Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται μελέτη της μεθόδου ανάλυσης ανεξάρτητων συνιστωσών στο ηλεκτροοεγκεφαλογράφημα. Αφού εξετάσουμε το κομμάτι της φυσιολογίας του εγκεφάλου θα δοθεί ένα μαθηματικό υπόβαθρο της ανάλυσης ανεξάρτητων συνιστωσών. Στη συνέχεια θα γίνει μια βιβλιογραφική έρευνα στη σύγκριση αλγορίθμων της ανάλυσης ανεξάρτητων συνιστωσών όταν εφαρμόζονται σε ηλεκτροεγκεφαλογραφήματα με στόχο την βέλτιστη εξαγωγή παρασίτων. Στο τέλος θα γίνει εφαρμογή της μεθόδου της ανάλυσης ανεξάρτητων συνιστωσών σε πραγματικά δεδομένα ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος 64 καναλιών μέσω του περιβάλλοντος του Matlab. Στόχος της εφαρμογής αυτής είναι ο διαχωρισμός των ανεξάρτητων συνιστωσών μη-εγκεφαλικής προέλευσης και η αφαίρεση τους από τα αρχικά δεδομένα. / This thesis is a study of the independent componenet analysis in electroencephalogram. After looking at the piece of brain physiology we will give a mathematical framework of independent component analysis. Then it will become a literature search in the comparison algorithms of Independent Component Analysis in EEGs when applied with a view to optimal extraction of artifacts. At the end will be the method of independent component analysis to real EEG data 64 channels through the environment of Matlab. The aim of this application is the separation of independent components of non brain activity and removing them from the original data.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε και κατασκευάστηκε ένα σύστημα προσομοίωσης και εξομοίωσης των χαρακτηριστικών διαφόρων καναλιών επικοινωνίας ως προς την υποβάθμιση του σήματος και το θόρυβο που αυτά εισάγουν. Για τη διαδικασία σχεδίασης, υλοποίησης και ελέγχου του συστήματος, καθώς και για την εκτέλεση των πειραμάτων χρησιμοποιήθηκε η αναπτυξιακή πλατφόρμα ZedBoard. Στο πρώτο μέ- ρος της εργασίας παρουσιάζονται και αναλύονται τα μοντέλα των υποσυστημάτων που απαρτίζουν το κανάλι, καθώς και η υλοποίησή τους σε λογισμικό και υλικό. Οι δύο κύ- ριες μονάδες επεξεργασίας στο κανάλι είναι ένα FIR φίλτρο και μία γεννήτρια θορύβου. Το φίλτρο χρησιμοποιείται ως το στοιχείο που υποβαθμίζει το σήμα εισόδου, ενώ η γεννήτρια θορύβου εισάγει το τυχαίο σήμα στο κανάλι επικοινωνίας. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας αναλύεται η αρχιτεκτονική του τελικού συστήματος, οι διεπαφές Ε/Ε που χρησιμοποιήθηκαν καθώς και η λογική ελέγχου που ακολουθήθηκε. Τέλος, περιγράφουμε την επικοινωνία και τη λογική ελέγχου του συστήματος, σε επίπεδο εντολών από το περιβάλλον της MATLAB. / The purpose of this thesis is to study and implement a simulation and emulation system of the characteristics of different communications channels concerning the degradation of the signal and the noise they introduce. For the process of design, implementation and monitoring of the system as well as to perform the experiment the ZedBoard development platform was used.In the first part we present and analyze the models of the subsystems which constitute the communication channel and also their implementation in software and hardware. The two main processing units in the channel is a FIR filter and a noise generator. The filter is used as the element that lowers the power of the input signal and the noise generator introduces the random signal to the communication channel.In the second part we analyze the architecture of the final system, the I / O interfaces used and the control logic followed.Finally, we describe the communication and control logic of the system. The commands used for this purpose are developed using the computing environment of MATLAB.

