Performance Evaluation and Analysis of Effective Range and Data Throughput for Unmodified Bluetooth Communication Devices

The DoD and the Air Force continually seek to incorporate new technology in an effort to improve communication, work effectiveness, and efficiency. Office devices utilizing Bluetooth technology simplify device configuration and communication. They provide a means to communicate wirelessly over short distances thereby eliminating the need for different vendor specific cables and interfaces. One of the key concerns involved in incorporating new communication technology is security; the fundamental security concern of wireless communication is interception. Studies focusing on IEEE 802.11b have shown vulnerability zones around many DoD installations that reflect the ranges at which wireless communications using the 802.11b standard can be intercepted

Digital watermark technology in security applications

With the rising emphasis on security and the number of fraud related crimes around the world, authorities are looking for new technologies to tighten security of identity. Among many modern electronic technologies, digital watermarking has unique advantages to enhance the document authenticity. At the current status of the development, digital watermarking technologies are not as matured as other competing technologies to support identity authentication systems. This work presents improvements in performance of two classes of digital watermarking techniques and investigates the issue of watermark synchronisation. Optimal performance can be obtained if the spreading sequences are designed to be orthogonal to the cover vector. In this thesis, two classes of orthogonalisation methods that generate binary sequences quasi-orthogonal to the cover vector are presented. One method, namely "Sorting and Cancelling" generates sequences that have a high level of orthogonality to the cover vector. The Hadamard Matrix based orthogonalisation method, namely "Hadamard Matrix Search" is able to realise overlapped embedding, thus the watermarking capacity and image fidelity can be improved compared to using short watermark sequences. The results are compared with traditional pseudo-randomly generated binary sequences. The advantages of both classes of orthogonalisation inethods are significant. Another watermarking method that is introduced in the thesis is based on writing-on-dirty-paper theory. The method is presented with biorthogonal codes that have the best robustness. The advantage and trade-offs of using biorthogonal codes with this watermark coding methods are analysed comprehensively. The comparisons between orthogonal and non-orthogonal codes that are used in this watermarking method are also made. It is found that fidelity and robustness are contradictory and it is not possible to optimise them simultaneously. Comparisons are also made between all proposed methods. The comparisons are focused on three major performance criteria, fidelity, capacity and robustness. aom two different viewpoints, conclusions are not the same. For fidelity-centric viewpoint, the dirty-paper coding methods using biorthogonal codes has very strong advantage to preserve image fidelity and the advantage of capacity performance is also significant. However, from the power ratio point of view, the orthogonalisation methods demonstrate significant advantage on capacity and robustness. The conclusions are contradictory but together, they summarise the performance generated by different design considerations. The synchronisation of watermark is firstly provided by high contrast frames around the watermarked image. The edge detection filters are used to detect the high contrast borders of the captured image. By scanning the pixels from the border to the centre, the locations of detected edges are stored. The optimal linear regression algorithm is used to estimate the watermarked image frames. Estimation of the regression function provides rotation angle as the slope of the rotated frames. The scaling is corrected by re-sampling the upright image to the original size. A theoretically studied method that is able to synchronise captured image to sub-pixel level accuracy is also presented. By using invariant transforms and the "symmetric phase only matched filter" the captured image can be corrected accurately to original geometric size. The method uses repeating watermarks to form an array in the spatial domain of the watermarked image and the the array that the locations of its elements can reveal information of rotation, translation and scaling with two filtering processes

Filtering techniques for mitigating microwave oven interference on 802.11b wireless local area networks

