Prezenční studium

4 roky

doc. Ing. Martin Štumpf, Ph.D.

Předseda :
doc. Ing. Martin Štumpf, Ph.D.
Člen interní :
prof. Ing. Aleš Prokeš, Ph.D.
doc. Ing. Jiří Petržela, Ph.D.
doc. Ing. Jaroslav Láčík, Ph.D.
prof. Ing. Roman Šotner, Ph.D.
doc. Ing. Tomáš Götthans, Ph.D.
prof. Dr. Ing. Zbyněk Raida
Člen externí :
Ing. Ondřej Číp, Ph.D.
doc. Ing. Milan Polívka, Ph.D.

Poskytnout doktorské vzdělání absolventům magisterského vysokoškolského studia v oblasti elektroniky a komunikačních technologií. Prohloubit teoretické znalosti studentů ve vybraných částech vyšší matematiky a fyziky a dát jím též potřebné vědomosti a praktické dovednosti z aplikované informatiky a výpočetní techniky. Naučit je metodám vědecké práce.

Absolvent bude umět řešit vědecké a složité technické úlohy v oblasti elektroniky a elektronických komunikací. Absolventi doktorského studijního programu "Electronics and Communication Technologies" budou v oblasti elektroniky a sdělovací techniky schopni pracovat jako vědečtí a výzkumní pracovníci v základním či aplikovaném výzkumu, jako specializovaní odborníci vývoje, konstrukce a provozu v různých výzkumných a vývojových institucích, elektrotechnických a elektronických výrobních firmách a společnostech a u uživatelů komunikačních systémů a zařízení, přičemž zde budou schopni tvůrčím způsobem využívat moderní výpočetní komunikační a měřicí techniku.

Absolventi doktorského studijního programu "Electronics and Communication Technologies" jsou schopni samostatně řešit složité vědecké a technické úlohy v oblasti elektroniky a komunikací. Díky kvalitnímu rozvinutému teoretickému vzdělání a specializaci ve vybraném oboru jsou absolventi doktorského studia vyhledáváni jako specialisté v oblasti elektroniky a komunikační techniky. Absolventi doktorského studijního programu budou schopni pracovat v oblasti elektroniky a sdělovací techniky jako vědečtí a výzkumní pracovníci v základním či aplikovaném výzkumu, jako specializovaní odborníci vývoje, konstrukce a provozu v různých výzkumných a vývojových institucích, elektrotechnických a elektronických výrobních firmách a společnostech, přičemž zde budou schopni tvůrčím způsobem využívat moderní výpočetní komunikační a měřicí techniku.

Studium doktoranda probíhá podle individuálního studijního plánu, který zpracuje v úvodu studia školitel doktoranda ve spolupráci s doktorandem. V individuálním studijním plánu jsou specifikovány všechny povinnosti stanovené v souladu se Studijním a zkušebním řádem VUT, které musí doktorand k úspěšnému ukončení studia splnit. Tyto povinnosti jsou časově rozvrženy do celého období studia, jsou bodově ohodnoceny a v pevně daných termínech probíhá kontrola jejich plnění.
Student si zapíše a vykoná zkoušky z povinných (Návrh moderních elektronických obvodů, Moderní digitální bezdrátová komunikace), minimálně dvou povinně volitelných předmětů ohledem na zaměření jeho disertační práce, a dále minimálně dvou volitelných předmětů (Angličtina pro doktorandy, Řešení inovačních zadání, Vědecké publikování od A do Z)
Ke státní doktorské zkoušce se může student přihlásit až po vykonání všech zkoušek předepsaných jeho individuálním studijním plánem. Před státní doktorskou zkouškou student vypracuje pojednání k disertační práci, v němž detailně popíše cíle práce, důkladné zhodnocení stavu poznání v oblasti řešené disertace, charakteristiku metod, které hodlá při řešení uplatňovat.
Obhajoba pojednání, které je oponováno, je součástí státní doktorské zkoušky. V další části zkoušky musí student prokázat hluboké teoretické i praktické znalosti v oblasti elektrotechniky, elektroniky, komunikační techniky, obecné teorie obvodů a elektromagnetického pole, zpracování signálů, anténní a vysokofrekvenční techniky. Státní doktorská zkouška probíhá ústní formou a kromě diskuze nad pojednáním k disertační práci se také skládá z tematických okruhů týkajících se povinných a povinně volitelných předmětů.
K obhajobě disertační práce se student hlásí po vykonání státní doktorské zkoušky a po splnění podmínek pro ukončení, jakými jsou účast na výuce, vědecká a odborná činnost (tvůrčí činnost), a minimálně měsíční studijní nebo pracovní stáž na zahraniční instituci anebo účast na mezinárodním tvůrčím projektu.

