פרויקטי גמר - הנדסת חשמל - המעבדה לתקשורת תשפ"א
501 Massive cooperation of LEO satellites שיתוף פעולה מסיבי בין לווינים במסלול נמוךשם המנחה: רעי ריכטר הרקע לפרויקט:הדרישות ממערכות התקשורת רק הולכות וגדלות. כלומר מערכות תקשורת נדרשות לתמוך בקצבי מידע גדולים יותר ובנוסף לשרת יותר משתמשים. לכן, יש צורך בשיפור המערכות תקשורת הקיימות ואחת הדרכים המבטיחות לעשות זאת היא שילוב של לוויני תקשורת במערכות תקשורת הקיימות. חברות שונות מפתחות קונסטלציות של אלפי לווייני תקשורת שמטרתם העיקרית היא תמיכה בהעברת מידע רב וכיסוי שטחים נרחבים. לווינים אלו ימוקמו בגבהים נמוכים מאוד, ולכן ינועו במהירות גבוהה יחסית לכדור הארץ ויצריכו שיטות וטכנולוגיות חדשות. במערכות תקשורת יבשתיות השימוש בריבוי אנטנות במשדר ובמקלט (MIMO) הוכיח את עצמו ומשפר את הביצועים. השימוש ב- MIMO מעניק יתרונות רבים ולכן יש מוטיבציה גבוהה להכניס שימוש MIMO גם ללויינים. מטרת הפרויקט:בפרויקט נבחן את האתגרים במערכת תקשורת עם מספר רב של לווינים עם ריבוי אנטנות ונחפש להם פתרונות. מטרת הפרויקט היא לכתוב סימולציה ולנתח מערכת תקשורת עם מספר רב של לוויינים שמשתפים פעולה על מנת לשרת משתמשים רבים בכדור הארץ. תכולת הפרויקט:כתיבת סימולציה של מערכת תקשורת שכוללת מספר רב של לווינים ומשתמשים עם ריבוי אנטנות. הסימולציה תכלול שימוש במספר אנטנות בכל לווין ובכל משתמש, וניתוח הביצועים כאשר מספר הלווינים גדול. קורסי קדם:תקשורת ספרתית 2 (במקביל) מקורות:Arapoglou, Pantelis-Daniel, et al. "MIMO over satellite: A review." IEEE communications surveys & tutorials 13.1 (2011): 27-51. |
502 Scheduling for LEO satellites הקצאת משאבים למערכת תקשורת עם לווינים נמוכי מסלולשם המנחה: רעי ריכטר הרקע לפרויקט:כמויות המידע שמערכות תקשורת נדרשות להעביר רק הולכות וגדלות. לווייני תקשורת נמצאים בשימוש כבר כמה עשורים, אך הצורך בהגדלת קצבי המידע מצריך תכנון מערכתי חדש לגמרי. חברות שונות מפתחות קונסטלציות של אלפי לווייני תקשורת שמטרתם העיקרית היא תמיכה בהעברת מידע רב וכיסוי שטחים נרחבים. לווינים אלו ימוקמו בגבהים נמוכים מאוד, ולכן ינועו במהירות גבוהה יחסית לכדור הארץ ויצריכו שיטות וטכנולוגיות חדשות. במערכות תקשורת יבשתיות השימוש בריבוי אנטנות במשדר ובמקלט (MIMO) הוכיח את עצמו ומשפר את הביצועים. השימוש ב- MIMO מעניק יתרונות רבים ולכן יש מוטיבציה גבוהה להכניס שימוש MIMO גם ללויינים. מטרת הפרויקט:בפרויקט נלמד את האתגרים בהקצאת משאבים במערכת תקשורת עם מספר לווינים ומשתמשים מרובי אנטנות ונחפש להם פתרונות. מטרת הפרויקט היא לכתוב סימולציה שמקצה את משאבי התקשורת למשתמשים בצורה חכמה ויעילה, כך שהמערכת תתמוך בכל המשתמשים כנדרש. המטרה המחקרית של הפרויקט היא לנתח את האפשרויות השונות בהקצאת המשאבים לכל משתמש ולווין על מנת למקסם את הביצועים. תכולת הפרויקט:כתיבת סימולציה שתכלול שימוש במספר אנטנות, חישוב של מסלולי הלווינים, מידול הערוץ והקצאת משאבים. בנוסף תבחן ותגובש שיטה לבחירת הלווינים שמתקשרים עם כל משתמש. קורסי קדם:תקשורת ספרתית 2 (במקביל) מקורות:Arapoglou, Pantelis-Daniel, et al. "MIMO over satellite: A review." IEEE communications surveys & tutorials 13.1 (2011): 27-51. |
