הפקולטה להנדסה

פרויקטי-גמרתקנון ורשימה - שנה"ל תשע"ד

עיבוד אותותתקשורת

אלקטרואופטיקהביו-הנדסה

מיקרואלקטרוניקה הנדסת מחשבים

פרופ' שרון גנותדר' יצחק ברגלדר' אלי קולברג

מעודכן ל-2013 באוגוסט 11

ה' באלול תשע"ג

2

תוכן עניינים:3......................................................................................................................................תקנון פרויקטים

3..................................................................................................................................................כללי:3.................................................................................................................................תחומי אחריות:

4........................................................................................................................מעבדות הפרויקטים6..............................................................................................................................מטרות הפרויקט6................................................................................................................................מהלך הפרויקט

7......................................................................................................................דרישות מהסטודנטים8................................................................................................................................מטלות ותוצרים

8.....................................................................................................................................................ציון9...................................................................................................................................................נספחים

10.......................................................................................................................המעבדה לעיבוד אותות28.............................................................................................................................המעבדה לתקשורת

41..............................................................................................................המעבדה לאלקטרואופטיקה71..........................................................................................................................המעבדה לביו-הנדסה

83................................................................................................................לננו-אלקטרוניקה המעבדה108.............................................................................................................המעבדה להנדסת מחשבים

3

תקנון פרויקטיםכללי:

בהנדסת חשמל.1 ראשון תואר לקבלת מהדרישות משמעותי חלק הינם הגמר פרויקטי ומחשבים. מחזור הפרויקטים הראשון התבצע בשנה"ל תשס"ה.

המעבדות מצוידות במיטב הציוד המתקדם: תוכנות, כרטיסים ייעודיים, מכשור..2

הפרויקטים בביו-הנדסה פתוחים לתלמידי כל המסלולים..3

הפרויקטים דורשים ידע עיוני רב ומורכב, יחד עם יכולת יישום ומימוש גבוהה. הפרויקטים.4 עומדים בשורה הראשונה של המחקר והיישום ואנו רואים חשיבות רבה בכל אחד ואחד

מהם. כל פרויקט הינו מקורי ובכל שנה מוצעת רשימת פרויקטים חדשה.

הפרויקטים יבוצעו במעבדות הפקולטה להנדסה ובתשתיותיה. במקרים יוצאי-דופן, בהםכל.5אישורו המפורש של אחראי יש לקבל את אינו אפשרי, הדבר חוסר בתשתיות מפאת

הפרויקטים פרופ' שרון גנות.

ספר הפרויקט יפורסם בספריה והפוסטר יוצג ביום הפרויקטים. לא יהיה מסווג. פרויקט.6

משך כל פרויקט שנת לימודים אקדמית אחת. .7

סטודנטים אינם מקבלים משכורת על ביצוע הפרויקט. תשלום המתקבל ממימון חיצוני של.8( תשתיתה להעשרת המבצעת המעבדה לרשות יועבר רשותבכפוףפרויקטים לנוהלי

המחקר של אוניברסיטת בר-אילן(.

יש לקבל את .9 זה על כל חלקיו של אחראיאישור מפורשבמקרה של חריגות מנוהל הפרויקטים פרופ' שרון גנות.

תחומי אחריות: אחראיא מהם "אנו ממנים לכ, מפאת החשיבות הרבה אותה אנו מעניקים לפרויקטים.1

. שהפרויקט בתחום התמחותו האקדמית, אקדמי

למנות .2 רשאי )מנחה עוזרהאחראי האקדמי רציף עם"( מנחה"להלן שימצא בקשר האחראי האקדמי והמנחה פועלים יחדיו להדריך הסטודנטים ולהביאם לסיום. הסטודנטים

בידו במימוש הפרויקט. מוצלח של המשימה ויסייעו המנחים כפופים לאחראי האקדמי . האחראי האקדמי לפרויקט מונחת על כתפי האחריות המלאה. וביישומו

בדרך כלל סטודנטי מחקר)המנחים יהיו סטודנטים לתארים מתקדמים בפקולטה להנדסה .3האקדמים האחראים עתירת, לעיתים(. של מהתעשייה מהנדסים ידע-ימונו להם הידע

4

יהיה לפחות בעל תואר ראשון בהנדסה . רלבנטי לפרויקט יבחרו אף, לעיתים)המנחה (. מנחים נושאי תואר דוקטור

בתדירות של אחת)או האחראי האקדמי יפגשו עם הסטודנטים בפגישות עיתיות /המנחה ו.4לערך הנחייה(. לשבוע תינתן אלה של, בפגישות התקדמותם ותיבדק מטלות יוטלו

. הסטודנטים לקראת השגת המטרה

על, האחראי על הפעילות השוטפת של המעבדה שבראשותו, אחראי אקדמילכל מעבדה .5 ראש המעבדה אחראי על גיוון הפרויקטים. תשתית המעבדה והכנסת טכנולוגיות חדשות

ועל רמתם של הפרויקטים המוצעים יעביר את. המוצעים במעבדתו כל מעבדה ראש גנות' פרופ, רשימת הפרויקטים לאחראי הפרויקטים ויפרסמם, שרון יאשרם לא. והוא

. י אחראי הפרויקטים" רשימת פרויקטים שלא עתתפרסם

ימונו לתפקיד מי שאינם חברילא. ס"אחראי הפרויקטים הכללי יהיה איש סגל בכיר בביה.6 עומד בראש, ה"ל תשס"בשנה, ס"החל מן המחזור הראשון של ביה. סגל במשרה מלאה אלי' דר יחליפו החל מסמסטר ב'. דר' יצחק ברגל. שרון גנות' פרופמערך הפרויקטים

. אחראי על הפרויקטים בהנדסת מחשביםקולברג

מעבדות הפרויקטיםהפקולטה להנדסה מציעה פרויקטים במעבדות הבאות:

עיבוד ספרתי של אותות ראש

המעבדהפרופ' שרון גנות

223,224לימודית – חדרים מיקום122,143פרויקטים - חדרים

(מעבדה אקוסטית )330מחקר –חדר תחומי

פעילותעיבוד דיבור, עיבוד תמונה, עיבוד חוזי, עיבוד אותות תקשורת

תקשורת ראש

המעבדהדר' יצחק ברגל

223,224לימודית – חדרים מיקום122,143פרויקטים - חדרים

תחומיפעילות

מערכות וספרתיות אנלוגיות אפנון שיטות לימודיות: מעבדות מקודדות.

ו-SISOמעבדת פרויקטים: מערכות תקשורת MIMOעיבוד אות , רכיבי תכנון מערכותRFאנלוגי, לניהול אלגוריתמים מרכזיים,

LDPCתקשורת, , קידוד קונבולציה, וקידוד

5

אלקטרו-אופטיקה ראש

המעבדהפרופ' זאב זלבסקי

347Aלימודית – מיקום347Bפרויקטים –

77Gמחקר – תחומי

פעילות עיבוד אותות אופטיים, אופטיקת פורייה והדמאה, לייזרים, אופטיקה

לא-לינארית, רכיבים מבוססי מוליכי גל לתקשורת אופטית, חישהאופטית, התקנים פנים סיביים.

ביו-הנדסה ראש

המעבדהפרופ' אריה וייס

המעבדה המתקדמתG084, G085מחקר - מרתף ביו – מיקום365, 364 חדרים 1105למיקרוסקופיה, בנין

תחומיפעילות

שימוש בננו-חלקיקים לזיהוי ודימות תאים סרטניים, ביו-סנסורים,Lab on a chipמיקרוסקופיה מתקדמת, עיבוד תמונה, הנדסת ,

רקמה – שיקום מערכת עצבים ועור, גידול מבוקר של רשתות-neuronעצביות, טכנולוגיות להחדרת חומרים פעילים לרקמה, בנית

nano chips interface.

ננו-אלקטרוניקה ראש

המעבדהפרופ' אלכס פיש

לימודית –מיקום – מעבדת פרוייקטים167פרויקטים – חדר

המעבדה המתקדמת למקרוסקופיה )פרופ'1105 בנין מחקר –וייס(

)דר' שלי(344אפיון התקני מל"מ, חדר - תחומי

פעילות אפיון מתקדם של התקני מל"מ משולבים: טרנזיסטור לחקר תאי

עצב, התקן זכרון בלתי נדיף )בשיתוף עם חברת סייפן(סימולציה נומרית של אפיונים ותהליכי יצור של התקני מל"מ

מיקרוסקופיה מתקדמת , עיבוד תמונה )במיוחד בתחום מדעי החי(

הנדסת מחשבים ראש

המעבדהדר' אלי קולברג

305, 206, 205לימודית – חדרים מיקום270, 109פרויקטים – חדרים

311,313,106מחקר – חדרים תחומי

פעילות ארכיטקטורת מעבדים, תכן חומרה של מערכות ספרתיות, תקשורת

,FSM, ASM, קידוד ותיקון שגיאות, VLSIמחשבים, רובוטיקה, ,Fault tolerance, QCAמעבדים גרפיים, עיבוד אותות רפואיים,

6

.Agentsהאצת עיבוד,

7

מטרות הפרויקטמטרות הפרויקטים כוללות את הנושאים הבאים:

העמקה של הידע העיוני בנושאים שהם מעבר לחומר הנלמד בקורסים..1חיזוק הידע המעשי והיישומי..2הנחלה של תהליך מלא של ביצוע פרויקט..3סיוע למחקר..4בנייה של תשתית המעבדות והעשרתה..5

מהלך הפרויקט כל פרויקט יתנהל לפי השלבים העיקריים להלן. שינויים מסוימים יתכנו בהתאם לדרישות הפרטניותסיום את לודא יש אחת. אקדמית לימודים שנת פרויקט כל משך ופרויקט. פרויקט כל של הפרויקטים במהלך הקיץ בסיום שנה"ל. פרויקטים יתבצעו בזוגות, אם כי תותר עבודה ביחידים באישור ראש המעבדה ואחראי הפרויקטים. עבודה בשלישיות ומעלה אינה מומלצת ומצריכה את

אישורו המפורש של אחראי הפרויקטים פרופ' שרון גנות.

שלבי הפרויקט: שלקראת הפתיחה שלבחופשת הקיץבחירת פרויקט – רשימה מפורטת )ראו נספח( תפורסם .1

שנת-הלימודים. על הסטודנטים לפנות לראשי המעבדות ולמנחים הפוטנציאליים, כדי להבהירע"י תעשה הפרויקטים הקצאת ותכולתם. המוצעים הפרויקטים היקף את היטב לעצמם האחראי האקדמי של כל פרויקט. מספר פרויקטים מצריכים יכולות עיוניות גבוהות ועל כן תתכן

יש לוודא היטב כי הדרישות מהפרויקט והיקפוהפנייה של סטודנטים מצטיינים אליהם. הובנו היטב ע"י הסטודנטים.

ביצוע סקר ספרות והכרת הרקע העיוני..2

כחודשדו"ח ראשוני – הגדרה של המשימות, ציפיות ורעיונות בהתבסס על שלב הלימוד. יוגש .3לאחר תחילת העבודה.

או תכנה דומה( ו/או ניסויים ראשוניים )בהתאם לתחום העיסוק בפרויקט(Matlabסימולציות ).4ובדיקת החלופות.

יוגש דו"ח התקדמות מדי חודש לפי הנחיות אחראי הפרויקטים בהנדסתבהנדסת מחשבים.5 מחשבים.

ויוצג.6 יוגש ומצגת אמצע הפרויקט – תוצאות ראשוניות, מסקנות, כיווני המשך. דו"ח ביניים . במהלך החופשה שבין סמסטר א' לסמסטר ב'

דו"חות נוספים עפ"י דרישת המנחה וראש המעבדה..7

, רכיביםMatlab או ב-C או בשפת FPGAמימוש סופי )בזמן-אמת על מעבדי אותות או רכיבי .8 אופטיים, מעגלים משולבים וכרטיסים ייעודיים ו/או בהתאם לנדרש בכל פרויקט(. יאושרו גם

פרוייקטים תיאורטיים. פרויקטים אלה יאושרו ע"י ראשי המעבדות בעת פרסומם.

8

בדיקה מקיפה ואימות הציפיות. רעיונות לשיפור האלגוריתם המקורי. סיוע במחקר..9

ספר הפרויקט יוגש לכל המאוחר בחודש ספטמבר לפני פתיחת שנה"ל העוקבת. .10

אחראי.11 ומוזמנים. המעבדה ראש המנחים, האקדמיים, האחראים בפני תוצג סיום מצגת הפרויקטים הח"מ ינכח במצגות הפרויקטים.

הדגמה של הפרויקט בפני ראש המעבדה ומוזמנים. .12

של השנה העוקבת.חג החנוכההצגת פוסטר והדגמה במהלך יום הפוסטרים שיערך במהלך .13

דרישות מהסטודנטיםאך.1 בחום מומלצת הקדם בדרישות שעמידה לב, שימו לפרויקטים. מועמדות הגשת

בהתייעצות עם ראש המעבדה ניתן לקבל הקלות מסוימות.

עבודה רציפה עם המנחים ופגישות עיתיות )בתדירות של אחת לשבוע לערך( עם המנחה.2 האחריות להופעה לפגישות ולדיווח למנחים מוטלת עלהאקדמי ו/או מנחה מקצועי.

הסטודנטים.

דו"חות: .3 ראשוני – לאחר חודש. תאור של מתווה העבודה והוכחה לגבי הבנתם שלא.

עמודים(.5הסטודנטים בנושא אותו בחרו )הקף כ- בהנדסת מחשבים – מדי חודש, לפי הנחיות אחראי הפרויקטים בהנדסתב.

מחשבים עמודים(.15אמצע - סוף סמסטר א'. סיכום החלק העיוני והסימולציות )הקף כ-ג..עפ"י דרישות המנחה ו/או ראש המעבדהדו"חות נוספים ד.סיום – סוף השנה. ספר פרויקט )ראו להלן(.ה.

עמודים )לא כולל נספחים(.50ספר הפרויקט יוגש לא יאוחר מחודש ספטמבר ויקיף כ- .4על פרקי הספר להכיל:

תקציר.א.

תודות )למשפחה, לאנשים שסייעו לכם, למהנדס המעבדה, למנחים,...(.ב.

הצגת הבעיה.ג.

רקע עיוני.ד.

תיאור של חלופות לפתרון. ה.

של השיטה הנבחרת והסיבות לבחירתה. מפורטתיאור ו.

בדיקה מקיפה של השיטה. תוצאות סימולציה וניתוחן. ז.

תרשים מלבנים של המימוש )תוכנה ו/או חומרה( כולל תיעוד מלא של הקשריםח.והפרמטרים המועברים.

מסקנות וסיכום – האם התוצאות מתאימות לניתוח הראשוני? האם הרעיון מוצלח?ט.יתרונות וחסרונות של הפתרון.

רעיונות להמשך.י.

רשימה ביבליוגרפית. יא.

להדפיס פלטי תוכניות. איןנספחים המתעדים התוכנה ו/או החומרה בפרוטרוט. יב.

מצגות בפני המנחה, האחראי האקדמי, ראש המעבדה, אחראי הפרויקטים ואורחים:.5

9

א. מצגת אמצע – בין סוף סמסטר א' לתחילת סמסטר ב'.. לא יאוחר מחודש ספטמברב. מצגת סיום – סוף השנה,

ג. מצגות נוספות בהתאם לדרישות המנחה.

לא יאוחר מפתיחת שנת הלימודיםהגשת כל התוצרים להלן והדגמה של פרויקט עובד .6הציון לקבלת כתנאי לשנה"להעוקבת, ברישום יחויב במועד סיים שלא סטודנט .

העוקבת בהתאם לתקנות האוניברסיטה.

העוקב לשנת הלימודים נערוך יום פרויקטים בו יציגו כל הסטודנטיםבחג החנוכהפוסטר – .7 את עבודותיהם בפני חברי הסגל ואורחים. הפוסטרים יופיעו בחוברת חגיגית שיוציא ביה"ס.יוכרזו הזוכים בפרס פרויקט מצטיין. הפוסטרים יעוצבו בהתאם לדוגמא ביום הפוסטרים ולהכביר בנוסחאות להמעיט בהירות, על דגש לשים יש הפוסטר בעיצוב המצורפת.

בתמונות.

מטלות ותוצריםפוסטר..1מצגות..2 (, עם דף שער כבנספח בצבע תכול עם פס גימור כחול כהה אולא ספיראלהספר כרוך ).3

שחור והגנת שקף. תוצרים ייעודיים כמערכות אופטיות, מעגלים משולבים, זיווד. .4 כל התוכניות, המאמרים, דפי הנתונים והקבצים השונים )ספר, דו"חות, מצגות, פוסטר, תוכנה,.5

צורךאיןשרטוטים, וחומר נוסף לפי דרישת המנחה או אחראי הפרויקטים( יוגשו על תקליטור. להדפיס תוכניות ארוכות או פלטים.

ציון. ביחידים, במקרים מיוחדים, אובזוגותפרויקטים יתבצעו .1ע.2 יקבע האקדמי י"הציון המעבדההמנחה ראש של האחדתבאישורו על האמון

,אישורו של אחראי הפרויקטיםציון לא יוזן למזכירות בטרם התקבל על כך . הקריטריונים. שרון גנות' פרופ

(. למעט במקרים קיצוניים)ציון הפרויקט משותף לסטודנטים .3יטופלו עערעורים.4 י ראש"תשובת הערעור תאושר ע. י המנחה האקדמי של הפרויקט"

. המעבדה לפני מסירתה לסטודנטומעברפרויקט מצטיין .5 יכולות מעל בו הפגינו הסטודנטים במיוחד יהיה פרויקט בולט

לדרישות הרגילות. מועמדים לפרויקט מצטיין ימונו ע"י ראשי המעבדות. מינוי כזה ילווה ע"ימכתב המלצה.

ביום.6 יוענק הפרס הסופית. הרשימה את יאשר גנות שרון פרופ' הפרויקטים אחראי הפוסטרים החגיגי.

בקביעת הציון נתייחס למרכיבים הבאים )בהתאם להקשר(:

. והדגמה של פרויקט פועלעמידה בדרישות המקוריות .1רמת העבודה והמוצר הסופי..2רמת ההעמקה והשליטה בידע העיוני הנרכש ובנושאים קרובים..3רמת הדו"חות, ובפרט רמת התיעוד של ספר הפרויקט..4טיב המצגת ויכולת ההצגה של העבודה שנעשתה..5

10

עמידה בסטנדרטים של כתיבת תוכנה ותיעודה ו/או של תיאור מערכת החומרה. .6עמידה בלוחות זמנים..7מידת החדשנות..8מידת העצמאות..9יוזמה. .10יכולת עבודה בצוות )עם השותפים ועם המנחים(..11מידת המעורבות של הסטודנט בפרויקט. .12התלהבות, השקעה וחריצות..13

הקשר לתעשייההידע. עתירות לתעשיות קשר השונות באוניברסיטהלמעבדות נעשים הפרויקטים ככלל

פעיל גם אם יש מנחה מהתעשייה הוא יהיה כפוף למנחה האקדמי שיפקח באופן ובתשתיותיה.יוכל אחראי הפרויקטים על הפרויקט. במקרים מיוחדים, כאשר יוכח חוסר בתשתיות הכרחיות,

פרופ' שרון גנות לאשר ביצוע פרויקט חיצוני.

דר' אלי קולברגדר' יצחק ברגלפרופ' שרון גנותSharon.Gannot@biu.ac.ilitsik.bergel@biu.ac.ilEli.Kolberg@biu.ac.il

11

נספחיםדוגמא לפוסטר והנחיות עריכה ניתן להוריד מאתר הפקולטה. .1חלק מהתוצאות שפותחו במהלך הפרויקטים פורסמו בבמות בינלאומיות מכובדות..2דף שער לספר הפרויקט עפ"י התבנית הבאה:.3

אוניברסיטת בר-אילןביה"ס להנדסה

המעבדה לעיבוד אותות

מחולל פרויקטים במעבדה לעיבוד אותות

ישראלה ישראליתישראל ישראלי

פרויקט שנה ד' לקראת תואר ראשוןבהנדסה

ישראל בר-אילןמנחה:

12

פרופ' שרון גנותמנחה אקדמי:

2036אוקטובר

המעבדה לעיבודאותות

רשימת פרויקטים לשנה"ל תשע"ד(2013-2014)

13

פרופ' שרון גנות

14

רשימת פרויקטים:

צוות הנחייהשם פרויקטמס"דבעז שורץמערכת לביטול הדהוד בזמן אמת.1

פרופ' שרון גנותעפר שורץמעקב אחר דוברים נעים בסביבה רועשת ומהדהדת.2

פרופ' שרון גנותעפר שורץניקוי הדהוד ורעשי רקע ע"י מסנן וינר רב ערוצי.3

פרופ' שרון גנותדוד לויןאיכון מקור קול באמצעות חיישנים וקטוריים.4

פרופ' שרון גנות מעצב אלומה דו אוזני בסביבה מהדהדת מבוסס.5

LCMVאליאור חדד

פרופ' שרון גנות פיתוח מערכת מיקרופונים רב ערוצית להקלטה וניקוי.6

רעשיםפיני טנדייטניק

פרופ' שרון גנות פיתוח מערכת מרובת ערוצים לאיסוף מידע מחישנים.7

למעקב אחרTI של חברת analog front-endמבוססת תנועת שרירים

פיני טנדייטניקרפי אמסלם

פרופ' שרון גנותדר' אלי קולברג

פיתוח מערכת רב ערוצית לניקוי רעשים על מעבד.8OMAP-L138

פיני טנדייטניקפרופ' שרון גנות

פיתוח מערכת מיקרופונים מבוזרים רב ערוצית להקלטה.9Bluetoothוניקוי רעשים מבוסס טכנולוגיית

פיני טנדייטניקפרופ' שרון גנות

דר' נטע צוקרמןהפרדה עיורת של מדידות מיקרו מערך של ביטויי גנים.10דר' יאיר נעם

דר' יאיר נעםלימוד מרחב אפס ע"י רדיו קוגניטיבי מרובה אנטנות.11גילוי אותות .12 חלשים בעזרתCDMAהשוואה של שיטות

מערך חיישניםאושרי נפרסטק

פרופ' אמירלשם

גילוי אותות .13 חלשים בעזרתOFDMהשוואה של שיטות מערך חיישנים

אושרי נפרסטק פרופ' אמיר

לשם

Sharon.Gannot@biu.ac.ilפרופ' שרון גנות pinit@macs.biu.ac.ilמר פיני טנדייטניק

noam.yair@ gmail.comדר' יאיר נעם leshem.amir2@gmail.comפרופ' אמיר לשם

15

רשימת פרויקטים מפורטת

16

שם הפרויקט:1מערכת לביטול הדהוד בזמן אמת

Real-time Acoustic Dereverberation Systemתיאור:

מגוון רחב של יישומים עושים שימוש באלגוריתמים לעיבוד אותות דיבור – לדוגמא: מערכות לשיפור השמע עבור לקויי שמיעה, מערכות אוטומטיות לזיהוי דיבור או דובר ועוד. מערכות כאלו נדרשות לתפקד גם בתנאי רעש והדהוד. ההדהוד, בניגוד לרעש, מקורו בדיבור עצמו והסרתו מורכבת יותר וצורכת משאבי חישוב וזיכרון רבים יותר. בעשור האחרון, עקב העלייה

הרבה בכוח החישוב הזמין ליישומים נייחים וניידים, קיבל נושא זה תנופה והפך פעיל יותר.אלגוריתם על הדהוד המבוססת לביטול עוסק במערכת זה ומסנן קלמן.EMפרויקט

המערכת משערכת במקביל הן את אות הדיבור הנקי, והן את פרמטרי ההדהוד האקוסטי.תכולה:

פיתוח אלגוריתם זמן אמת לביטול הדהוד.דרישות:

++.C/Cהפרויקט משלב ידע בעיבוד אותות ספרתי וסטטיסטי עם יכולת פיתוח תוכנה ב בשיתוף עם:

מנחה:בעז שוורץ

אחראי אקדמי:פרופ' שרון גנות

מקורות:1. S. Gannot, D Burshtein, E. Weinstein, “Iterative and sequential Kalman filter-based speech

enhancement algorithms," IEEE Transactions on Speech and Audio Processing, vol. 6, no. 4, pp. 373-385, 1998.

2. O. Capp'e, E Moulines, "On-line expectation- maximization algorithm for latent data models," Journal of the Royal Statistical Society. Series B (Statistical Methodology), vol. 71, no. 3, pp. 593-613, 2009.

3. B. Schwartz, S. Gannot, E. Habets, “Multi-microphone speech dereverberation using expectation-maximization and Kalman smoothing," European Signal Processing Conference (EUSIPCO) 2013.

17

שם הפרויקט:2 מעקב אחר דוברים נעים בסביבה רועשת ומהדהדת

Multiple Speaker Tracking in the Presence of Unreliable Microphones

תיאור:In many scenarios, an estimation of the speaker tracking is required. The estimation problem is complicated by the presence of sensor and environment noise. Due to the reverberation phenomenon, secondary reflections are added to the speaker signals that bias its directionality. In addition, a scenario with several concurrent speakers requires multiple estimations of several dominant directions.

In this project, multiple speaker schemes, with a known number of speakers, utilizing multiple microphone pairs are considered. Novel tracking methods, for a multiple sources scenario, will be implemented.The methods, applied in the short-time Fourier transform )STFT( domain, consist of a probabilistic model for the pair-wise relative phase ratio )PRP( between close microphone pairs. The mixture of Gaussians )MoG( model is adapted to describe the speakers’ locations and the likelihood of the parameters is maximized by utilizing the expectation-maximization )EM( procedure.