Το αντικείμενο αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της επίδρασης του φυσικού στρώματος των ψηφιακών συνδρομητικών γραμμών στην συνολική απόδοση του DSL συστήματος, όπως αυτή ορίζεται από το συμβατικό επίπεδο εξυπηρέτησης. Πιο συγκεκριμένα εξετάζεται o τρόπος με τον όποιο επιδρούν ο θόρυβος διαφωνίας και τα χαρακτηριστικά του καναλιού στον μέγιστο ρυθμό μετάδοσης που μπορεί να επιτευχθεί. Ο θόρυβος διαφωνίας δημιουργείται από την ανεπιθύμητη παρεμβολή μεταξύ των σημάτων γειτονικών γραμμών της ιδίας δέσμης καλωδίων. Τα χαρακτηριστικά του καναλιού καθορίζονται από το μήκος της γραμμής, την ύπαρξη γεφυρών με ατερμάτιστα τμήματα κατά μήκος του συνδρομητικού βρόγχου και από τις τεχνικές παραμέτρους του δισύρματου καλωδίου (διάμετρος, χαρακτηριστική αντίσταση κ.α.). Με την βοήθεια προσομοιώσεων που υλοποιήθηκαν στο περιβάλλον Μatlab παρουσιάζονται διάφορες μετρήσεις για τον μέγιστο δυνατό ρυθμό μετάδοσης ενός ADSL συστήματος καθώς μεταβάλλονται οι παράγοντες που αναφέρθηκαν παραπάνω. Μελετώντας τα αποτελέσματα αυτά εξάγονται χρήσιμα συμπεράσματα τόσο για την σχεδίαση νέων DSL δικτύων όσο και για την διαχείριση των υπαρχόντων. Έτσι μπορούν να οριστούν ασφαλέστερα οι παράμετροι που περιγράφονται από το συμβατικό επίπεδο εξυπηρέτησης και καθορίζουν την δυνατότητα για παροχή υπηρεσιών εγγυημένης ποιότητας. / The objective of this diploma thesis is to study the effect of DSL physical layer on the overall system infrastructure. More specifically, examine in what way the effects of the crosstalk noise and the channel characteristics on the highest bit rate can be achieved. The crosstalk noise is created by the unwelcome interruption between the neighbor signal lines. The channel characteristics are determined by the length of subscriber loop, by the existence of bridged-tap and the technical parameters of twisted pair (diameter, characteristic resistance etc.). With the help of simulations in Matlab environment, we take various measurements of the highest bit rate of a ADSL system as we change the factors which have been mentioned above. Studying these results are exported useful conclusions for the design of new DSL networks and to manage existing ones. So it can be defined safer parameters which are described by the service level agreements and determine the ability to provide guaranteed quality service.

Στα οπτικά τηλεπικοινωνιακά συστήματα μεγάλων αποστάσεων το κύριο μέλημα είναι η καταπολέμηση των φαινομένων διάδοσης στις οπτικές ίνες. Από το 2004 και μετά το ενδιαφέρον της ερευνητικής κοινότητας έχει στραφεί προς τα οπτικά τηλεπικοινωνιακά συστήματα με δέκτες σύμφωνης φώρασης, καθώς οι τελευταίοι επιτρέπουν την αντιμετώπιση των φαινομένων διάδοσης με ηλεκτρονικά μέσα. Οι σύμφωνοι δέκτες έχουν κατά πολύ αυξημένη πολυπλοκότητα και κόστος σε σχέση με τους δέκτες άμεσης φώρασης, κάνοντας χρήση επιπλέον διατάξεων όπως laser τοπικού ταλαντωτή και προσαρμοσμένες φωτοδιόδους. Όμως, οι δέκτες σύμφωνης φώρασης διατηρούν όλη την πληροφορία (πλάτος και φάση) κατά τη μετατροπή του σήματος από οπτικό σε ηλεκτρονικό, σε αντίθεση με τους δέκτες άμεσης φώρασης που διατηρούν μόνο την πληροφορία που μεταφέρεται από τη στιγμιαία ισχύ του σήματος. Το μεγάλο αυτό πλεονέκτημα των σύμφωνων δεκτών δίνει τη δυνατότητα της αντιμετώπισης των φαινομένων διάδοσης, όπως ο θόρυβος φάσης που θα αναλυθεί σε αυτήν την εργασία, με χρήση συστημάτων ψηφιακής επεξεργασίας σήματος. Ο θόρυβος φάσης είναι ένας από τους σημαντικότερους περιοριστικούς παράγοντες της απόδοσης ενός σύμφωνου οπτικού τηλεπικοινωνιακού συστήματος. Η εκτίμηση και η απαλοιφή του αποτελεί πάντα αναγκαίο και θεμελιώδες βήμα της σωστής ανάκτησης των δεδομένων στο δέκτη, αλλά και σημαντικότατο παράγοντα της επιτυχούς σχεδίασης ενός οπτικού τηλεπικοινωνιακού συστήματος. Παραδοσιακά, για τον προσδιορισμό του θορύβου φάσης, χρησιμοποιείται ένα κύκλωμα PLL (Phase Locked Loop). Το κύκλωμα αυτό όμως παρουσιάζει αυξημένη πολυπλοκότητα, όσον αφορά την υλοποίησή του σε hardware. Έτσι, το επιστημονικό ενδιαφέρον έχει στραφεί πια στη χρήση προσαρμοστικών αλγορίθμων προσδιορισμού θορύβου φάσης. Για την εκτίμηση του θορύβου φάσης χρησιμοποιούνται