Design Techniques for Sigmadelta based ADC for Wireless Applications

Analog-to digital Converters (ADC) have an important impact on the overall performance of signal processing system. This research is to explore efficient techniques for the design of sigma-delta ADC,specially for multi-standard wireless tranceivers. In particular, the aim is to develop novel models and algorithms to address this problem and to implement software tools which are avle to assist the designer's decisions in the system-level exploration phase. To this end, this thesis presents a framework of techniques to design sigma-delta analog to digital converters.A2-2-2 reconfigurable sigma-delta modulator is proposed which can meet the design specifications of the three wireless communication standards namely GSM,WCDMA and WLAN. A sigma-delta modulator design tool is developed using the Graphical User Interface Development Environment (GUIDE) In MATLAB.Genetic Algorithm(GA) based search method is introduced to find the optimum value of the scaling coefficients and to maximize the dynamic range in a sigma-delta modulator.

Development and Analysis of Microstrip Antennas For Dual Band Microwave Communication

The thesis explores the outcome of the exhaustive theoretical and experimental investigations performed on Octagonal Microstrip Antenna configurations. Development of the MATLAB TM backed 3D-Conformal Finite Difference Time Domain (CFDTD)Modeller for the numerical computation of the radiation characteristics of the antenna is the theme of the work. The predicted results are verified experimentally and by IE3D TM simulation. The influence of the patch dimensions,feed configurations,feed dimensions and feed positions upon the radiation performance of the antenna is studied in detail. Octagonal Microstrip Antenna configurations suitable for Mobile-Bluetooth application is dealt in detail. A simple design formula for the regular Octagonal geometry is also presented. A compact planar multi band antenna for GPS/DCS/2.4/5.8GHz WLAN application is included as appendix A. Planar near field measurement technique is explained in appendix B.

Mocrostrip-Fed Compact Dual Band Planar Antenna

The thesis is the outcome of the theoretical and experimental investigations on mocrostrip-fed printed strip monopole antenna.Finite ground plane has been effectively utilized to excite a new resonance near the fundamental mode by introducing another extended strip from the ground plane,without affecting compactness.Further size reduction was achieved by carrying out folding analysis on dual strip antenna and a compact folded dual strip antenna has been designed.Design methodologies for both the compact dual band antennas are presented.The proposed antennas can be used for mobile and WLAN applications due to wide bandwidth,moderate gain and omnidirectional radiation coverage.

Hexagonal dielectric resonator antenna - A novel DR antenna for wireless communication

In this thesis, the author proposes a new geometry DR antenna-the Hexagonal Dielectric Resonator Antenna(HDRA)-capable of multiple frequency operation on a single feed of excitation.This avoids the conventional use of miniaturizes the structure.The properties of the HDRA on microstrip as well as coaxial feeding have been studied.The analysis of radiation characteristics indicates a gain comparable with other shapes.The antenna is capable of providing efficiency around 98%.The simulation using HFSS also yields results in conformity with the experimental results.Mode analysis is carried out and the modes are identified.The determination of the reflection characteristics through theoretical analysis using FDTD validates the multifrequency operation of the antenna,The antenna finds application in DCT,PCS and WLAN bands.

Wideband Printed Microstrip Antenna for Wireless Communications

A simple electromagnetically coupled wideband printed microstrip antenna having a 2:1 VSWR bandwidth of 38% covering the 5.2/5.8-GHz WLAN, HIPERLAN2, and HiSWANa communication bands is presented. The large bandwidth is obtained by adding a rectangular metal strip on a slotted square microstrip antenna. The antenna occupies an overall dimension of 42 times 55 times 3.2 mm3 when printed on a substrate of dielectric constant 4. It exhibits good radiation characteristics and moderate gain in the entire operating band. Details of the design along with experimental and simulation results are presented and discussed.

