua italiana, o inglese. In particolare, la possibilità di stesura in inglese è stata concessa con l’auspicio di portare la visibilità del lavoro presentato ad un livello sovranazionale, grazie alla pubblicazione open access del volume degli Atti del Convegno. Il volume si divide in tre parti: la parte iniziale è dedicata alla presentazione del volume ed all’indice generale dei contributi divisi per macro-tematiche; la parte centrale raccoglie le memorie brevi; la terza parte riporta l’indice analitico degli Autori, che chiude il volume

Atti del XXXV Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche

La XXXV edizione del Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche (IDRA16), co-organizzata dal Gruppo Italiano di Idraulica (GII) e dal Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale, e dei Materiali (DICAM) dell’Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, si è svolta a Bologna dal 14 al 16 settembre 2016. Il Convegno Nazionale è tornato pertanto ad affacciarsi all’ombra del “Nettuno”, dopo l’edizione del 1982 (XVIII edizione). Il titolo della XXXV edizione, “Ambiente, Risorse, Energia: le sfide dell’Ingegneria delle acque in un mondo che cambia”, sottolinea l’importanza e la complessità delle tematiche che rivestono la sfera dello studio e del governo delle risorse idriche. Le sempre più profonde interconnessioni tra risorse idriche, sviluppo economico e benessere sociale, infatti, spronano sia l’Accademia che l’intera comunità tecnico-scientifica nazionale ed internazionale all’identificazione ed alla messa in atto di strategie di gestione innovative ed ottimali: sfide percepite quanto mai necessarie in un contesto ambientale in continua evoluzione, come quello in cui viviamo. La XXXV edizione del Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, pertanto, si è posta come punto d’incontro della comunità tecnico-scientifica italiana per la discussione a tutto tondo di tali problematiche, offrendo un programma scientifico particolarmente ricco e articolato, che ha coperto tutti gli ambiti riconducibili all’Ingegneria delle Acque. L’apertura dei lavori del Convegno si è svolta nella storica cornice della Chiesa di Santa Cristina, uno dei luoghi più caratteristici e belli della città ed oggi luogo privilegiato per l’ascolto della musica classica, mentre le attività di presentazione e discussione scientifica si sono svolte principalmente presso la sede della Scuola di Ingegneria e Architettura dell’Università di Bologna sita in Via Terracini. Il presente volume digitale ad accesso libero (licenza Creative Commons 4.0) raccoglie le memorie brevi pervenute al Comitato Scientifico di IDRA16 ed accettate per la presentazione al convegno a valle di un processo di revisione tra pari. Il volume articola dette memorie in sette macro-tematiche, che costituiscono i capitoli del volume stesso: I. meccanica dei fluidi; II. ambiente marittimo e costiero; III. criteri, metodi e modelli per l’analisi dei processi idrologici e la gestione delle acque; IV. gestione e tutela dei corpi idrici e degli ecosistemi; V. valutazione e mitigazione del rischio idrologico e idraulico; VI. dinamiche acqua-società: sviluppo sostenibile e gestione del territorio; VII. monitoraggio, open-data e software libero. Ciascuna macro-tematica raggruppa più sessioni specialistiche autonome sviluppatesi in parallelo durante le giornate del Convegno, i cui titoli vengono richiamati all’interno del presente volume. La vastità e la diversità delle tematiche affrontate, che ben rappresentano la complessità delle numerose sfide dell’Ingegneria delle Acque, appaiono evidenti dalla consultazione dell’insieme di memorie brevi presentate. La convinta partecipazione della Comunità Scientifica Italiana è dimostrata dalle oltre 350 memorie brevi, distribuite in maniera pressoché uniforme tra le sette macro-tematiche di riferimento. Dette memorie sono sommari estesi di lunghezza variabile redatti in lingua italiana, o inglese. In particolare, la possibilità di stesura in inglese è stata concessa con l’auspicio di portare la visibilità del lavoro presentato ad un livello sovranazionale, grazie alla pubblicazione open access del volume degli Atti del Convegno. Il volume si divide in tre parti: la parte iniziale è dedicata alla presentazione del volume ed all’indice generale dei contributi divisi per macro-tematiche; la parte centrale raccoglie le memorie brevi; la terza parte riporta l’indice analitico degli Autori, che chiude il volume