<p>Denne masteroppgaven er et arbeid mot et system med et dynamisk rekonfigurerbart digitalt FIR-filter på FPGA. Filteret benytter konstantmultiplikatorer optimalisert med CSD-kode for lite areal og kort rekongureringstid samtidig som høy fleksibilitet. Filterstruktur og partisjoneringsalternativer for oppdeling i dynamisk og statisk design er analysert, det er sett på betydningen ved bruk av bussmakroer, og det er sett på muligheten for bruk av multiplikatormoduler med dynamisk størrelse for eventuelt å gjenbruke ledig logikk. Tre filtervarianter er simulert og syntetisert mot Virtex-4 på et testkort av typen Suzaku-V. Et FIR-filter på transponert form med individuelle delvis rekonfigurerbare konstantmultiplikatormoduler gir et godt utgangspunkt for videre arbeid. Arbeidet er en videreføring av prosjektoppgaven der det ble laget et program som genererer FIR-filtre og CSD-enkodede konstantmultiplikatorer i VHDL. Prosjektoppgaven ble skrevet i desember 2008.</p>

<p>Talesyntese er en teknologi som søker å omdanne skreven tekst til naturlig tale. Arbeidet i denne masteroppgaven har tatt utgangspunkt i resultatene fra FONEMA-prosjektet, et samarbeid mellom NTNU og Telenor. Dette prosjektet har produsert verktøy og metoder for å kunne utføre høykvalitets norsk talesyntese, men det er ønske om å forbedre ytelsen til disse systemene. Denne masteroppgaven har fokusert på to punkter i den forbindelse: effektivisering av syntesedatabase og forbedring av kvalitet for syntetisert stemme. TTS-systemet som har blitt brukt i denne masteroppgaven utfører talesyntese ved hjelp av teknikken skjøtesyntese. Dette krever en stor syntesedatabase bestående av en stor mengde lydklipp med innlest tale. Systemet henter så ut biter av disse lydklippene og setter de sammen for å syntetisere en vilkårlig setning. Syntesedatabasen som har blitt brukt inneholder opprinnelig 5.363 lydklipp, og i en omfattende analyse av ble det avdekket en klar skjevhet i hvor ofte de forskjellige lydklippene faktisk ble benyttet til syntetisering. På bakgrunn av analyseresultatene har det blitt utviklet to nye syntesedatabaser som kun inneholder 90 % av lydklippene fra den opprinnelige syntesedatabasen, mens de 10 % minst brukte ytringene er tatt vekk. Til tross for reduksjonen, viser objektive og subjektive tester at ytelsen er like god for alle de tre syntesedatabasene. Det er ingen markant forskjell på databasenes difondekning eller hvilke setninger som kan syntetiseres, og den produserte talen er i stor grad av samme kvalitet. Det opprinnelige TTS-systemet produserer i stor grad tale av god kvalitet, men håndterer ikke situasjoner hvor en ytring med difoner som ikke eksisterer i syntesedatabasen forsøkes syntetisert. Resultatet er at ingen deler av en slik ytring lar seg syntetisere. Det har derfor blitt utviklet et sett med substitusjons- og omskrivningsregler for å endre om på den fonemiske transkripsjonen til ytringene dette gjelder. Tanken er å bytte ut et difon med et annet som høres tilnærmet likt ut, men som også er representert i syntesedatabasen. Arbeidet har resultert i at alle setninger lot seg syntetisere under testing av systemet. I tillegg er den produserte talen i stor grad av god eller akseptabel kvalitet.</p>

<p>Ved utviklingen av nye produkter er det ønskelig å ha muligheten til å teste produktet for å forsikre korrekt oppførsel. For AHEADs Network on Chip løsning vil en slik testing kreve et skreddersydd testmiljø. Arbeidet i denne oppgaven kartlegger en rekke relevante testfasiliteter, for så å evaluere alle disse med hensyn på implementerbarhet, samt areal- og tidsbegrensninger. Videre er en prioritetsliste opprettet der alle testfasilitetene rangeres etter prioritet. Ut ifra denne prioritetslisten er det implementert en rekke moduler som tilbyr meget nøye trafikksimulering med enten en pseudotilfeldig eller fast bitrate, samt lagring av samtlige pakkers tidsforsinkelse gjennom rutersystemet. Det er også designet en ny arbiter for å bedre utsultingen av den lokale inngangen ved høy pågang på ruteren. Modulene som er designet i denne oppgaven er. • Konfigurerbar trafikkgenerator • Trafikkmonitor • Kontrollmodul for utlesning av data • Arbiter Videre er alle modulene simulert for korrekt oppførsel, samt at systemet er implementert og testet på målplattformen Suzaku-S. Testene viser at testmiljøet er meget anvendelig med hensyn på å simulere kompliserte trafikkbilder, samt gi relevant informasjon og vranglåser og bugs som kan benyttes i videre utvikling av systemet. Testmiljøet er også benyttet til å trafikkplanlegge en videoskalerer, der testmiljøets rolle er å angi om den gitte modulplasseringen tilfredsstiller throughputkravene hver modul har.</p>