תכולה:הפרויקט יתבסס על פרויקט משנה קודמת שעסק באיכון מקורות נייחים.

.C או Matlabפיתוח אלגוריתם ב- שימוש בבסיסי נתונים וניסויים בחדר האקוסטי במעקב אחר מספר דוברים במקביל בסביבה

רועשת ומהדהדת.דרישות:

II, עיבוד ספרתי של אותות Iעיבוד אותות סטטיסטי בשיתוף עם:

מנחה:עפר שורץ

אחראי אקדמי:פרופ' שרון גנות

מקורות:1. O. Schwartz and S.Gannot. “Multiple Speaker Localization and Tracking in the Presence

of Unreliable Microphones”. M.Sc. Thesis, Bar-Ilan University, 20122. M. Mandel, D. Ellis, and T. Jebara. “An EM algorithm for localizing

multiple sound sources in reverberant environments”. In Advances in Neural Information Processing Systems, vol. 19, p. 953, 2007.

18

שם הפרויקט:3ניקוי הדהוד ורעשי רקע ע"י מסנן וינר רב ערוצי

Speech dereverberation and denoising using multichannel Wiener filter

תיאור:In speech recognition systems the received microphone signals are degraded by room reverberation and ambient noise and the intelligibility of the speech is decreased.

Reverberant speech can be separated into two components, an early speech component and a late reverberant speech component. Reverberation suppression algorithms, that are feasible in practice, have been developed to suppress late reverberant speech or in other words to estimate the early speech component.

In this project, the multichannel Wiener filter is implemented by the MVDR beamformer followed by a postfilter. The MVDR beamformer is implemented as a non-orthogonal GSC structure in order to enhance the direct path of the speech signal. A time difference of arrival block will be included in the implementation to allow for array steering in practical scenarios.

תכולה:.C או Matlabפיתוח אלגוריתם ב-

ניסויים בחדר האקוסטי על הקלטות אמיתיות בסביבה רועשת ומהדהדת.בשיתוף עם:

דרישות:II, עיבוד ספרתי של אותות Iעיבוד אותות סטטיסטי

מנחה:עפר שורץ

אחראי אקדמי:פרופ' שרון גנות

מקורות:1. E. A. Habets, S. Gannot, and I. Cohen "Speech dereverberation using

backward estimation of the late reverberant spectral variance" in The 25th Convention of Electrical and Electronics Engineers in Israel )IEEEI(. IEEE, 2008, pp. 384-388.

2. R. Talmon, I. Cohen, and S. Gannot, “Multichannel speech enhancement using convolutive transfer function approximation in reverberant environments,” in The IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing )ICASSP(, Taipei, Taiwan, Apr. 2009, pp. 3885–3888.

3. O. Schwartz, S. Gannot and E.A.P. Habets, “Multi-microphone Speech Dereverberation”, in preparation.

19

שם הפרויקט:4איכון מקור קול באמצעות חיישנים וקטוריים

תיאור:או direction of arrivalהדרך הקונבנציונלית של שערוך כיוון ההגעה ) DOAשל גל קול )

זאת מפני משתמשת במערך המכיל מספר מיקרופונים עם מרווחים המפרידים ביניהם, הנקלטים. האותות על כיווני מידע חושף אינו בודד שמיקרופון לעומת זאת קיימות טכניקות איכון שעושות שימוש בחיישן-וקטורי

– מכשיר קומפקטי בעל ארבעה( acoustic vector-sensorאקוסטי )ערוצים שקולט מידע על כיוון התפשטות הגל.

שהוצעו ב- ]DOAקיימים שני אלגוריתמים בסיסיים לשערוך 1.] לאחרונה, הוכחנו ששני אלגוריתמים אלה הם מקרים פרטיים של

[ התלויה בפרמטר השולט על עקום הקליטה. על ידי2משפחת משערכים רחבה יותר ] Cramér Raoבחירה מושכלת של פרמטר זה ניתן להשיג את חסם הביצועים התיאורטי )

lower bound -בנוסף, הוצעה לאחרונה גרסה מסתגלת של שערוך ה .)DOAהמסתמכת על .recursive least squares (RLS) [3]שיטת ה-

. לאחר מכן, בהתאםDOA [2]בפרויקט נממש תחילה את השיטה האופטימלית לשערוך ( שערוך בסביבה מהדהדת,1להתקדמות הפרויקט, נבחר להרחיבו באחד הכיוונים הבאים:

המשערכים, 2 חסינות שיפור הקרטזית3( הצירים במערכת הדובר מיקום של איכון ) ( פיתוח משערך רקורסיבי.4באמצעות מספר חיישנים אקוסטיים,

תכולה:במהלך הפרויקט יבוצעו השלבים הבאים:

.לימוד של כלי העבודה ההנדסיים והמתמטיים לתיאור אותות בסביבה אקוסטית לשערוך בסיסיים אלגוריתמים מיקרופוניםDOAמימוש מערך באמצעות

קונבנציונאלי. מימוש אלגוריתמים לשערוךDOA.באמצעות חיישן-וקטורי .ניתוח אנליטי והערכת ביצועים למשערך.אחד מכיווני ההמשך לפורטו לעיל

הסטודנטים יבצעו סימולציות מחשב המדמות סביבה אקוסטית. דרושה יכולת לשלב הבנה realאנליטית ומימוש אלגוריתמים מעשי. קיימת אפשרות לממש את המערכת בזמן אמת )

time.ו/או להפעילה על החומרה של החדר האקוסטי )דרישות:

. יכולת אנליטית גבוהה. יכולות מימוש אלגוריתמים במטלבI: עיבוד אותות סטטיסטי חובה אם יבחר מימוש זמן-אמת(.C)וב-

בשיתוף עם:-

מנחה:דוד לוין ופרופ' שרון גנות

אחראי אקדמי:פרופ' שרון גנות

מקורות:[1] A. Nehorai and E. Paldi, "Acoustic vector-sensor array processing," IEEE Trans. on Signal

Processing, vol. 42, no. 9, pp. 2481–2491, Sept. 1994.[2] D. Levin, E.A.P. Habets and S. Gannot, "Direction-of-arrival estimation using acoustic vector

sensors in the presence of noise", Proc. of the IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP), Prague, Czech Republic, May 22-27, 2011.

[3] M.K. Awad and K.T. Wong, “Recursive least-squares source-tracking using one acoustic

20

vector-sensor,” IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 48, no. 4, pp. 3073-3083, October 2012.

21

שם הפרויקט:5LCMVמעצב אלומה דו אוזני בסביבה מהדהדת מבוסס

Binaural Speech Enhancement Beamforming Technique Based on Linearly Constrained Minimum Variance Method (LCMV)

תיאור: אנשים בעלי ליקוי שמיעה סובלים פגיעה משמעותית ביכולת ההבנה של שיחה במיוחדלשיפור התקנים הינם שמיעה עזרי רבים. דוברים יש בה ומהדהדת רועשת בסביבה השמיעה. למרות השימוש בעזרי שמיעה, אנשים לקויי שמיעה חווים עדיין איכות שמיעה נמוכה בגלל מוגבלויות הטכנולוגיה העכשווית. מעניין לציין, כי גם אנשים ללא בעיות שמיעה יכולים לשפר את איכות השמיעה שלהם בסביבה רועשת מאוד )למשל קפיטריה, בסביבה הומת אדם, וכו'(. באמצעות מעבד חזק בשילוב עם מספר מיקרופונים ניתן לבצע הפעלה

של עיבוד מרחבי לשיפור המצב. מטרת האלגוריתמים במכשירי השמיעה הינה יצירת אותות משופרים. שיפורים לאות הנקלט כוללים: הפחתת רעשים, חילוץ דובר רצוי, ודיכוי דובר מפריע. שיפור אותות הדיבור יביא גם לשיפור המובנות. לשם שיפור המובנות והתפיסה הפסיכו-אקוסטית של האות יש גם לטפל בתחושת הכיווניות של האותות. תחושת הכיווניות של האותות מבוטאת על פי מספר מדדים.

ה הם האופקי במישור האותות לאיכון מרכזיים מדדים (ITDשני interaural time differenceוה ) interaural level difference ))ILDהתפיסה הפסיכו-אקוסטית של .

המדדים הללו מעניקה לשומע את יכולת האיכון של המקור )באמצעות היחס בין האותמכשירי לשני אותות המייצר אלגוריתם ימין(. בצד הנשמע לאות שמאל בצד הנשמע

.binauralהשמיעה אשר חותר לשמירה של הכיווניות מכונה אלגוריתם דו-אוזני

. באלגוריתם זהLCMVבפרויקט זה נפתח וננתח מעצב אלומה דו-אוזני המבוסס על שיטת אנו דורשים לשמר את האות הרצוי ולהנחית את האות המפריע. האלגוריתם מחלץ אתובד בבד שומר על הכיווניות של כל הדוברים הרצויים, מנחית את הדוברים המפריעים המקורות המאולצים )הן של הדוברים הרצויים והן של הדוברים המפריעים(. שיטה זו הינה

המסד להמשך מחקר.תכולה:

של האלגוריתם ובחינתו על בסיס נתונים ובתרחישי-אמת. אפשרותMatlabסימולציות להקלטות ועיבוד במעבדה האקוסטית.

דרישות: , מעבדהII, עיבוד ספרתי של אותות I, עיבוד ספרתי של אותות Iעיבוד אותות סטטיסטי

מתקדמת בעיבוד אותותבשיתוף עם:

-מנחה:

אליאור חדד ופרופ' שרון גנותאחראי אקדמי:פרופ' שרון גנות

מקורות:[1] Elior Hadad, Sharon Gannot, and Simon Doclo, "Binaural linearly constrained minimum variance beamformer for hearing aid applications", Proceedings of International Workshop on Acoustic Signal Enhancement (IWAENC), Sep. 2012.

22

שם הפרויקט:6פיתוח מערכת מיקרופונים רב ערוצית להקלטה וניקוי רעשים

Development multi-channel system for recording and signal enhancementתיאור:

שלRME [1]פרויקט זה עוסק בדגימת מידע ממערך של מיקרופונים באמצעות מערכת מחובר למחשב האישי דרך ממשק RMEשמונה ערוצים. ה – firewireקיימת . ייעודי

.RME [2]ספריית קוד פתוח המאפשרת ממשק עם חומרת ה- המידע הדגום מועבר למחשב האישי לצורך איחסון וניתוח בזמן אמת. בפרויקט זה יבחן

. תבדק היעילות בשימוש בספרייתCPU לניצול ליבות של ה OpenMP [3]השימוש בספריית IPP [4] של Intel לניצול יכולות ה DSP.של המעבד

להעשרת דובר בסביבהLCMVבפרויקט ימומש אלגוריתם רב-ערוצי מבוסס מסנן [.5מהדהדת הכוללת מפריעים ]

תכולה: במסגרת הפרויקט הסטודנטים יחשפו לכלי תוכנה מתקדמים לפיתוח יישומים אשר צורכים

משאבים רבים. כמו כן, יתודעו הסטודנטים לאלגוריתמי עיבוד אותות מרחביים.דרישות:

++C/Cשליטה ב בשיתוף עם:

מנחה:פיני טנדייטניק

אחראי אקדמי:פרופ' שרון גנות

מקורות:1. http://www.rme-audio.de/en_products_quadmic.php ,

http://www.rme-audio.de/en_products_digiface.php,2. http://www.portaudio.com/ 3. http://openmp.org/wp/openmp-specifications/ 4. http://software.intel.com/en-us/articles/intel-ipp-library-signal-processing-domain-

overview/5. Shmulik Markovich, Sharon Gannot and Israel Cohen,

“Multichannel Eigenspace Beamforming in a Reverberant Noisy Environment with Multiple Interfering Speech Signals”, IEEE Transactions on Audio, Speech and Language Processing, Volume 17, Issue 6, pp. 1071-1086, Aug. 2009.

23

שם הפרויקט:7 שלanalog front-endפיתוח מערכת מרובת ערוצים לאיסוף מידע מחישנים מבוססת

למעקב אחר תנועת שריריםTIחברת Development multy-channel system for data acquisition based on TI Analog Front End for muscle contraction

תיאור: חישנים. אותות אלו2-8פרויקט זה עוסק בפיתוח מערכת אשר תקבל אותות ממערך של

ידגמו ויועברו למעבד לצורך סינון רעשים וניתוח האות.ה יבחן TIבמסגרת הפרויקט Analog Front-End אות[1,2] מופעל בעזרת מעבד אשר

.C5000מסדרת . כמוNeural Spikes ו - EMGבמסגרת הפרויקט תבחן אפשרות לפיתוח ישום עבור אותות

יבדק שילוב של Programbleכן Gain Amplifier של חברת TI [3] בעל ממשק ( SPI) .Analog Front-Endלהגדלת תחום המדידה של ה

במסגרת הפרויקט יפותח ממשק להפעלת זרוע רובוטית על סמך זיהוי אותות המתקבלים .FPGA באמצעות ads1298/4/2מתזוזת עיניים. במהלך הפרויקט תבחן אפשרות להפעלת ה

תכולה: התלמיד ירכוש ניסיון בפיתוח אלגוריתמים בעיבוד אותות בזמן אמת וניצול מירבי של משאבי

המעבד.כמו כן יפותח ממשק במחשב האישי להצגת המידע.

דרישות:++C/Cשליטה ב

בשיתוף עם:הנדסת מחשבים

מנחה:פיני טנדייטניק, רפי אמסלם

אחראי אקדמי:פרופ' שרון גנות, דר' אלי קולברג

מקורות:1. http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/ads1298.html 2. http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/ads1298ecgfe-pdk.html 3. http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/p ga280.html

24

שם הפרויקט:8OMAP-L138פיתוח מערכת רב ערוצית לניקוי רעשים על מעבד

Development OMAP-L138 DSP based system for noise reductionתיאור:

יבצעDSP כרטיס ה DSPפרויקט זה עוסק בפיתוח מערכת להפחתת רעשים מבוססת .אלגוריתמים לביטול הדהוד ושיפור איכות השמע.

של חברת טקסס אינסטרומנט.OMAP-L138האלגוריתמים ירוצו על מעבד חדש אשר תוכל לשמש במגוון רחבMatlab/Simulinkבפרויקט תפותח תשתית חישובית מבוססת

ועל ה –PC על ה-Cשל פרויקטים במעבדה. כמו כן יבדקו ביצועי האלגוריתמים בשפת DSP.

.TCP/IPתבחן העברת האות המנוקה למחשב האישי על גבי תשתית ה תכולה:

התלמיד ירכוש ניסיון בפיתוח אלגוריתמים בעיבוד אותות בזמן אמת וניצול מירבי של משאביהמעבד.

.Matlab/Simulinkהכרות מעמיקה עם .OMAP-L138 חדש DSPבמסגרת הפרויקט תפותח מערכת מבוססת מעבד

כמו כן יפותח ממשק במחשב האישי להצגת המידע.במסגרת הפרויקט ימומשו אלגוריתמים רב וחד-ערוציים לביטול הדהוד.

דרישות:מעבדה מתקדמת בעיבוד אותות

1עיבוד אותות סטטיסטי בשיתוף עם:

מנחה:פיני טנדייטניק

אחראי אקדמי:פרופ' שרון גנות

מקורות:1. http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/tmdxl138logicexp.html2. E.A.P. Habets, S. Gannot and I. Cohen, "Late reverberant spectral variance

estimation based on a statistical model", IEEE Signal Processing Letters, Vol. 16, No. 9, pp. 770-773, Sep. 2009.

3. E.A.P. Habets, "Speech dereverberation using spectral enhancement, in Speech Dereverberation," P.A. Naylor and N.D. Gaubitch (Eds.), Springer, 2010.

4. E.A.P. Habets and S. Gannot, "Dual-microphone speech dereverberation using a reference signal," Proc. of the IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP 2007), Honolulu, USA, Apr. 15-20, 2007, Vol. IV, pp. 901-904.

25

שם הפרויקט:9 פיתוח מערכת מיקרופונים מבוזרים רב ערוצית להקלטה וניקוי רעשים מבוסס

Bluetoothטכנולוגיית Development multi-channel system for recording and signal enhancement base Bluetooth technology

תיאור: פרויקט זה עוסק בדגימת מידע ממערך של מיקרופונים באמצעות מיקרופונים המחוברים

המידע הדגום מוזרם למחשב האישי לצורך הקלטת האות ושיפור האיכות של. Bluetoothב- האות.

במסגרת הפרויקט יממומש אלגוריתם מתקדם לניקוי רעשים המיועד למערכות מבוזרות.

תכולה: במסגרת הפרויקט הסטודנטים יחשפו לכלי תוכנה מתקדמים לפיתוח יישומים אשר צורכים

משאבים רבים. כמו כן, יתודעו הסטודנטים לאלגוריתמי עיבוד אותות מרחביים.דרישות:

++C/Cשליטה ב בשיתוף עם:

מנחה:פיני טנדייטניק

אחראי אקדמי:פרופ' שרון גנות

מקורות:1. S. Markovich-Golan, S. Gannot, and I. Cohen, “Distributed GSC beamforming using the relative

transfer function,” in The European Signal Processing Conference (EUSIPCO), Bucharest,

Romania, Aug. 2012, invited paper.

26

שםהפרויקט:

10

הפרדה עיורת של מדידות מיקרו מערך של ביטויי גניםBlind separation of microarray gene expression

תיאור:Microarray gene expression is used as a tool to indicate which genes are expressed, and how much these genes are expressed, in an analyzed tissue. Usually, whole tissues are analyzed, which are heterogeneous in their cell composition and consist of a mix of several cell types. Extraction of specific cell-type signatures and their relative proportions from these heterogeneous samples is extremely important in the study of the biological roles related to distinct cell-types. This can be used as a diagnostic tool in medicine, to enable the detection of diseases and evaluation of prognosis. For example, such separation can determine the presence of tumor cells in a biopsy taken from patients and measured by microarrays. An additional application may be to detect a certain type of bacteria in a tissue, blood sample, or a saliva sample.A previous study has shown that microarray measurements are well modeled as a linear mixture of multiple signatures from different clusters of cells. We have developed an algorithm to blindly separate gene expression of whole tissues into their cell type constituents, by applying a signal processing approach [1]. The objective of the proposed project is to study and implement advanced signal processing algorithms for gene expression separation, in particular the algorithm we have developed. The students will learn both biological aspects and signal processing aspects of the gene expression microarray problem. By understanding both sides of the problem, the students will be able to implement the existing separation algorithm on new biological data, while making additional adjustments and additions, in order to extract meaningful biological information.The project well be carried out under joint supervision of myself, and Dr. Neta S. Zuckerman from the Department of Cancer Immunotherapeutics and Tumor Immunology, City of Hope, Duarte, CA and the Electrical Engineering Department at Stanford University, Stanford CA.

תכולה:The students will study the topic of Microarray gene expression. They will learn theoretical aspects of the problem, with special emphasis on non-negative matrix factorization (which is the most important tool in analyzing these data), existence and uniqueness of a solution, and algorithms. Other theoretical aspects are measures of goodness for non-negative data. The main phases of this project are the following:

- Overview of microarray gene expression, high throughput RNAseq and their mathematical modeling. Also, overview on non-negative matrix factorization and its properties.

Implementing the existing algorithm for separation of RNA sequencing in Matlab. This phase requires adjustments to the existing algorithm to be implemented on these new data type.

Adjusting and improving the algorithm in the following ways: (a) Creating appropriate statistical tests using the output from the algorithm’s majority voting feature – e.g. to answer the question - which cell types are most likely to exist within a defined group of cells?. (b) Currently, the algorithm analyzes groups of samples. An additional improvement will be to adjust the algorithm to separate single samples.

Project deliverable: Repost which survey the gene expression microarray problem and of the non-negative matrix factorization problem and its theoretical aspects.

27

Matlab code of at least 3 existing algorithms where the algorithm in [1] must be included. Implementation and comparison of the chosen algorithm on high throughput RNAseq data. Implementation of the algorithm in [1] (or adjusted algorithm that the student will derive) on data which will be provided by Dr. Zukerman.דרישות

Design tools: Matlabבשיתוף עם:

Dr. Neta Zukerman Zuckerman from the Department of Cancer Immunotherapeutics and Tumor Immunology, City of Hope, Duarte, CA and the Electrical engineering department at Stanford University, Stanford CA.

מנחה:ד"ר יאיר נועם ד"ר נטע צוקרמן

אחראיאקדמי:

ד"ר יאיר נועםמקורות

1. N. S. Zuckerman, Y. Noam, A. J. Goldsmith, P. P. Lee ``Cell-type selection and blind separation of gene expression microarrays", Accepted for publication, PLOS Computational Biology.

2. Shen-Orr SS, Tibshirani R, Khatri P, Bodian DL, Staedtler F, et al. (2010) Cell type-specific gene expression differences in complex tissues. Nature Methods 7: 287-289.

3. Mills JC, Roth KA, Cagan RL, Gordon JI (2001) DNA microarrays and beyond: completing the journey from tissue to cell. Nat Cell Biol 3: E175-178.

4. Piper J, Pauca, V.P., Plemmons, R.J., Giffin, M. Object Characterization from spectral data using nonnegative factorization and information theory; 2004; Maui, HI.

5. Venet D, Pecasse F, Maenhaut C, Bersini H (2001) Separation of samples into their constituents using gene expression data. Bioinformatics 17 Suppl 1: S279-287.

28

11

שם הפרויקט:

לימוד מרחב אפס ע"י רדיו קוגניטיבי מרובה אנטנותBlind Null Space learning for MIMO Cognitive Radio

תיאור:The scarcity of the electromagnetic spectrum is one of the most important problems in communications today. Cognitive Radio (CR) is a promising paradigm for increasing spectrum utilization. The idea is to design “smart” radio that can coexist with legacy systems on the same band without interfering with it. The major challenge in the field of CR is to design practical algorithms, which enable cognitive radio systems to obtain the necessary information to mitigate interference to other systems.In this project, the students will implement advanced learning algorithms for MIMO CR. For this purpose, the students will build an advance system level simulator of a cellular network which encapsulates some features of the Long Term Evolution (LTE) standard.

תכולה:The students will study the topic of CR. They will learn theoretical aspects of wireless communications with emphasize on MIMO, which are necessary for CR. The main phases of this project are the following:

Overview of the CR problem and relevant aspects in wireless communication such as MIMO channel estimation, Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM).

Building system level simulator of a cellular network which encapsulates some features of the LTE standard.

Testing and designing advanced CR learning algorithms for interference mitigation. Project deliverable: System level simulator and implementation of advanced

algorithms such as Blind null space learning and tracking algorithms, the one-bit null space learning algorithm and Spatial multiple access algorithms.

The students will gain both theoretical and practical understanding of the CR problem.

Design tools: Matlab

דרישות

בשיתוף עם:המעבדה לתקשורת

מנחה:ד"ר יאיר נועם

אחראי אקדמי:ד"ר יאיר נועם

מקורות

29

1. Y. Noam and A. J. Goldsmith “Blind null-space learning for MIMO underlay cognitive radio with Primary User Interference Adaptation,” IEEE Transaction on Wireless Communications, vol. 12, no.4, pp. 1722-1734, April 2013 .

2. Y. Noam and A. J. Goldsmith "One-Bit Null Space Learning Algorithm and its Convergence”, revised, IEEE Transaction on Signal Processing.

3. Y. Noam and A. J. Goldsmith “Exploiting Spatial Degrees of Freedom in MIMO Cognitive Radio Systems,” IEEE Int. Conf. on Communications (ICC) 2012.

4. A. Manolakos, Y. Noam, K. Dimou, and A. Goldsmith, “Blind null-space tracking for MIMO underlay cognitive radio networks,” IEEE Globecom 2012.

12

שם הפרויקט:

מימוש מערכת תקשורת עם הקצאת תדרים מסתגלת בעזרת אלגוריתם מכירהפומבית מבוזרת

Adaptive frequency allocation using auction algorithmsתאור:

מוגבל הוא רדיו לצורך תקשורת ניתן להשתמש הביקוש הגובר. תחום התדרים שבהם אחת השידור. ספקטרום של יותר יעיל ניצול מחייב אלחוטית תקשורת של לשירותים הדרכים לאפשר שימוש של מספר משתמשים בערוץ תקשורת אלחוטית הוא חלוקה של הספקטרום למספר ערוצים צרי סרט ולהקצות לכל משתמש פס תדר נפרד. כדי לייעל אתוינצלו את זקוקים לשיטות להקצאת תדרים שיהיו מבוזרות הניצול של הספקטרום אנו

הספקטרום בצורה טובה.ולצורך הקצאת התדרים נממש את נבנה מערכת תקשורת רחבת סרט בפרוייקט הזה ייחודי בכך שהוא לא מחייב העברת פרוטוקול המכירה הפומבית המבוזרת. הפרוטוקול בין גורם להקצאת תדרים כמעט אופטימלית בו ובכך ששימוש בין המשתמשים הודעות

המשתמשים.תכולה:

במהלך הפרויקט יבוצעו השלבים הבאים: מימוש מודם רחב סרט.מימוש אלגוריתם מכירה פומבית מבוזרת לגישה לערוץ.

