Kommunikationstechnik-Kolloquium November 2019

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by Irina Ronkartz

Sehr geehrte Abonnenten des Kolloquium-Newsletters, gerne laden wir Sie zu einem Promotionsvortrag ein. Vortragender: Herr Tim Schmitz, M. Sc. Thema: *Continuous-Amplitude Error Protection of Discrete-Time Signals* Zeit: Freitag, 13. Dezember 2019, 14:00 Uhr Ort: Institut für Kommunikationssysteme, Muffeter Weg 3a, Hörsaal 4G Transmitting analog audio, video, or sensor data with a digital system requires sampling and quantization. While a sampled signal can be reconstructed perfectly if the Nyquist-Shannon sampling theorem is met, quantization unavoidably abbs irreversible errors. Given a certain bitrate for quantization (or source coding in general), the achievable signal quality is therefore limited. Transmission of the signal over a noisy channel causes additional errors. If some part of the bitrate is used for protecting the signal with a channel code, these additional errors can be reduced or even eliminated. However, this reduces the achievable maximum quality if the gross bitrate is fixed. Since this compromise between quantization and channel coding is often designed for the worst-case channel, the signal quality saturates early with increasing channel quality, and transmission over a better channel is far below optimum. Instead of conventional digital systems, this thesis covers a continuous-amplitude, discrete-time system. Such a system does not exhibit this saturation of the signal quality, as its performance further improves with increasing channel quality. An example of such a system is a channel coding strategy using analog modulo block codes (AMB codes) for error protection. The encoder multiplies the unquantized symbol vector with a code matrix and limits the transmission power with a modulo operation. In practice, AMB coding is implemented by digital signal processing. The digital representation of the information symbols can be very precise and no coarse quantization is required for bitrate reduction. In this thesis, AMB codes are analyzed, designed, and evaluated. The resulting code words, consisting of a lattice and a continuous component, are presented and analyzed. New decoding techniques are developed and evaluated. Additionally, a novel method to analytically estimate the quality of the decoded signal in terms of signal-to-distortion ratio (SDR) can replace computationally much more demanding simulations in many cases. This estimation strategy allows evaluating the usefulness of codes with different dimensionalities. A new, efficient design concept is developed for codes with a single input symbol, which are most promising in terms of complexity and performance. A system using AMB codes outperforms traditional digital transmission systems with short block lengths for medium to high signal-to-noise ratios on the channel. Due to their typically very short block length and low encoding complexity, AMB codes are especially well suited for low-delay, low-power applications, such as hearing aids, wireless mircophones, and wireless sensor networks. Alle Interessierten sind herzlich eingeladen, eine Anmeldung ist nicht erforderlich. -- Irina Ronkartz Institute of Communication Systems (IKS) RWTH Aachen University Muffeter Weg 3a, 52074 Aachen, Germany +49 241 80 26958 (phone) ronkartz(a)iks.rwth-aachen.de http://www.iks.rwth-aachen.de/

3 years, 6 months

Kommunikationstechnisches Kolloquium am IKS

by Irina Ronkartz

Sehr geehrte Abonnenten des Kolloquium-Newsletters, gerne informieren wir Sie über den nächsten Termin unseres Kommunikationstechnischen Kolloquiums. *Montag, 18. November 2019* *Vortragender*: Sina Bassiri *Ort*: Hörsaal 4G IKS *Zeit:* 11:00 Uhr *Master-Vortrag*: Binaurale Aufnahme mit Ausgleich von Kopfbewegungen Auf Grundlage des am Institut für Kommunikationssysteme entwickelten Binaural-Cue-Adaptation-Verfahrens wurde im Rahmen dieser Masterarbeit das Binaural-Recording-Head-Compensation (BRHC)-System entwickelt, das Kopfdrehungen einer binauralen Aufnahme einer Szene mit Quellen in der Horizontalebene in Echtzeit kompensiert. Das System muss dazu die Position der Quelle kennen, die anhand der binauralen Cues ermittelt wird. Für die Vorne-Hinten-Unterscheidung einer Quelle wird ein Verfahren vorgestellt, das die durch die Kopfbewegungen hervorgerufenen Veränderungen der binauralen Cues analysiert und damit die tatsächliche Quellposition wählt. Die mögliche Störung durch Nachhall und Rauschen während einer Aufnahme wird mit einem auf den Anwendungsfall zugeschnittenen Primary-Ambient-Extraction-Verfahren behandelt. Das BRHC-System ist zudem in der Lage zwischen mehreren aktiven Quellen zu unterscheiden, die nicht gleichzeitig aktiv sind und dabei mit HIlfe eines Voice-Activity-Detectors auch Stille als Störfaktor der Quellenunterscheidung zu erkennen und außer Acht zu lassen. Unter verschiedenen Annahmen kann das neue System für simulierte Signale und verschiedenen Kopfdrehungen Schallquellen richtig lokalisieren und virtuell die Kopfdrehung kompensieren. Eine reale Messung mit einem Probanden ergibt, dass das BRHC-System prinzipiell auch auf reale Aufnahmen anwendbar ist. Schätzungsfehler treten bei realen Signalen jedoch häufiger als bei simulierten Signalen auf, da die Simulation nicht alle Aspekte einer realen Aufnahme abdeckt. Alle Interessierten sind herzlich eingeladen, eine Anmeldung ist nicht erforderlich. Allgemeine Informationen zum Kolloquium sowie eine aktuelle Liste der Termine des Kommunikationstechnischen Kolloquiums finden Sie unter http://www.iks.rwth-aachen.de/aktuelles/kolloquium/ -- Irina Ronkartz Institute of Communication Systems (IKS) RWTH Aachen University Muffeter Weg 3a, 52074 Aachen, Germany +49 241 80 26958 (phone) ronkartz(a)iks.rwth-aachen.de http://www.iks.rwth-aachen.de/