<p>Støy er et av de miljøproblemene som rammer flest mennesker i Norge. Om lag 1,7 millioner mennesker er utsatt for støy ved boligen sin. En halv million er mye eller sterkt plaget, og rundt 200 000 har problemer med nattesøvnen. Jernbanestøy står for 4 % av støyplagene. For å komme nærmere Norges mål om 10 % reduksjon i støyplager innen 2020, er dimensjonering av støytiltak mot jernbane viktig, og spesielt kritisk er innendørs maksimalnivå i soverom på nattestid. Støy innendørs består av to deler; luftoverført støy gjennom vegg, vinduer og ventiler, og strukturoverført støy gjennom bakken og huskonstruksjonen. For å bedre vite hvilke støytiltak som bør gjøres er det viktig å kunne skille hvilke bidrag som kommer fra luftoverført og strukturoverført støy. To tenkelige metoder for å skille nevnte støybidrag er satt opp. Den ene metoden er å måle vibrasjoner på rommets flater og beregne avstrålt strukturlyd, mens den andre metoden måler lydisolasjon i fasaden med både høyttaler og tog som kilde. Det er i oppgaven utført 3 feltmålinger ved Lysaker, i og utenfor et hus jernbaneverket har stilt til disposisjon. Ved å benytte OROS-36 analysator har det vært mulig å gjøre målinger i sju kanaler samtidig, med 1/3 oktavbånd fra 10Hz-10kHz. På denne måten har det vært mulig å se maksimalnivå fra forskjellige delkilder som en funksjon av både tid og frekvens. Det er i oppgaven utført store mengder praktisk arbeid som har gitt store mengder rådata, i oppgaven ble det lagt størst vekt på data fra godstog, som gir det høyeste støybidraget på strekningen, samt type 69 NSB Lokaltog, som frekventerer hyppigst på strekningen.</p>

<p>In this thesis hardware-software intercommunication in a reconfigurable system has been investigated based on a framework for run time reconfiguration. The goal has been to develop a fast and flexible link between applications running on an embedded processor and reconfigurable accelerator hardware in form of a Xilinx Virtex device. As a start the link was broken down into hardware and software components based on constraints from earlier work and a general literature search. A register architecture for reconfigurable modules, a reconfigurable interface and a backend bridge linking reconfigurable hardware with the system bus were identified as the main hardware components whereas device drivers and a hardware operating system were identified as software components. These components were developed in a bottom-up approach, then deployed, tested and evaluated. Synthesis and simulation results from this thesis suggest that a hybrid register architecture, a mix of shift based and addressable register architecture might be a good solution for a reconfigurable module. Such an architecture enables a reconfigurable interface with full duplex capability with an initially small area overhead compared to a full scale RAM implementation. Although the hybrid architecture might not be very suitable for all types of reconfigurable modules it can be a nice compromise when attempting to achieve a uniform reconfigurable interface. Backend bridge solutions were developed assuming the above hybrid reconfigurable interface. Three main types were researched: a software register backend, a data cache backend and an instruction and data cache backend. Performance evaluation shows that the instruction and data cache outperforms the other two with an average acceleration ratio of roughly 5-10. Surprisingly the data cache backend performs worst of all due to latency ratios and design choices. Aside from the BRAM component required for the cache backends, resource consumption was shown to be only marginally larger than a traditional software register solution. Caching using a controller in the backend-bridge can thus provide good speedup for little cost as far as BRAM resources are not scarce. A software-to-hardware interface has been created has been created through Linux character device driver and a hardware operating system daemon. While the device drivers provide a middleware layer for hardware access the HWOS separates applications from system management through a message queue interface. Performance testing shows a large increase in delay when involving the Linux device drivers and the HWOS as compared to calls directly from the kernel. Although this is natural, the software components are very important when providing a high performance platform. As additional work specialized cell handling for reconfigurable modules has been addressed in the context of a MPEG-4 decoder. Some light has also been shed on design of reconfigurable modules in Xilinx ISE which can radically improve development time and decrease complexity compared to a Xilinx Platform Studio flow. In the process of demonstrating run time reconfigurations it was discovered that a clock signal will resist being piped through bus macros. Also broken functionality has been shown when applying run time reconfiguration to synchronous designs using the framework for self reconfiguration.</p>

<p>This paper contains the analysis, development, production and testing of a surveillance system for the monitoring of the MKDG, a high voltage pulse kicker in the MKD-system. The MKD-system is a part of the LHC Beam Dump System situated at point 6 in the LHC. The surveillance is active whenever the MKDs are operational. The system is reporting any deviations from normal behaviour and runs an extensive analysis of the MKDG whenever there is a beam dump. The results are checked before a new run in the LHC can be initiated. The final result is a working prototype which monitors and analyzes the MKDG and communicates the results to a PLC. The accomplished resolution is 10 bits for all six channels and this is acceptable.</p>