A Quasi-Omnidirectional Antenna for Modern Wireless Communication Gadgets

A compact, planar, wideband antenna designed by modifying the coplanar waveguide is presented in this letter. The proposed antenna finds a wide range of applications including advanced wireless systems (AWS), DCS-1800, DCS-1900/PCS/PHS, WiBro, BlueTooth/WLAN/WiBree/ZigBee, DMB, Global Star Satellite Phones, and digital cordless phones. Wide bandwidth > 75% centered at 2.50 GHz, quasi-omnidirectional radiation coverage along with moderate gain and efficiency are the salient features of the antenna. A prototype fabricated on a substrate with dielectric constant 4.4 and thickness 1.6 mm occupies an area of (31times 64) mm2. Details of antenna design and discussions on the effect of various antenna parameters on the radiation characteristics are presented.

Compact dual-band antenna for wireless access point

A compact dual-band printed antenna covering the 2.4 GHz (2400-2485 MHz) and 5.2 GHz (5150-5350 MHz) WLAN bands is presented. The experimental analysis shows a 2:1 VSWR bandwidth of up to 32 and 8% for 2.4 and 5.2 GHz, respectively. The measured radiation patterns are nearly omnidirectional, with moderate gain in both the WLAN bands.

“Design and Development of Coplanar Strip Fed Planar Antennas”

With the recent progress and rapid increase in the field of communication, the designs of antennas for small mobile terminals with enhanced radiation characteristics are acquiring great importance. Compactness, efficiency, high data rate capacity etc. are the major criteria for the new generation antennas. The challenging task of the microwave scientists and engineers is to design a compact printed radiating structure having broadband behavior along with good efficiency and enhanced gain. Printed antenna technology has received popularity among antenna scientists after the introduction of planar transmission lines in mid-seventies. When we view the antenna through a transmission line concept, the mechanism behind any electromagnetic radiator is quite simple and interesting. Any electromagnetic system with a discontinuity is radiating electromagnetic energy. The size, shape and orientation of the discontinuities control the radiation characteristics of the system such as radiation pattern, gain, polarization etc. It can be either resonant or non-resonant. This thesis deals with antennas that are developed from a class of transmission lines known as coplanar strip-CPS, a planar analogy of parallel pair transmission line. The specialty of CPS is its symmetric structure compared to other transmission lines, which makes the antenna structures developed from CPS quite simple for design and fabrication. The structural modifications on either metallic strip of CPS results in different antennas. The first part of the thesis discusses a single band and dual band design derived from open ended slot lines which are very much suitable for 2.4 and 5.2 GHz WLAN applications. The second section of the study is vectored into the development of enhanced gain dipoles. A single band dipole and a wide band enhanced gain dipole suitable for 5.2/5.8 GHZ band and imaging applications are developed and discussed. Last part of the thesis discusses the development of directional UWBs. Three different types of ultra-compact UWBs are developed and almost all the frequency domain and time domain analysis of the structures are discussed.

Design of a Compact Multiband Microstrip Antenna

A compact microstrip multiband antenna on a modified ground plane which can operate over the bands starting from 900 MHz to 5.35 GHz which includes the GSM (880-960) GPS (1568-1592 MHz), DCS (1710-1880 MHz), and PCS (1850- 1990 MHz). UMTS (1920-2170 MHz), IEEE 802.11 b/g (2400- 2484) and WLAN IEEE 802.11a band (5.15-5.35) is reported in this paper. The overall dimension of the antenna is 33 x 33 mm2 including the top patch with a dimension 22 x 22 mm2. The experimental results of the antenna are presented in this paper. The results confirm that the antenna exhibits wide band characteristics and covers 7 bands of operation