κυρίως τυφλοί προσαρμοστικοί εξισωτές πρόσθιας τροφοδότησης, αλλά έχουν προταθεί στη βιβλιογραφία και εξισωτές με ανατροφοδότηση απόφασης. Στην πράξη όμως, μόνο οι εξισωτές πρόσθιας τροφοδότησης είναι υλοποιήσιμοι σε hardware αφού η ανάδραση στα οπτικά δίκτυα εισάγει σημαντική καθυστέρηση. Στην παρούσα εργασία μελετάμε με προσομοίωση την απόδοση πέντε διαφορετικών προσαρμοστικών αλγορίθμων εκτίμησης του θορύβου φάσης σε σύμφωνα συστήματα δεκαεξαδικής ορθογωνικής διαμόρφωσης πλάτους 16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Πρόκειται για τον αλγόριθμο του Pfau, τον αλγόριθμο του Fatadin, τον αλγόριθμο ελαχίστων μέσων τετραγώνων (LMS, Least Mean Square), τον κανονικοποιημένο αλγόριθμο ελαχίστων μέσων τετραγώνων (NLMS, Normalized LMS) και τον αλγόριθμο ελαχίστων μέσων τετραγώνων με περιορισμούς (Constrained LMS). / The subject of this Diploma Thesis is the phase noise estimation in long-haul terrestrial coherent optical communications systems, using 16-QAM modulation (Quadrature Amplitude Modulation). Five adaptive equalization algorithms are studied by simulation. The phase noise is a limiting factor of coherent optical communications systems efficiency. The phase noise etsimation is necessary for the right data recovery at the receiver and for the successful design of a coherent optical communications system. Traditionally, a PLL (Phase Locked Loop) circuit is used for the phase noise estimation. However, the implementation of PLL in hardware show increased complexity. Thus, scientific interest is focused to the adaptive algorithms for the phase noise estimation. Blind adaptive feed forward equalizers are used for the phase noise estimation, while decision feedback equalizers have been also proposed in the literature. In practice, however, only the feed forward equalizers are achievable in hardware since the feedback introduces significant delay in optical networks. In this Diploma Thesis we study, by simulation, the performance of five different adaptive phase noise estimation algorithms in 16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation) coherent systems. These algorithms are: the Pfau algorithm , Fatadin algorithm, the Least Mean Square Algorithm (LMS Algorithm), the Normalized LMS (NLMS) and the Constrained LMS.

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως αντικείμενο τη μελέτη τεχνικών αντιμετώπισης θορύβων και παρεμβολών σε αστικό περιβάλλον κυτταρικής κινητής τηλεφωνίας τρίτης γενιάς. Ξεκινώντας γίνεται αναφορά στις κινητές επικοινωνίες, την ιστορική τους διαδρομή, από τα πρώτα τους βήματα τη δεκαετία του 1940 εως τη σημερινή 4η γενιά και τη ραγδαία άνθισή τους τις τελευταίες δεκαετίες. Περιγράφεται αναλυτικά η κυτταρική ιδέα ανάπτυξης των τηλεπικοινωνιακών συστημάτων, οι βασικές αρχές της και τα τεχνικά χαρακτηριστικά της καθώς και τα διεθνή πρότυπα από τα οποία ορίζεται. Ακολουθεί η αναλυτική περιγραφή του συστήματος UMTS, το οποίο δίνει το στίγμα της κυτταρικής κινητής τηλεφωνίας 3ης γενιάς, ενώ το τρίτο κεφάλαιο πραγματεύεται την ασύρματη μετάδοση σε ανοιχτό χώρο, τα μοντέλα διάδοσης και τους διάφορους παράγοντες που μπορεί να επηρεάσουν ένα ασύρματο κανάλι. Ο θόρυβος και οι παρεμβολές ορίζονται και περιγράφονται διεξοδικά στο τέταρτο κεφάλαιο.Στο πέμπτο κεφάλαιο αναπτύσσονται οι τεχνικές αντιμετώπισής τους και στη συνέχεια ακοιλουθεί η περιγραφή μιας συγκεκριμένης τοπολογίας. / The objective of this work is the study of the different reduction techniques for Noise and Interference in 3G cellular mobile telecommunication systems at an urban environment.First a reference is made in mobile communications, their historic journey and their rapid evolution in recent decades.An analytical specification of the cellular concept of development, the technical characteristics and the international standards is made.Follows the description of the umts,the wireless transmission in an environment, the diffusion model and factors that may affect a wireless channel.The noise and interference are defined and described.Chapter five describes the reduction methods,at chapter six a specific topology is described and at last there are some conclusions.