Studium doktoranda probíhá podle individuálního studijního plánu (dále jen ISP), který zpracuje v úvodu studia školitel doktoranda ve spolupráci s doktorandem. Individuální studijní plán je pro doktoranda závazný. Jsou v něm specifikovány všechny povinnosti stanovené v souladu se Studijním a zkušebním řádem VUT, které musí doktorand k úspěšnému ukončení studia splnit. Tyto povinnosti jsou časově rozvrženy do celého období studia, jsou bodově ohodnoceny a v pevně daných termínech probíhá kontrola jejich plnění. Průběžné bodové hodnocení všech aktivit doktoranda je vedeno v dokumentu „Celkové bodové hodnocení doktoranda“ a je součástí ISP. Při zahájení dalšího roku studia pak školitel do ISP zaznamená případné změny. Nejpozději do 15. 10. každého roku studia odevzdává doktorand vytištěný a podepsaný ISP na vědeckém oddělení fakulty ke kontrole a založení.
Během prvních čtyř semestrů skládá doktorand zkoušky z povinných, povinně volitelných anebo volitelných předmětů pro splnění bodových limitů ze Studijní oblasti, a současně se intenzivně zabývá vlastním studiem a analýzou poznatků v oboru stanoveném tématem disertační práce a průběžným publikováním takto získaných poznatků a vlastních výsledků. V dalších semestrech se doktorand již více soustřeďuje na výzkum a vývoj, který souvisí s tématem disertační práce, na publikování výsledků své tvůrčí práce a na vlastní zpracování disertační práce.
Do konce druhého roku studia skládá doktorand státní doktorskou zkoušku, kterou prokazuje široký rozhled a hluboké znalosti v oboru, souvisejícím s tématem disertační práce. K této zkoušce se musí přihlásit nejpozději do 30. dubna ve druhém roce svého studia. Státní doktorské zkoušce předchází zkouška z anglického jazyka.
Ve třetím a čtvrtém roce svého studia provádí doktorand potřebnou výzkumnou činnost, publikuje dosažené výsledky a zpracovává svoji disertační práci. Součástí studijních povinností v doktorském studijním programu je absolvování části studia na zahraniční instituci nebo účast na mezinárodním tvůrčím projektu s výsledky publikovanými nebo prezentovanými v zahraničí nebo jiná forma přímé účasti studenta na mezinárodní spolupráci, což je nutné doložit nejpozději při odevzdání disertační práce.
Doktorandi ve čtvrtém roce studia předkládají do konce zimního zkouškového období svému školiteli rozpracovanou disertační práci, který ji ohodnotí. Disertační práci doktorand odevzdává do konce 4. roku studia.
Student prezenční formy doktorského studia je v průběhu studia povinen absolvovat pedagogickou praxi, tj. působit v procesu výuky. Zapojení doktoranda do pedagogické činnosti je součástí jeho vědecké přípravy. Pedagogickou praxí doktorand získává zkušenosti v předávání poznatků a zdokonaluje prezentační dovednosti. Skladbu pedagogických aktivit (cvičení, laboratorní cvičení, vedení projektů apod.) určí doktorandovi vedoucí daného ústavu po dohodě se školitelem. Povinnost pedagogické praxe se nevztahuje na doktorandy-samoplátce a na doktorandy v kombinované formě studia. Zapojení do výuky v rámci pedagogické praxe potvrdí po jejím splnění školitel v IS VUT.