A Novel Planar Fractal Antenna with CPW-Feed for Multiband Applications

In this paper, a multiband antenna using a novel fractal design is presented. The antenna structure is formed by inscribing a hexagonal slot within a circle. This base structure is then scaled and arranged within the hexagon along its sides without touching the outer structure. The proposed CPW fed, low profile antenna offers good performance in the 1.65 – 2.59 GHz, 4.16 – 4.52 GHz and 5.54 – 6.42 GHz bands and is suitable for GSM 1800/1900, Bluetooth, IMT advanced systems and upper WLAN applications. The antenna has been fabricated on a substrate of height 1.6 mm and εr = 4.4 and simulation and experimental results are found to be in good agreement

Ein XML-basiertes Modell für synchrone Gruppenarbeit auf gemeinsamen Informationsräumen

In dieser Arbeit wird ein generisches Modell fuer synchrone Gruppenarbeit auf gemeinsamen Informationsraeumen entwickelt. Fuer die Entwicklung dieses Modells muessen die Grundfunktionen fuer Anwendungen der synchronen Gruppenarbeit realisiert werden. Neben der Modellierung des Datenraumes (Datenmodell) und der operationellen Schnittstelle (Interaktionsmodell), muessen Mechanismen fuer die Darstellung der Aktivitaeten der Gruppenmitglieder auf dem Informationsraum (Awareness), sowie fuer die Synchronisierung gleichzeitiger Zugriffe verschiedener Benutzer auf dem Datenraum realisiert werden (Nebenlaeufgkeitskontrolle). Das Grundproblem bei der Loesung der Nebenlaeufigkeit liegt bei der Aufgabe der Isolation aus den klassischen ACID-Transaktionen zu gunsten von Awareness. Die rapide Entwicklung von Techniken der mobilen Kommunikation ermoeglicht den Einsatz dieser Geraete fuer den Zugriff auf Daten im Internet. Durch UMTSund WLAN-Technologien koennen Mobilgeraete fuer Anwendungen ueber die reine Kommunikation hinaus eingesetzt werden. Eine natuerliche Folge dieser Entwicklung sind Anwendungen fuer die Zusammenarbeit mehrerer Benutzer. In der Arbeit wird daher auf die Unterstuetzung mobiler Geraete besonderen Wert gelegt. Die Interaktion der Benutzer auf den gemeinsamen Datenraum wird durch einfache Navigationsoperationen mit einem Cursor (Finger) realisiert, wobei der Datenraum durch XML-Dokumente dargestellt wird. Die Visualisierung basiert auf der Transformierung von XML-Dokumenten in andere XML-basierte Sprachen wie HTML oder SVG durch XSLT-Stylesheets. Awareness-Informationen werden, aehnlich dem Fokus/Nimbus-Modell, von der Interaktion der Benutzer und der Ermittlung der sichtbaren Objekte bei dem Benutzer hergeleitet. Fuer eine geeignete Kontrolle der Nebenlaeufigkeit wurde der Begriff der visuellen Transaktion eingefuehrt, wo die Auswirkungen einer Transaktion von anderen Benutzern (Transaktionen) beobachtet werden koennen. Die Synchronisierung basiert auf einem Sperrverfahren und der Einfuehrung der neuen W-Sperre und der Grundoperationen readV und writeV. Das Modell (Groupware-Server) wird in der Arbeit in einem Prototyp implementiert. Weiterhin wird eine Java-Anwendung sowohl auf einem Desktop PC als auch auf einem Pocket PC (iPAQ 3970) implementiert, welche die Einsetzbarkeit dieses Prototyps demonstriert.