Στην παρούσα εργασία μελετάται το φαινόμενο της Κβαντικής Αποσυνοχής (Decoherence) υπό την επίδραση εξωτερικού θορύβου. Στο πρώτο μέρος της εργασίας γίνεται ανασκόπηση των βασικών εννοιών της Κβαντικής Πληροφορικής, της Θεωρίας Αποσυνοχής και του Στοχαστικού Λογισμού. Στο δεύτερο-ερευνητικό μέρος μελετάται η Decoherence δύο qubits, τα οποία ανήκουν στην Αλυσίδα XY του Heisenberg. Τα qubits αυτά μελετώνται τόσο εντός ομογενούς μαγνητικού πεδίου όσο και εντός μαγνητικού πεδίου στοχαστικού χαρακτήρα. Επίσης, παρουσιάζονται και κάποια αριθμητικά αποτελέσματα στην περίπτωση που έχουμε θόρυβο στο μαγνητικό πεδίο και στη σταθερά συζεύξεως Jx. Στις δύο τελευταίες περιπτώσεις (όπου έχουμε θόρυβο) ευρίσκουμε Decoherence Free Subspaces. Τέλος, προτείνεται τρόπος ανάκτησης της Entanglement στην περίπτωση μικτής αρχικής κατάστασης του συστήματος των qubits. / In the current Master Thesis, the phenomenon of the Quantum Decoherence under the influence of external noise is examined. The first part is a review of the basic elements of Quantum Information Theory, Decoherence Theory, and Stochastic Calculus. In the second part, the Decoherence of two qubits that belong to the XY Heisenberg Chain is studied. The first case is where these qubits are placed in a constant magnetic field, while the second one is where the magnetic field has stochastic behavior. Furthermore, some arithmetic results, in the case of external noise in both the magnetic field and the coupling constant Jx are presented. In the last two cases (where we have noise), we find Decoherence Free Subspaces. Finally, we propose a way to rebound the Entanglement of these two qubits, if they are prepared in a mixed initial state.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την μελέτη της μεθόδου Bootstrap στα πλαίσια συμπλήρωσης των ελλείψεων της DEA, κατά τον υπολογισμό της τεχνικής αποτελεσματικότητας διαφόρων μονάδων λήψης αποφάσεων. Πιο συγκεκριμένα θα μελετηθεί η Bootstrap ως μέσο για τον υπολογισμό της μεροληψίας, και διαστημάτων εμπιστοσύνης των efficiency scores που προκύπτουν από την χρήση της DEA. Όπως θα φανεί, η DEA, ως μία εφαρμογή του γραμμικού προγραμματισμού, αποτελεί μία μη παραμετρική μέθοδο υπολογισμού της τεχνικής αποτελεσματικότητας και χαρακτηρίζεται από το μειονέκτημα της έλλειψης στατιστικών μεγεθών καθώς και την αδυναμία να ξεχωρίσει τον θόρυβο από την αναποτελεσματικότητα. Η Bootstrap από την άλλη, αποτελεί μία επαναληπτική εφαρμογή της DEA, η οποία καλείται να δώσει λύση στα παραπάνω προβλήματα. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής είναι να ελέγξει τον βαθμό στον οποίο η Bootstrap καταφέρνει να εκπληρώσει αυτή την αποστολή. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται πραγματικά δεδομένα που αφορούν ιχθυοκαλλιέργειες που δραστηριοποιούνται στην ελληνική επικράτεια, ενώ οι υπολογισμοί γίνονται μέσω των προγραμμάτων DEAP και PIM – DEA v2.0. / The present diplomatic essay treats the study of Bootstrap method within the bounds of completion of DEA deficiencies during the estimation of technical efficiency of several decision-making units. More precisely it will be scrutinized bootstrap as a mean of estimating biasness and the confidence intervals of the efficiency scores, which arise from the use of DEA. As it will be come clear, DEA as an implementation of linear programming, constitutes a non-parametric method of estimating technical efficiency and is characterized by the drawback of non-distinguishing the noise by the inefficiency. On the other hand, bootstrap constitutes a repetitive implementation of DEA, which is assigned to give a solution to the above questions. The purpose of this essay is to verify the degree in which bootstrap completes this mission. For this reason there are used real data, which concern fish farms that are placed in Greek territory while, the calculations are executed through the programs DEAP and PIM – DEA V2.0