Thesis (M.Eng. and S.B.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, 2003.Includes bibliographical references (p. 165-169).This electronic version was submitted by the student author. The certified thesis is available in the Institute Archives and Special Collections.With the increasing popularity and assimilation of wireless devices into the everyday lives of people, the issue of their feasibility for coexisting with other radio frequency (RF) devices arises. Particularly strong interferers for the IEEE 802.11b standard are microwave ovens, since both operate at 2.4 GHz. The interference mitigation techniques all exploit the differences between the interference and the signal, since the former is sinusoidal in nature while the latter can be viewed as noise. The first mitigation filter operates in the frequency domain and filters the received signal's Fast Fourier Transform (FFT) sequence by detecting and removing peak sinusoidal components over the flat 3- dB bandwidth of the signal. The second is a Least Mean Square (LMS) Adaptive filter that produces an estimate of the interference through a recursive approximation method and subtracts it out from the received signal. The third and last is the Adaptive Notch Filter (ANF) which implements a lattice structure and has a time-varying notch frequency parameter that converges to and tracks the frequency of the interference in the received signal. The three filters are shown to produce improvements in the bit error rate (BER) and frame error rate (FER) performance of the receiver under various relative strengths of the signal with respect to the interference.by Lorenzo M. Lorilla.M.Eng.and S.B

TDRSS telecommunications study. Phase 1: Final report

A parametric analysis of the telecommunications support capability of the Tracking and Data Relay Satellite System (TDRSS) was performed. Emphasis was placed on maximizing support capability provided to the user while minimizing impact on the user spacecraft. This study evaluates the present TDRSS configuration as presented in the TDRSS Definition Phase Study Report, December 1973 to determine potential changes for improving the overall performance. In addition, it provides specifications of the user transponder equipment to be used in the TDRSS

Passive optical network (PON) monitoring using optical coding technology

Les réseaux optiques passifs (PON) semblent être la technologie gagnante et ultime du futur pour les "fibres jusqu'au domicile" ayant une haute capacité. L'écoute de contrôle de ce genre de système est nécessaire pour s'assurer un niveau de qualité de service prédéterminé pour chaque client. En outre, l'écoute de contrôle réduit considérablement les dépenses en capital et de fonctionnement (CAPEX et OPEX), tant pour le fournisseur du réseau que les clients. Alors que la capacité des PON est croissante, les gestionnaires de réseau ne disposent pas encore d'une technologie efficace et appropriée pour l'écoute de contrôle des réseaux de capacité aussi élevée. Une variété de solutions a été proposée. Toutes ces dernières solutions ne sont pas pratiques à cause de leur faible capacité (nombre de clients), d'une faible évolutivité, d'une grande complexité et des défis technologiques. Plus important encore, la technologie souhaitable pour l'écoute de contrôle devrait être rentable car le marché des PON est très sensible aux coûts. Dans cette thèse, nous considérons l'application de la technologie du codage optique passif (OC) comme une solution prometteuse pour l'écoute de contrôle centralisée d'un réseau optique ramifié tels que les réseaux PON. Dans la première étape, nous développons une expression pour le signal détecté par l'écoute de contrôle et étudions ses statistiques. Nous trouvons une nouvelle expression explicite pour le rapport signal utile/signal brouillé (SIR) comme outil de mesure métrique de performance. Nous considérons cinq distributions PON géographiques différentes et étudions leurs effets sur l'SIR pour l'écoute de contrôle d'OC. Dans la prochaine étape, nous généralisons notre modèle mathématique et ses expressions pour le contrôle des signaux détectés par un détecteur quadratique et des paramètres réalistes. Nous évaluons ensuite les performances théoriques de la technologie basée sur l'écoute de contrôle selon le rapport signal/bruit (SNR), le rapport signal/bruit plus coefficient d'interférence (SNIR), et la probabilité de fausse alarme. Nous élaborons l'effet de la puissance d'impulsion transmise, la taille du réseau et la cohérence de la source lumineuse sur le rendement des codes unidimensionnels (ID) et bidimensionnels (2D) de l'écoute de contrôle d'OC. Une conception optimale est également abordée. Enfin, nous appliquons les tests de Neyman-Pearson pour le récepteur de notre système d'écoute de contrôle et enquêtons sur la façon dont le codage et la taille du réseau affectent les dépenses de fonctionnement (OPEX) de notre système d'écoute de contrôle. Malgré le fait que les codes ID et 2D fournissent des performances acceptables, elles exigent des encodeurs avec un nombre élevé de composants optiques : ils sont encombrants, causent des pertes, et ils sont coûteux. Par conséquent, nous proposons un nouveau schéma de codage simple et plus approprié pour notre application de l'écoute de contrôle que nous appelons le codage périodique. Par simulation, nous évaluons l'efficacité de l'écoute de contrôle en terme de SNR pour un PON employant cette technologie. Ce système de codage est utilisé dans notre vérification expérimentale de l'écoute de contrôle d'OC. Nous étudions expérimentalement et par simulation, l'écoute de contrôle d'un PON utilisant la technologie de codage périodique. Nous discutons des problèmes de conception pour le codage périodique et les critères de détection optimale. Nous développons également un algorithme séquentiel pour le maximum de vraisemblance avec une complexité réduite. Nous menons des expériences pour valider notre algorithme de détection à l'aide de quatre encodeurs périodiques que nous avons conçus et fabriqués. Nous menons également des simulations de Monte-Carlo pour des distributions géographiques de PON réalistes, avec des clients situés au hasard. Nous étudions l'effet de la zone de couverture et la taille du réseau (nombre d'abonnés) sur l'efficacité de calcul de notre algorithme. Nous offrons une borne sur la probabilité pour un réseau donné d'entraîner l'algorithme vers un temps exorbitant de surveillance du réseau, c'est à dire le délai d'attente de probabilité. Enfin, nous soulignons l'importance du moyennage pour remédier aux restrictions budgétaires en puissance/perte dans notre système de surveillance afin de supporter de plus grandes tailles de réseaux et plus grandes portées de fibres. Ensuite, nous mettrons à niveau notre dispositif expérimental pour démontrer un m PON avec 16 clients. Nous utilisons un laser à modulation d'exploitation directement à 1 GHz pour générer les impulsions sonde. Les données mesurées par le dispositif expérimental est exploité par l'algorithme de MLSE à détecter et à localiser les clients. Trois déploiements PON différents sont réalisés. Nous démontrons une surveillance plus rigoureuse pour les réseaux ayant une répartition géographique à plusieurs niveaux. Nous étudions aussi le budget de la perte de notre dispositif de soutien plus élevés de capacités du réseau. Enfin, nous étudions le budget total admissible de la perte d'exploitation du système de surveillance dans la bande de fréquences à 1650 nm en fonction des spécifications de l'émetteur/récepteur. En particulier, la limite totale de la perte de budget est représentée en fonction du gain de l'amplicateure de transimpédance (TIA) et le résolution de la conversion analogique-numérique (ADC). Par ailleurs, nous enquêtons sur le compromis entre la distance portée et la capacité (taille de fractionnement au niveau du noeud distant) dans notre système de suivi