הסרט. רחבת התקשורת מערכת את המדמות מחשב סימולציות יבצעו הסטודנטים ישוו הסטודנטים בין ימומש אלגוריתם מכירה פומבית מבוזרת. לאחר המימוש במערכת

האלגוריתם שמומש לאלגוריתמים פשוטים יותר להקצאת תדרים.דרישות:

1חובה:תקשורת ספרתית בשיתוף עם:

המעבדה לתקשורתמנחה:

אושרי נפרסטקאחראי אקדמי:פרופ' אמיר לשם

מקורות:[1] O. Naparstek And A. Leshem, "Fully distributed optimal channel assignment for open

spectrum access"

30

31

13

שם הפרויקט:

חלשים בעזרת מערך חיישניםCDMAהשוואה של שיטות גילוי אותות תיאור:

גילויLPIאותות את למנוע מנת על נמוך בהספק המשודרים תקשורת אותות הם יש חשיבות ביישומים בטחוניים וצבאיים.LPIהתשדורת על ידי צד שלישי. לגילוי אותות

חלשים בסביבה עירונית ונשווה אתCDMAבפרוייקט זה נממש שיטות שונות לגילוי אותות הביצועים שלהם.

תכולה: וכן ערוצים עירוניים.LPI של אותות CDMAבפרוייקט זה יממשו הסטודנטים משדר

בעזרת מערך חיישניםLPIלאחר מכן יממשו הסטודנטים מספר גלאים מרחביים של אותות וישוו את הביצועים שלהם עבור מודלי ערוץ עירוניים.

דרישות:

בשיתוף עם:המעבדה לתקשורת

מנחה:אושרי נפרסטק

אחראי אקדמי:פרופ' אמיר לשם

סטודנטים:

מקורות:1. Kay, Steven M. "Fundamentals of statistical signal processing, Vol. II:

Detection Theory." Signal Processing. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall(1998).

2. Tse, David. Fundamentals of wireless communication. Ed. Pramod Viswanath. Cambridge university press, 2005.

3. Ghosal, Sayan, Devendra Jalihal, and K. Giridhar. "A multicarrier CDMA based low probability of intercept network." Communications (NCC), 2010 National Conference on. IEEE, 2010.

4. Omura, Jim K., and Robert A. Scholtz. Spread spectrum communications handbook. Vol. 2. New York: McGraw-Hill, 1994.

32

המעבדה לתקשורת

רשימת פרויקטים לשנה"ל תשע"ד(2013-2014)

דר' יצחק ברגל

33

34

רשימת פרויקטים:

צוות הנחייהשם פרויקטמס"דדר' שרגא ברוסמקודד ומפענח לקוד מסוג קוד קוטבי1ד"ר יאיר נועםלימוד מרחב אפס ע"י רדיו קוגניטיבי מרובה אנטנות2 מימוש מערכת תקשורת עם הקצאת תדרים מסתגלת3

בעזרת אלגוריתם מכירה פומבית מבוזרתאושרי נפרסטק

פרופ' אמיר לשם חלשים בעזרתCDMAהשוואה של שיטות גילוי אותות 4

מערך חיישניםאושרי נפרסטק

פרופ' אמיר לשםחלשים בעזרתOFDMהשוואה של שיטות גילוי אותות 5

מערך חיישניםאושרי נפרסטק

פרופ' אמיר לשם דר' ענליהמימוש של אלגוריתמי דחיסה של תמונות6

סומך-ברוך סימולציה של רשת תקשורת אלחוטית עם ריבוי אנטנות7

LDPCוקודי דר' יצחק ברגל

סימולציה קצה לקצה של רשת תקשורת אלחוטית עם8החלטות ניתוב מבוססות הפרעה

יפתח ריכטרדר' יצחק ברגל

bergeli@eng.biu.ac.ilדר' יצחק ברגל brosss@macs.biu.ac.ilדר' שרגא ברוס

anelia.somekhbaruch@gmail.comדר' ענליה סומך-ברוך leshem.amir2@gmail.comפרופ' אמיל לשם

noam.yair@gmail.comדר' יאיר נועם

35

רשימת פרויקטים מפורטת

36

שם הפרויקט:1 מקודד ומפענח לקוד מסוג קוד קוטבי

Encoder and decoder for polar codeתאור:

הערוץ לקיבולת קרובות תוצאות המשיגה לקידוד חדישה שיטה מהווה קוטבי קוד המובטחים על ידי התאוריה של תורת האינפורמציה. נושא חדש זה הוצג לראשונה על ידי

. שיטה זו יכולה לשמש לקידוד מקור ולקידוד ערוץ!2008-9החוקר אריקן בשנים במסגרת הפרויקט הסטודנטים יצטרכו ללמוד שיטת קידוד חדישה זו ולממש את המקודד

והמפענח בתוכנה ויבחנו את ביצועי הקידוד כפונקציה של שינוי פרמטרי המימוש. הסטודנטים ישוו ביצועים וסיבוכיות מימוש של קוד קוטבי לא סיסטמטי לאילו של קוד קוטבי

סיסטמטי

תכולה ושלביהפרוייקט:

שלב א – לימוד התאוריה של קודים אלושלב ב – בניית מקודד ומפענח

שלב ג – הרצה של סימולציות כפונקציה של פרמטרי המימוש.דרישות:

)85מבוא לקודים לתיקון שגיאות (ציון מעל בשיתוף עם:

-מנחה:

דר' שרגא ברוסאחראי אקדמי:דר' שרגא ברוס

מקורות:1. E. Arikan, "Channel Polarization: A Method for Constructing Capacity-Achieving

Codes for Symmetric Binary-Input Memoryless Channels," Information Theory, IEEE Transactions on, vol. 55, pp. 3051-3073, 2009

2. E. Arikan, "Systematic Polar Coding," IEEE Communications Letters, vol. 15, pp. 860-862.

37

שם הפרויקט:2לימוד מרחב אפס ע"י רדיו קוגניטיבי מרובה אנטנות

Blind Null Space learning for MIMO Cognitive Radioתיאור:

The scarcity of the electromagnetic spectrum is one of the most important problems in communications today. Cognitive Radio (CR) is a promising paradigm for increasing spectrum utilization. The idea is to design “smart” radio that can coexist with legacy systems on the same band without interfering with it. The major challenge in the field of CR is to design practical algorithms, which enable cognitive radio systems to obtain the necessary information to mitigate interference to other systems.In this project, the students will implement advanced learning algorithms for MIMO CR. For this purpose, the students will build an advance system level simulator of a cellular network which encapsulates some features of the Long Term Evolution (LTE) standard.

תכולה:The students will study the topic of CR. They will learn theoretical aspects of wireless communications with emphasize on MIMO, which are necessary for CR. The main phases of this project are the following:

Overview of the CR problem and relevant aspects in wireless communication such as MIMO channel estimation, Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM).

Building system level simulator of a cellular network which encapsulates some features of the LTE standard.

Testing and designing advanced CR learning algorithms for interference mitigation. Project deliverable: System level simulator and implementation of advanced

algorithms such as Blind null space learning and tracking algorithms, the one-bit null space learning algorithm and Spatial multiple access algorithms.

The students will gain both theoretical and practical understanding of the CR problem.

Design tools: Matlab

דרישות

בשיתוף עם:המעבדה לעיבוד אותות

מנחה:ד"ר יאיר נועם

אחראי אקדמי:ד"ר יאיר נועם

מקורות

38

5. Y. Noam and A. J. Goldsmith “Blind null-space learning for MIMO underlay cognitive radio with Primary User Interference Adaptation,” IEEE Transaction on Wireless Communications, vol. 12, no.4, pp. 1722-1734, April 2013 .

6. Y. Noam and A. J. Goldsmith "One-Bit Null Space Learning Algorithm and its Convergence”, revised, IEEE Transaction on Signal Processing.

7. Y. Noam and A. J. Goldsmith “Exploiting Spatial Degrees of Freedom in MIMO Cognitive Radio Systems,” IEEE Int. Conf. on Communications (ICC) 2012.

8. A. Manolakos, Y. Noam, K. Dimou, and A. Goldsmith, “Blind null-space tracking for MIMO underlay cognitive radio networks,” IEEE Globecom 2012.

39

שם הפרויקט:3 מימוש מערכת תקשורת עם הקצאת תדרים מסתגלת בעזרת אלגוריתם מכירה

פומבית מבוזרתAdaptive frequency allocation using auction algorithms

תאור:מוגבל הוא רדיו לצורך תקשורת ניתן להשתמש הביקוש הגובר. תחום התדרים שבהם

אחת השידור. ספקטרום של יותר יעיל ניצול מחייב אלחוטית תקשורת של לשירותים הדרכים לאפשר שימוש של מספר משתמשים בערוץ תקשורת אלחוטית הוא חלוקה של הספקטרום למספר ערוצים צרי סרט ולהקצות לכל משתמש פס תדר נפרד. כדי לייעל אתוינצלו את זקוקים לשיטות להקצאת תדרים שיהיו מבוזרות הניצול של הספקטרום אנו

הספקטרום בצורה טובה.ולצורך הקצאת התדרים נממש את נבנה מערכת תקשורת רחבת סרט בפרוייקט הזה ייחודי בכך שהוא לא מחייב העברת פרוטוקול המכירה הפומבית המבוזרת. הפרוטוקול בין גורם להקצאת תדרים כמעט אופטימלית בו ובכך ששימוש בין המשתמשים הודעות

המשתמשים.תכולה:

במהלך הפרויקט יבוצעו השלבים הבאים: מימוש מודם רחב סרט.מימוש אלגוריתם מכירה פומבית מבוזרת לגישה לערוץ.

הסרט. רחבת התקשורת מערכת את המדמות מחשב סימולציות יבצעו הסטודנטים ישוו הסטודנטים בין ימומש אלגוריתם מכירה פומבית מבוזרת. לאחר המימוש במערכת

האלגוריתם שמומש לאלגוריתמים פשוטים יותר להקצאת תדרים.דרישות:

1חובה:תקשורת ספרתית בשיתוף עם:

מנחה:אושרי נפרסטק

אחראי אקדמי:פרופ' אמיר לשם

מקורות:[2] O. Naparstek And A. Leshem, "Fully distributed optimal channel assignment for open

spectrum access"

40

שם הפרויקט:4 חלשים בעזרת מערך חיישניםCDMAהשוואה של שיטות גילוי אותות

תיאור:גילויLPIאותות את למנוע מנת על נמוך בהספק המשודרים תקשורת אותות הם

יש חשיבות ביישומים בטחוניים וצבאיים.LPIהתשדורת על ידי צד שלישי. לגילוי אותות חלשים בסביבה עירונית ונשווה אתCDMAבפרוייקט זה נממש שיטות שונות לגילוי אותות

הביצועים שלהם.תכולה:

וכן ערוצים עירוניים.LPI של אותות CDMAבפרוייקט זה יממשו הסטודנטים משדר בעזרת מערך חיישניםLPIלאחר מכן יממשו הסטודנטים מספר גלאים מרחביים של אותות

וישוו את הביצועים שלהם עבור מודלי ערוץ עירוניים.דרישות:

בשיתוף עם:

מנחה:אושרי נפרסטק

אחראי אקדמי:פרופ' אמיר לשם

סטודנטים:

מקורות:5. Kay, Steven M. "Fundamentals of statistical signal processing, Vol. II:

Detection Theory." Signal Processing. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall(1998).

6. Tse, David. Fundamentals of wireless communication. Ed. Pramod Viswanath. Cambridge university press, 2005.

7. Ghosal, Sayan, Devendra Jalihal, and K. Giridhar. "A multicarrier CDMA based low probability of intercept network." Communications (NCC), 2010 National Conference on. IEEE, 2010.

8. Omura, Jim K., and Robert A. Scholtz. Spread spectrum communications handbook. Vol. 2. New York: McGraw-Hill, 1994.

41

שם הפרויקט:5 חלשים בעזרת מערך חיישניםOFDMהשוואה של שיטות גילוי אותות

תיאור:גילויLPIאותות את למנוע מנת על נמוך בהספק המשודרים תקשורת אותות הם

יש חשיבות ביישומים בטחוניים וצבאיים.LPIהתשדורת על ידי צד שלישי. לגילוי אותות חלשים בסביבה סלולרית ונשווה אתOFDMבפרוייקט זה נממש שיטות שונות לגילוי אותות

הביצועים שלהם.תכולה:

יממשו הסטודנטים משדר זה אותות OFDMבפרוייקט ערוציםLPI של מודל של וכן סלולריים .

וציקלוסטציונריים של אותות יממשו הסטודנטים מספר גלאים מרחביים LPIלאחר מכן בעזרת מערך חיישנים וישוו את הביצועים שלהם עבור מודלי ערוץ עירוניים.

דרישות:

בשיתוף עם:

מנחה:אושרי נפרסטק

אחראי אקדמי:פרופ' אמיר לשם

סטודנטים:

מקורות:1. Kay, Steven M. "Fundamentals of statistical signal processing, Vol. II: Detection

Theory." Signal Processing. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall(1998).2. Tse, David. Fundamentals of wireless communication. Ed. Pramod Viswanath. Cambridge

university press, 2005.3. Garth, Lee M., and H. Vincent Poor. "Detection of non-Gaussian signals: a paradigm for

modern statistical signal processing [and prolog]." Proceedings of the IEEE 82.7 (1994): 1061-1095.

4. Omura, Jim K., and Robert A. Scholtz. Spread spectrum communications handbook. Vol. 2. New York: McGraw-Hill, 1994.

42

שם הפרויקט:6של תמונות דחיסה אלגוריתמי של מימוש

Implementation of compression algorithms for imagesתיאור:

The project will include implementations and ad hock adaptations in Matlab and C, and performance evaluation of image compression algorithms: JPEG, lossless JPEG, and progressive JPEG and variants of Lempel-Ziv compression. The project involves understanding the principles lying in the basis of these compression algorithms.

תכולה: וקוונטיזציה, סימולציותDCTהכרת העקרונות העומדים בבסיס האלגוריתמים כגון התמרת

Matlab של האלגוריתמים, מימושים שונים של האלגורתמים, כולל מימוש בשפת c.ובחינתם ,דרישות:

,I, עיבוד ספרתי של אותות Iהסתברות, אותות אקראיים ורעש, עיבוד אותות סטטיסטי , מעבדה מתקדמת בעיבוד אותותIIעיבוד ספרתי של אותות

בשיתוף עם:-

מנחה:ד"ר ענליה סומך-ברוך

אחראי אקדמי:ד"ר ענליה סומך-ברוך

מקורות:[1]

43

שם הפרויקט:7LDPCסימולציה של רשת תקשורת אלחוטית עם ריבוי אנטנות וקודי

Multi-antenna network simulation with LDPC codesתאור:

שילוב של מספר אנטנות בתחנות של רשתות תקשורת מגדיל בצורה משמעותית את קצביהדרך ידועה לא עדיין להיום, נכון אולם, במערכת. להשגה הניתנים התקשורת לניצול חדשניות איסטרגיות ייבחנו זה בפרויקט האנטנות. ריבוי לניצול האופטימאלית ייבחנו אלו והקטנת ההפרעות. אסטרגיות בקצבי השידור שיפור האנטנות, המאפשרות בפרויקט על ידי סימולמיה שתכלול מספר רב של משדרים ומקלטים, אשר כל אחד מהם

.LDPCמשתמש במספר אנטנות ובקוד לתיקון שגיאות מסוג תכולה:

המבצעת סימולציה של הרשת ושל ערוציMatlab/Cהפרויקט כולל כתיבת תוכנה .LDPCהתקשורת, ומממשת את השימוש החכם באנטנות, את המקודד ואת המפענח

דרישות:I, תקשורת ספרתית Iעיבוד ספרתי של אותות

בשיתוף עם:-

מנחה: דר' יצחק ברגלאחראי אקדמי:דר' יצחק ברגל

מקורות:1.Y. Richter and I. Bergel: Scaled SLNR Precoding for Cognitive Radio, In Proceedings

of the IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC 2011). Available on demand.

2.Shokrollahi, A., LDPC codes: An introduction, Coding, cryptography and combinatorics, Vol. 23, pages 85—110, 2004.

http://www.awinn.ece.vt.edu/twiki/pub/Main/AthanasNotebook/LDPC_Codes_-_An_Introduction.pdf

44

שם הפרויקט:8 סימולציה קצה לקצה של רשת תקשורת אלחוטית עם החלטות ניתוב מבוססות

הפרעהEnd to end network simulation with interference based routing decisions.

תאור: אופטמיזיציה של רשתות תקשורת אלחוטיות היא מורכבת מאוד, במיוחד ברשתות עם ריבוי אנטנות, בהן מתקיימים מספר שידורים במקביל וכל שידור מפריע לשידור אחר. תוצאות חדשות מראות שניהול הפרעה חכם מאפשר להגדיל משמעותית את קצב התקשורת ברשת תוך ממסור כל הודעה דרך מספר רב של תחנות. בפרויקט זה ייבחנו איסטרגיות חדשניות לניתוב ההודעות תוך מתך דגש להפחת ההפרעות ברשת. אסטרגיות אלו ייבחנו בפרויקט על ידי סימולמיה שתכלול מספר רק של משדרים ומקלטים, ייצור הודעות בתחנות שונות ברשת, וניתוב ההודעות מהמקור דרך מספר תחנות עד ליעד, תוך כדי אופטימיזציה של

השידור והקליטה בכל שלב בדרך.תכולה:

המבצעת סימולציה של הרשת ושל ערוציMatlab/Cהפרויקט כולל כתיבת תוכנה התקשורת, ומממשת את פרוטוקול העברת ההודעות ואת השימוש החכם באנטנות.

דרישות:Iתקשורת ספרתית

בשיתוף עם:-

מנחה: יפתח ריכטר

אחראי אקדמי:דר' יצחק ברגל

מקורות:1. Y. George, I. Bergel and E, Zehavi: Delay-Constrained Multi-hop

CSMA Networks, In Proceedings of the 2012 International Symposium of Modeling and Optimization of Mobile, Ad Hoc, and Wireless Networks (WiOpt 2012).

2. Y. George, I. Bergel and E, Zehavi: The effect of directional antennas on slotted CSMA ad hoc networks, In Proceedings of the 2011 IEEE Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications (SPAWC 2011), San Francisco, USA, June 2011.http://www.eng.biu.ac.il/~bergeli/papers/CSMA_directional_george_SPAWC_2011.pdf

45

המעבדהלאלקטרואופטיקה

רשימת פרויקטים לשנה"ל תשע"ד(2013-2014)

פרופ' זאב זלבסקי

46

רשימת פרויקטים:צוות הנחייהשם פרויקטמס"ד

סופר רזולוציה בשדה רחוק באמצעות שימוש באפקט.6דופלר

אסף אילוביץפרופ' זאב זלבסקי

עדי וגרהוףפיתוח שיטת הכנת ננוחלקיקים מגנטיים.7 פרופ' זאב זלבסקי

דר' רחלהפופובצר

פיתוח ביוסנסור לזיהוי מוטציות נקודתיות בדנ"א.8בעזרת ננוחלקיקי זהב

דר' פזית פולק פרופ' זאב זלבסקי

דר' אורית שפימר דרור מלכהRacetrackתכנון של מסנן אופטי מבוסס על .9

פרופ' זאב זלבסקימר דרור מלכהPCFתכנון של מפצל אופטי מבוסס על .10

פרופ' זאב זלבסקימר דרור מלכהDouble Ring Resonatorתכנון מסנן אופטי מבוסס על .11

פרופ' זאב זלבסקי 25חקר ציפוי שנעשה ע"י ננו-חלקיקי זהב בגודל .12

ננומטרמר דרור מלכה

פרופ' זאב זלבסקימר דרור מלכה )דימות תהודה מגנטית(MRIשיפור ניגודיות בתמונות .13

פרופ' זאב זלבסקימר דרור מלכהשיפור מובנות של דיבור מגומגם.14

פרופ' זאב זלבסקייהונתן אזוגישער לוגי אלקטרוני נישלט מאור.15

פרופ' זאב זלבסקיד"ר אבי שלי

ד"ר חמוטל דואדישימוש בעיצוב אלומה אופטי להכוונת גידול של ניורונים.16נועה גבע

פרופ' זאב זלבסקיד"ר אורית שפי

בעזרת לייזרTaperingשיפור מערכת אופטית לביצוע .17רב עוצמה לצורכי בניית רכיבים פנים סיביים

פרופ' משהסינואני

פרופ' זאב זלבסקי בניית התקן מודולציה סיבי מבוסס על ציפוי קצה סיב.18

ע"י סיליקון פרופ' משה

סינואני מר הדר

47

פנחספרופ' זאב זלבסקי

אלגוריתם עיבוד תמונה לכיול צילומים רפואיים בקרני.19גמא

אריאל שוורץפרופ' זאב זלבסקי

מד טווח לייזר חסין רעש ובעל רזולוציה גבוה, על-בסיס.20קידוד מתקדם

דניאל גרודנסקיד"ר אבי צדוק

אייל פרטרחיישנים סיב-אופטיים לבקרת נידוף נוזלים.21ד"ר אבי צדוק

מוליכי גלים ומסננים אופטיים בזכוכית לא ליניארית.22)פרוייקט המשך(

שחר לויד"ר אבי צדוק

השהייה מתכווננת ארוכה של אותות מכ"מ רחבי סרט.23באמצעים פוטוניים

ד"ר אבי צדוק

חיישנים סיב-אופטיים למדידה מפולגת של טמפרטורה.24 ומעוות מכאני, ברוזלוציה גבוהה ולטווח ארוך )פרוייקט

המשך(

יאיר אנטמןד"ר אבי צדוק

ענבר יריבסנתוז ננו חלקיקים אורגניים לצרכים רפואיים.25ד"ר דרור פיקסלר

השוואת שיטות מישור הזמן ומישור התדר למדידת.26FLIM

גלעד יהבד"ר דרור פיקסלר

גלעד יהבFLIMשיפור יחס אות לרעש במערכת .27ד"ר דרור פיקסלר

ד"ר מוטי פרידמןחיבור קוהרנטי של ליזרים.28 שימוש בכרטיס המסך ובמעבד הגרפי לדמות.29

התקדמות אור בתווך לא לינאריד"ר מוטי פרידמן

ד"ר מוטי פרידמןמהוד זמני.30ד"ר מוטי פרידמןהולוגרמה זמנית.31

zalevsz@eng.biu.ac.ilפרופ' זאב זלבסקי fixeled@mail.biu.ac.ilדר' דרור פיקסלר

zadoka@eng.biu.ac.ilדר' אבי צדוק דר' מוטי פרידמן

48

רשימת פרויקטים מפורטת

49

שם פרויקט1סופר רזולוציה בשדה רחוק באמצעות שימוש באפקט דופלר

Optical super resolved far field imaging using the Doppler effectתיאור:

במסגרת פרויקט זה יבוצע מימוש ניסיוני של שיטה חדשה להגדלת הרזולוציה של אובייקט והתגברות על מגבלת העקיפה האופטית של מערכת המותקנת על גבי פלטפורמת צילוםמימוש באמצעות מתקבל הרזולוציה שיפור מוטסת. או לוויינית פלטפורמה כגון נעה, מערכת אופטית לשיחזור פזה של גל אופטי וחישוב של הסט דופלר שיאפשר ביצוע הפרדה

טובה יותר בין נקודות מרחביות קרובות.תכולה:

.MATLABבניית המערכת, ביצוע ניסויי מעבדה ועיבוד התוצאות באמצעות תוכנת דרישות:

מבוא לאלקטרו-אופטיקה, אופטו-אלקטרוניקה מערכות והתקנים.בשיתוף עם:

מנחה:אסף אילוביץ

אחראי אקדמי:פרופ' זאב זלבסקי

מקורות:מאמרים יינתנו על פי דרישה

50

שם פרויקט2פיתוח שיטת הכנת ננוחלקיקים מגנטיים

Development a method for preparing Magnetic Nano-particlesתיאור:

מגנטיים המחוברים לננו חלקיקיים שיטת הכנה לפתח רוצים אנו זה פרויקט במסגרת לאנזימים שונים ומצעים שונים.

תכולה:ביצוע עבודות אנליטיות במעבדה.

דרישות:מבוא לביו הנדסה.

בשיתוף עם:

מנחה:עדי וגרהוף

אחראי אקדמי:פרופ' זאב זלבסקי ודר' רחלה פופובצר

מקורות:מאמרים ינתנו על פי דרישה

51

שם פרויקט3פיתוח ביוסנסור לזיהוי מוטציות נקודתיות בדנ"א בעזרת ננוחלקיקי זהב

Development of a biosensor to detect DNA point mutations using gold nanoparticlesתיאור:

במסגרת פרויקט זה אנו רוצים לפתח שבב המכיל ננוחלקיקי זהב, אשר מסוגלים בעזרתושכלול שיפור יכללו הניסויים בדנ"א. מוטציות לזהות במעבדה שפיתחנו טכנולוגיה הטכנולוגיה עצמה, ועבודת הכנה לקראת פיתוח השבב. הפרויקט בעל אופי מחקרי ויכול

להתאים לסטודנטים המעונינים להמשיך בכוון זה לתואר מתקדם.תכולה:

ביצוע ניסוי אופטי וביולוגי.דרישות:

מבוא לאופטיקהבשיתוף עם:

המעבדה לאלקטרואופטיקהמנחה:

דר' פזית פולקאחראי אקדמי:

פרופ' זאב זלבסקי ודר' אורית שפימקורות:

מאמרים ינתנו על פי דרישה

52

שם פרויקט4Racetrackתכנון של מסנן אופטי מבוסס על

Design of optical filter based on racetrackתיאור:

ברכיבים הפועלים בקצבים דרישה רחבה לשימוש כיום יש בתחום מערכות התקשורת מסוג של התקן יעילות את נבחן אנו הפרויקט במסגרת מאד. ,Racetrackמהירים

המשמש לסינון של פולסים אופטיים. עקרון הפעולה של התקן זה דומה מאוד לעקרון . שיפור דרגת הסינון של המסנן האופטיFabry Perotהפעולה של מהוד אופטי מסוג

אופטיים מודלטורים של התגובה לשיפור להביא עשויה שהיא כיוון ביותר, חשובה מטרת הפרויקט היא לתכנן מסנן אופטי שיהיה מבוסס עלהמבוססים מהודים אופטיים.