Στην παρούσα διπλωματική εργασία επιχειρείται η ανάλυση και η εκτίμηση της συχνότητας απλών ημιτονοειδών σημάτων υπό την παρουσία λευκού Γκαουσιανού θορύβου (AWGN).Η εκτίμηση παραμέτρων απλών ημιτονοειδών σημάτων υπό την παρουσία προσθετικού Γκαουσιανού θορύβου αποτελεί ένα κλασσικό πρόβλημα και σημαντικό αντικείμενο μελέτης εξαιτίας της πληθώρας των εφαρμογών που έχει στην θεωρία ελέγχου, στην επεξεργασία σημάτων, στις ψηφιακές επικοινωνίες, στην βιοϊατρική τεχνολογία κ.α.Η εκτίμηση της συχνότητας είναι συνήθως το θέμα ‘ζωτικής σημασίας’ του προβλήματος για δύο σημαντικούς λόγους. Αφ’ενός οι συχνότητες πρέπει να εκτιμηθούν διότι αποτελούν μη-γραμμικές συναρτήσεις στην ληφθείσα ακολουθία δεδομένων και αφ’ ετέρου έχοντας καθοριστεί οι συχνότητες, οι υπόλοιπες παράμετροι του σήματος όπως είναι το πλάτος και η φάση του, μπορούν να υπολογιστούν άμεσα. Αρχικά γίνεται μία σύντομη εισαγωγή στις βασικές έννοιες πάνω στις οποίες δομείται η εκτίμηση παραμέτρων ενός ημιτονοειδούς σήματος και έπειτα παρουσιάζονται μερικοί αλγόριθμοι εκτίμησης. Πιο συγκεκριμένα παρουσιάζεται η διαδικασία κατασκευής τους και αναλύονται οι επιδόσεις τους. Τέλος παραθέτουμε και προσομοιώσεις μέσω υπολογιστή για κάθε αλγόριθμο ξεχωριστά και συγκρίνουμε την επίδοση του καθενός με τους υπόλοιπους. Από την σύγκριση αυτή γίνεται εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων σχετικά με τον προσδιορισμό των παραμέτρων κάθε αλγόριθμου αλλά και με την καταλληλότητα κάθε αλγόριθμου για συγκεκριμένες συνθήκες θορύβου. / In this thesis attempts to analyze and estimate the frequency of single sinusoid signals in Additive White Gaussian Noise (AWGN). Parameter estimation of sinusoids has been a classical problem and it is still an important research topic because of its numerous applications in multiple disciplines such as control theory, signal processing, digital communications, biomedical engineering etc. Estimation of the frequencies is often the crucial step in the problem for two principally reasons. Firstly, frequencies should be estimated because they are nonlinear functions in the received data sequence and secondly, once frequencies have been determined, the remaining parameters, such as amplitude and phase, can then be computed straightforwardly. Primarily we introduce some basic concepts on parameters estimation of sinusoid signals and then several estimation algorithms. More specifically shows the fabrication process of these algorithms and analyze their performance. Finally, we quote computer simulations for each algorithm separately and compare their performance. From these comparisons we can draw conclusions on the determination of parameters for each algorithm and the appropriateness of algorithms for specific noise conditions.

Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας μελετήθηκαν οι βασικές αρχές λειτουργίας και θορύβου στα Phase Locked Loops. Στη συνέχεια σχεδιάστηκε το σχηματικό και το layout ενός PLL μικτού σήματος στο λογισμικό σχεδίασης ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, Cadence IC5141. Το κύκλωμα αυτό λειτουργεί σαν συνθέτης συχνοτήτων στην περιοχή των 5GHz, από μία συχνότητα αναφοράς 50MHz, έχει θόρυβο φάσης περίπου 88dBc στο 1MHz από το φορέα και μέση κατανάλωση λιγότερο από 30mW. / Analysis of basic operation principles and noise performance of Phase Locked Loops. Design of a PLL (schematic and layout) in Cadence IC5141.

Ο στόχος της διπλωματικής αυτής εργασίας είναι η μελέτη ενός διαφορικού ταλαντωτή Collpits ο οποίος λειτουργεί ως διαιρέτης συχνότητας με έγχυση ρεύματος στην πηγή, χαμηλού θορύβου και διαφορικής εισόδου, ως προς την κατανάλωση και το θόρυβο. Επίσης συγκρίνεται η απόδοσή του σε αυτούς τους τομείς με την απόδοση άλλων τοπολογιών αναλογικών διαιρετών συχνότητας αλλά και ψηφιακών. / The objective of this thesis is to study a Collpits differential oscillator which works as a low noise and differential input, current source injection frequency divider, by taking into account consumption and noise. Also the performance in these areas is compared with other topologies of analogue and/or digital frequency dividers.