<p>Cryptography has begun its journey into the field of quantum information theory. Classical cryptography has shown weaknesses, which may be exploited in the future, either by development in mathematics, or by quantum computers. Quantum key distribution (QKD) is a promising path for cryptography to enable secure communication in the future. Although the theory of QKD promises absolute security, the reality is that current quantum crypto systems have flaws in them, as perfect devices have proven impossible to build. However, this can be taken into account in security proofs to ensure security, even with flaws. Security loopholes in QKD systems are being discovered as development progresses. Nevertheless, the system being built at NTNU is intended to address them all, creating a totally secure system. During this thesis, work was continued assembling the interferometer which is the basis for encoding qubits. It was fully connected on an optical table, and interference was obtained. Concerning theoretical work, calculations for a photon source specific parameter was carried out. It consisted of expanding previous framework and applying the results in both an established security proof, and a recent generalization of this proof. Two source effects were in focus, the lasers random phase and its fluctuating pulse intensity. Where analytical derivation was no longer possible, Matlab was used for numerical calculations. Under the conditions of the framework and proofs this thesis lies on, randomized phase turned out to have a negligible improvement over the case of non-random phase. Fluctuating amplitude showed a larger effect, reducing system performance. The input parameters were extreme, thus in a realistic situation it should not affect system performance significantly. However, these fluctuations must be taken into account when proving system security.</p>

<p>Modelling of multimode and layer structure by transfermatrices</p>

<p>Blind spectrum sensing in cognitive radio is being addressed in this thesis. Particular emphasis is put on performance in the low signal to noise range. It is shown how methods relying on traditional sample based estimation methods, such as the energy detector and autocorrelation based detectors, suffer at low SNRs. This problem is attempted to be solved by investigating how higher order statistics and information theoretic distance measures can be applied to do spectrum sensing. Results from a thorough literature survey indicate that the information theoretic distance gls{kl} divergence is promising when trying to devise a novel cognitive radio spectrum sensing scheme. Two novel detection algorithms based on Kullback-Leibler divergence estimation are proposed. However, unfortunately only one of them has a fully proven theoretical foundation. The other has a partial theoretical framework, supported by empirical results. Detection performance of the two proposed detectors in comparison with two reference detectors is assessed. The two reference detectors are the energy detector, and an autocorrelation based detector. Through simulations, it is shown that the proposed KL divergence based algorithms perform worse than the energy detector for all the considered scenarios, while one of them performs better than the autocorrelation based detector for certain signals. The reason why the detectors perform worse than the energy detector, despite the good properties of the estimators at low signal to noise ratios, is that the KL divergence between signal and noise is small. The low divergence stems from the fact that both signal and noise have very similar probability density distributions. Detection performance is also assessed by applying the detectors to raw data of a downconverted UMTS signal. It is shown that the noise distribution deviates from the standard assumption (circularly symmetric complex white Gaussian). Due to this deviation, the autocorrelation based reference detector and the two proposed Kullback-Leibler divergence based detectors are challenged. These detectors rely heavily on the aforementioned assumption, and fail to function properly when applied to signals with deviating characteristics.</p>

<p>Støyreduksjon har blitt utført på hyperspektrale bilder i både spektral retning og romlige retninger. Algoritmene som har blitt benyttet for å oppnå støyreduksjon er Principal Component Analysis (PCA), Maximum Noise Fraction (MNF) og wavelet-transform. MNF-algoritmen har blitt kjørt med mange forskjellige støyestimatorer for å bestemme hvilke av disse som gir høye signal-støy-forhold. Å utføre støyestimatet i fourierrommet har også blitt undersøkt. Dette ga gode resultater når man benyttet fasedifferansen med nærliggende piksler som estimator for hyperspektrale bilder tatt under hvitt lys. Ble derimot kilden endret til en 355nm laserkilde fikk man langt dårligere resultater. Det er bare Haar-transformen som har blitt brukt til wavelet-transformasjon. Haar-transformen ga dårlig støydempning i både spektral retning og romlige retninger. Algoritmene PCA og MNF fungerer bra til støyreduksjon. I spektral retning er det liten forskjell mellom PCA og de ulike støyestimatene som er brukt under MNF. Ser man derimot på det romlige planet finner en større forskjeller mellom dem. Dette gjelder spesielt for spektralbånd med lav intensitet og mye støy. Her gir PCA bedre støydempning enn MNF. Støyreduksjonen ved PCA og MNF kommer som en direkte følge av å begrense antallet prinsipalkomponenter under tilbaketransformasjonen. Hvor grensen bør settes for hvilke prinsipalkomponenter som skal bevares, ble også vurdert. Når lyskildeforholdene for de hyperspektrale bildene blir sammenlignet er grensen valgt slik at 99,25% av det opprinnelige signalet blir bevart. Spekteret til hyperspektrale bilder tatt under hvitt lys har høy intensitet for lange bølgelengder, og lav intensitet ved korte bølgelengder. Endres derimot lyskilden til en 355nm laserkilde får man lav intensitet for lange bølgelengder og høy intensitet for korte.</p>