2. kolo (podání přihlášek od 01.07.2022 do 31.07.2022)

1. Methods for testing of COTS semiconductor components radiation hardness with respect to space missions

   In recent years more and more commercial companies and research institutions are willing to build new satellites and space probes. In case of their electronic equipment, so called "space grade" parts are traditionally used. Such components are manufactured with respect to harsh environment (space), where they are intended to work. Among the most demanding factors are temperature cycling, vacuum, mechanical stress and ionizing radiation. Regarding the radiation, space grade components are guaranteed to withstand certain intensities and doses of ionizing radiation before they cease functioning. However, such rugged components are very expensive and often quite obsolete in terms of overall performance when compared to commercial off-the-shelf (COTS) components. Thus many companies are trying to utilize COTS components in their space probe and satellite design to improve electronic system performance (increase computing power, decrease power consumption). FPGAs are especially interesting from this point of view. To ensure sufficient reliability of the whole electronic system, all the COTS components used in the design shall be tested on radiation hardness. Traditionally, this is achieved using a Cobalt-60 gamma ray source, as it is widely available and easy to use. However, the space environment is more complex, energy spectrum of the Cobalt-60 is not a perfect match. The aim of the research is to search for alternative methods of electronic components testing, for example utilizing widespread proton accelerators and their parasitic radiative field. It is expected that the methodology will be verified on an FPGA platform. To support the project, we have active cooperation with Masaryk University Brno, VF inc., Nuclear Research Centre Rez, and Department of Nuclear Reactors at CVUT Prague. [1] VELAZCO, R., MCMORROW, D, ESTELA , J. (Editors). Radiation Effects on Integrated Circuits and Systems for Space Applications. Springer Nature Switzerland AG 2019. ISBN 978-3-030-04660-6. [2] Y. Kimoto, N. Nemoto, H. Matsumoto, et al., Space radiation environment and its effects on satellites: analysis of the first data from TEDA on board ADEOS-II. IEEE Trans. Nucl. Sci.52(5),1574–1578 (2005) [3] EIA/JESD57, Test Procedures for the Manegement of Single-Event Effects in Semiconductor Devices from Heavy-Ion Irradiation (EIA/JEDEC Standard, Nov. 2017, available at: https://www.jedec.org/standards-documents/docs/jesd-57) [4] ASTM F 1192-11, Standard Guide for the Measurement of Single Event Phenomena (SEP) Induced by Heavy Ion Irradiation of Semiconductor Devices (ASTM Standard, West Conshohocken, PA, 2006) [5] MIL-STD-750-1, Environmental Test Methods for Semiconductor Devices (Department of Defense Test Method Standard, USA, 2012)

   Školitel: Kolka Zdeněk, prof. Dr. Ing.

1. kolo (podání přihlášek od 01.04.2022 do 15.05.2022)

1. Deep Learning for Classification of Coexistence of Wireless Communication Systems

   In the future, different wireless communication systems can share common radiofrequency (RF) bands. Such a so called coexistence of these systems can be critical (a partial or full loss of wireless services, provided by communication systems) or non-critical (communication systems can coexist without significant performance degradation) [1]-[3]. Hence, predicting and coordinating the coexistence of these systems will be an important task. Deep learning (DL) based technologies can be a suitable candidate to address such challenges [4]. This work focuses on the development of DL-based algorithm for classification of coexistence scenarios between different wireless communication systems in terms of RF signals. Attention should be devoted to the study of parameters having the highest influence on the character of the interfering signal (e.g. idle signal, modulation scheme, type of modulation). Many parameters enable the DL-based architectures to learn more features from the data [5]. Hence, the DL algorithm must find tradeoff between complexity, accuracy and efficiency. It is assumed that publicly available and self-created dataset will be used for training the DL-based architectures. The DL algorithm (or algorithms) is expected to be programmed in Python using available libraries (PyTorch, Keras, TensorFlow) and should be publicly available for research community. [1] Y. Han, E. Ekici, H. Kremo and O. Altintas, “Spectrum sharing methods for the coexistence of multiple RF systems: A survey,” Ad Hoc Networks, vol. 53, pp. 53-78, Dec. 2016. DOI: 10.1016/j.adhoc.2016.09.009 [2] A. M. Voicu, L. Simić and M. Petrova, "Survey of Spectrum Sharing for Inter-Technology Coexistence," IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 21, no. 2, pp. 1112-1144, Secondquarter 2019, DOI: 10.1109/COMST.2018.2882308 [3] L. Polak and J. Milos, “Performance analysis of LoRa in the 2.4 GHz ISM band: coexistence issues with Wi-Fi,” Telecommunication Systems, vol. 74, no. 3, pp. 299-309, July 2020. DOI: 10.1007/s11235-020-00658-w [4] Y. Shi, K. Davaslioglu, Y. E. Sagduyu, W. C. Headley, M. Fowler and G. Green, "Deep Learning for RF Signal Classification in Unknown and Dynamic Spectrum Environments," In Proc of. Int. Symp. DySPAN, Nov. 2019, pp. 1-10, DOI: 10.1109/DySPAN.2019.8935684 [5] K. Pijackova and T. Gotthans, "Radio Modulation Classification Using Deep Learning Architectures," In Proc of. 31st Int. Conf. Radioelektronika, Apr. 2021, pp. 1-5, DOI: 10.1109/RADIOELEKTRONIKA52220.2021.9420195