3 years, 6 months

Kommunikationstechnisches Kolloquium am IKS

by Irina Ronkartz

Sehr geehrte Abonnenten des Kolloquium-Newsletters, gerne informieren wir Sie über die nächsten Termine unseres Kommunikationstechnischen Kolloquiums. *Montag, 11. November 2019* *Vortragender*: Lukas Stich *Ort*: Hörsaal 4G IKS *Zeit:* 14:00 Uhr *Master-Vortrag*: Lokalisation von Schallquellen mit Methoden des maschinellen Lernens In dieser Arbeit wird die Lokalisation von Schallquellen mithilfe von künstlichen neuronalen Netzen in verschiedenen akustischen Umgebungen untersucht. Eine Kombination aus achtkanaligem Mikrofon-Array und Convolutional Neural Networks wird verwendet, um die Position der Schallquelle hinsichtlich ihres Azimutwinkels zu schätzen. Als Quellsignal werden hierbei Rausch- und Sprachsequenzen eingesetzt, die mit einer Kurzzeit-Fourier-Transformation in den Frequenzbereich überführt werden. Das für die Lokalisation analysierte Merkmal ist die Phase. Es werden drei verschiedene Umgebungen betrachtet, die sich hinsichtlich ihrer akustischen Komplexität unterscheiden. Die erste Umgebung ist ein Freigeld, das am Computer simuliert wird. Hier hat sich gezeigt, dass der Adam Optimierer dem RMSProp Optimierer vorzuziehen ist und es im Verlauf des Trainings keinen Unterschied zwischen der He-Initialisierung mit Gleichverteilung und Normalverteilung gibt. Der mittlere absolute Fehler ist bei der Lokalisation mit dem neuronalen Netz in Freifeld-Bedingungen kleiner als bei zwei untersuchten Referenzverfahren. Die zweite Umgebung ist ein Messraum, in dem zum Sammeln von Trainingsdaten umfangreiche Messungen durchgeführt wurden. Bei der Verwendung von Data Augmentation konnte ein kleinerer Generalisierungsfehler festgestellt werden. Die Genauigkeit bei der Klassifizierung der Testdaten ist mit dem neuronalen Netz höher als mit den Verfahren der Literatur. Allerdings ist der mittlere absolute Fehler größer. Die dritte Umgebung ist der Innenraum eines Demofahrzeuges, das mit zusätzlichen Lautsprechern ausgestattet ist. Hier wurde deutlich, dass die Fähigkeit eines neuronalen Netzes, das mit Daten aus dem Messraum trainiert wurde, nicht ohne zusätzliche Anpassungen an die akustische Umgebung im Fahrzeuginnenraum übertragen werden kann. und *Dienstag, 12. November 2019* *Vortragender*: Thomas Weyland *Ort:* Hörsaal 4G IKS *Zeit:* 10:00 Uhr *Bachelor-Vortrag*: Robust Delay Estimation for Feedback Systems Feedback occurs when an output signal is fed back into a system as part of the input signal. Thus, acoustical feedback takes place when there's a transducer, such as a microphone in immediate vicinity of a loudspeaker. The fed back signal may negatively impact the audio quality of the output signal, since the superposition of the input signal and a time delayed copy of the same signal may create unwanted howling effects. In the scope of this bachelor's thesis, acoustical feedback in IP-based teleconferencing systems, e.g., a conference call which is transmitted over the internet is considered. In order for feedback to occur, at least two users of the same conference call will have to be in proximity of each other, with at least one caller using the loudspeaker. The output signal will be detected by the microphone, transmitted and thus delayed over Internet Protocol, befor then being played back as part of the input signal. This thesis aims at implementing an algorithm that detects when howling artefacts occur and also determines their frequencies. Essential in achieving this, is the realisation of a transmission delay estimatiing function. Alle Interessierten sind herzlich eingeladen. Eine Anmeldung ist nicht erforderlich. Allgemeine Informationen zum Kolloquium sowie eine aktuelle Liste der Termine des Kommunikationstechnischen Kolloquiums finden Sie unter http://www.iks.rwth-aachen.de/aktuelles/kolloquium/ -- Irina Ronkartz Institute of Communication Systems (IKS) RWTH Aachen University Muffeter Weg 3a, 52074 Aachen, Germany +49 241 80 26958 (phone) ronkartz(a)iks.rwth-aachen.de http://www.iks.rwth-aachen.de/

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