Racetrack -כאשר הרכיב מצומד ל ,waveguide .כל ההתקן יהיה בנוי מסיליקון . תפקיד אנו נבחן את יעילות הצימוד בין הרכיבהמסנן הוא לסנן את אות הכניסה )פולס אופטי(.

וזאת במטרה לשפר את גורם הטיב של פעולת הסינון. לצורך תכנון יעיל שלwaveguideל- Finite-Differenceההתקן אנו נפתור באופן נומרי את משוואות הגלים באמצעות שיטת

Time-Domain (FDTD)בעזרת שיטה זאת נוכל לתכנן את פרמטרי המסנן האופטי, כך . .שיתאים לאורכי-גל המקובלים לשימוש בעולם התקשורת האופטית

תכולה:תוכנת בעזרת סימולציות הגליםRsoftביצוע משוואות את פותרת התוכנה כאשר .

. נבצע אופטימיזציה על הערכיםFinite-Difference Time-Domain (FDTD)באמצעות שיטת הגיאומטריים של התקן על מנת לקבל ייעול בצימוד.

דרישות:מבוא לאופטיקה מודרנית

בשיתוף עם:

מנחה:מר דרור מלכה

אחראי אקדמי:פרופ' זאב זלבסקי

מקורות:מאמרים טכניים יינתנו על פי דרישה

53

שם פרויקט5PCFתכנון של מפצל אופטי מבוסס על

Design of optical splitter based on PCFתיאור:

טלוויזיה , כגון: תקשורת מחשבים תחומים אופטית בהרבה כיום משתמשים בתקשורת Photonic Crystals Fiberבכבלים וכדומה. בעשור האחרון נעשו הרבה מחקרים בתחום של

(PCF) אך רוב המחקרים דנו בתכונות הפיסיקליות של PCFרק לאחרונה מהנדסים החלו . על מנת להשתמש ברכיבים אלהPCFלתכנן סימולציות של רכיבים אופטיים באמצעות

בתחום של תקשורת אופטית . היום משתמשים בשיטות נומריות לפתרון משוואות הגלים על מנת לתאר את התפשטות הגלים ברכיבים. אנו נעבוד עם אחת השיטות הפופולרית בתחום

של חישובים נומרייםBeam Propagation Method (BPM) בשביל לתכנן מפצלי אור מבוססי PCF.

תכולה:מפצל אופטי יעיל באמצעות פתרון נומרי שמבוסס על שיטתPCFאנו נתכנן באמצעות

BPM אנו נבחן את יעילות המפצל ע"י חישוב נומרי של הספק הכולל של שכבת.PCF. כידוע פיצול אופטי יכול להיות מאוד בעייתי כתוצאה מאיבוד אנרגיה בתהליך הצימוד , לכן

על מנת לקבל מינימוםPCFאנו נבצע אופטימיזציה לערכים הגיאומטריים של מבנה ה- איבוד אנרגיה בתהליך הפיצול .

דרישות:מבוא לאופטיקה מודרנית

בשיתוף עם:

מנחה:מר דרור מלכה

אחראי אקדמי:פרופ' זאב זלבסקי

מקורות:מאמרים טכניים יינתנו על פי דרישה

54

שם פרויקט6Double Ring Resonatorתכנון מסנן אופטי מבוסס על

Design of Optical filter based on Double Ring Resonatorתיאור:

מערכת של היכולת את לשפר מנת על במסננים כיום משתמשים אופטית בתקשורת התקשורת האופטית. לאחרונה החלו לייצר התקניים אופטיים על מנת לשפר את היעילות

Double Ring Resonatorשל מערכת התקשורת האופטית. אנו נבחן התקן שמבוסס על .Comsol and Rsoftונבחן את יכולת הסינון שלו בעזרת סימולציות בתכונות

תכולה:ו- Comsolתכנון נומרי בעזרת תוכנות Rsoftבפרויקט זה נבצע אופטימיזציה לערכים .

הגיאוטריים של התקן על מנת לקבל שיפור יעילות בביצועי מסנן אופטי.דרישות:

תקשורת אופטיתבשיתוף עם:

מנחה:מר דרור מלכה

אחראי אקדמי:פרופ' זאב זלבסקי

מקורות:מאמרים ינתנו על פי דרישה

55

56

שם פרויקט7 ננומטר25חקר ציפוי שנעשה ע"י ננו-חלקיקי זהב בגודל

Image pprocessing based characterization of coating done with 25 nanometer gold particles

תיאור: כיום יש הרבה השקעה בתחום של ננוטכנולוגיה לפיתוח של חלקיקים חדשים. פיתוח זהניצול חדשים. חלקיקים של חדשות ואופטיות חשמליות תכונות ללמוד על-מנת נעשה תכונות הזהב לשימושים תעשייתיים הוא חדש יחסית . בפרויקט שלנו אנו משלבים חלקיקי זהב עם תחמוצת של כסף על מנת לגלות תכונות של החומר באמצעות עיבוד תמונה. מטרת הפרוייקט היא להתאים את האלגוריתם הקיים לעבודה עם תמונות של חלקיקי זהב

, ולקבל את המידע הסטטיסטי הדרוש עלSEM ננומטר שנלקחו ע"י מקרוסקופ 25בגודל Matlabפיזור החלקיקים מתוכנת

תכולה: אנו נעבוד על חלקיקים בגודל שלSEMמטרת הפרויקט היא הוצאת מידע חשוב מתמונות .

ננומטר. מטרתנו היא לבנות התפלגות סטטיסטית של החלקיק באמצעות מאגר תמונות25Matlab של החלקיק . אנו נבצע זאת באמצעות בניית אלגוריתם בתכונת ה-.SEMשל

דרישות:עיבוד תמונהבשיתוף עם:

מנחה:מר דרור מלכה

אחראי אקדמי:פרופ' זאב זלבסקי

מקורות:מאמרים ינתנו על פי דרישה

57

שם פרויקט8 )דימות תהודה מגנטית(MRIשיפור ניגודיות בתמונות

Contrast enhancement of MRI imagesתיאור:

שיפור ניגודיות, עיבוד תמונה הינו תחום דינאמי העוסק במגוון טכניקות לשיפור התמונה: הורדת "רעשים", הדגשת פרטים, חידוד, תיקון רמות אפור, תיקון צבעים וכדומה. בעולם

ומחלות. גידולים יותר טוב לאבחן מנת על משמשים אלו שיפורים -היאMRIהרפואה טכניקת סריקה לא-פולשנית המאפשרת לראות רק רקמות רכות, ולכן יעילה מאוד לאיתור גידולים, אבחון של טרשת-נפוצה, הדמיית פריצת-דיסק ועוד. במקרים רבים הרופא המנתח את התמונה אינו מסוגל להבחין בין הממצא לבין הרקע מכיוון שהם דומים בצבעם.מטרת

טרנספורמציות שונות המגיעות מעולם האופטיקה, על ההיסטוגרמההפרויקט הינה לפתח כדי לשפר פרמטרים שונים, ביניהן את הניגודיות, וכך לשפר את יכולתMRIשל תמונת ה

ההבחנה בין פרטים שונים.תכולה:

המציגות ממצאים שונים )גידולים \MRIנבחר מספר תמונות . Matlabסימולציות בתוכנות נבחן את הטכניקות וננסה לעשות אופטימיזציהמחלות( כאשר קיים קושי לאיתור הממצא

לפרמטרים שלהן בעזרת כלים של עיבוד תמונהדרישות:

עיבוד תמונהבשיתוף עם:

מנחה:מר דרור מלכה

אחראי אקדמי:פרופ' זאב זלבסקי

מקורות:מאמרים טכניים יינתנו על פי דרישה

58

שם פרויקט9שיפור מובנות של דיבור מגומגם

Improvement of Intelligibility in stuttered speechתיאור:

גמגום הוא לקות שבה שטף הדיבור מופרע על ידי חזרתיות בלתי רצונית והארכת צלילים, הברות, מילים או ביטויים. כמו כן, הפסקות בלתי רצוניות בדיבור שבהן המגמגם אינו מסוגל כלל להפיק צליל דיבור. הגורם לתופעת הגמגום אינו ידוע, ההשערה היא שלגמגום יש כמה

. לגמגום אין תרופה או מרפא, אף שקיימות טכניקותנוירופיזיולוגיהיסודות ביניהם תורשה ו טיפוליות רבות לשיפור יכולת הדיבור אצל מגמגמים. המונח "גמגום" מתייחס לקשת רחבה של דרגות חומרה הכוללת אנשים עם הפרעת דיבור אשר כמעט ואיננה ניתנת להבחנה, אנשים שהפרעת הדיבור שלהם היא "קוסמטית" בעיקרה ומנגד אנשים עם ביטויים קשיםכלים קיימים לא כיום מילולי. באופן לתקשר ממשי קושי כדי עד גמגום, של ביותר

Matlabהמאפשרים שיפור מובנות הדיבור המגומגם. בפרויקט נפתח אלגוריתם בסביבת המאפשר פתרון אופטימאלי לבעיה. מטרתנו לאפשר לאנשים עם תופעת הגמגום להעביר

ועוד( ללא כל סימן לכך שהםVideo Conferenceמסרים דרך המדיה )כמו הטלפון, הסקייפ, מגמגמים.

תכולה:ננסה נתוני ספקטרוגרמה. בשילוב ואקוסטיים פרמטרים ספקטראליים ע"פ אות ניתוח לזהות קטעים בעלי קורולוציה גבוהה ודמיון משמעותי, המתארים למעשה קטעי גמגום. ע"י השמדתם ושינוי משך זמן של קטעי דיבור אחרים ובשימוש בהחלקה נצמצם עוויתות ונשפר

עוויתות דיבור.דרישות:

.Matlabעיבוד אותות ספרתי ו- בשיתוף עם:

מנחה:מר דרור מלכה

אחראי אקדמי:פרופ' זאב זלבסקי

מקורות:מאמרים ינתנו על פי דרישה

59

10

שם פרויקט

שער לוגי אלקטרוני נישלט מאורPhoto-Initiated Electronic Logic Gate

תיאור:לוגי על מצע והשתתפות בניסויים המבוצעים על שער הפרויקט כולל ביצוע סימולציות ייחודי שפותח בבר-אילן. עיקרון סיליקון הנשלט ע"י אור. מדובר על רכיב מיקרו מטרי

למצב של deep depletionהפעולה של הרכיב כולל מעבר ממצב של inversionבהפעלת התאורה באזור מסוים ברכיב וע"י כך שליטה על מה שקורה באזור אחר. השבב שניבנה מכיל רכיבים רבים והפרויקט יכיל חיווט נכון של הרכיבים למימוש שערים לוגיים חשמליים נישלטי אור. הפרויקט בעל אופי מחקרי ויכול להתאים לסטודנטים המעונינים להמשיך בכוון

זה לתואר מתקדם.תכולה:

לבחינה נומרית של ביצועי הרכיב ולאחר מכן בדיקתCOMSOLו-Matlabסימולציות בתוכנות ביצועיו במעבדה.

דרישות:מבוא לאלקטרו-אופטיקה, התקנים ומערכות אלקטרו-אופטיות, מיקרו-אלקטרוניקה

בשיתוף עם:ד"ר אבי שלי

מנחה:יהונתן אזוגי

אחראי אקדמי:פרופ' זאב זלבסקי וד"ר אבי שלי

מקורות:מאמרים טכניים יינתנו על פי דרישה

60

11

שם פרויקט

שימוש בעיצוב אלומה אופטי להכוונת גידול של ניורוניםUsing optical means for guided growth of neurons

תיאור: במסגרת פרויקט זה יבוצע ניסוי אשר בו אור לייזר יכוין גידול מבוקר של נירונים בתבניות רצויות. הטלת התבניות תתבסס על יכולות של שליטה בזמן אמת על עיצוב אלומה ע"י רכיב מאפנן אור מרחבי הקיים בבר-אילן. הפרויקט בעל אופי מחקרי ויכול להתאים לסטודנטים

המעונינים להמשיך בכוון זה לתואר מתקדם.תכולה:

ביצוע ניסוי אופטי וביולוגי.דרישות:

אופטי-אלקטרוניקה מערכות והתקניםבשיתוף עם:

ד"ר אורית שפימנחה:

ד"ר חמוטל דואדי ונועה גבעאחראי אקדמי:

פרופ' זאב זלבסקי וד"ר אורית שפימקורות:

מאמרים ינתנו על פי דרישה

61

12

שם פרויקט

בעזרת לייזר רב עוצמה לצורכי בנייתTaperingשיפור מערכת אופטית לביצוע רכיבים פנים סיביים

Improvement of laser based tapering rig for construction of in-fiber devicesתיאור:

במסגרת פרויקט זה יבוצע שיפור של מערכת קיימת לבניית רכיבים פנים סיביים בעזרת חימום זכוכית עם לייזר רב עוצמה ומשיכה מבוקרת שלה. מטרת הפרויקט לשפר את ביצועי המערכת הקיימת ע"י הכנסת רכיבים אופטיים לפיזור יותר אחיד של אנרגיית החימום של

הלייזר ולאחר מכן ייצור של מספר רכיבים פנים סיביים בעזרתה.תכולה:

בניית מערכת ובניית רכיב דוגמאדרישות:

תקשורת אופטיתבשיתוף עם:

מנחה:פרופ' משה סינואני

אחראי אקדמי:פרופ' זאב זלבסקי ופרופ' משה סינואני

מקורות:יינתנו על פי דרישהTaperingמאמרים טכניים על מערכות

62

13

שם פרויקט

בניית התקן מודולציה סיבי מבוסס על ציפוי קצה סיב ע"י סיליקוןFiber integrated modulator based upon silicon coating of the tip of the fiber

תיאור: הפרויקט כולל פיתוח של התקן מודולציה סיבי המבוסס על יצירת מהוד המומש ע"י ציפוי

בסיליקון של קצה הסיב. המטרה לשלב רכיב זה כחלק מרשת תיקשרות אופטית.תכולה:

תכנון הרכיב בתוכנה נומרית מיוחדת ולאחר מכן בנייתו ואפיונו במעבדהדרישות:

תקשורת אופטיתבשיתוף עם:

מנחה:פרופ' משה סינואני ומר הדר פנחס

אחראי אקדמי:פרופ' זאב זלבסקי ופרופ' משה סינואני

מקורות:מאמרים יינתנו על פי דרישה

63

14

שם פרויקט

אלגוריתם עיבוד תמונה לכיול צילומים רפואיים בקרני גמאImage processing algorithm for calibration of gamma rays medical images

תיאור:באופן שהוכח חדשני, איטרטיבי אלגוריתם ניסיונית ויבדק יפותח זה פרויקט במסגרת ראשוני, לכיול אי אחידות של תמונות רפואיות המתקבלות מצילום קונבנציונלי בקרינת

גמא.תכולה:

וביצוע ניסוי לבדיקת האלגוריתם במכשיר לדימות גרעיניMatlabכתיבת תוכנה ב דרישות:

אופטי-אלקטרוניקה מערכות והתקניםבשיתוף עם:

מנחה:אריאל שוורץ

אחראי אקדמי:פרופ' זאב זלבסקי

מקורות:מאמרים ינתנו על פי דרישה

64

15

שם הפרויקט:

מד טווח לייזר חסין רעש ובעל רזולוציה גבוה, על-בסיס קידוד מתקדםHigh-resolution laser range-finder operating at poor signal to noise ratios, based on advanced sequence coding

תיאור:Laser detection and ranging )LADAR( systems have developed rapidly in recent years. Their applications include range-finders, 2D and 3D imaging systems, vibrometers, and synthetic aperture imaging. The most commonly-used LADAR scheme relies on the transmission of short and intense isolated pulses, and time of flight (ToF) measurements of collected reflections. However, use of high-peak power laser pulses is complicated and potentially unsafe. Alternatively, many radio-frequency (RF) radar systems rely on the transmission of long sequences of pulses, and the compression of received echoes. Compression is carried out through matched-filtering processes. The majority of pulse compression waveforms are constructed using frequency modulation or phase-coding )bipolar sequences(. Phase and frequency codes generally provide superior sidelobe suppression, compared with that of amplitude-based or unipolar sequences. However, the application of phase and frequency codes requires coherent receivers. While prevalent in RF systems, coherent receivers in the optical domain come at a cost of significant complexity.

In 2006, a novel coding scheme for the effective compression of incoherently detected, unipolar pulse sequences was proposed by Prof. Nadav Levanon of Tel-Aviv University. The unipolar sequences are derived from low-sidelobe, bipolar codes through a pulse-position modulation algorithm. The sidelobe suppression of the compressed sequences nearly replicates that of the original bipolar codes, although simple, incoherent detection is employed. Recently, the group of Dr. Avi Zadok provided an experimental demonstration of the technique, with high-resolution range-finding and particularly low sidelobes achieved at poor signal-to-noise ratios.

The objective of the proposed project is to extend both the theoretical and the experimental aspects of the project, demonstrate longer measurement ranges, and analyze additional coding sequences for better performance and simpler processing.

תכולה: לניתוח תוצאות ניסיוניות, היכרותmatlab לתכנון האות המשודר, תוכנת matlabסימולציות

עם מערך ניסיוני, ביצוע מדידות וניתוחןדרישות:

מסלול אלקטרו-אופטיקה. תקשורת אופטית וכן נושאים מתקדמים בתקשורת אופטיתבמהלך שנה ד'. מסלול עיבוד אותות – יתרון.

בשיתוף עם:פרופ' נדב לבנון, אוניברסיטת תל-אביב. המחקר במימון חלקי של מפא"ת, משרד הבטחון.

מנחה:דניאל גרודנסקי וד"ר אבי צדוק

אחראי אקדמי:ד"ר אבי צדוק

מקורות:1. N. Levenon and E. Mozeson, Radar Signals, New York: Wiley-Interscience, 2004.2. M.-C. Amann, T. Bosch, M. Lescure, R. Myllylä, and M. Rioux, “Laser ranging: a critical review of usual techniques for

distance measurement,” Opt. Eng. vol. 40, no. 1, pp. 10–19, Jan. 2001.3. N. Levanon, "Noncoherent pulse compression," IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems, vol. 42, no. 2, pp.

756-765, Apr. 2006.4. D. Kravitz, D. Grodensky, N. Levanon, and A. Zadok, "High-Resolution Low-Sidelobe Laser Ranging Based on

Incoherent Pulse Compression,” IEEE Photonics Technology Letters vol. 24,no. 23 2119-2121, Dec. 2012

65

66

שם הפרויקט:16חיישנים סיב-אופטיים לבקרת נידוף נוזלים

Fiber-optic sensors for monitoring fluid evaporationתיאור:

The dynamics of evaporation of fluid droplets are useful in understanding complex systems such as clouds, fogs, oil burners and engines, and are significant in diverse industrial processes such as cooling of electronic circuits, inkjet printing and painting. The rate of evaporation and the accompanying variations in the droplet profile depend on properties of both the fluid itself and the solid surface in touch with the droplet. Evaporation is commonly monitored through video microscopy or by micro-gravimetry. While these methods provide excellent precision, they require auxiliary instrumentation in the immediate surroundings of the monitored fluid, such as cameras, read-out circuit-boards and cabling.

Recently, the group of Dr. Avi Zadok and colleagues from the University of Maribor, Slovenia, demonstrated the fiber-optic monitoring of the evaporation of sub-nano-liter fluid volumes from within micro-cells, and from the tips of standard fibers. Fiber-based sensors offer unique advantages such as remote access, use over a broad temperature range, chemical inertness and small dimensions. The evaporation process is accompanied by distinct temporal profiles of transmission and reflection from the fiber facet or cavity. These temporal profiles provide a distinct signature of individual solvents or mixtures, and distinguish between different fluids based on physical properties other than their refractive index alone. The measurements require only a simple light source and a low-bandwidth power meter, while no equipment is required in the vicinity of the micro-cell itself. Measurements successfully resolve, for example, the concentration of alcohol in water with 1% precision. The method is applicable to the production of bio-diesel, authentication of gasoline, detection of contamination in water, analysis of tears in the eyes, etc.

The objectives of the project are: 1) to model and simulate the effects of fluid evaporation on the propagation of light through fiber-optic micro-cells, and on reflections from fiber tips; 2) Develop specific applications are acquire data.

תכולה: לימוד הנושא של חיישנים מסיבים אופטיים, ושל מעבר אור במהוד. סימולציות אופטיקה

באמצעות ההתקן, פעולת של ופיזיקלית אופטיתmatlabגיאומטרית סימולציה ותוכנות מסחריות. הקמת מערך ניסוי וביצוע מדידות

דרישות:מסלול אלקטרו-אופטיקה.

בשיתוף עם:

מנחה:אייל פרטר וד"ר אבי צדוק

אחראי אקדמי:ד"ר אבי צדוק

מקורות:1. K. T. V. Grattan and B. T. Meggit (Eds.), Optical Fiber Sensor Technology Volume 4, Chemical and

Environmental Sensing. (Kluwer academic publishers, Dordrecht, the Netherlands, 2010).2. E. Preter, B. Preloznik, C. N. Sukenik, D. Donlagic, and A. Zadok, "Monitoring of fluid evaporation using

fiber-optic micro-cells," conference paper, available from Dr. Zadok upon request.3. D. Donlagic, "All-fiber micromachined microcell," Optics Letters 36, 3148-3150 (2011).

67

17

שם הפרויקט:

מוליכי גלים ומסננים אופטיים בזכוכית לא ליניארית )פרוייקט המשך(Fabrication and characterization of waveguides and optical filters in nonlinear chalcogenide glasses

תיאור:Chalcogenides (ChGs) are a family of glasses which contain one of the chalcogen elements (e.g. S, Se, or Te). They have a broad transparency window from the visible to the mid-infrared wavelengths, and are well known for their highly-nonlinear refractive index, that is up to thousand times greater than that of silica. These properties make ChG an attractive platform for sensing and for all-optical signal processing. Nonlinear propagation effects in waveguides written in ChG glass have been used in four-wave-mixing, in wavelength conversion, in slow and fast light phenomena etc.

Over the last year, the group of Dr. Avi Zadok had learned to fabricate waveguides in thin films of ChG glass, which were deposited on silica-on-silicon substrates. The waveguides are written through direct laser beam lithography, by focusing the light from an ultra-fast Ti:Sapphire laser on the film surface and moving the sample with a motorized stage. In particular, the group demonstrated the nonlinear effect of stimulated Brillouin scattering in such waveguides. The effect provides the potential opportunity for elaborate all-optical signal processing on a chip.

The objective of the project are: 1) to improve the fabrication technique and obtain low loss waveguides in ChG; 2) Extend the fabrication procedure to more complicated structures such as couplers, interferometers and ring resonators; 3) characterize the performance of waveguides; and 4) Explore the fabrication of waveguides on new glass compositions.

תכולה: . לימוד הנושא של ליתוגרפיה ישירה באמצעותChGלימוד הנושא של התקנים פוטונים ב-

לייזר והמנגנונים הפיזיקליים הכרוכים בה. היכרות וצבירת מיומנות במערך הניסוי לצריבתמוליכי גלים ובדיקתם. שיפור והרחבת מערך הניסוי, סקר פרמטרים, איפיון מוליכי הגלים.

דרישות: מסלול אלקטרו-אופטיקה. תקשורת אופטית וכן נושאים מתקדמים בתקשורת אופטית

במהלך שנה ד'.בשיתוף עם:

פרופ' מייקל רוזנבלו, המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת בר-אילןמנחה:

שחר לוי וד"ר אבי צדוקאחראי אקדמי:

ד"ר אבי צדוקמקורות:

1. B. J. Eggleton, B. Luther-Davies, and K. Richardson, "Chalcogenide photonics," Nature Photonics vol. 5, pp. 141-148 (2011)

2. A. Zoubir, M. Richardson, C. Rivero, A. Schulte, C. Lopez, K. Richardson, N. Ho, and R. Vallee, "Direct femtosecond laser writing of waveguides in As2S3 thin films," Optics Letters vol. 29, pp. 748-750 (2004).

3. 34.S. Levy, V. Lyubin, M. Klebanov, J. Scheuer, and A. Zadok, “Stimulated Brillouin scattering amplification in centimeter-long directly written chalcogenide waveguides,” Optics Letters 37, no. 24, 5112-5114, Dec. 2012.

68

18

שם הפרויקט:

השהייה מתכווננת ארוכה של אותות מכ"מ רחבי סרט באמצעים פוטונייםLong variable delay of broadband radar waveforms using photonic means

תיאור:The field of microwave photonics (MWP) has been a prolific area of research for over thirty years. MWP processing provides several potential advantages over electrical domain techniques: low propagation loss in optical fibers; ultra-broad transmission bandwidth; immunity to electro-magnetic interference; potential for light-weight, small-footprint modules etc.