   Školitel: Polák Ladislav, doc. Ing., Ph.D.

2. Multi-objective synthesis of slot-based antennas

   At millimeter-wave frequencies, antennas are usually fed by substrate-integrated structures to create a compact geometry and minimize a parasitic radiation of feeders. When integrating, feeders in the substrate can be completed by additional components like filters, phase shifters, power dividers, switches etc. By etching slots to walls of substrate-integrated structures, slot antennas can be created. The designer of millimeter-wave antennas (antenna arrays) considers all objectives of the design comprising technical parameters, price and limitations defined by a user. In order to meet requirements, known partial solutions are combined and optimized to get as good match with objectives as possible. Within the project, the described general synthesis of slot antenna systems fed by substrate-integrated structures is going to be implemented in an algorithmic way: 1. Starting from the requested parameters of the antenna to be designed, the optimum antenna configuration should be determined. Components of the designed structure are selected from a library minimizing dimensions and complexity. The structural optimization is performed. 2. Comprising conflicting requirements on antenna properties, the Pareto front of optimal solutions is computed by a multi-objective optimization algorithm; evolutionary approaches or swarm-intelligence ones are expected. In order to increase efficiency of the synthesis, tuning space-mapping approaches might be applied. The developed design procedure is going to be tested on practical examples from the area of vehicular applications.

   Školitel: Raida Zbyněk, prof. Dr. Ing.

3. Multi-objective synthesis of slot-based antennas

   At millimeter-wave frequencies, antennas are usually fed by substrate-integrated structures to create a compact geometry and minimize a parasitic radiation of feeders. When integrating, feeders in the substrate can be completed by additional components like filters, phase shifters, power dividers, switches etc. By etching slots to walls of substrate-integrated structures, slot antennas can be created. The designer of millimeter-wave antennas (antenna arrays) considers all objectives of the design comprising technical parameters, price and limitations defined by a user. In order to meet requirements, known partial solutions are combined and optimized to get as good match with objectives as possible. Within the project, the described general synthesis of slot antenna systems fed by substrate-integrated structures is going to be implemented in an algorithmic way: 1. Starting from the requested parameters of the antenna to be designed, the optimum antenna configuration should be determined. Components of the designed structure are selected from a library minimizing dimensions and complexity. The structural optimization is performed. 2. Comprising conflicting requirements on antenna properties, the Pareto front of optimal solutions is computed by a multi-objective optimization algorithm; evolutionary approaches or swarm-intelligence ones are expected. In order to increase efficiency of the synthesis, tuning space-mapping approaches might be applied. The developed design procedure is going to be tested on practical examples from the area of vehicular applications.

   Školitel: Raida Zbyněk, prof. Dr. Ing.