503 Blind Channel Equalization using Variational Autoencoders שערוך ערוץ בעזרת למידת מכונהשם המנחה: רעי ריכטר הרקע לפרויקט:בשנים האחרונות השימוש בלמידת מכונה גדל ותורם לפתירת בעיות רבות. אחד האילוצים המרכזיים בשימוש בלמידת מכונה הוא הצורך במידע שבעזרתו נוכל לאמן רשת לביצוע פעולות. הצורך בלמידת מכונה במערכות תקשורת הוא נושא לדיון בפני עצמו ולא מעט מאמרים נכתבו על כך. מערכות תקשורת כיום נדרשות לתמוך בקצבים גבוהים של מידע ולכן יש צורך לנצל את ציר הזמן וציר התדר ככל שניתן. לאחרונה התחילו לעבוד עם תדרים גבוהים יותר (עשרות גיגה, "גלים מילימטרים") על מנת להגדיל ולנצל יותר ממשאב התדר. השימוש בגלים מילימטרים יוצר אתגרים חדשים ואחד האתגרים המרכזיים הוא שערוך הערוץ במערכת עם מספר אנטנות שידור וקליטה (MIMO). מטרת הפרויקט:בפרויקט נלמד וננתח את האתגרים בשיערוך הערוץ עבור מערכת תקשורת עם מספר אנטנות שידור וקליטה ונחפש להם פתרונות בעזרת שימוש בכלים של למידת מכונה. מטרת הפרויקט היא לכתוב סימולציה ולהבין את היתרונות והחסרונות בשיערוך ערוץ על ידי סדרות סנכרון ולהציע שיערוך נוסף על ידי למידת מכונה. תכולת הפרויקט:כתיבת סימולציה שתכלול מערכת תקשורת שמבוססת על גלים מילימטרים עם מספר אנטנות במשדר ובמקלט. קורסי קדם:תקשורת ספרתית 2 (במקביל) מקורות:Caciularu, Avi, and David Burshtein. "Blind channel equalization using variational autoencoders." In 2018 IEEE International Conference on Communications Workshops (ICC Workshops), pp. 1-6. IEEE, 2018. |
504 Source localization by a satellites system איכון על ידי מערכת לווייניםשם המנחה: הודיה הלוי הרקע לפרויקט:איכון על ידי לוויינים מתבצע על כל צעד ושעל בדורות האחרונים. החל מאפליקציות בתחום האזרחי כמו waze, ממשיך באפליקציות לצורכי אבטחה וכלה באפליקציות בידוריות, כגון פוקימון גו. בלב מערכת כזו, קיים בדרך כלל אלגוריתם איכון על ידי לוויינים. בפרוייקט ניישם אלגוריתם מסוג זה. מטרת הפרויקט:מטרת הפרוייקט היא כתיבת קוד מטלב המדמה איכון על ידי רשת לוויינים בעזרת משערך נראות מירבית. תכולת הפרויקט:הסטודנטים יידרשו ללמוד את שיטות האיכון השונות ואת משערך הנראות המירבית. לאחר מכן, יידרשו לסמלץ מטרה על פני כדור הארץ ואיכון שלה בזמן על ידי מערכת לוויינים הנעה בחלל. קורסי קדם:
דרישות נוספות:
מקורות: |
505 Moving network localization איכון רשת סנסורים בתנועהשם המנחה: הודיה הלוי הרקע לפרויקט:כיום מערכות חיישנים נמצאות בכל תחום. בתחום הצבאי כמובן, ניטור תנועה (waze) ואפילו בתחומי חקלאות חכמה. בחלק ניכר ממערכות אלו, מיקומי חלק מהחיישנים לא ידועים ובדרך כלל משתנים בזמן, כלומר חיישנים בתנועה. בפרוייקט זה נממש מערכת חיישנים ונשערך את מיקומם תוך כדי תנועה. מטרת הפרויקט:התוצר הסופי בפרוייקט זה הוא קוד מטלב המדמה שיערוך מיקומי החיישנים ברשת, כאשר השיערוך משתנה תוך כדי תנועת החיישנים. השיערוך יתבצע בעזרת משערך נראות מירבית ויכלול הערכת ביצועים. תכולת הפרויקט:הסטודנטים יידרשו ללמוד את שיטות האיכון השונות ואת משערך הנראות המירבית. לאחר מכן, יידרשו לסמלץ מערכת חיישנים הנמצאים בתנועה ולשערך את מיקומם המשתנה בזמן. לאחר מכן, יידרשו הסטודנטים לבדוק את ביצועיהם ביחס לחסמים ידועים. קורסי קדם:
דרישות נוספות:
מקורות:
|
פרויקטים נוספים מומלצים |