One promising potential application of MWP is the optical implementation of radio-frequency (RF) delay lines. Such delay lines are critical components in beam steering within phased-array radar systems. Such true time delay (TTD) elements must accommodate broadband RF waveforms and comply with stringent distortion requirements. Large antenna arrays require delay variations of tens of ns or longer. The variable TTD of high-frequency waveforms using RF cables tends to be lossy and bulky, rendering potential MWP alternatives appealing. Numerous methods for the realization of MWP TTD elements have been proposed and demonstrated. Despite considerable progress, the realization of MWP TTDs that are continuously variable over tens of ns and accommodate broadband waveforms remains challenging.

In recent years the group of Dr. Avi Zadok examined the potential of a significant relaxation in the objectives of the delay element: rather than provide an 'honest', universal group delay of every incoming signal, we focus on the processing of specific waveforms which are of particular interest to actual radar systems. While the proposed processing is not strictly a variable delay of the waveforms, it has a nearly equivalent effect on this family of signals. In compromising the universality of the delay approach, delays that are up to 100 times longer than what was previously reported were obtained, while retaining sufficient quality of the processed waveform.

The objective of the project is to combine the fiber-optic processing setup together with RF antennas for transmission and detection, and demonstrate a complete, preliminary radar system.

תכולה: היכרות עם מערכות מכ"מ, אותות מכ"מ ועקרונות הניתוח שלהם, עקרונות העיבוד של

אותות רדיו באמצעים סיב-אופטיים. הכרת הרכיבים והמכשור במעבדה לסיבים אופטיים.תכנון והקמה של מערך ניסיוני משולב של עיבוד סיב אופטי לצד שידור וקליטה בתדרי רדיו.

דרישות: מסלול אלקטרו-אופטיקה. תקשורת אופטית וכן נושאים מתקדמים בתקשורת אופטית

במהלך שנה ד'. מסלול עיבוד אותות - יתרוןבשיתוף עם:

פרופ' משה טור, אוניברסיטת תל-אביב. ד"ר שלמה צח, מפא"ת, משרד הבטחון.הפרוייקט במימון חלקי של מפא"ת.

מנחה:ד"ר אבי צדוק

אחראי אקדמי:ד"ר אבי צדוק

מקורות:1. O. Klinger, “Long Microwave-Photonic Variable Delay of Chirped Waveforms”, M.S. thesis, Dept. Elect.

69

70

19

שם הפרויקט:

חיישנים סיב-אופטיים למדידה מפולגת של טמפרטורה ומעוות מכאני, ברוזלוציהגבוהה ולטווח ארוך )פרוייקט המשך(

Long-range, high-resolution fiber-optic distributed temperature and strain sensorsתיאור:

Stimulated Brillouin scattering (SBS) is a nonlinear propagation effect that couples between two waves in an optical fiber, depending on the exact difference between their optical frequencies. The effect leads to the amplification of one light wave at the expense of the other. The conditions for amplifications depend on environmental parameters such as temperature and mechanical strain, and therefore SBS is widely used in fiber-optic sensing. The build-up time of the effect, however, is relatively long: on the order of 5 ns. Multiplied by the speed of light in fiber, the long lifetime translates into a rather low spatial resolution of about 1 m. The confinement of SBS to shorter segments is challenging. This restriction limits the spatial resolution of commercial SBS-based sensor systems.

Over the last two years, the group of Dr. Zadok, together with colleagues at EPFL, Switzerland and Tel-Aviv University, was able to restrict the spatial extent of the SBS interaction to less than a cm. The technique is based on the coding of the two optical waves by a sequence of pulses, as done in radars. Based on this technique, the sensing of temperature variations was demonstrated over 200 m long fibers with 1 cm resolution. Yet, the scaling of the measurements to longer distances is held back by poor signal to noise ratios.

The objective of the project is to employ more elaborate coding schemes, in order to extend the range of the measurement to km scale, without compromising the resolution or the acquisition time.

תכולה: בסיבים אופטיים. היכרות עם קודים ליצירת קורלציה צרה וחדהSBSלימוד הנושא של

, על-בסיס שיטותSBSמתחומי המכ"מ והתקשורת. סימולציות ואנליזה של יישום לוקאלי של בין אותות מקודדים. ניסויי חישהSBS של תהליכי matlabקידוד מתקדמות. סימולציות

בסיבים אופטיים.SBSמפולגת של טמפרטורה ומעוות על-בסיס דרישות:

מסלול אלקטרו-אופטיקה. תקשורת אופטית וכן נושאים מתקדמים בתקשורת אופטיתבמהלך שנה ד'. מסלולי עיבוד אותות או תקשורת – יתרון

בשיתוף עם:פרופ' משה טור, אוניברסיטת תל-אביב

מנחה:יאיר אנטמן וד"ר אבי צדוק

אחראי אקדמי:ד"ר אבי צדוק

מקורות:1. Y. Antman, N. Primerov, J. Sancho, L. Thevenaz, and A. Zadok, “Localized and stationary dynamic

gratings via stimulated Brillouin scattering with phase modulated pumps,” Opt. Express vol. 20, pp. 7807-7821 begin_of_the_skype_highlighting,  2012.

2. A. Zadok, Y. Antman, N. Primerov, A. Denisov, J. Sancho, and L. Thevenaz, “Random-access distributed fiber sensing,” Laser and Photonics Reviews vol. 6, no. 5, L1-L5, 2012.

3. Y. Antman, N. Levanon, and A. Zadok, “Low-noise delays from dynamic Brillouin gratings based on perfect Golomb coding of pump waves,” Opt. Lett. 37, 5259-5261, 2012.

20

שם הפרויקט:

סנתוז ננו חלקיקים אורגניים לצרכים רפואייםSynthesis of organic nanoparticles for medical uses

תיאור: בשנים האחרונות נעשו מאמצים רבים למציאת דרכים שונות להחדרת חומרים לגוף האדם. בשוק הרפואי כיום, קיימים חומרים שניתנים למטופלים על ידי הזרקה בלבד, דרך זו אינה נעימה למטופל והיא כרוכה בכאב, בצורך לשמור על סטריליות ולפעמים עלולה לגרוםלעור יותר גבוהה חדירה יכולת בעלי שהם הוא חלקיקים הננו של היתרון לזיהומים. ידי שימוש בננו יציבות החומר. על יותר על מחלקיקים אחרים ומאפשרים שמירה טובה חלקיקים ניתן יהיה להחדיר חומרים לגוף המטופל ללא צורך בהזרקה אלא על ידי מריחה

חיצונית על העור או בליעה של קפסולה מרוכזת. וויטמיןDepo-medrolבפרויקט המוצע נרצה לסנתז בעזרת סונוכימיה חומרים אורגניים כמו

B12 וויטמין .B12מוכר לכולנו והוא ניתן לאלו הסובלים מחוסר בוויטמין זה בגוף מסיבות הינוDepo-Medrolשונות כמו אנמיה ממארת, דלקת בקיבה, מחלה אוטואימונית ועוד. ה

או לדם לעור חומר המשמש למטופלים הסובלים מדלקות פרקים, ממחלות הקשורות )ביניהן לוקמיה ולימפומה( ועוד. בנוסף חומר זה הינו מרכיב חשוב בתחום הפלסטיקה.

לאחר סנתוז החומרים, תיבדק יכולת החדירה שלהם לתווך המדמה רקמה. כאשר בדיקה זומתבססת על מדידות מקדמים אופטיים וגודל הננו- חלקיקים.

חלקיקים ננו יסנתזו חלקיקים, ננו להכנת הסוניקציה מערכת את יכירו הסטודנטים ( ומיקרוסקופיות מדידות ספקטרו-פוטומטריות ויבצעו לעיל, -SEMמהחומרים המוזכרים

HR,TEM.על מנת לבדוק את הרעיון המוצע )תכולה:

בשלב הראשון הסטודנטים יכירו את מערכת הסוניקציה להכנת ננו חלקיקים על ידי סנתוז וB12חומרים שונים. בשלב השני יסנתזו הסטודנטים ננו חלקיקים של החומרים וויטמין

Depo-Medrolולבסוף יבחנו הסטודנטים את הננו חלקיקים תחת הספקטרופוטומר . ומיקרוסקופים שונים.

דרישות:יכולת עבודה במעבדה

בשיתוף עם:ד"ר רחל לוברט, המחלקה לכימיה, אוניברסיטת בר-אילן

מנחה:ענבר יריב

אחראי אקדמי:ד"ר דרור פיקסלר

מקורות:1. A. Gedanken, "Using sonochemistry for the fabrication of nanomaterials". Ultrasonics Sonochemistry 11,

47–55 (2004)2. A. Gedanken , "Sonochemistry and its application to nanochemistry". Current science, Vol. 85, No. 12,

1720-1722 (2003)3. K.S. Suslick, D.A. Hammerton, and R.E. Cline, Jr.J. Am. Chem. SOC, 108, 5641-5642 (1986).4. V. Sáez and T.J. Mason, "Sonoelectrochemical Synthesis of Nanoparticles". Molecules, 14, 4284-4299

(2009).

71

21

שם הפרויקט:

FLIMהשוואת שיטות מישור הזמן ומישור התדר למדידת Comparison of TCSPC FLIM and homodyne frequency domain FLIM methods in order to determine which method is better for a given sample.

תיאור:חיים זמני למדידת מרכזיות שיטות שתי קיימות פלואורסנציה מדידות של בתחום אור פולס מאוד קצר של הזמן, ובמישור התדר. במישור הזמן פלואורסנטיים: במישור זמני וכתוצאה מכך נפלטים פוטונים שבהתבסס על מעורר את הדגימה הפלואורסנטית ההגעה שלהם, בונה המערכת היסטוגרמה אשר מתוכה ניתן להעריך את זמן החיים של המערכת הנמדדת. לעומתה במישור התדר עוצמת האור הפוגעת בדגימה הפלואורסצנטית מאופננת בתדר גבוה. בשל כך, עוצמת האור הפלואורסצנטי הנפלט ע"י הדגימה מאופנן גם כן. כתוצאה מכך ניתן לחשב את זמן חיים הפלואורסצנטי ע"י חילוץ הפרש הפאזה ביןוע"י בדגימה, הפוגע האור עוצמת לבין בגלאי המתקבל הפלואורסצנטי האות עוצמת היחסית הטעות בין ביחס להשתמש מקובל אלו במערכות שלו. באמפליטודה הניחות במדידה של הזמן חיים הפלואורסצנטי לטעות היחסית במדידת העוצמה הפלואורסצנטית

(F-valueעל מנת לכמת את ביצועי המערכת )תכולה:

homodyne הפועלת במישור הזמן לבין TCSPC FLIM• ביצוע מדידות השוואתיות בין מערכת FLIMהפועלת במישור התדר על מנת להגדיר איזו מדידה טובה עבור סוג מסוים של דגימה

תוך התחשבות בפרמטרים שונים של המערכת )רזולוציה בזמן, רגישות לרמה של פוטון , תחום דינמי , סטטיסטיקה של פוטונים, יציבות של ההגבר(.SNRבודד, זמני מדידה, יחס

של המערכות עבור דגימות שונות.F-value• השוואת דרישות:

מבוא לאופטיקה מודרנית ואלקטרו-אופטיקה, מבוא ללייזרים, גלאים אלקטרואופטייםמבוססי מל"מ, עיבוד אותות סטטיסטי.

בשיתוף עם:

מנחה:גלעד יהב

אחראי אקדמי:ד"ר דרור פיקסלר

מקורות:1. Philip, J., Carlsson, K., Theoretical investigation of the signal-to-noise ratio in Fluorescence lifetime

imaging.J. Opt. Soc. Am. A., 2003. 20(2): p. 368.2. N. Boens, W. Qin, N. Basarić, J. Hofkens, M. Ameloot, J. Pouget, J.-P. Lefèvre, B. Valeur, E. Gratton, M.

vandeVen, N. D. Silva, Y. Engelborghs, K. Willaert, A. Sillen, G. Rumbles, D. Phillips, A. J. W. G. Visser, A. van Hoek, J. R. Lakowicz, H. Malak, I. Gryczynski, A. G. Szabo, D. T. Krajcarski, N. Tamai and A. Miura, "Fluorescence Lifetime Standards for Time and Frequency Domain Fluorescence Spectroscopy," Analytical Chemistry 79(5), 2137-2149 (2007).

3. A. T. N. Kumar, S. B. Raymond, B. J. Bacskai and D. A. Boas, "Comparison of frequencydomain and time-domain fluorescence lifetime tomography," Opt. Lett. 33(5), 470-472 (2008)

4. Lior Turgeman and Dror Fixler, Photon efficiency optimization in time correlated single photon counting technique for fluorescence lifetime imaging systems, IEEE Trans Biomed Eng (2013), PMID 23322753.

5. Lior Turgeman and Dror Fixler, The influence of dead time related distortions on live cell fluorescence lifetime imaging (FLIM) experiments, J. Biophotonics 1-11 DOI 10.1002/jbio.201300018 (2013).

72

22

שם הפרויקט:

FLIMשיפור יחס אות לרעש במערכת Improving SNR ratio for FLIM system

תיאור: )תמונת זמני חיים של פלאורסנציה( הפועלת במישור התדר, עוצמת האורFLIMבמערכת

האור עוצמת כך, בשל גבוה. בתדר מאופננת פלואורסצנטית בדגימה הפוגעת הפלואורסצנטי הנפלט ע"י הדגימה מאופנן גם כן. כתוצאה מכך ניתן לחשב את זמן חיים הפלואורסצנטי ע"י חילוץ הפרש הפאזה בין עוצמת האות הפלואורסצנטי המתקבל בגלאי לבין עוצמת האור הפוגע בדגימה, וע"י הניחות באמפליטודה שלו. במערכות אלו מקובל להשתמש ביחס בין הטעות היחסית במדידה של הזמן חיים הפלואורסצנטי לטעות היחסית

במדידת העוצמה הפלואורסצנטית על מנת לכמת את(.F-valueביצועי המערכת )

במערכת העובדת במישור הזמן יש את אותו הפרמטר.תכולה:

• ביצוע סימולציות מונטה קרלו של פליטת פוטונים ומדידתם ע"י המערכת עבור תדריאפנון שונים

במישור התדר עבור פרמטרים שונים של המערכת )תדרFLIM• ביצוע מדידות במערכת איפנון ופאזה( על מנת להגדיר נקודת עבודה אופטימלית של המערכת עבור סוגים שונים

של דגימותעלSNR במישור הזמן ובדיקת השפעת השיפור של ה- LIM• ביצוע מדידות במערכת

תמונת זמני החייםדרישות:

מבוא לאופטיקה מודרנית ואלקטרו-אופטיקה, עיבוד אותות סטטיסטי, תהליכים אקראייםבשיתוף עם:

מנחה:גלעד יהב

אחראי אקדמי:ד"ר דרור פיקסלר

מקורות:1. Philip, J., Carlsson, K., Theoretical investigation of the signal-to-noise ratio in Fluorescence lifetime

imaging.J. Opt. Soc. Am. A., 2003. 20(2): p. 368.2. H. Esposito, Gerritsen, H.C., Wouters, F.S. , "Optimizing frequency-domain fluorescence lifetime sensing

for high for throughput applications: photon economy and acquisition speed.," J. Opt. Soc. Am. A. 24(10), 3261 (2007).

3. H. C. Gerritsen, Sanders, R., Draaijer, A., "The photon economy of fluorescence lifetime imaging," Scanning 18(55) 1992.

4. Y. Lin and A. F. Gmitro, "Statistical analysis and optimization of frequency-domain fluorescence lifetime imaging microscopy using homodyne lock-in detection," J. Opt. Soc. Am. A 27(5), 1145-1155 (2010).

5. Lior Turgeman and Dror Fixler, Photon efficiency optimization in time correlated single photon counting technique for fluorescence lifetime imaging systems, IEEE Trans Biomed Eng (2013), PMID 23322753.

6. Lior Turgeman and Dror Fixler, The influence of dead time related distortions on live cell fluorescence lifetime imaging (FLIM) experiments, J. Biophotonics 1-11 DOI 10.1002/jbio.201300018 (2013).

73

23

שם פרויקט

חיבור קוהרנטי של ליזריםCoherent addition of lasers

תיאור: במסגרת פרויקט זה יבוצע מימוש ניסיוני של חיבור ליזרים שונים על מנת להגיע לעוצמתליזר חזקה מעבר יצירת קרן לצורך וזאת איכות האלומה על תוך שמירת גבוהה אור

למגבלה התיאורטית של ליזר בודד.תכולה:

.MATLABבניית המערכת, ביצוע ניסויי מעבדה ועיבוד התוצאות באמצעות תוכנת דרישות:

מבוא לאלקטרו-אופטיקה, אופטו-אלקטרוניקה מערכות והתקנים.בשיתוף עם:

מנחה:ד"ר מוטי פרידמןאחראי אקדמי:ד"ר מוטי פרידמן

מקורות:מאמרים יינתנו על פי דרישה

74

24

שם פרויקט

שימוש בכרטיס המסך ובמעבד הגרפי לדמות התקדמות אור בתווך לא לינאריUsing GPU for simulating electromagnetic field in nonlinear materials

תיאור:גבוהה יכולת לבעל הפך המסך כרטיס מיימדים התלת המחשב משחקי דרישות עקב ליבות לאלפי מאות כמה בין ישנם הגרפי במעבד כיום המרכזי. מהמעבד בהרבה

המיועדתCUDAהמאפשרות חישוב מקבילי. בפרויקט זה הסטודנט ילמד לפתח בשפת למעבדים גרפים ויחשב התקדמות אור במרחב לא לינארי

תכולה: לפי העדפה.PYTHON או CPP או MATLABשימוש בתוכנת

דרישות:ידע בתכנות

בשיתוף עם:

מנחה:ד"ר מוטי פרידמןאחראי אקדמי:ד"ר מוטי פרידמן

מקורות:מאמרים טכניים יינתנו על פי דרישה

75

25

שם פרויקט

מהוד זמניTemporal cavity

תיאור: , אלקטרונים ועד מהודיMRIמהוד אופטי רגיל מופיע בשימושים רבים מספור. ממהודי ליזר,

יעצבו מחדש את הצורה בה מחשבים מתקשרים. בפרויקט זה אנו ננו באופטיקה אשר נתכנן ואם יספיק הזמן גם נבצע את המהוד הזמני הראשון בעולם בו המהוד קיים רק בזמן

ולא במרחב.תכולה:

אנו נתכנן ונדמה התנהגות אור בתווך לא לינארי ונבדוק מה הן האפשרויות העומדות בפנינו לצורך יצירת מהוד זמני. לאחר מכן נזמין את הסיבים הדרושים וננסה למדוד זאת

בפעם הראשונה.דרישות:

מבוא לאופטיקה מודרניתבשיתוף עם:

מנחה:ד"ר מוטי פרידמןאחראי אקדמי:ד"ר מוטי פרידמן

מקורות:מאמרים טכניים יינתנו על פי דרישה

76

26

שם פרויקט

הולוגרמה זמניתTemporal holograms

תיאור: בפרויקט זה נתכנן ונבצע הולוגרמה זמנית. ניצור את ההולוגרמה עם ליזר אחד ונקרא

אותה עם ליזר אחר. ההולוגרמה תתקיים רק לפרק זמן קצר מאד בתוך הסיב האופטיתכולה:

אנו נתכנן ונדמה התנהגות אור בתווך לא לינארי וניצור הולוגרמה בעזרת אפקט לא לינאריבין שני אורכי גל שונים. את קריאת ההולוגרמה נבצע עם אורך גל שלישי.

דרישות:מבוא לאופטיקה מודרנית

בשיתוף עם:

מנחה:ד"ר מוטי פרידמןאחראי אקדמי:ד"ר מוטי פרידמן

מקורות:מאמרים טכניים יינתנו על פי דרישה

77

המעבדה לביו-הנדסה

רשימת פרויקטים לשנה"ל תשע"ד(2013-2014)

פרופ' אריה וייס

78

הפרויקטים בביו-הנדסה פתוחים לתלמידי כל המסלולים

79

רשימת פרויקטים:צוות הנחייהשם פרויקטמס"ד

פרופ' אריה וייסעיבוד תמונה במיקרוסקופיה.1

פרופ' אריה וייסמיקרוסקופ נשלט מחשב.2פרופ' אריה וייסמיקרוסקופיה פלואורוסנטית כמותית.34.Atomic Force Microsocpyפרופ' אריה וייס5.Human gait synchronizationדר' ארי זיוטופסקי

פרופ' אריה וייסדר' פזית פולק של נוגדנים.DNAפיתוח כלים חישוביים לאנליזת רצפי .6

דר' גור יערי בדיקת פעילות חשמלית ככלי לשיקום עמוד שדרה -.7

מחקר במודל פשוט של חסרי חוליותד"ר הדס שחוריד"ר אורית שפי

בדיקת פעילות חשמלית ככלי לשיקום עמוד שדרה -.8מחקר במודל פשוט של חסרי חוליות

ד"ר הדס שחורינתנאל עופר

ד"ר אורית שפיפיני טנדייטניקפיתוח אלקטרודות לגירוי ורישום פעילות עיצבית.9

דר' אורית שפי

orit.shefi@biu.ac.il דר' אורית שפי rachela.popovtzer@gmail.comדר' רחלה פופובצר

aryeh@cc.huji.ac.ilפרופ' אריה וייס דר' גור יערי

80

רשימת פרויקטים מפורטת

81

שם הפרויקט:1עיבוד תמונה במיקרוסקופיה

Image Processing in microscopyתיאור:

The goal of this project is to apply image processing to microscopy, with particular emphasis on segmentation and morphological analysis. We will focus on segmentation of phase and DIC images.

There are a variety of similar segmentation and tracking problems in microscopy, so there is potential for more than one project in this area.

תכולה:The output of this project will be segmentation algorithms for phase and DIC images, which will be applied to a variety of biological problems, such as tracking of unlabeled live cells during a time lapse experiment.

דרישות:Strong computer programming skills (Java preferable, but C++ as a background is acceptable).

Signals and Systems.Introduction to Modern Optics.

בשיתוף עם:

מנחה:פרופ' אריה וייס

אחראי אקדמי:פרופ' אריה וייס

מקורות:1. Optical Microscopy

Michael W.Davidson and Mortimer Abramowitz The Florida State University www.microscopy.fsu.edu/primer/index.html

2. Any image processing textbook. There are many tutorials on the web.3. Imagej/FIJI documention

82

שם הפרויקט:2מיקרוסקופ נשלט מחשב

Computer controlled microscopyתיאור:

The goal of this project is to implement a completely automated microscopy system using the open source MicroManager software package. We want to automate our IX-81 microscope, for time lapse experiments. Validation of this system will require successful execution of time lapse experiments, with mutli-dimensional acquisition (XYZ, time, and spectral control).

תכולה:

דרישות:Strong computer programming skills (Java and C++ will be very helpful)

Some hardware experience

Signals and SystemsIntroduction to Modern Optics

בשיתוף עם:

מנחה:פרופ' אריה וייס

אחראי אקדמי:פרופ' אריה וייס

מקורות:1. Optical Microscopy

Michael W.Davidson and Mortimer Abramowitz The Florida State University www.microscopy.fsu.edu/primer/index.html

2. Any image processing textbook. There are many tutorials on the web.3. Micro-Manager documentation (http://valelab.ucsf.edu/~MM/MMwiki/)

83

שם הפרויקט:3מיקרוסקופיה פלואורוסנטית כמותית

Quantitative Fluorescence Microscopyתיאור:

The goal of this project is to develop and implement quatitative fluorescence microscopy (QFM) experiments. QFM in conceptually simple, but in practice difficult because of the large number of variables that affect the measurement.We wish to develop protocols which will enable us to compare the results of fluorescence microscopy experiments carried out at different times and on different samples.

תכולה:This project will include hardware and software. This includes:

1. Design and implementation of a method to meaure the incident illumination power.2. Verification of the system using standard samples.3. Image processing to enable high throughput of large datasets.

דרישות:Strong computer programming skills (Java and C++ will be very helpful)

Some hardware experience

בשיתוף עם:

מנחה:פרופ' אריה וייס

אחראי אקדמי:פרופ' אריה וייס

מקורות:1. Optical Microscopy

Michael W.Davidson and Mortimer Abramowitz The Florida State University www.microscopy.fsu.edu/primer/index.html

2. Any image processing textbook. There are many tutorials on the web.

84

שם הפרויקט:4

Atomic Force Microsocpyתיאור:

We have recently acquired an atomic force microscope (AFM), which is completely open source for both software and hardware. The goal of this project is to design and implement improvements to this system.

תכולה:This project will include some or all of the following:

1. Redesign of the optical microscope so that cells can be visualized optically before attempting the AFM scan.

2. Integration of the optical microscope outut inot the Labview AFM interface so improve the automated approach module.

3. Development of algorithms for optimization of the instrument control parameters.

There are man other possibilities.דרישות:

Strong computer programming skills (Java and C++ will be very helpful

Ability to work in the Labview environment.

Introduction to Control Theoryבשיתוף עם:

מנחה:פרופ' אריה וייס

אחראי אקדמי:פרופ' אריה וייס

מקורות:1. Optical Microscopy

Michael W.Davidson and Mortimer Abramowitz The Florida State University www.microscopy.fsu.edu/primer/index.html

2. Any image processing textbook. There are many tutorials on the web.3. http://www.afmworkshop.com/atomic-force-microscope-animated-tutorial.php

85

שם הפרויקט:5

Human gait synchronizationתיאור:

To study and quantify the factors that contribute to and effect gait synchronization in humans. Recent studies have shown that about half of walking pairs unconsciously synchronize their gait. This project will involve conducting experiments under various feedback and other conditions on walking pairs while collecting stride data and then analyzing that data for synchrony.