4. Neutron and gamma radiation spectroscopy using proportional detectors

   Currently Bonner spheres are used to measure field of low-energy neutrons (< 100 keV). This method is cumbersome and time-consuming, which limits its application. Utilization of proportional detectors is an alternative and very promising method suitable for measuring mixed fields of photons (gamma rays) and neutrons in energetic range from about 20 keV to 1 MeV. The main benefit of using the proportional detector is that it is capable of both energy measurement and particle discrimination (gamma / neutron) in wide energy range and in reasonably short time. However, so far there is only limited success in the processing of proportional detector output signals, namely discrimination of gamma/neutron particles and energy estimation of those particles. The reason is that the response of the detector is dependent not only on energy and type of the particle, but also on the geometry of the detector and actual trajectory of the particle travelling through the detector. The aim of the thesis is to establish methods (algorithms) for particle discrimination and their respective energy measurement. Currently we have an experimental setup based on FPGA-based data acquisition board, which is intended for experimental data gathering. The data shall be processed in a PC to determine optimum method of energy measurement and particle discrimination. Machine learning techniques are one promising method that shall be (at least) considered. Later on, the FPGA should include those methods (algorithms) so that it can provide measurement results (energy / particle distribution) directly, acting as a stand-alone measurement device. To support the project, we have active cooperation with Masaryk University Brno, VF inc., Nuclear Research Centre Rez, and Department of Nuclear Reactors at CVUT Prague. Those institutions will provide equipment required for experiments with proportional detectors (gamma and neutron radiation sources). The measurement hardware (FPGA-based digitizer with preamplifier) is currently under development in frame of master thesis of student Ondrej Kolar. Ondrej is going to follow up with this topic on his PhD thesis. [1] KNOLL, Glenn F. Radiation Detection and Measurement. 3rd edition. Michigan: John Wiley & Sons, 2000. ISBN 0-471-07338-5. [2] LANGFORD, T.J., C.D. BASS, E.J. BEISE, H. BREUER, D.K. ERWIN, C.R. HEIMBACH a J.S. NICO. Event identification in 3He proportional counters using risetime discrimination. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment [online]. 2013, 717, 51-57 [cit. 2021-12-29]. ISSN 01689002. doi:10.1016/j.nima.2013.03.062 [3] HEEGER, K.M., S.R. ELLIOTT, R.G.H. ROBERTSON, M.W.E. SMITH, T.D. STEIGER a J.F. WILKERSON. High-voltage microdischarge in ultra-low background 3He proportional counters. IEEE Transactions on Nuclear Science [online]. 2000, 47(6), 1829-1833 [cit. 2021-12-29]. ISSN 0018-9499. doi:10.1109/23.914454

   Školitel: Kolka Zdeněk, prof. Dr. Ing.

5. Odhad časoprostorové funkce v mobilních scénářích

   Odhad prostorové funkce je úkol zpracování signálu, který nachází uplatnění mimo jiné v oblasti telekomunikací jako způsob odhadu mapy síly přijímaného signálu (RSS) a dalších prostorově se měnících metrik výkonu na základě pozorování senzorů. V této aplikaci umožňuje vysoce kvalitní odhad prostorové funkce efektivní alokaci síťových zdrojů. Cílem tohoto projektu je prozkoumat a formulovat metody pro odhad prostorových funkcí s ohledem na různé problémové aspekty. Tyto aspekty zahrnují mobilitu senzorů, nejistotu polohy senzoru, distribuovaný provoz senzoru a rozšířené informace o umístění senzoru. Kromě toho je třeba vzít v úvahu také časový rozměr scénáře odhadu. Důraz bude kladen na využití Gaussovských regresních procesů jako vysoce výkonné a všestranné metody pro odhad prostorových funkcí.

   Školitel: Dluhá Jitka, doc. RNDr., Ph.D.