Advanced data communication techniques for sub-sea applications

This thesis details research carried out in the through-water data communication field. An overview of the phenomena that prohibit acoustic communication in long-range shallow-water channels is constructed. Background research found that robust communications has not been achieved using single receiver reception in this environment. This work investigates the modulation technique itself and aims to improve on existing schemes (that have been applied to this environment). This is achieved with innovative techniques, based on multiple-frequency-shift-keying (MFSK) and space-frequency-shift-keying (SFSK). A number of industrial specified restrictions are placed on this work, including bandwidth restriction. Novel ways of intrinsically transmitting synchronisation information are therefore implemented. The development of appropriate systems is covered with general and platform specific implementation strategies being covered. A single modulation scheme (the three-chip four-frequency-shift-keying, 3C4FSK, scheme) has been put forward for consideration in any future research. Practical lab-based tests and the mathematical analysis is detailed. Conclusions recommend further funding of long-range shallow sea-water trails of the 3C4FSK scheme and for the industrial scope of this work to allow investigation into multiple receiver systems that allow spatial processing of the signal as these schemes have been shown lately to have potential in long-range channels

Middle Atmosphere Program. Handbook for MAP, volume 20

Various topics related to investigations of the middle atmosphere are discussed. Numerical weather prediction, performance characteristics of weather profiling radars, determination of gravity wave and turbulence parameters, case studies of gravity-wave propagation, turbulence and diffusion due to gravity waves, the climatology of gravity waves, mesosphere-stratosphere-troposphere radar, antenna arrays, and data management techniques are among the topics discussed