Framework for middleware executed on mobile devices

Die ubiquitäre Datenverarbeitung ist ein attraktives Forschungsgebiet des vergangenen und aktuellen Jahrzehnts. Es handelt von unaufdringlicher Unterstützung von Menschen in ihren alltäglichen Aufgaben durch Rechner. Diese Unterstützung wird durch die Allgegenwärtigkeit von Rechnern ermöglicht die sich spontan zu verteilten Kommunikationsnetzwerken zusammen finden, um Informationen auszutauschen und zu verarbeiten. Umgebende Intelligenz ist eine Anwendung der ubiquitären Datenverarbeitung und eine strategische Forschungsrichtung der Information Society Technology der Europäischen Union. Das Ziel der umbebenden Intelligenz ist komfortableres und sichereres Leben. Verteilte Kommunikationsnetzwerke für die ubiquitäre Datenverarbeitung charakterisieren sich durch Heterogenität der verwendeten Rechner. Diese reichen von Kleinstrechnern, eingebettet in Gegenstände des täglichen Gebrauchs, bis hin zu leistungsfähigen Großrechnern. Die Rechner verbinden sich spontan über kabellose Netzwerktechnologien wie wireless local area networks (WLAN), Bluetooth, oder UMTS. Die Heterogenität verkompliziert die Entwicklung und den Aufbau von verteilten Kommunikationsnetzwerken. Middleware ist eine Software Technologie um Komplexität durch Abstraktion zu einer homogenen Schicht zu reduzieren. Middleware bietet eine einheitliche Sicht auf die durch sie abstrahierten Ressourcen, Funktionalitäten, und Rechner. Verteilte Kommunikationsnetzwerke für die ubiquitäre Datenverarbeitung sind durch die spontane Verbindung von Rechnern gekennzeichnet. Klassische Middleware geht davon aus, dass Rechner dauerhaft miteinander in Kommunikationsbeziehungen stehen. Das Konzept der dienstorienterten Architektur ermöglicht die Entwicklung von Middleware die auch spontane Verbindungen zwischen Rechnern erlaubt. Die Funktionalität von Middleware ist dabei durch Dienste realisiert, die unabhängige Software-Einheiten darstellen. Das Wireless World Research Forum beschreibt Dienste die zukünftige Middleware beinhalten sollte. Diese Dienste werden von einer Ausführungsumgebung beherbergt. Jedoch gibt es noch keine Definitionen wie sich eine solche Ausführungsumgebung ausprägen und welchen Funktionsumfang sie haben muss. Diese Arbeit trägt zu Aspekten der Middleware-Entwicklung für verteilte Kommunikationsnetzwerke in der ubiquitären Datenverarbeitung bei. Der Schwerpunkt liegt auf Middleware und Grundlagentechnologien. Die Beiträge liegen als Konzepte und Ideen für die Entwicklung von Middleware vor. Sie decken die Bereiche Dienstfindung, Dienstaktualisierung, sowie Verträge zwischen Diensten ab. Sie sind in einem Rahmenwerk bereit gestellt, welches auf die Entwicklung von Middleware optimiert ist. Dieses Rahmenwerk, Framework for Applications in Mobile Environments (FAME²) genannt, beinhaltet Richtlinien, eine Definition einer Ausführungsumgebung, sowie Unterstützung für verschiedene Zugriffskontrollmechanismen um Middleware vor unerlaubter Benutzung zu schützen. Das Leistungsspektrum der Ausführungsumgebung von FAME² umfasst: • minimale Ressourcenbenutzung, um auch auf Rechnern mit wenigen Ressourcen, wie z.B. Mobiltelefone und Kleinstrechnern, nutzbar zu sein • Unterstützung für die Anpassung von Middleware durch Änderung der enthaltenen Dienste während die Middleware ausgeführt wird • eine offene Schnittstelle um praktisch jede existierende Lösung für das Finden von Diensten zu verwenden • und eine Möglichkeit der Aktualisierung von Diensten zu deren Laufzeit um damit Fehlerbereinigende, optimierende, und anpassende Wartungsarbeiten an Diensten durchführen zu können Eine begleitende Arbeit ist das Extensible Constraint Framework (ECF), welches Design by Contract (DbC) im Rahmen von FAME² nutzbar macht. DbC ist eine Technologie um Verträge zwischen Diensten zu formulieren und damit die Qualität von Software zu erhöhen. ECF erlaubt das aushandeln sowie die Optimierung von solchen Verträgen.