6. Perspektivní bezdrátové optické komunikační systémy pro komunikační standard B5G a 6G

   Neustálý vývoj nových standardů pro bezdrátové komunikace klade stále větší nároky na jednotlivé komunikační komponenty z hlediska přenosové rychlosti, přenosové kapacity, bezpečnosti, univerzálnosti, škálovatelnosti a energetické efektivity. Uspokojení těchto požadavků vyžaduje pokročilý hardware a technologie pracující v nových spektrálních pásmech [1]. Optické bezdrátové komunikace, díky svým specifickým vlastnostem a neustálému vývoji, zastávají významné a nezastupitelné místo v moderních komunikačních technologiích ať už na krátké, nebo na dlouhé vzdálenosti. Plánovaná implementace optických bezdrátových spojů (FSO) v B5G a 6G standardech pro mobilní komunikace je impulsem pro hustší nasazení těchto spojů ve městech a v zastavěných oblastech. Rovněž se předpokládá nasazení pro dočasné (ad-hoc) sítě mezi UAV (Unnamed Aerial Vehicle) a pozemní stanicí. Cílem vědeckého projektu je výzkum v oblasti metod generování optického signálu a metod detekce v optických bezdrátových komunikačních systémech (FSO a VLC), které jsou implementovány ve standardu B5G, nebo jsou plánované ve standardu 6G. Výzkum bude zaměřen na zpracování signálu v optických transceiverech. Budou analyzovány nové pokročilé typy modulací a kanálového kódování. Experimentální práce bude zaměřena na porovnání vybraných typu modulátorů a detektorů. Cílem výzkumu je potlačení negativního vlivu atmosféry [2]-[4] na přenos optického signálu, optimalizace přenosové technologie a zvýšení její spolehlivosti a dostupnosti. [1] PÄRSSINEN, A.; ALOUINI, M.; BERG, M.; KUERNER, T.; KYÖSTI, P.; LEINONEN, M. E.; MATINMIKKO-BLUE; M., MCCUNE, E.; PFEIFFER, U., and WAMBACQ, P. (Eds.). (2020). White Paper on RF Enabling 6G – Opportunities and Challenges from Technology to Spectrum [White paper]. (6G Research Visions, No. 13). University of Oulu. [2] BARCIK, P.; WILFERT, O.; DOBESCH, A.; KOLKA, Z.; HUDCOVA, L.; NOVAK, M.; LEITGEB, E. Experimental measurement of the atmospheric turbulence effects and their influence on performance of fully photonic wireless communication receiver. Physical Communication, 2018, vol. 31, no. 1, p. 212-217. ISSN: 1874-4907. [3] MAREK NOVAK; PETER BARCIK; PETR SKRYJA; ZDENEK KOLKA. Service Data Transmission System for Free Space Optics. In 20th Conference on Microwave Techniques COMITE 2021. Brno: IEEE, 2021. s. 1-4. ISBN: 978-1-6654-1454-8. [4] POLIAK, J.; BARCIK, P.; WILFERT, O. Diffraction Effects and Optical Beam Shaping in FSO Terminals. In Optical Wireless Communications - An Emerging Technology. Springer International Publishing Switzerland: Springer International Publishing, 2016. p. 1-21. ISBN: 978-3-319-30200- 3.

   Školitel: Hudcová Lucie, doc. Ing., Ph.D.

7. Spatio-temporal data analysis by neural networks

   The thesis project focuses on spatio-temporal networks and their use in visual pattern recognition. Spatio-temporal data contains temporal and spatial information simultaneously, and therefore such dependencies are often used together in prediction models. The models are used on a variety of forecasting problems from different areas, such as traffic flow prediction, weather and climate environment, social media, video segmentation, people migration, etc. In the project we will rely on deep learning to deal with spatio-temporal data. Various network structures were extended from the Recurrent Neural Network to train temporal patterns from historical sequence information to predicting spatio-temporal data [1]. The time-varying data are also represented by graphs or by Graph Convolutional Networks which alternate temporal and spatial convolutions [2]. The aim of this work is to study new representations for spatio-temporal graphs and to design new neural network architectures for data represented by this type of graphs. These models will be programmed in Python and compared with the state-of-the-art datasets for different applications. [1] Son, H.; Kim, S.; Yeon, H.; Kim, Y.; Jang, Y.; Kim, S.-E. Visual Analysis of Spatiotemporal Data Predictions with Deep Learning Models. Appl. Sci. 2021, 11, 5853. https://doi.org/10.3390/app11135853 [2] Yu, Bing & Yin, Haoteng & Zhu, Zhanxing. (2018). Spatio-Temporal Graph Convolutional Networks: A Deep Learning Framework for Traffic Forecasting. 3634-3640. 10.24963/ijcai.2018/505. [3] Mathe, Johan, et al. "PVNet: A LRCN architecture for spatio-temporal photovoltaic PowerForecasting from numerical weather prediction." arXiv preprint arXiv:1902.01453 (2019).

   Školitel: Frýza Tomáš, doc. Ing., Ph.D.