תכולה:

דרישות:Knowledge of mathematical techniques for assessing synchrony between signals. Ability to program and implement these methods.

בשיתוף עם:

מנחה:דר' ארי זיוטופסקי

פרופ' אריה וייסאחראי אקדמי:פרופ' אריה וייס

מקורות:1. Ari Z. Zivotofsky and Jeffrey M. Hausdorff, The sensory feedback mechanisms

enabling couples to walk synchronously: An initial investigation. JNER (Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation), 4(1):28 (August 8, 2007).

2. Ari Z. Zivotofsky, Leor Gruendlinger, Jeffrey M. Hausdorff. Modality-specific communication enabling gait synchronization during over-ground side-by-side walking, Human Movement Science, 31:5(Oct. 2012) 1268-1285.

86

שם פרויקט6

.של נוגדנים DNAפיתוח כלים חישוביים לאנליזת רצפי

Develop computational tools for the analysis of Antibody DNA sequences.

:תיאור

מייצרים את הנוגדנים הקיימים בגוף ומהווים את הבסיס ליכולתBתאי דם לבנים מסוג הבנה של דינמיקת רפרטואר הנוגדנים בגוף יכולה. הזכרון וההסתגלות של מערכת החיסון

.פיתוח חיסונים ורפואה אישית, לסלול דרך לחידושים טכנולוגיים בתחומי הביוטכנולוגיה

.במסגרת פרויקט זה יפותחו כלים סטטיסטיים וחישוביים לטיפול ברצפים גנטים של נוגדנים ייבחנו אלגוריתמים שונים לקלסטריזציה של רפרטואר רצפי הנוגדנים ויצירת עצים, בפרט

.גנטיים של נוגדנים אלה

הפרויקט בעל אופי מחקרי ויכול להתאים לסטודנטים המעונינים להמשיך בכוון זה לתואר.מתקדם

הנושא יכול להכיל יותר מפרוייקט אחד

:תכולה

”Big Data"כתיבת תוכנות לאנליזה של רצפים גנטים וניתוח

:דרישות

.סקרנות ומוטיבציה, זיקה לתכנות

:מנחה

גור יערי' פזית פולק ודר'דר

:אחראי אקדמי

גור יערי' דר

:מקורות

מאמרים ינתנו על פי דרישה

87

88

שם הפרויקט:7

בדיקת פעילות חשמלית ככלי לשיקום עמוד שדרה - מחקר במודל פשוט של חסריחוליותתיאור:

תאי עצב הם מאבני הבניין העיקריות שבמוח ובמערכת העצבים המרכזית. התקשורת בין תאי עצב היא תקשורת חשמלית-כימית. לתאי עצב במערכת העצבים המרכזית ישנה יכולת שיקום מוגבלת. פגיעה בעמוד השדרה פוגעת במבנה שלהם ובמעבר אינפורמציה תקין במערכת וגוררת בעיות תפקודיות קשות. בפרויקט זה נבחן את מערכת העצבים המרכזיתזה מכיוון שהיא בעלת של העלוקה הרפואית המשמשת כמודל מועדף למחקרים מסוג יותר לעומת מודלים של בעלי חוליות. בפרויקט נבחן האם יכולת שיקום עצמית גבוהה וגרויים חשמליים מוגברים משפרים את תהליך שיקום מערכת העצבים פעילות חשמלית

. פיתוח מודל לפגיעה דמויית פגיעה1המרכזית בחיה. לפרויקט שלושה שלבים עיקריים: ובחינת תהליך השיקום הטבעי מהפגיעה . בחינת תהליך2בעמוד שידרה בחיית המודל

. תכנון ובניה של רכיב שיאפשר גרוי3השיקום בנוכחות פעילות חשמלית כללית מוגברת חשמלי מקומי באזור הפגיעה כולל החדרת חומרים פעילים לאזור הפגיעה.

תכולה:לימוד תאורטי של פעילות חשמלית בתאי עצב וקריאה בספרות של מחקרים דומים

בעלוקה ובחיות מודל אחרות כולל רכיבים לשיקום מקומי לימוד מבנה מערכת המודל ומערכת AXONלהקלטת פעילות חשמלית מתאים לימוד שיטות בסיסיות במיקרוסקופיה שיאפשרו תעוד של תהליך השיקום והפגיעהתכנון מערך ניסוי שיאפשר גרויים חשמליים של המודלתכנון רכיב לגרוי חשמלי מקומי נשלט והפעלתו

דרישות:מבוא לפיסיולוגיה כמותית או קורס תואם )רצוי(

בשיתוף עם:

מנחה: ד"ר הדס שחוריאחראי אקדמי:

ד"ר אורית שפימקורות:

1. The Neuron: Cell and Molecular Biology, Irwin B. Levitan, Leonard K. Kaczmarek, Oxford University Press USA, ISBN-10: 0195100212

2. Central nervous system regeneration: from leech to opossum, M. Mladinic, K. J. Muller and J. G. Nicholls, Journal of Physiology 587(12), pp 2775

89

שם הפרויקט:8

בדיקת פעילות חשמלית ככלי לשיקום עמוד שדרה - מחקר במודל פשוט של חסריחוליותתיאור:

תאי עצב הם האלמנטים המרכזיים במערכת העצבים. לתאים אלו מבנה מורכב, החלקיםושלוחת אקסוןinputהעיקריים הם גוף התא, שלוחות דנדריטיות )משמשות כ- לתא(,

לתא(. פעילות תאי העצב מאופיינת בשינויים במתח של ממברנת התא.output)משמשת כ- אינפורמציה ומעביר התא שלוחות לאורך עובר פעולה פוטנציאל המכונה מתח פולס ומתח( זרם )התנגדות, קיבול, מעבר יש מאפיינים חשמליים לתאים שכנים. לתאי עצב

התלויים בפרמטרים רבים כולל במבנה התא. מטרת פרויקט זה היא לפתח מודל ממוחשב שיאפשר ניתוח עירור ומעבר פוטנציאלי פעולה בתאי עצב כתלות במבנה התא. בשלב הראשון נשתמש במודל הבסיסי לערור: מודל

Hodgkin-Huxleyכדי לייצר שלוחות תאים המעבירות פוטנציאלי פעולה בהתאם לתכונות השלוחה אותה נגדיר. נלמד את הקשר בין מבנה השלוחה לתכונות ההולכה החשמלית שלה. בשלב השני נעלה את הסיבוכיות הגאומטרית של מבנה התא )מספר שלוחות, עובי ואורך כל שלוחה בתא וכו' ( ונלמד את מסלול ההולכה החשמלית. בשלב השלישי נמדל

כמה תאים המחוברים בינהם חשמלית ונאפיין את התנהגות הרשת.

הפרוייקט הינו חלק ממערכת כוללת בה אנו מנתחים מבנה ופעילות של תאי עצב מרקמהעצבים מערכת לימוד התפתחות שמטרתו ניתוח הרפואית(, מהעלוקה עצב )תאי חיה

ושיקום מערכת עצבים פוסט-טראומה. בשלב הסופי של הפרויקט תינתן אפשרות למדל פעילות של תאי עצב המבוססים על תאים

מהחיה שנסרקו במעבדה.

תכולה:לימוד תאורטי של פעילות חשמלית בתאי עצבלימוד מודל הודג'קין הקסלימידול פעילות חשמלית של תאי עצב – סט של משוואות דיפרנציאליות, מערכת לא

לינארית בעזרת מטלב.לימוד שיטות בניתוח לא לינארי של מערכות דינאמיותלימוד השפעת מבנה התאים על הפעילות החשמלית שלהםהשוואת המודל לפעילות חשמלית של תאי עצב

דרישות:מבוא לפיסיולוגיה כמותית או קורס תואם )רצוי(

בשיתוף עם:

מנחה: ד"ר הדס שחורי ונתנאל עופר

אחראי אקדמי:ד"ר אורית שפי

מקורות:1. The Neuron: Cell and Molecular Biology, Irwin B. Levitan, Leonard K. Kaczmarek, Oxford

University Press USA, ISBN-10: 01951002122. Central nervous system regeneration: from leech to opossum, M. Mladinic, K. J. Muller and J.

G. Nicholls, Journal of Physiology 587(12), pp 2775

90

3. Non Linear Dynamic anc Chaos, Steven H. Strogatz, Perseus Books.4. Non Linear Dynamics and Chaos by Strogatz.

91

שם הפרויקט:9פיתוח אלקטרודות לגירוי ורישום פעילות עיצבית

Electrode Design for stulating and recording neural activityתיאור:

פרויקט זה עוסק בפיתוח ויצור של אלקטרודות שטוחות לשם ביצוע ניסויים בתאי עצבוברקמות.

התלמידים ילמדו על העברת המידע החשמלי בתוך התא, בין התאים ואופן השפעתו שלגרוי זרם או מתח על פעילות תאי העצב.

תיכנון האלקטרודות נעשה בשיטות של מיקרו אלקטרוניקה ויכלול סקר ספרות של החומרים האפשריים והאופטימליים היכולים לשמש לייצור רכיב כזה בהיבטים של תאימות

ביולוגית, יעילות חשמלית, יכולת הממשק האלקטרית – ביולוגית וקלות ועלות הייצור.תבחן במהלך השנה עבודה עם אלקטרודות גרפן.

לאחר יצור האלקטרודות, תיבחן יעילותן בניסויים. תבחן השפעתו של השדה החשמלי עלגדילת תאים דמויי תאי עצב במודל הקומסול והתאמתו למדידות.

תכולה: במסגרת הפרויקט התלמידים יתכננו יצור של אלקטרודות בתהליכי יצור של

וייצרוComsolמיקרו-אלקטרוניקה ויעבדו עם תוכנת הסימולציה למודלים פיסיקליים – מערכי אלקטרודות. התלמידים ירכשו רקע כללי בתחום האלקטרופיזיולוגיה והכרה של

מערך הניסוי האלקטרופיזיולוגי.דרישות:

בשיתוף עם:

מנחה:פיני טנדייטניק

אחראי אקדמי:דר' אורית שפי

מקורות:1. www.comsol.com 2. The Neuron, Irwin Levitan, Leon Kaczmarek, Oxford University Press, 19973. Biological System Identification with Artificial Neural Networks , Chapter 1 , Introduction to

neuro- physiology , Master thesis by Pini Tandeitnik 1995 ( http://www.ee.bgu.ac.il/~pinit/Models/thesis/full/thesis.zip )

92

93

המעבדהלננו-אלקטרוניקה

רשימת פרויקטים לשנה"ל תשע"ד(2013-2014)

94

פרופ' אלכס פיש

95

רשימת פרויקטים:מנחהשם פרויקטמס"ד

משה קירשנר/עומריאיפיון אופטי וחשמלי של התקני גרפן.1כהן

ד"ר דורון נוה חקר תיאורטי וסימולציה של התקנים ננומטריים.2

מתקדמיםד"ר דורון נוה

משה קירשנר/עומרישיטות ייצור של התקנים ננומטריים מתקדמים.3כהן

ד"ר דורון נוה שיטות חדשות עבור חסינות גבוהה יותר לתקיפות.4

( של רכיבים קריפטוגרפים.DPAהספק )משה אביטל

פרופ' אלכס פיש קביעה ואופטימיזציה של מתח ההמתנה של זיכרון.5

(SRAMסטטי )נועה עדרי

פרופ' אלכס פיש process חדשניים ל-eDRAMניתוח רגישות תאי .6

variationובחינת פתרונות להגדלת ה yield.נועה עדרי

פרופ' אלכס פיש ניתוח יחסי חליפין של צריכת הספק כנגד ביצועים.7

(DMLבלוגקת מצב כפול )יוז'נינוב סלבה

פרופ' אלכס פיש הגברת התחום הדינמי במצלמות בעזרת.8

ממריסטוריםאורי בס

פרופ' אלכס פישד"ר דורון נוה

אורי בסמידול ממריסטורים.9פרופ' אלכס פיש

ד"ר דורון נוה10.NVMאורי בס בעזרת ממריסטורים

פרופ' אלכס פישד"ר דורון נוה

לוגיקה דיגיטלית באמצעות קבלים להורדת צריכת.11האנרגיה

איתמר לויפרופ' אלכס פיש

פתרונות ללוגיקה דיגיטאלית אשר בהסתברות גבוה.12מאוד צורכת אנרגיה נמוכה ללא איבוד ביצועים

איתמר לויפרופ' אלכס פיש

Inter וב Power Gatingהפחתת אנרגיה במבני .13Connect

איתמר לויפרופ' אלכס פיש

אנטולי מרדכיתכנון מעגלים אנלוגיים למערכי זיכרון\חיישנים.14פרופ' אלכס פיש

אנטולי מרדכיSub-Thresholdתכנון מעגלים אנלוגיים ב-.15פרופ' אלכס פיש

סימולציות של תהליך יצור ואפיון חשמלי של רכיב.16SOIPAMאלקטרו-אופטי חדש

דר' אברהם שליפרופ' אלכס פיש

פרופ' זאב זלבסקידר' אברהם שלי מתקדמיםMOSיצור ואפיון של קבלי .17

פרופ' אלכס פישדר' אברהם שליNROMחקר בתא זיכרון בלתי נדיף .18

פרופ' אלכס פישדר' אברהם שליHBTאפיון של טרנזיסטור ביפולארי אולטרה-מהיר .19

פרופ' אלכס פישדר' אברהם שלי בעלי תעלה דקהSOIסימולציה של טרנזיסטורים .20

96

פרופ' אלכס פישבמיוחדalexander.fish@biu.ac.ilפרופ' אלכס פיש

Doron.Naveh@biu.ac.ilדר' דורון נוה chellyr@gmail.comדר' אברהם שלי

רשימת פרויקטים מפורטת

97

שם הפרויקט:1איפיון אופטי וחשמלי של התקני גרפן

Optical and electrical characterization of nano-electronic devicesתיאור:

The characterization of devices via electrical, optical and spectroscopic measurements is a multidisciplinary discipline that requires knowledge in optics, physics, electrical engineering and programing. Methods of characterization relevant to our work include I-V and C-V measurements, photocurrent spectroscopy, Raman spectroscopy, photoluminescence spectroscopy, scanning Kelvin probe and atomic force microscopy. Some of the methods require script development within LabView interface.

תכולה:, ביצוע מדידות בעזרת מגוון מכשירי מדידה מתקדמיםLabViewכתיבת קוד

דרישות:עדיפות לבוגרי המסלול המשולב עם פיסיקה

בשיתוף עם:

מנחה:משה קירשנר/ עומרי כהן

אחראי אקדמי:דר' דורון נוה

מקורות:F. Xia, T. Mueller, R. Golizadeh-Mojarad, M. Freitag, Y.-M. Lin, J. Tsang, V. Perebeinos,and P. Avouris, “Photocurrent Imaging and Efficient Photon Detection in a Graphene Transistor”, Nano Lett. Vol. 9, pp. 1039-1044 (2009)

98

שם הפרויקט:2חקר תיאורטי וסימולציה של התקנים ננומטריים מתקדמים

Simulation and theoretical investigation of advanced nano-electronic devicesתיאור:

The design of nano-scaled devices, where electron mean free path may be of the order of the device length, is an emerging discipline. The goal of the project is to predict successful design of advanced devices, including single electron transistors and tunneling field effect transistors.

תכולה:, פתרון משוואות דיפרנציאליות חלקיותMatlabכתיבת קוד

דרישות: עדיפות לבוגרי המסלול המשולב עם פיסיקה. דרוש ידע באנליזה נומרית ובמכניקה

קוונטית, מבוא למל"מ והתקני ננו-אלקטרוניקה.

בשיתוף עם:

מנחה:דר' דורון נוה

אחראי אקדמי:דר' דורון נוה

מקורות:“Lessons from Nanoelectronics: A New Perspective on Transport”, S. Datta, )WorldScientific, Singapore, 2012(.

99

שם הפרויקט:3שיטות ייצור של התקנים ננומטריים מתקדמים

Fabrication methods of advanced nano-electronic devicesתיאור:

The challenge in fabrication of advanced nano-electronic devices is inversely proportional to the feature size of the device. In our group we work with one atom thick devices, from graphene and related materials. This challenge is in the forefront of science and technology. Among the methods we are developing are doping, band-gap engineering and the creation of heterostructures and interfaces.

תכולה:עבודת מעבדה, פיתוח של התקנים ייחודיים

דרישות:התקני ננו-אלקטרוניקה, מבוא למל"מ, מכניקה קוונטית.

בשיתוף עם:

משה קירשנר/מנחה:עומרי כהן

דר' דורון נוהאחראי אקדמי:

דר' דורון נוהמקורות:

100

שם הפרויקט:4 ( של רכיביםDPAשיטות חדשות עבור חסינות גבוהה יותר לתקיפות הספק )

קריפטוגרפים.New Methods against DPA Attacks for Cryptographic Devices

תיאור: Study of Cryptographic devices techniques and algorithms Study of Side-Channel Atacks abilities and countermeasures Survey of currently countermeasures methods against side-channel attacks, emphasizing

DPA attacks. Design of DPA attack system of a cryptographic device based on CMOS logic Develop and design new methods using digital simulations for increasing significantly the

immunity against DPA attacks (e.g., new logic families, random tools etc.)

תכולה:

דרישות:Cadence/Spice, Matlab, Probability/Digital systems/Digital circuits courses (high grades), cryptography\DSP courses -advantage

בשיתוף עם:

מנחה:משה אביטל

אחראי אקדמי:פרופ' אלכס פיש

מקורות:1. J. M. Rabaey, A. P. Chandrakasan and B. Nikolic, “Digital integrated circuits,” Prentice

hall Englewood Cliffs, 2002.2. P. Kocher, J. Jaffe and B. Jun, “Differential power analysis,” in Advances in Cryptology-

CRYPTO’99, pp. 388-397, 1999.3. Y. Zhang, L. T. Yang and J. Chen, “RFID and Sensor Networks: Architectures, Protocols,

Security, and Integrations,” Taylor & Francis, 2010.4. W. Rankl and W. Effing, “Smart Card Handbook,” Wiley, 2004.5. K. Finkenzeller and D. Muller, “RFID Handbook: Fundamentals and Applications in

Contactless Smart Cards, Radio Frequency Identification and Near-Field Communication,” Wiley, 2010.

6. D. R. Stinson, “Cryptography: Theory And Practice,” Chapman & Hall/CRC, 2006.7. S. Mangard, E. Oswald and and T. Popp, “Power analysis attacks: Revealing the secrets of

smart cards,” Springer Science Business Media, 2007.

101

שם הפרויקט:5(SRAMקביעה ואופטימיזציה של מתח ההמתנה של זיכרון סטטי )

Determination and optimization of data retention voltage of SRAMתיאור: תופס חלק נכבד כמעט מכל צ'יפ בשל המהירות והמהימנות המאפייניםSRAMזיכרון

(standbyאותו. עם זאת ככל שהטכנולוגיה מתקדמת, הספק הזליגה שלו במצב המתנה ) הולך וגדל. הורדה של מתח הזיכרון במצב זה למתח המינימלי שעדיין מאפשר שמירת

המידע, הינה אחת הדרכים הטובות לחיסכון בהספק. מטרת הפרויקט איפיון רכיבי אבחון ואופטימיזציה למתח זה שימוקמו לצד הזיכרון על השבב ובעזרתם ניתן יהיה להשיג חיסכון

מקסימלי בהספק.תכולה:

להקמת סביבת בדיקה למערך זיכרון מסוגCadenceחלקו הראשון של הפרויקט יתבצע בSRAMהקיים בשבב של אלטייר. הסביבה תכלול מימוש של מספר טכניקות חדשניות

למציאת מתח ההמתנה המינימלי. החלק השני יתמקד באנליזת התוצאות שהתקבלו ממדידות הביצועים של השבב והסימולציות על מנת לאפיין את יכולות ומגבלות אחזקת

המידע של הזיכרון ובהתאם את תכונות מערכת איתור המתח המינימלי שתהווה חלקאינטגרלי מהשבב.

דרישות:VLSI מעגלים אלקטרונים ספרתיים ומבוא לתכנון מעגלי

בשיתוף עם:

מנחה:נועה עדרי

אחראי אקדמי:פרופ' אלכס פיש

מקורות:[1] Hulfang Qin, Yu Cao, D. Markovic, A. Vladimirescu and J. Rabaey. SRAM leakage suppression by minimizing standby supply voltage. Presented at Quality Electronic Design, 2004. Proceedings. 5th International Symposium On. 2004, .[2] Jiajing Wang, A. Singhee, R. A. Rutenbar and B. H. Calhoun. Two fast methods for estimating the minimum standby supply voltage for large SRAMs. Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, IEEE Transactions On 29(12), pp. 1908-1920. 2010.[3] Nourivand, A., Al-Khalili, A.J. & Savaria, Y. 2011, "Postsilicon Tuning of Standby Supply Voltage in SRAMs to Reduce Yield Losses Due to Parametric Data-Retention Failures", Very Large Scale Integration (VLSI) Systems, IEEE Transactions on, vol. PP, no. 99, pp. 1-1.

102

שם הפרויקט:6 ובחינת פתרונות להגדלת הprocess variation חדשניים ל-eDRAMניתוח רגישות תאי

yield.Sensitivity analysis of novel eDRAM cells

תיאור: בעיקר בשל המבנה הקטןembedded DRAMבשנים האחרונות הולכת וגדלה ההתעניינות ב

. קיימות מספר הצעות למבניSRAMשל התא המאפשר הגדלת צפיפות הזיכרון לעומת חדשניים, תאים אלה רגישים במיוחד לוואריאציות אקראיות המתרחשותeDRAMתאי

במהלך הייצור. נדרש להבין, לאפיין ולנתח את המקורות לרגישות זו וע"י כך לבחון ולבחור את הפתרון הטוב ביותר להתמודדות עם וואריאציות אלו להקטנת צריכת ההספק של

.yieldהזיכרון ו/או שיפור ביצועיו שמירה על תכולה:

בשלב הראשון בחינת השפעת ואריאציות אקראיות בפרמטרים שונים על תאי זיכרוןeDRAM בעזרת Cadenceהשוואה לתוצאות מדידה שיתקבלו מייצור שבב המכיל את התא .

החדשני. בשלב שני – אפיון הדרך המיטבית להקטנת הרגישות לווריאציות והשגת חיסכוןבהספק.דרישות:

VLSI מעגלים אלקטרונים ספרתיים ומבוא לתכנון מעגליבשיתוף עם:

מנחה:נועה עדרי

אחראי אקדמי:פרופ' אלכס פיש

מקורות:[1]Teman, A.; Meinerzhagen, P.; Burg, A.; Fish, A., "Review and classification of gain cell eDRAM implementations," Electrical & Electronics Engineers in Israel (IEEEI), 2012 IEEE 27th Convention of , vol., no., pp.1,5, 14-17 Nov. 2012[2]Meinerzhagen, P.; Teman, A.; Mordakhay, A.; Burg, A.; Fish, A., "A sub-VT 2T gain-cell memory for biomedical applications," Subthreshold Microelectronics Conference (SubVT), 2012 IEEE , vol., no., pp.1,3, 9-10 Oct. 2012

103

שם הפרויקט:7(DMLניתוח יחסי חליפין של צריכת הספק כנגד ביצועים בלוגקת מצב כפול )

Dual Mode Logic (DML) power vs. performance trade-off analysisתיאור:

Modern applications require both low power consumption and high speed performance; hence there is a need for new alternative logic, which will be capable of handling both demands. The project concentrates on the DML – Dual Mode Logic [1] that is actually an efficient combination between both CMOS logic and the Dynamic logic. Circuit implemented using DML will be able to operate in static and dynamic modes, which can be determined by the user/designer. The static mode is characterized by low power consumption and moderate performance, while the dynamic mode consumes more power and provides a performance boost.

The project should examine the power gating [2] integration into the existent Dual Mode Logic, while the goal is to extend its power-performance flexibility by introducing an addition ultra-low stand-by power state, which supplements the traditional static and dynamic states. The ultra-low power state is intended to consume as less power as possible (with/without data retention). Additional design variables, such as sizing and multi-threshold voltages (MVT) are also should be reviewed.

The project should include a characteristic benchmark design to evaluate the design variables optimization, which is rolled out by an Energy-Delay framework analysis [3].

תכולה: של צריכת הספקtradeoffביצוע ניתוח ואופטימיזציה עבור מצבי עבודה שונים מבחינת ה-

Cadence השונות. תכנון וסימולציה בסביבת power gatingכנגד ביצועים. בחינת טכניקות ה- Virtuoso.דרישות:

.VLSIמסלול ננו-אלקטרוניקה. מעגלים משולבים ספרתיים, תכנון מעגלים ומערכות ל- בשיתוף עם:

-מנחה:

יוז'נינוב סלבהאחראי אקדמי:פרופ' אלכס פיש

מקורות:1.       Levi, I.; Fish, A., "Dual Mode Logic—Design for Energy Efficiency and High Performance," Access, IEEE , vol.1, no., pp.258,265, 2013.2.       Shin, Youngsoo, et al. "Power gating: Circuits, design methodologies, and best practice for standard-cell vlsi designs." ACM Transactions on Design Automation of Electronic Systems (TODAES) 15.4 (2010): 28.3.      Rabaey, Jan M. Low power design essentials. Springer, 2009.