Virtual Radio Engine

Software Defined Radio (SDR) hardware platforms use parallel architectures. Current concepts of developing applications (such as WLAN) for these platforms are complex, because developers describe an application with hardware-specifics that are relevant to parallelism such as mapping and scheduling. To reduce this complexity, we have developed a new programming approach for SDR applications, called Virtual Radio Engine (VRE). VRE defines a language for describing applications, and a tool chain that consists of a compiler kernel and other tools (such as a code generator) to generate executables. The thesis presents this concept, as well as describes the language and the compiler kernel that have been developed by the author. The language is hardware-independent, i.e., developers describe tasks and dependencies between them. The compiler kernel performs automatic parallelization, i.e., it is capable of transforming a hardware-independent program into a hardware-specific program by solving hardware-specifics, in particular mapping, scheduling and synchronizations. Thus, VRE simplifies programming tasks as developers do not solve hardware-specifics manually.

Instalación y puesta en funcionamiento de una red inalámbrica en el centro educativo.

Se presenta memoria final de proyecto educativo que pretende la implantación de un nodo inalámbrico de una cobertura aproximada de 2 km omnidireccionales con el fin de dar acceso a la red del centro desde los hogares a toda la comunidad educativa. Con ello, se permitirá acceder a información relativa al centro y consulta a internet con carácter gratuito utilizando para ello tecnología wireless de última generación. Se realiza en el IES Inca Garcilaso de Montilla, Córdoba. Los objetivos son: acceder a la información del centro mediante una conexión inalámbrica; permitir a toda la comunidad educativa una conexión inalámbrica desde casa a internet, totalmente gratuita, utilizando la infraestructura de red del IES; promover la utilización de las nuevas tecnologías y el acceso a la sociedad de la información; fomentar el uso de sofware libre entre la comunidad educativa; apoyar el proceso de enseñanza-aprendizaje utilizando las nuevas tecnologías. El proceso consta de varias fases: instalación y configuración de un nodo 'WLAN' en el centro; instalación y configuración de un servidor de contenidos con sofware libre; formación al profesorado en la utilización de la red inalámbrica y la plataforma elearning; difusión del proyecto entre la comunidad educativa; formación y asesoramiento al alumnado para la utilización y conexión a la red inalámbrica del centro, y el acceso a los contenidos depositados en el servidor; puesta en funcionamiento de la red. Los resultados concretos han sido: creación de una red ciudadana libre de uso generalizado por la comunidad educativa, con acceso inalámbrico; utilización de la red inalámbrica para acceder a información del centro y a internet; utilización del alumnado de las nuevas tecnologías como herramienta de ayuda para su formación; utilización generalizada de las nuevas tecnologías en la práctica docente; creación de una plataforma que ayude al intercambio de ideas y proyectos entre profesorado y alumnado; promover la utilización del software libre.

Performance of asynchronous channel assignment scheme in non-uniform and dynamic topology WLANs

Dense deployments of wireless local area networks (WLANs) are fast becoming a permanent feature of all developed cities around the world. While this increases capacity and coverage, the problem of increased interference, which is exacerbated by the limited number of channels available, can severely degrade the performance of WLANs if an effective channel assignment scheme is not employed. In an earlier work, an asynchronous, distributed and dynamic channel assignment scheme has been proposed that (1) is simple to implement, (2) does not require any knowledge of the throughput function, and (3) allows asynchronous channel switching by each access point (AP). In this paper, we present extensive performance evaluation of this scheme when it is deployed in the more practical non-uniform and dynamic topology scenarios. Specifically, we investigate its effectiveness (1) when APs are deployed in a nonuniform fashion resulting in some APs suffering from higher levels of interference than others and (2) when APs are effectively switched `on/off' due to the availability/lack of traffic at different times, which creates a dynamically changing network topology. Simulation results based on actual WLAN topologies show that robust performance gains over other channel assignment schemes can still be achieved even in these realistic scenarios.