8. Turbulentní model vodního přenosového prostředí pro optické bezdrátové komunikace

   Optické komunikace pracující ve vodním prostředí (Underwater optical communications UWOC) jsou jedním z aktuálních a perspektivních směrů v bezdrátových komunikacích. Zásadní výhodou tohoto typu komunikace je přenos informace v reálném čase a vysoké přenosové rychlosti pro krátké vzdálenosti [1], [2]. Dosah UWOC linek je však výrazně omezen spektrálně závislými útlumovými vlastnostmi vodního prostředí. Zásadní vliv na přenos optického signálu má také proudění vodní masy (vodní turbulence), která závisí na mnoha parametrech prostředí (např. teplota vody, salinita, rychlost proudění vody, index lomu vody, hloubka vody, reliéf dna) [3], [4]. Cílem projektu je detailní analýza vodního prostředí s ohledem na proudění vodní masy a stanovení míry turbulence podvodního přenosového prostředí. Hlavním výstupem projektu bude turbulentní model vodního prostředí, který bude definovat změny v šíření optických svazků. Při analýze šíření optických svazků turbulentním prostředím je potřeba brát v úvahu například intenzitní profil svazku, jeho koherenci, pološířku svazku nebo vlnovou délku. Je potřeba také stanovit míru disperze optického signálu pro různé směry šíření optických svazků. Důležitým cílem projektu je stanovení limitů vodního prostředí pro dosah a přenosové rychlosti optických linek. [1] H. Kaushal and G. Kaddoum, "Underwater Optical Wireless Communication," in IEEE Access, vol. 4, pp. 1518-1547, 2016, doi: 10.1109/ACCESS.2016.2552538. [2] Z. Zeng, S. Fu, H. Zhang, Y. Dong and J. Cheng, "A Survey of Underwater Optical Wireless Communications," in IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 19, no. 1, pp. 204-238, Firstquarter 2017, doi: 10.1109/COMST.2016.2618841. [3] C. T. Geldard, J. Thompson and W. O. Popoola, "Empirical Study of the Underwater Turbulence Effect on Non-Coherent Light," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 32, no. 20, pp. 1307-1310, 15 Oct.15, 2020, doi: 10.1109/LPT.2020.3020368. [4] S. Zhang, L. Zhang, Z. Wang, J. Quan, J. Cheng and Y. Dong, "On Performance of Underwater Wireless Optical Communications Under Turbulence," 2020 IEEE 17th Annual Consumer Communications & Networking Conference (CCNC), 2020, pp. 1-2, doi: 10.1109/CCNC46108.2020.9045458.

   Školitel: Hudcová Lucie, doc. Ing., Ph.D.

9. Vytěžování specifických informací z řečových signálů

   Řeč je nejpřirozenějším způsobem komunikace mezi lidmi [1]. Kromě přenosu zprávy obsahuje řeč (a zaznamenaný řečový signál) také znaky identifikující řečníka. Pro výzkum jsou zajímavé specifické rysy v řeči odrážející aktuální stav řečníka jako je nálada, stres, nedostatek spánku, alkohol atd., ale i informace o přítomnosti některých onemocnění, např. Parkinsonovy choroby. Zatímco sdělená zpráva a identita řečníka jsou obvykle dobře rozpoznatelné pouhým poslechem, hodně specifických informací zůstává skrytých. Lze je však odhalit pomocí počítačové analýzy řečových signálů. Výzkumné práce se budou řídit současným stavem techniky. V počáteční fázi bude potřeba zpracovat přehledovou studii o známých metodách získávání specifických informací z řečových signálů k rozpoznání negativních emocí [2], [3] a stavu vyhoření. Jádrem výzkumu bude odvození hlasivkových pulzů z řečového signálu a jejich zpracování v časové, frekvenční i kepstrální oblasti [4]. Bude vyvíjen optimální algoritmus pro získání efektivních hlasivkových pulzů. Úspěšnost a přesnost celkového přístupu k odhalování vybraných psychologických jevů bude testována na reálných řečových datech. [1] Amon, I. (2020) Die Macht der Stimme. Redline Verlag, München. [2] Chourasia, M., Haral, S., Bhatkar, S., & Kulkarni, S. (2021). Emotion recognition from speech signal using deep learning. In Intelligent Data Communication Technologies and Internet of Things, Springer, Singapore, pp. 471-481. [3] Fahad, M. S., Ranjan, A., Yadav, J., & Deepak, A. (2021). A survey of speech emotion recognition in natural environment. In Digital Signal Processing, 110, 102951. [4] Rabiner, L., & Schafer, R. (2011) Theory and Applications of Digital Speech Processing, Prentice Hall, London.

   Školitel: Sigmund Milan, prof. Ing., CSc.