104

שם הפרויקט:8הגברת התחום הדינמי במצלמות בעזרת ממריסטורים

Memristors for High DR in image sensorsתיאור:

הרכיבים הבסיסיים הקיימים3 ל-ומצטרף שנה 40ממריסטור הוא רכיב חדש שהתגלה לפני כיום. ממריסטורים הוא בעיקרו של דבר נגד לא לינארי בעל זיכרון והוא כיום אחד הנושאים המדוברים ביותר ונמצא בחזית המחקר האקדמי והתעשייתי. אנו רוצים להשתמש בתכונות

גבוה יותר עבור מצלמות. הפרויקט יתמקד בעיקרDRהיחודיות של המריסטור בכדי להשיג בצד התכנוני של המערכת ובעבודה עם מודלים של הממריסטור, כאשר אם תהיה

התקדמות מספקת נוכל אפילו להוציא ציפתכולה:

הסטודנט ירכוש ניסיון בשימוש במספר רב של כלים מחקרים המשמשים היום גםבתעשייה, בנוסף לפיתוח מעגלים ספרתיים ואנלוגים.

בנוסף הסטודנט יתנסה בעבודה מחקרית.דרישות:

ביצוע הקורסים מעגלים ספרתיים ומעגלים אנלוגים..Verilog-A, עבודה עם cadenceהכרת

בשיתוף עם:

מנחה:אורי בס

אחראי אקדמי:פרופ' אלכס פיש

מקורות:https://en.wikipedia.org/wiki/Memristor

105

שם הפרויקט:9מידול ממריסטורים

Modeling memristorsתיאור:

הרכיבים הבסיסיים הקיימים3 שנה ומצטרף ל-40ממריסטור הוא רכיב חדש שהתגלה לפני כיום. ממריסטורים הוא בעיקרו של דבר נגד לא לינארי בעל זיכרון והוא כיום אחד הנושאים

המדוברים ביותר ונמצא בחזית המחקר האקדמי והתעשייתי מטרת הפרויקט הוא לתכנן ולייצר ממריסטורים בכלים המתקדמים הקיימים באוניברסיטה, ולמדל את ואריאציות היצור

ביחס להתנגדות הממריסטור .הפרויקט יכלול עבודה עם מרכז ננו(ילמד תוך כדי), ביצוע מדידות במעבדה (ילמד תוך כדי),

תכולה: הסטודנט ירכוש ניסיון בתהליך הייצור של רכבים בטכנלוגיות מתקדמות, מדידתם במעבדה

וניתוח תוצאות ע"י כלים מתקדמים.בנוסף הסטודנט יתנסה בעבודה מחקרית.

דרישות:Matlab, 3מלמ, פיזיקה בשיתוף עם:

ד"ר דורון נווה.מנחה:

אורי בסאחראי אקדמי:

פרופ' אלכס פישמקורות:

https://en.wikipedia.org/wiki/Memristor

106

10

שם הפרויקט:

NVMבעזרת ממריסטורים NVM with memristors

תיאור: הרכיבים הבסיסיים הקיימים3 שנה ומצטרף ל-40ממריסטור הוא רכיב חדש שהתגלה לפני

כיום. ממריסטורים הוא בעיקרו של דבר נגד לא לינארי בעל זיכרון והוא כיום אחד הנושאיםהמדוברים ביותר ונמצא בחזית המחקר האקדמי והתעשייתי.

, אךflashבפרויקט זה הוא נשתמש בממריסטורים בכדי ליצור תא זיכרון חדש הדומה ל-בעל תכונות של עבודה במתחים וזרמים נמוכים הרבה יותר.

הסטודנט יצטרף לאחר ההוכחה התאורטית של התא.

תכולה: הסטודנט ירכוש ניסיון בתהליך הייצור של רכבים בטכנלוגיות מתקדמות, מדידתם במעבדה

וניתוח תוצאות ע"י כלים מתקדמים.בנוסף הסטודנט יתנסה בעבודה מחקרית.

דרישות:Matlab, 3מלמ, פיזיקה בשיתוף עם:

ד"ר דורון נווה.מנחה:

אורי בסאחראי אקדמי:

פרופ' אלכס פישמקורות:

https://en.wikipedia.org/wiki/Memristor

107

11

שם פרויקט

לוגיקה דיגיטלית באמצעות קבלים להורדת צריכת האנרגיהDigital (LECL) LOW ENERGY CAP LOGIC

תיאור:דיגיטליים אשר מיועדת לביטול אנרגיה סטטית זה תבחן לוגיקה לבניית שערים במחקר

( מוס קבלי על מבוססת הלוגיקה פוליסיליקון\MOSCAPברכיב. קבלי עם בשילוב )interconnectשונים מודולים לבניית יידרשו הסטודנטים בפרויקט מטען. חלוקת ועקרון

בלוגיקה ולשתף אותם עם לוגיקה דיגיטלית מבוססת סיליקון קיימת. בנוסף הסטודנטיםידרשו לאנליזה בכלי סימולציה ובנית מודל מתמטי פשוט של צריכת אנרגיה והשהיה.

תכולה: פיתוח מודל וגישה, ביצוע ניתוח לוגי ואנליטי של תמורות ושינויים, לאחר מכן סימולציות

לאימות )לאיאווט וכדומה(, ביצוע השוואה לפתרונות קיימים וניסוח תוצאות באופן אקדמי.דרישות:

Spiceמערכות ספרתיות, מבוא למל"מ, מבוא למעגלים ספרתיים\ אנלוגיים, עבודה בסביבת .VLSI. מתאים גם לסטודנטים שיעברו בסמסטר א מבוא ל-Cadenceאו

בשיתוף עם:

מנחה:מר איתמר לוי

אחראי אקדמי:פרופ' פיש אלכסנדר

מקורות:מאמרים יינתנו על פי דרישה ולאחר הסבר ראשוני

108

12

שם פרויקט

פתרונות ללוגיקה דיגיטאלית אשר בהסתברות גבוה מאוד צורכת אנרגיה נמוכהללא איבוד ביצועים

(HPLPL) High Probability Low Power Logicתיאור:

המטרה היא בניית לוגיקה שערים דיגיטליים שבהסתברות גבוה צורכת מעט אנרגיה, בניתיותר למעברים שצורכים גבוה השער המודולרית ברמת הטרנזיסטור תאפשר הסתברות מעט אנרגיה על חשבון הסתברות נמוכה מאוד למעברים שצורכים יותר אנרגיה. ע"י בנייתיצרכו מעט אנרגיה. כמובן, שהנתיבים זו, באופן הסתברותי, המערכות המעגלים בצורה תיקון ברמת ועל הסטודנטים להציע ביצועים ננפגעו מבחינת ששופרו אנרגטית כנראה המערכת. בפרויקט הסטודנטים יידרשו לבניית מודולים שונים בלוגיקה )בעיקר ברמת השער והשרשרת הלוגית(, אנליזה בכלי סימולציה, הבנת המגרעות והייתרונות של הלוגיקה וניתוח

פשוט של צריכת אנרגיה והשהיה שמאשש את הסימולציות. בנוסף על הסטודנטים להציג אלגוריתם לבחירת אי-אלו שערים על נתיבים קריטיים ועל לא

(.LVT ו- HVTקריטיים ולהשוות פתרון זה לפתרונות קיימים )שיטות שונות של תכולה:

פיתוח מודל וגישה, ביצוע ניתוח לוגי ואנליטי של תמורות ושינויים, לאחר מכן סימולציותלאימות )לאיאווט וכדומה(, ביצוע השוואה לפתרונות קיימים וניסוח תוצאות באופן אקדמי.

דרישות: Spiceמערכות ספרתיות, מבוא למל"מ, מבוא למעגלים ספרתיים\ אנלוגיים, עבודה בסביבת

.VLSI. מתאים גם לסטודנטים שיעברו בסמסטר א מבוא ל-Cadenceאו בשיתוף עם:

מנחה:מר איתמר לוי

אחראי אקדמי:פרופ' פיש אלכסנדר

מקורות:מאמרים ינתנו על פי דרישה ולאחר הסבר ראשוני

109

13

שם פרויקט

Inter Connect וב Power Gatingהפחתת אנרגיה במבני Energy reduction in logic Power Gating structures and Inter-Connect

תיאור: במסגרת ייעול משטר האנרגיה בציפ'ים פתרון חקור הוא סגירת מתח הספק במצב המתנה של הלוגיקה. הוצעו אלגוריתמים לשתף את המטען שנאגר במערכת כאשר חוזרים למצב עבודה ובכלל לשמור את המערכת במצבי ביניים כך שהחזרה לעבודה תהיה מהירה וצריכתושיפור המנגנונים הקיימים ע"י מגוון האנרגיה בהמתנה תהיה נמוכה. נרצה לבחון שינוי

longשיטות. בנוסף, במסגרת הפחתת האנרגיה בחינה של הוספת חומרה לשיתוף מטען ב wire interconnects.וחסכון משמעותי באנרגיה

תכולה: פיתוח מודל וגישה, ביצוע ניתוח לוגי ואנליטי של תמורות ושינויים, לאחר מכן סימולציות

לאימות )לאיאווט וכדומה(, ביצוע השוואה לפתרונות קיימים וניסוח תוצאות באופן אקדמי.דרישות:

Spiceמערכות ספרתיות, מבוא למל"מ, מבוא למעגלים ספרתיים\ אנלוגיים, עבודה בסביבת .VLSI. מתאים גם לסטודנטים שיעברו בסמסטר א מבוא ל-Cadenceאו

בשיתוף עם:

מנחה:

110

מר איתמר לויאחראי אקדמי:

פרופ' פיש אלכסנדרמקורות:

מאמרים יינתנו על פי דרישה ולאחר הסבר ראשוני

14

שם הפרויקט:

תכנון מעגלים אנלוגיים למערכי זיכרון\חיישניםDesign of Analog-Front-End for memory/sensors

תיאור:במערכי זיכרון ובמערכי חיישנים מכלל הסוגים קיימים מעגלים אנלוגיים

( ,analog front-endשתפקידם הוא לאפשר קריאה של המידע השמור בזיכרון\חישה של מצב ) החיישנים, כאשר כל סוג זיכרון\חיישן דורש מעגלים המותאמים לחיישן ולמערכת בה הוא נמצא.

המעגלים האלו יכולים להיות במקרים רבים גורם מגביל משמעותי מאוד בביצועי המערכים באספקטים כדוגמת מהירות העבודה\אמינות\איכות המידע\צריכת הספק\עלות המערך.

( למערכים אילו תוך כדיICמטרת הפרויקט היא לתכנן מעגלים אנלוגיים משולבים )על גבי התחשבות במכלול הדרישות שצוינו עם דגש על צריכת הספק נמוכה, ואיכות הסיגנל.

111

תכולה: ( וכתלות בלוז מדידות מעבדהCadence Virtuosoתכנון וסימלוץ המעגלים, מימוש על גבי סיליקון )

של המעגלים.דרישות:

נדרש ידע במעגלים אנלוגיים )לינאריים( - הבנה חזקה של מעגלים בסיסיים )מגברים דיפרנציאלים, ראי זרם, מגברי מתח, וכו'(. כלל הקורסים בנושאי מעגלים אנלוגיים )לינאריים(, וכלל הקורסים

(VLSIהנוגעים למעגלים משולבים )

בשיתוף עם:

מנחה:אנטולי מרדכי

אחראי אקדמי:פרופ' אלכס פיש

מקורות:מאמרים ינתנו על פי דרישה

15

שם הפרויקט:

Sub-Thresholdתכנון מעגלים אנלוגיים ב-Design of Analog Circuits in Sub-threshold

תיאור: בניגוד לתפיסה הסטנדרטית על פיה מעגלים אנלוגיים חייבים לעבוד במתחי הפעלה גבוהים ממתח

הסף, ישנו רווח גדול בחיסכון בהספק כאשר מתכננים מעגלים אילו כך שיעבדו במתחים נמוכים

112

יותר. תכונה זו הופכת מעגלים אילו לרלוונטיים במיוחד עבור אפליקציות רפואיות, וציוד אלקטרוני הדורש חיסכון מקסימלי בהספק לצורך אריכות חיי הסוללה או מעגלים הפועלים ללא סוללה

.RFIDכדוגמת רכיבי תכנון מעגלים במתחים אילו )בעיקר מעגלים אנלוגיים( מהווה אתגר משמעותי עקב מהירות נמוכה יותר ביחס לפעולה במתחים גבוהים, רגישות מוגברת לשינויי טמפרטורה, מתח, ווריאציות בתהליך

הוותיק שאינו מתארsquare law(, והצורך במודלים שיחליפו את מודל ה-PVT variationsהייצור )את פעולת הטרנ' במצב פעולה זה.

מטרת הפרויקט היא לחקור ולתכנן מעגלים אנלוגיים משולבים מכלל הסוגים )מגברים, רפרנסים, משווים, וכו'(, כך שיאפשרו חיסכון בהספק אך יעבדו באופן אמין גם במתחי ספק נמוכים ממתח

הסף.

תכולה:(Cadence Virtuoso, תכנון וסימלוץ המעגלים )Sub-Vtלמידת פעולת הטרנ' בתחום ה-

דרישות: נדרש ידע במעגלים אנלוגיים )לינאריים( - הבנה חזקה של מעגלים בסיסיים )מגברים דיפרנציאלים,

ראי זרם, מגברי מתח, וכו'(. כלל הקורסים בנושאי מעגלים אנלוגיים )לינאריים(, וכלל הקורסים(VLSIהנוגעים למעגלים משולבים )

בשיתוף עם:

מנחה:אנטולי מרדכי

אחראי אקדמי:פרופ' אלכס פיש

מקורות:מאמרים ינתנו על פי דרישה

113

16

שם הפרויקט:

SOIPAMסימולציות של תהליך יצור ואפיון חשמלי של רכיב אלקטרו-אופטי חדש Process and device simulations of a new electro optical device:Silicon On Insulator Photo Activated Modulator (SOIPAM)

תיאור: Simulation of the processing and device 2D and 3D structure using the state-of-the art

Crosslight TCAD software (Csuprem). Simulation of the electrical and electro-optical characteristics using the state-of-the

Crosslight TCAD software (AppSys).

תכולה:

דרישות:Electronic Devices 83-307Microelectronics Processes 83-330Solid State Devices 83-331

בשיתוף עם:

מנחה:דר' אברהם שליאחראי אקדמי:

פרופ' זאב זלבסקי – פרופ. אלכס פישמקורות:

1. "Device Electronics for Integrated Circuits" by R.S. MULLER, T.I. KAMINS and M. CHAN, 3rd edition, John Wiley and Sons (2003)

2. "Silicon VLSI Technology: Fundamentals, Practice and Modeling" by J.D. PLUMMER, M.D. DEAL, P.B. GRIFFIN, Prentice Hall (2000)

3. http://www.hindawi.com/journals/apec/2012/276145/

4. http://www.crosslight.com

114

115

17

שם הפרויקט:

מתקדמיםMOSיצור ואפיון של קבלי Advanced MOS capacitor fabrication and characterization

תיאור: Fabrication of new thin dielectrics (HfO2, Al2O3) MOS capacitors structures

using up-to-date ALD and sputtering metallization techniques at Bar Ilan Nano center.

Electrical characterization and leakage Analysis Set-up of the "charge pumping" technique: advanced characterization of surface states

using a high level Pulse Generator. Reliability tests: Temperature, Bias Stress,…

תכולה:

דרישות:Microelectronics Processes 83-330Solid State Devices 83-331Electronic Devices 83-307

בשיתוף עם:המרכז לננו טכנולוגיות – בר אילן

מנחה:דר' אברהם שליאחראי אקדמי:פרופ. אלכס פיש

מקורות: "Device Electronics for Integrated Circuits" by R.S. MULLER, T.I. KAMINS and M.

CHAN, 3rd edition, John Wiley and Sons (2003)

"MOS Physics and Technology", by E.H. Nicollian Wiley Interscience (1982)

5. Keithley Technical Manual SCS-4200 (2004)

116

18

שם הפרויקט:

NROMחקר בתא זיכרון בלתי נדיף Study of NROM Non volatile Memory Chip

תיאור: Improvements of read/write/erase algorithm of a real industrial NROM flash memory

device using a dual pulse generator. I-V characteristics using an Advanced Parameter Analyzer System. Reliability aspects – write/erase cycling - time to failure analysis and testing. LabviewTM platform environment.

תכולה:

דרישות:Electronic Devices 83-307Microelectronics Processes 83-330Solid State Devices 83-331

בשיתוף עם: (Spansion )נתניה( - דר' אילן בלום )Saifun לשעבר סייפן Spansionחברת מנחה:

דר' אברהם שלי )בר אילן(אחראי אקדמי:פרופ. אלכס פיש

מקורות:6. "Nonvolatile Semiconductor Memory Technology: A Comprehensive Guide to

Understanding and Using NVSM Devices" edited by William D. Brown, University of Arkansas, and Joe E. Brewer, Northrop Grumman Corp, John Wiley & Sons (1998)

7. "MOS Physics and Technology", by E.H. Nicollian Wiley Interscience (1982).

8. http://www.spansion.com/about/Pages/About.aspx

9. http://www.freepatentsonline.com/7808818.html

117

19

שם הפרויקט:

HBTאפיון של טרנזיסטור ביפולארי אולטרה-מהיר Characterization of an ultra fast Hetero junction Bipolar Transistor (HBT)

תיאור: DC Electrical characteristics of a real industrial HBT device (SiGe) with an advanced

Parameter Analyzer system. Analysis ans model Simulation of the I-V characteristics TCAD model simulation of the device S-parameters measurements using a Vector Signal Analyzer (RF domain)

תכולה:

דרישות:Electronic Devices 83-307Microelectronics Processes 83-330Solid State Devices 83-331

בשיתוף עם:.(.RIO systems Ltdד"ר סולון שפיגל )

מנחה:דר' אברהם שליאחראי אקדמי:פרופ. אלכס פיש

מקורות:1. "ULSI devices" by C. CHANG and S. SZE, John Wiley and Sons (2000)

10. "Device Electronics for Integrated Circuits" by R.S. MULLER, T.I. KAMINS and M. CHAN, 3rd edition, John Wiley and Sons (2003)

11. www.synopsys.com/Tools/TCAD/Pages/hbtprocessing.aspx

118

20

שם הפרויקט:

בעלי תעלה דקה במיוחדSOIסימולציה של טרנזיסטורים Simulation of ultrathin channel SOI MOSFETs

תיאור: Simulation of the processing and device 2D and 3D structure using the state-of-the art

Crosslight TCAD software (Csuprem). Simulation of the electrical characteristics using the state-of-the Crosslight TCAD

software (AppSys).

תכולה:

דרישות:Electronic Devices 83-307Microelectronics Processes 83-330Solid State Devices 83-331

בשיתוף עם:ד"ר אברהם קרסנטי )מכון גבוה לטכנולוגיה – מכון לב – ירושלים(

מנחה:דר' אברהם שליאחראי אקדמי:פרופ' אלכס פיש

מקורות:2. "ULSI devices" by C. CHANG and S. SZE, John Wiley and Sons (2000)

12. "Device Electronics for Integrated Circuits" by R.S. MULLER, T.I. KAMINS and M. CHAN, 3rd edition, John Wiley and Sons (2003)

13. http://www.hindawi.com/journals/apec/2013/801634/

14. www.crosslight.com

119

המעבדהלהנדסת מחשבים

רשימת פרויקטים לשנה"ל תשע"ד(2013-2014)

120

דר' אלי קולברג

רשימת פרויקטים:

מס"ד

מנחה אקדמישם פרויקט

דר' אלי קולברגמערכת עקיבה אחרי תנועת האדם במרחב תחום.1 פיתוח אלגוריתם לזיהוי הנפילות של בן האדם על ידי.2

עיבוד תמונהדר' אלי קולברג

3.Floating point co-processorדר' אלי קולברג תכנון ופיתוח קבוצת רובוטים שמשחקים כדורגל עבור.4

בתחרות רובוקאפKSLליגת דר' אלי קולברג

SSLתכנון ופיתוח רובוטים שמשחקים כדורגל עבור ליגת .5בתחרות רובוקאפ

דר' אלי קולברג

רכב אוטונומי מבצע משימות תנועה בבקרה.6טלה-רובוטית

דר' אלי קולברג

Fuzzyרכב אוטונומי מבצע משימות תנועה בבקרה .7Control

דר' אלי קולברג

דר' אלי קולברגבנית רכב אוטונומי למשימות הנדסיות.8דר' אלי קולברגD3בנית מדפסת תלת מימדית .9דר' אלי קולברגD3פיתוח תוכנה יעודית מדפסת תלת מימדית .10 תכנון ושילוב של אפליקציית אנדרויד לאינטגרציה עם.11

מערכות בקרה במכונית חשמלית בזמן אמתדר' אלי קולברג

דר' אסנת קרןמערכת מאובטחת להעברת מידע בצורה אסינכרונית.12דר' אסנת קרןמערכת אבטחת ערוץ סריקה.13 פרופ' שמואלדלגלג רב סיביות.14

וימר פרופ' שמואלמחולל מספרים אקראיים.15

וימר פרופ' שמואלMIPSשידרוג מעבד .16

וימר

eli.kolberg@biu.ac.ilדר' אלי קולברג wimers@eng.biu.ac.ilפרופ' שמואל וימר

kereno@eng.biu.ac.ilדר' אסנת קרן rgranot@zahav.net.ilדר' ראובן גרנות abramovbeni@gmail.comדר' בני אברמוב

amsaler@eng.biu.ac.ilרפי אמסלם

121

moshedoron@gmail.comמשה דורון Baruch.Kaufman@biu.ac.il ברוך קאופמן

122

רשימת פרויקטים מפורטת

123

שם הפרויקט:1מערכת עקיבה אחרי תנועת האדם במרחב תחום

תיאור:תנועת פיתוח אחרי מעקב מאפשר משובצת מחשב המצוידת במצלמה, אשר מערכת

האדם במרחב תחום באמצעות עיבוד תמונה.תכולה:

במסגרת הפרויקט יבחנו מספר אלגוריתמים לזיהוי תנוע וזיהוי האדם, הן מבחינת התכנות והן מבחינת היעילות, ייבחן מספר מצלמות הנדרשות לכיסוי המלא של אזור המוגדר. בחינת

לאחר מכן, ייכתב מודל בשפה עילית למעבד הנבחר.MatLabהאלגוריתמים תעשה ב-.שלב האחרון הוא מעבר לערכת פיתוח של מעבד היעד וממשק עם המצלמה הנבחרת.

דרישות:CPU architecture מיקרו-מעבדים(, )עיבוד סיפרתי של תמונה ,מערכות משובצות מחשב

בשיתוף עם:-

מנחה:בנימין אברמוב

אחראי אקדמי:דר' אלי קולברג

מקורות:

]1] Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods, Digital Image Processing 3rd Edition, 2007. [2] S. Baranov, Logic Synthesis for Control Automata, Kluwer Academic Pub, 1994.

124

שם הפרויקט:2פיתוח אלגוריתם לזיהוי הנפילות של בן האדם על ידי עיבוד תמונה

תיאור:ויישום של אלגוריתם לזיהוי הנפילות של בן האדם על ידי עבוד תמונה באמצעות פיתוח

מעבד ומצלמהתכולה:

במסגרת הפרויקט יבחנו מספר אלגוריתמים לזיהוי תנוע וזיהוי האדם. תוצאות הבחינה ישמשו לבחירת אלגוריתם אחד אשר ישונה ויתאם לזיהוי הנפילות של בן האדם. בחינת

ייכתב מודל בשפה עילית למעבד הנבחר. שלב האחרוןMatLabהאלגוריתמים תעשה ב-.הוא מעבר לערכת פיתוח של מעבד היעד וממשק עם המצלמה הנבחרת.

דרישות:CPU architecture מיקרו-מעבדים(, )עיבוד סיפרתי של תמונה ,מערכות משובצות מחשב

בשיתוף עם:-

מנחה:בנימין אברמוב

אחראי אקדמי:דר' אלי קולברג

מקורות:

]1] Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods, Digital Image Processing 3rd Edition, 2007. [2] S. Baranov, Logic Synthesis for Control Automata, Kluwer Academic Pub, 1994.

125

שם הפרויקט:3Floating point co-processor

תיאור:פיתוח ויישום של מעבד עזר לביצוע פעולות במספרים עם נקודה צפה

תכולה: במסגרת הפרויקט תוגדר ארכיטקטורה של המעבד וייבחנו פעולות אריתמטיות בהן המעבד

אמור לתמוך. לאחר כתיבת מודלים של המבנים הבסיסיים של המעבד בשפה עיליתVERILOG( והרצת סימולציות של המבנים, תעשה בחירה של רכיב היעד FPGAבשלב .)

להפעלה נוחה שלPCהאחרון תיושם המערכת על גבי רכיב היעד ותבנה סביבת עבודה ב-המערכת.דרישות:

CPU architecture מערכות ספרתיות, שפת , VERILOG או( VHDL)בשיתוף עם:

-מנחה:

בנימין אברמובאחראי אקדמי:דר' אלי קולברג

מקורות:]1] J. Hennesy and D. Patterson, Computer Architecture: A Quantitative Approach, 5th Edition, Morgan Kauffman, 2009 [2] S. Baranov, Logic Synthesis for Control Automata, Kluwer Academic Pub, 1994. [3] P. J. Ashenden The Designer's Guide to VHDL, 2nd Edition, Morgan Kaufmann. Publishers, San Francisco, 1995.

126

שם הפרויקט:4 בתחרות רובוקאפKSLתכנון ופיתוח קבוצת רובוטים שמשחקים כדורגל עבור ליגת

Design and Development of Humanoid robotic soccer team for RoboCup Kid Size leagueתיאור:

RoboCupTM is an international research and education initiative. Its goal is to foster artificial intelligence and robotics research by providing a standard problem where a wide range of technologies can be examined and integrated.The main focus of the RoboCup activities is competitive soccer.In this league, autonomous robots with a human-like body plan and human-like senses play soccer against each other. Dynamic walking, running, and kicking the ball while maintaining balance, visual perception of the ball, other players, and the field, self-localization, and team play are among the many issues investigated in the Humanoid League.