703 Data-streams communication over a noisy channel העברת זרמי-מידע בערוץ תקשורת רועששם המנחה: דר' רן גלס הרקע לפרויקט:במערכות תקשורת מסוימות לאחד המסופים (אליס) יש זרם-מידע (data-stream) אינסופי, למשל, מדידות של חיישן. את המידע צריך להעביר למסוף אחר, למשל לתחנת הבסיס (בוב). לעיתים, ערוץ התקשורת בין שני המסופים עשוי לשבש את ההודעות שנשלחות ביניהן באופן אקראי, ונדרש לשדר את המידע ע״י הוספת קידוד מתאים שיאפשר לבוב לקבל את המידע הנכון. מטרת הפרויקט:מטרת פרויקט זה היא לממש סכמת קידוד בין אליס לבוב שיאפשר העברת זרמי-מידע מעל ערוץ תקשורת רועש. אליס תבצע קידוד לתיקון שגיאות על זרם המידע, שיאפשר לבוב לקבל את נתוני זרם-המידע עבור חלון זמן מסוים. מכיוון שהמידע אינסופי, לא תמיד מעניין את בוב לדעת את כל המידע מתחילתו ועד סופו, אלא חשוב לו רק המידע של ״חלון זמן״ מסוים, נניח, השעה האחרונה. הפרויקט יאפשר לבוב לדעת תמיד את המדידות שבוצעו בשעה האחרונה, כל עוד כמות הרעש (בשעה האחרונה) לא עלתה מעבר לסף מסוים. תכולת הפרויקט:שלבי הפרויקט יכילו:
המימוש יבוצע בשפה עילית (C, Java, Python) על גבי מחשב יחיד שידמה את שני המחשבים המתקשרים ואת ערוץ התקשורת ביניהם. קורסי קדם:
מקורות:
|
407 Reverberation time estimation by deep learning for echo cancellation usage שערוך זמן הדהוד ע"י למידה עמוקה לצורך ביטול מיטבי של הדשם המנחה: ד"ר עופר שוורץ ומר אייל שוורץ הרקע לפרויקט:Hands-free devices are often used in a noisy and reverberant environment. Therefore, the received microphone signal contain the desired near-end speech signal, background noise and a far-end echo signal that results from the acoustic coupling between the loudspeaker and the microphone. These interferences degrade the fidelity and intelligibility of the near-end speech. Acoustic echo cancellation system aims in estimating this acoustic coupling and employing adaptive filter to cancel the received echo signal. מטרת הפרויקט:בפרויקט זה נממש מערכת לזיהוי משך זמן הדהוד של חדר ע"י אלגוריתם למידה עמוקה. המערכת תתאמן על אותות דיבור בעלי זמני הדהוד שונים על מנת ליצור סיווג פנימי של המערכת (כיול פנימי של פרמטרי הלמידה). לאחר מכן, המערכת תדע לסווג באופן אוטומטי זמני הדהוד לאותות דיבור הנקלטים בחדרים שונים. זמן ההדהוד המשוערך יוזן למערכת ביטול הד. מערכת ביטול הד מטרתה להדעיך עד כמה שניתן הד החוזר מרמקול אל המקרופונים כדי לאפשר קליטה נקייה של הדובר הרצוי. כדי להדעיך את ההד באופן מיטבי משתמשים באות הרפרנס הקיים במערכת ומשערכים את המערכת האקוסטית מהרמקול את המיקרופון. ידיעת זמן ההדהוד של החדר תעזור בקביעת האורך של המערכת האקוסטית. לעיתים משתמשים גם במסנן נוסף כדי להדעיך הד שיורי. המסנן הנוסף זקוק גם הוא לשערוך של זמן ההדהוד של החדר. התוצר הסופי יהיה מערכת כוללת אשר מכילה:
תכולת הפרויקט:
קורסי קדם:
דרישות נוספות:
מקורות:
|
408 Wind noise reduction from speech using spectral techniques ניקוי רעשי רוח מאות דיבור ע"י שיטות ספקטראליות.שם המנחה: ד"ר עופר שוורץ הרקע לפרויקט:This project uses an efficient technique for the enhancement of speech signals disturbed by wind noise. In almost all noise reduction systems an estimate of the current noise power spectral density (PSD) is required. As common methods for background noise estimation fail due to the non-stationary characteristics of wind noise signals, special algorithms are required. The estimation technique usually consists of three steps:
Generally, we need to exploit the different spectral energy distributions of speech and wind noise. מטרת הפרויקט:בפרויקט נתכנן ונממש מערכת לניקוי רעשי רוח מאות דיבור ע"י מיקרופון יחיד. סדרת מאמרים שעוסקים בשיטות ספקטראליות תבחן ותתמיין ע"מ למפות את השיטות הקיימות לזהוי רעש רוח וניתוח המאפיינים שלו. השיטות מבוססות מודלים סטטיסטיים לרעש רוח ולדיבור במישור התדר. רעש הרוח מאופיין בהשתנות גבוהה על ציר הזמן ובאופיין של דעיכה אקספוננטציאלית על ציר התדר. ניצול של המאפיינים השונים של הרוח מול דיבור יכול להועיל לשערוך מדויק של הצפיפות הספקטראלית של רעש הרוח. לאחר מכן נשתמש במסנן חד-ערוצי כדי לסנן את רעש הרוח ולקבל ניקוי מיטבי של אות הדיבור. תכולת הפרויקט:בפרויקט זה נבצע:
קורסי קדם:
דרישות נוספות:
מקורות:
|
409 Speech and noise detection using the cGMM algorithm in noisy environment for joint source separation and denoising using the LCMV algorithm. זיהוי דוברים ורעש באמצעות אלגוריתם cGMM בסביבה רועשת לצורך ביטול רעש והפרדת דוברים באמצעות אלגוריתם LCMV.שם המנחה: מר אייל שוורץ הרקע לפרויקט:Application of the linearly constrained minimum variance (LCMV) beamformer (BF) to speaker extraction tasks in real-life scenarios necessitates a sophisticated control mechanism to facilitate the estimation of the noise spatial cross-power spectral density (cPSD) matrix and the relative transfer function (RTF) of all sources of interest. מטרת הפרויקט:בפרוייקט זה נממש מערכת ליצירת מסכה זמנית/תדרית שתסווג על ידי אלגוריתם EM זמנים ותדרים שונים לדוברים שונים ואל הרעש כשכל זה מבוצע בסביבה רועשת. לאחר מכן ניקח את הקטעים שבהם היו בההם דוברים דומינטיים מהשאר ליצירת RTF עבור הדוברים השונים למימוש מערכת LCMV שתפריד את הדוברים ותנחית את הרעש. תכולת הפרויקט:
קורסי קדם:
דרישות נוספות:
מקורות:
|
229 Compact Bit Generators יצרני ביטים רנדומלייםשם המנחה: דוד צוקר זביב הרקע לפרויקט:הגנות רבות נגד תקיפות הספק על מערכות קריפטוגרפיות דורשות ביטים רנדומיים. השיטה המסורתית לממש יצרנים של ביטים רנדומיים היא לממש אותם בבלוק נפרד לצד הפונקציה הקריפטוגרפית. בהתאם, פותחו שיטות תקיפה משולבות אשר מנסות לנטרל את היצרנים הרנדומיים, במקביל לתקיפת הספק של הפונקציה הקריפטוגרפית. מטרת הפרויקט:במסגרת פרויקט זה אנו נפתח יצרני ביטים רנדומיים קטנים אשר יהיו ניתנים למימוש בתוך הפוקנציה הקריפטוגרפית, וכך יקשו על התקיפה והניטרול שלהם. בפרויקט זה יש מקום לפיתוח יצרנים ב־ASIC וב־FPGA, בהתאם למה שמעניין את הסטודנטים. תכולת הפרויקט:תכנון חומרתי של יצרן ביטים רנדומיים, מימוש ומדידות (ב־FPGA) או סימולציות (ASIC). קורסי קדם:
דרישות נוספות:
מקורות:D. Zooker, M. Avital, Y. Weizman, A. Fish and O. Keren, "Silicon Proven 1.8umX9.2um 65-nm Digital Bit Generator for Hardware Security Applications," in IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, vol. 66, no. 10, pp. 1713-1717, Oct. 2019, doi: 10.1109/TCSII.2019.2929158. |