תכולה:The students will design the hardware and software, according to kid size rules, and will implement the following functions: walking and gait, ball identification (vision), stop at the ball, kicking towards the goal, obstacle avoidance, optimization, localization (vision), mapping, communication among robots and between the host and the robots, goalie behavior, calibration, states analysis and decision making.Architecture: Actuation level, Reaction level, Behavior level. In addition a simulation will be developed in order to save time and resources

דרישות:Digital Logic Systems, Advanced Logic Design, Digital signal processing 1, Microcomputer design, Embedded Systems Design

בשיתוף עם:-

מנחה:רפי אמסלם

אחראי אקדמי:דר' אלי קולברג

מקורות:1. H. Moballegh, M. Mohajer, R. Rojas: Increasing foot clearance in biped walking: Independence of body vibration amplitude from foot clearance. In: L. Iocchi, H. Matsubara, A. Weitzenfeld, C. Zhou, editors, RoboCup 2008: Robot Soccer World Cup XII, LNCS. Springer, 2008.2. McGeer, T. Passive dynamic walking. In: International Journal of Robotics Research 9(2):62-82, 1990.3. S. H.,Wisse, M., Ruina, A. A Three-Dimensional Passive-Dynamic Walking Robot with Two Legs and Knees, Collins, In: International Journal of Robotics Research, Vol. 20, No. 2, Pages 607-615, 20014. Haruna, M., Ogino, M., Hosoda, K. and Minour, A., Yet another humanoid walking - Passive dynamic walking with torso under a simple control In: Int. Conference on intelligent robots and system, 20015. Sven Behnke, Jürgen Müller, Michael Schreiber: Toni: A Soccer Playing Humanoid Robot. In: RoboCup 2005: 59-704.6. Asano F. and Yamakita M. Virtual Gravity and Coupling Control for Robotic Gait Synthesis. In: IEEE Trans. on Systems, Man and Cybernetics, Part A: Systems and Humans, Vol. 31, No. 6, pp. 737-745, November 20017. Laowattana D., et al.: Team KMUTT, Team description paper. Robocup 2009, Humanoid League (2009)8. Sawasdee, W., Kulvanit, P., and Maneewarn, T., “Locomotion Control Scheme for Fast Walking Humanoid Soccer Robot”, International Conference on Climbing and Walking Robots, CLAWAR, 2007

127

שם הפרויקט:5 בתחרות רובוקאפSSLתכנון ופיתוח רובוטים שמשחקים כדורגל עבור ליגת

Design and Development of robotic soccer team for RoboCup Small Size Leagueתיאור:

RoboCupTM is an international research and education initiative. Its goal is to foster artificial intelligence and robotics research by providing a standard problem where a wide range of technologies can be examined and integrated.The main focus of the RoboCup activities is competitive soccer.In this league, autonomous robots with a human-like body plan and human-like senses play soccer against each other. Dynamic walking, running, and kicking the ball while maintaining balance, visual perception of the ball, other players, and the field, self-localization, and team play are among the many issues investigated in the Humanoid League. The vision is implemented by a camera mounted on the ceiling that broadcast to team's host computer. The computer analyzes the current state in real time and send commands to relevant robots.

תכולה:The students will design the hardware and software, according to small size rules, and will implement the following functions: omnidirection movement, ball identification (vision), stop at the ball, dribbling with the ball, kicking towards the goal, obstacle avoidance, optimization, localization (vision), mapping, communication among robots and between the host and the robots, goalie behavior, calibration, states analysis and decision making. High level of AI is required.Architecture: Actuation level, Reaction level, Behavior level.The project involves design and building of robots with processors matrix in the environment of Compute Unified, Device Architecture (CUDA), for the sake of real time image processing and FPGA environment for command processing.

דרישות:VHDL, CPU architecture, Digital Logic Systems, Embedded Systems, Image processing

בשיתוף עם:-

מנחה:אמסלם רפי

אחראי אקדמי:דר' אלי קולברג

מקורות:[1] S. Zickler, T. Laue, O. Birbach, M. Wongphati and M. Veloso, SSL-Vision: The Shared Vision System for the RoboCup Small Size League, RoboCup 2009: Robot Soccer World Cup XIII, Lecture Notes in Computer Science, 2010, Volume 5949/2010, 425-436[2] R. Nakanishi, J. Bruce, K. Murakami, T. Naruse and M. Veloso, Cooperative 3-Robot Passing and Shooting in the RoboCup Small Size League, Lecture Notes in Computer Science, 2007, Volume 4434/2007, 418-425[3] P. J. Ashenden, The Designer's Guide to VHDL, 2nd Edition, Morgan Kaufmann Publishers, San Francisco, 1995.[4] R.C. Gonzales and R. E. Woods, Digital Image Processing, Pearson Education, New Jersey, 2008

128

שם הפרויקט:6רכב אוטונומי מבצע משימות תנועה בבקרה טלה-רובוטית

תיאור: רכב בקנה מידה מעבדתי נבנה בשנה קודמת. הרכב בעל מנוע בהספק יחסית גדול מסוגל

ק"ג.20להניע עד מטרת הפרויקט היא להרחיב את היכולות האוטונומיות של הרכב על ידי הוספת משימות

הניתנות לשינוי על ידי מפעיל תוך כדי תנועה.

חלקם על הרכב הנע וחלקם לאורך המסלול , בחינת אפשרותIP: רשת מצלמות חיישנים להנעת הרכב על הכביש וכן חיישנים נוספים לפי בחירת צוות הפרויקט.GPSהוספת

על מנת לפתחAndroid עם מערכת הפעלה של smartphoneבחינת אפשרות שימוש ב מערכת ניווט בתוך מבנה.

בניהוג טלה-רובוטי חלק מחוגי הברה הם אוטונומיים וחלקם בשליטת המפעיל.שימוש במצלמה חיצונית הצופה על כל מרחב התמרון.

תקשורת: תמיכה בתקשורת אלחוטית ברשת משולבת עם פרויקטים נוספים. : הפגנת יכולת תנועה במשימה מורכבת, כגון תנועה על כביש הפנימי כמו ב"שיעורמשימהנהיגה"

תכולה:: שלביםakuavהפרויקט יכלול

הכרת הרכב והפרויקט משנה קודמתשלב א :'בחינת חיישנים רלונטייםשלב ב : :הרצת הרכב אוטונומית לעקיפת מכשולים ומשימות תנועה בסביבה דינאמיתשלב ג

תתכן אפשרות לעבודה משולבת של שני זוגות , כאשר זוג אחד יהיה אחראי על הפעלה והכרת חיישן והזוג השני יפתח את אלגוריתמי התנועה.IPמצלמת הלייזר או מצלמות

דרישות: .הפרויקט מחייב ידע בסיסי באלקטרוניקהWindows ו Linuxידע קודם במערכת הפעלה

ברמת הכרה והפעלת מיקרו- מעבדים, חיישנים ואינטגרציה של תת מערכות.בשיתוף עם:

. אם פרויקט השני לאFuzzy Controlעם קבוצה שתעבוד על אותו רכב במשימה של בקרה יחבר יתבצע המשימה על ידי זוג בודד.

מנחה:דר' ראובן גרנותאחראי אקדמי:דר' אלי קולברג

מקורות:WWW; Internet,

129

שם הפרויקט:7Fuzzy Controlרכב אוטונומי מבצע משימות תנועה בבקרה

תיאור: רכב בקנה מידה מעבדתי נבנה בשנה קודמת. הרכב בעל מנוע בהספק יחסית גדול מסוגל

ק"ג.20להניע עד מטרת הפרויקט היא להרחיב את היכולות האוטונומיות של הרכב על ידי הוספת משימות

הניתנות לשינוי על ידי מפעיל תוך כדי תנועה.

חלקם על הרכב הנע וחלקם לאורך המסלול , בחינת אפשרותIP: רשת מצלמות חיישנים להנעת הרכב על הכביש וכן חיישנים נוספים לפי בחירת צוות הפרויקט.GPSהוספת

על מנת לפתחAndroid עם מערכת הפעלה של smartphoneבחינת אפשרות שימוש ב מערכת ניווט בתוך מבנה.

בניהוג טלה-רובוטי חלק מחוגי הברה הם אוטונומיים וחלקם בשליטת המפעיל.שימוש במצלמה חיצונית הצופה על כל מרחב התמרון.

תקשורת: תמיכה בתקשורת אלחוטית ברשת משולבת עם פרויקטים נוספים. : הפגנת יכולת תנועה במשימה מורכבת, כגון תנועה על כביש הפנימי כמו ב"שיעורמשימהנהיגה"

תכולה::הפרויקט יכלול שלושה שלבים

הכרת הרכב והפרויקט משנה קודמתשלב א :'בחינת חיישנים רלונטייםשלב ב : :הרצת הרכב אוטונומית לעקיפת מכשולים ומשימות תנועה בסביבה דינאמיתשלב ג

תתכן אפשרות לעבודה משולבת של שני זוגות , כאשר זוג אחד יהיה אחראי על הפעלה והכרת חיישן והזוג השני יפתח את אלגוריתמי התנועה.IPמצלמת הלייזר או מצלמות

דרישות: .הפרויקט מחייב ידע בסיסי באלקטרוניקהWindows ו Linuxידע קודם במערכת הפעלה

ברמת הכרה והפעלת מיקרו- מעבדים, חיישנים ואינטגרציה של תת מערכות.בשיתוף עם:

עם קבוצה שתעבוד על אותו רכב במשימה של בקרה טלה רובוטית. אם פרויקט השני לאיחבר יתבצע המשימה על ידי זוג בודד.

מנחה:דר' ראובן גרנותאחראי אקדמי:דר' אלי קולברג

מקורות:WWW; Internet,

130

שם הפרויקט:8בנית רכב אוטונומי למשימות הנדסיות

תיאור: רכב בקנה מידה מעבדתי יבנה מחלקים שירכשו בחנות כדוגמת טיסנים או ממקור חלקים

באינטרנט. הרכב יופעל אוטונומית בעזרת מיקרו- מעבד ומחשב על כרטיס. הרכיביםהאלקטרוניים הנחוצים יבנו במסגרת הפרויקט.

הרכב יהיה מסוג דחפור, מלגזה או כ=רכב שמורכב עליו מנוף. : מצלמה מופעלת דרך מחשב על כרטיס מחובר למיקרו-מעבד בתקשורת טורית,חיישנים

חיישנים מד מרחק ואחרים לפי הצורך יחוברו ישירות למיקרו-מעבד.שימוש במצלמה חיצונית הצופה על כל מרחב התמרון.

תקשורת: תמיכה בתקשורת אלחוטית ברשת משולבת עם פרויקטים נוספים. : בנית רכב המבצע אוטונומית משימה של רכב הנדסי כבד או רכב נע עם מנוףמשימה

המסוגל להזיז חפצים בסביבת עבודתו..תכולה:

:הפרויקט יכלול שני שלביםהכרת רכבים שנבנו בשנים קודמות, במטרה ללמוד לקחים לבניית רכב חדש משופר.שלב א :'

o.הרכבים שונים בחיישנים, מערכות הפעלה ומיקרו- מעבדoהרכבים נבנו לביצוע משימות ייחודיות שונות, למרות שכל אחד מהם בנוי מחומרה

ותוכנה המאפשרת הפעלה למשימות חדשות (גמישות בתכנון שטרם נבדק בפועל)o,לרכבים תוכנה תומכת בעיבוד תמונה ממצלמות שונות ושימוש בחיישנים רבים

).cricketכולל חיישני מיקום (

גלגלי המסוגל לנוע בשטח על ידי הנעה חשמלית. רכבים דומים נבנו4':יבנה רכב שלב ב בשנים הקודמות והכוונה היא ללמוד ולשפר את הנעשה בעבר.

o.הוספה והפעלת מנוף או הפעלה אוטונומית של כלי הנדסי כבד :הדגמת הזזת קוביות או הרמתם במטרה להניע למיקום חדשמטרה

דרישות: הפרויקט מחייב ידע בסיסי באלקטרוניקה .Windows ו Linuxידע קודם במערכת הפעלה

ברמת הכרה והפעלת מיקרו- מעבדים, חיישנים ואינטגרציה של תת מערכות.בשיתוף עם:

מנחה:דר' ראובן גרנותאחראי אקדמי:דר' אלי קולברג

מקורות:WWW; Internet

131

שם הפרויקט:9D3בנית מדפסת תלת מימדית

תיאור: מדפסות תלת מימדיות נכנסות לתודעה וכבר גם לשימוש תעשיתי. הן מאפשרות לתכנן את

המוצר במקום אחד ולשדר דך האינטרנט לבניה במקום אחר על פני כדור הארץ. באופן זהניתן לחסוך זמן הובלה ליעיל תהתיכים רבים.

תכולה: יש היום גם בארץ מסגרות של עידווד צעירים לבצוע פעילויות הנדסיות כגון גוף התנדבותי

XNL.בתל אביב לגוף זה נסיון וקבוצות של תעירים מתענים בנושאים כגון הפרויקט המוצע ואשר מזמין

, מהםXNLאותנו להצטרף לפעילות. לכו חלק מהפעילות של הפרויט יתבצי במעבדה של נוכל ללמוד פרטים טכניים חשובים שהם כבר התמחו בהם.

המדפסת התלת מימדית כוללת משטח מסתובב על ציר מונע על ידי מנוע סרבו, עליו וכך אנוextruder. בורג חילזון מרים את ה extruderמטפטפים חומר הנקרש במהירות דרך

משיגים את הבניה בגובה. למען הדיוק, זאת מערכת שנים לחצי מימדית.

אותן אולי יהיה צורך להתאים לסוג המדפסת שאנו, קיימות באינטרנט תוכנות רבות להפעלת מדסות.נבנה

בנית מדפסת עם משטח מסתובב מרכיבים:משימה

דרישות: הכרת מערכות הפעלה וידע בסיסי בשילוב מנועי סרבו במספר מערכות הפעלה; יכולת

פיתוח ממשקי חומרה בסיסיים ויכולת התאמת תוכנות למכונה נבנית.בשיתוף עם:

http://makeinisrael.org.il/first-xln-hackerspace-openning-in-tel-aviv-israel/

XNLמעבדה טכנולוגית קהילתית – מנחה:

דר' ראובן גרנותאחראי אקדמי:דר' אלי קולברג

מקורות:

132

10

שם הפרויקט:

D3פיתוח תוכנה יעודית מדפסת תלת מימדית תיאור:

מדפסות תלת מימדיות נכנסות לתודעה וכבר גם לשימוש תעשיתי. הן מאפשרות לתכנן את המוצר במקום אחד ולשדר דך האינטרנט לבניה במקום אחר על פני כדור הארץ. באופן זה

ניתן לחסוך זמן הובלה ליעיל תהתיכים רבים.

תכולה: יש היום גם בארץ מסגרות של עידווד צעירים לבצוע פעילויות הנדסיות כגון גוף התנדבותי

XNL.בתל אביב לגוף זה נסיון וקבוצות של תעירים מתענים בנושאים כגון הפרויקט המוצע ואשר מזמין

, מהםXNLאותנו להצטרף לפעילות. לכו חלק מהפעילות של הפרויט יתבצי במעבדה של נוכל ללמוד פרטים טכניים חשובים שהם כבר התמחו בהם.

המדפסת התלת מימדית כוללת משטח מסתובב על ציר מונע על ידי מנוע סרבו, עליו וכך אנוextruder. בורג חילזון מרים את ה extruderמטפטפים חומר הנקרש במהירות דרך

משיגים את הבניה בגובה. למען הדיוק, זאת מערכת שנים לחצי מימדית.

קיימות באינטרנט תוכנות רבות להפעלת מדסות

.פיתוח תוכנה חדשה ויעודית למדסת מסוג שך משטח מסתובב: משימה

דרישות: הכרת מערכות הפעלה וידע בסיסי בשילוב מנועי סרבו במספר מערכות הפעלה; יכולת

פיתוח ממשקי חומרה בסיסיים ויכולת התאמת תוכנות למכונה נבנית.בשיתוף עם:

http://makeinisrael.org.il/first-xln-hackerspace-openning-in-tel-aviv-israel/

XNLמעבדה טכנולוגית קהילתית – מנחה:

דר' ראובן גרנותאחראי אקדמי:דר' ראובן גרנות

מקורות:

133

11

:שם הפרויקט

תכנון ושילוב של אפליקציית אנדרויד לאינטגרציה עם מערכות בקרה במכוניתחשמלית בזמן אמת

Planning and Implementation of Real-Time Android Application Integrating with Electric Car Command and Control Systems

תיאור:Creation of an intelligent platform to run on a tablet device as the main point of interaction of the driver with his completely electric and partially autonomous vehicle.Project Team: Two students, 12 months period, 450 working hours each.

תכולה ושלביהפרוייקט:

1. Studyo Evaluate existing hardware interfaces to the car's OBC )On-Board

Computer( and other platforms and kits for connection to vehicle information provided – functionality and interface. Understand all possible options.

o Evaluate existing wireless HW OBC interface platforms and their options for later categorization, reference and selection

o Study Android application design toolso Study Samsung Galaxy Note 10.1 tablet and OS base functionalityo Study 3rd party interfaces )Waze, phone, Android Day

Planner/Google Calendar( towards future integration2. Define

o Choose HW OBC interface to be usedo GUI: Define functionality that will be offered on different screens

3. Performo Stage I: Integration. Establish ability to access logs from OBC to

ascertain, integrate and implement available information OBC logs and real-time data 3rd party systems such as maps )including extended vehicle

group information(, scheduler, phoneo Stage II: Connection.

Establish a direct connection to all points of vehicle control and functionality to verify ability to directly control secondary sub-systems such as turn signals and windshield wipers

Interact with above-mentioned 3rd party systemso Stage III: Implementation and QA

Demonstration of working system Quality Assurance

4. Complete Documentation Set - Specification, Architecture, Test Program code, Test results.

5. Project Presentationדרישות:

RTOSמיומנות בתכנות זמן-אמת בסביבת היכרות מעמיקה בהתקנים אלקטרומכניים ופיקוחם בתכנות

Android, העדפה לניסיון פיתוח בסביבת linuxהיכרות מעמיקה בסביבת בשיתוף עם:

Electrical-Vehicle-Evolution.comמנחה:

134

ברוך קאופמןאחראי אקדמי:

אלי קולברגמקורות:

135

:שם הפרויקט12מערכת מאובטחת להעברת מידע בצורה אסינכרונית

Secure Asynchronous on-chip Data Transferתיאור:

Scope:Security is a two-fold problem: a. Making the data unreadable to unauthorized people.b. Protecting the Hardware that process the data, from malicious attacks. This project is focused on designing reliable and secure on-chip asynchronous data transfer.

Project Team: Two students, 12 months period, 450 working hours each. תכולה ושלבי

הפרוייקט:1. Definition & Planning – Get familiar with:

a. On-chip asynchronous data transfer methods.b. The security problem and state-of-the-art countermeasures, based on use of robust codes.

2. Simulation in Matlab – Implement the asynchronous data transmission protocol, the coding schemes and evaluate the performance.Perform a set of tests to verify correct functionality of the data transfer mechanism, the coder and the system as a whole.

3. High level design – Architecture design. Write the system specifications documents and prepare it for a design review.

4. Implementation – Coding in Verilog. Emphasis will be given to correct programming )following coding conventions and proper documentation(.

5. Verification – Create Verification environment to prove the concept.6. Implement the Design on an FPGA-Based Board and verify correct

operation.7. Documentation..

דרישות:Matlab , מל"ס ,ארכיטקטורה, מבוא לתורת הצפינה

בשיתוף עם:-

מנחה:משה דורון ודר' אסנת קרן

אחראי אקדמי:דר' אסנת קרן

מקורות:TBD

136

13

שם הפרויקט:

מערכת אבטחת ערוץ סריקהSecure Scan Chain

תיאור:Scope:Implementing Research Project, targeted to protect Data Processing Hardware from malicious attacks, gaining access through the Scan Chain circuit. The design will block this security breach.The protecting circuit will be incorporated into the BIU 32bit MIPS Processor. The integrated system will undergo security check to verify correct operation / security level.

Project Team: Two students, 12 months period, 450 working hours each. תכולה ושלבי

הפרוייקט:6. Definition & Planning – Get familiar with: a. On-chip asynchronous data

transfer methods.b. The security problem and state-of-the-art countermeasures, based on use of robust codes.

7. Simulation in Matlab – Implement the asynchronous data transmission protocol, the coding schemes and evaluate the performance.Perform a set of tests to verify correct functionality of the data transfer mechanism, the coder and the system as a whole.

8. High level design – Architecture design. Write the system specifications documents and prepare it for a design review.

9. Implementation – Coding in Verilog. Emphasis will be given to correct programming )following coding conventions and proper documentation(.

10.Verification – Create Verification environment to prove the concept.11.Implement the Design on an FPGA-Based Board and verify correct

operation.12.Documentation.

דרישות:Matlab , מל"ס ,ארכיטקטורה, מבוא לתורת הצפינה

בשיתוף עם:-

מנחה:משה דורון וד"ר אסנת קרן

אחראי אקדמי:דר' אסנת קרן

מקורות:1. MIPS Processor User's Manual2. Cadence Incisive simulator and RC synthesis tool

137

שם הפרויקט:14דלגלג רב סיביות

Multi-bit Flip-Flopתיאור:

Scope:Implementing Research Project, targeted to reduce power consumption of VLSI Devices. It will be accomplished by designing 2-bits and 4-bits Flip-Flops )saving in driver(, in gate level RTL. Verify performance and functionality by integrating Data-Driven Clock Gating and Multi-bit Flip-Flops, in BIU 32bit MIPS Processor. Synthesizing the verified Gate-Level RTL Design by replacing regular FF library cells with Multi-bit Flip-Flops.

Project Team: Two students, 12 months period, 450 working hours each. תכולה ושלבי

הפרוייקט:1. Define Requirements – write Specifications.2. Define the 2-bits and 4-bits Flip-Flops Architecture.3. High-Level Design.4. Low-Level Design.5. Coding in Verilog, running Simulations, debug.6. Integrate the 2/4-bits Flip-Flops and the Data-Driven Clock Gating in

the MIPS Processor design and verify functionality in Verilog simulator.

7. Run synthesis with given cell library, by replacing FF library cells with Multi-bit Flip-Flops.

8. Complete Documentation Set - Specification, Architecture, Verilog code, Test Program code, Test results, synthesis report, Project Book.

9. Project Presentation.

דרישות:MIPS Architecture, Verilog, Digital & Logic Systems

בשיתוף עם:-

מנחים: דורון גלוזר, משה דורוןמנחים:

אחראי אקדמי:פרופ' שמואל וימר

מקורות:1. MIPS Processor User's Manual2. Cadence Incisive simulator and RC synthesis tool

138

15

שם הפרויקט:

מחולל מספרים אקראייםRandom Number Generator

תיאור:Scope:Implementing Research Project, targeted to design a core that generate random numbers, based on random behavior of halted Buzzer. It will be accomplished by designing special registers and be tested to verify the randomness of the generated series of bits. To be implemented on a FPGA Board.

Project Team: Two students, 12 months period, 400 working hours each.

תכולה:1. Define Requirements – write Specifications.2. Define the Randomizer Architecture.3. High-Level Design.4. Low-Level Design.5. Coding in Verilog, running Simulations, debug.6. Implement the Design on an FPGA-Based Board and verify correct

operation.7. Complete Documentation Set - Specification, Architecture, Verilog

code, FPGA mapping, Test Program code, Test results, Project Book.8. Project Presentation.

דרישות:MIPS Architecture, Verilog, Digital & Logic Systems

בשיתוף עם:-

מנחה:עופר שוורץ, משה דורון

אחראי אקדמי:פרופ' שמואל וימר

מקורות:1. Cadence Incisive simulator2. Altera Quartos II EDA Tutorials3. Altera DE2-115 FPGA Board User's Manual

139

16

שם הפרויקט:

MIPSשידרוג מעבד Enhanced MIPS Processor

תיאור:Scope:Enhance the capabilities of the current basic 32bit MIPS by extending its instruction set, adding stack and cache, interrupt support, write Assembler Compiler that handle data hazards in the processor pipeline and Interrupt Service Routines )ISR(. This extended MIPS will be used for exercises and research. Option for adding smart multipliers )Arithmetic's Course students(.

Project Team: Two students, 12 months period, 400 working hours each.

תכולה ושלביהפרוייקט:

1. Define Requirements – write Specifications.2. Define Architecture and the Instruction Set.3. High-Level Design.4. Low-Level Design.5. Coding in Verilog, running Simulations, debug.6. Write Assembler Compiler, supporting the Enhanced Instruction Set, ISR,

stack and cache.7. Implement the Design on an FPGA-Based Board and verify correct

operation.8. Complete Documentation Set - Specification, Architecture, Verilog

code, FPGA mapping, Compiler Program & source code, Test Program code, Test results.

9. Project Presentation.

דרישות סף:MIPS Architecture, Verilog, Digital & Logic Systems, Assembler

בשיתוף עם:

מנחים:משה דורון

אחראי אקדמי:פרופ' שמואל וימר

מקורות:1. MIPS Architecture2. Altera Quartus II Tutorial3. Altera DE2-115 FPGA Board

140

141