We research in Medical Electronics, biosignal acquisition (ECG, EMG, …), Sensor design, body area networks, and wearables. Our general objective is to design these electronic systems that they can easily integrate into daily life in a seamless way. We also research the necessary wireless radio connectivity (Bluetooth, 4G Cellular NB-IoT, body confined communication)
Research projects
Circuit technology for capacitive ECG works through 2 mm of isolation! Also well suited for ECG with wearables
Body confined communication, no easvesdropping of communication
Peilalgorithmen und gehärtete Hardware (VPX-GPU/FPGA) für den Grenz- und Inlandsschutz
(Third Party Funds Single)
Term: 1. November 2020 - 31. October 2023 Funding source: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (StMWi) (seit 2018)
Peil-Systeme zurIdentifikation von Funksignale und damit zur Identifikation von unbekanntenFunkquellen sind ein wichtiges Instrument in der Aufklärung und der Ortungelektromagnetischer Aussendungen.
Derrechentechnische Aufwand, der in modernen, hochqualitativen Peilanlagenabgedeckt werden muss, ist generell sehr hoch und erfordert eine entsprechendleistungsfähige und aufwändige Infrastruktur (Rechnerressourcen, Netzwerk,Stromversorgung, Kühlung, Systemintegration). Dies spielt bei stationären Systemen- abgesehen vom Preis - eine eher untergeordnete Rolle, da man dieseInfrastruktur vergleichsweise einfach bereitstellen kann. Bei mobilen Systemenhingegen stößt man sehr schnell an Grenzen, die teils durch die mobilePlattform selbst (u.a. Landfahrzeug, Schiff, Flugzeug) und teils durch denEinsatzfall bestimmt werden. Mit verschiedenen Mitteln und unter Hinnahmegewisser Einschränkungen kann man gute Peilanlagen auch auf mobilen Plattformeneinsetzen, allerdings treibt das den Aufwand und die Kosten immens in die Höhe.
Das Projekt soll einemögliche Implementierung mobiler Peilsysteme analysieren, erforschen underproben. Hierfür werden verschiedene Hardware-Lösungen verifiziert undverglichen. Zudem werden innovative Algorithmen entwickelt, die für mobileSystem mit weniger performanter und weniger effizienter Hardware zugeschnittensind, um ein sowohl mobiles als auch möglichst effizientes System zu erhalten.Hierzu werden in diesem Projekt hochspezialisierte Hardware wie FPGAs oder GPUsverwendet, um die Systeme effizienter, kleiner und leichter zu machen.
Multiport and multimodal energy harvesting array systems require further circuit advancements. Wearables for health monitoring are an excellent energy harvesting example at raising interest. Further applications: smart city, building/bridge structure and environmental monitoring
Should be energy autonomous for easy handling, no charger, always ready to go for 24/7 use
SoA: Only single port harvesters! Require multiport harvesters for multiple asynchronous energy sources!
Multimodal harvesting (pressure, solar, thermal,…) and arrays increase availability of energy
Energy harvesting at high conversion efficiency needed
Provision of energy for: (i) local sensor acquisition, (ii) local data processing, and (iii) Wireless connectivity, WAN needs more energy than BAN
Wireless connectivity BAN (Body Area Network, e.g. Bluetooth) replaced by WAN (Wide Area Network, cellular IoT)
The primary research goal is the development of improved circuit design for multiport harvesters dealing with asynchronous energy sources in a piezo array
Can the piezo elements be simultaneously used as sensors and energy providers?
How to deal with asynchronous energy sources?
How to ensure high availability and stability of energy?
Elhaddad, A., Irnstorfer, F., & Fischer, G. (2022, May). 450 MHz for Smart Metering & Smart Grid. Poster presentation at 21. ITG/GMA Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2022, Nürnberg, DE.
Bruckmeyer, H., Bühlmeyer, J., Ackermann, T., & Fischer, G. (2021). Time Synchronization of Spatial Separated Areas for AV-Production. In 2021 Joint Conference of the European Frequency and Time Forum and IEEE International Frequency Control Symposium (EFTF/IFCS) (pp. 1-6). IEEE.
Gäde, B., Erhardt, S., Fischer, G., & Müller, R. (2021). An Outphasing MIMO Architecture Prototype. In Proceedings of the European Microwave Week 2020. Jaarbeurs Convention Centre
Utrecht
(Virtual conference due to COVID-19).
Ahmed, D., Kirchner, J., & Fischer, G. (2020). Signal Transmission with Intra-Body and Inter-Body Communications. In Chika Sugimoto, Hamed Farhadi, Matti Hämäläinen (Eds.), 13th EAI International Conference on Body Area Networks. (pp. 105-118). Cham: Springer.
Bartunik, M., Thalhofer, T., Wald, C., Richter, M., Fischer, G., & Kirchner, J. (2020). Amplitude Modulation in a Molecular Communication Testbed with Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles and a Micropump. In Alam M.M., Hämäläinen M., Mucchi L., Niazi I.K., Le Moullec Y. (Eds.), Body Area Networks. Smart IoT and Big Data for Intelligent Health. BODYNETS 2020. Lecture Notes of the Institute for Computer Sciences, Social Informatics and Telecommunications Engineering, vol 330. (pp. 92-105). Online: Cham: Springer International Publishing.
Bereyhi, A., Jamali, V., Müller, R., Tulino, A.M., Fischer, G., & Schober, R. (2020). A Single-RF Architecture for Multiuser Massive MIMO Via Reflecting Surfaces. In ICASSP, IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing - Proceedings (pp. 8688-8692). Barcelona, ES: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc..
Bhadauria, S., Shabbir, Z., Roth-Mandutz, E., & Fischer, G. (2020). QoS based Deep Reinforcement Learning for V2X Resource Allocation. In 2020 IEEE International Black Sea Conference on Communications and Networking, BlackSeaCom 2020. Odessa, UA: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc..
We research in Medical Electronics, biosignal acquisition (ECG, EMG, …), Sensor design, body area networks, and wearables. Our general objective is to design these electronic systems that they can easily integrate into daily life in a seamless way. We also research the necessary wireless radio connectivity (Bluetooth, 4G Cellular NB-IoT, body confined communication)
Research projects
Current projects
Peilalgorithmen und gehärtete Hardware (VPX-GPU/FPGA) für den Grenz- und Inlandsschutz
(Third Party Funds Single)
Funding source: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (StMWi) (seit 2018)
Peil-Systeme zurIdentifikation von Funksignale und damit zur Identifikation von unbekanntenFunkquellen sind ein wichtiges Instrument in der Aufklärung und der Ortungelektromagnetischer Aussendungen.
Derrechentechnische Aufwand, der in modernen, hochqualitativen Peilanlagenabgedeckt werden muss, ist generell sehr hoch und erfordert eine entsprechendleistungsfähige und aufwändige Infrastruktur (Rechnerressourcen, Netzwerk,Stromversorgung, Kühlung, Systemintegration). Dies spielt bei stationären Systemen- abgesehen vom Preis - eine eher untergeordnete Rolle, da man dieseInfrastruktur vergleichsweise einfach bereitstellen kann. Bei mobilen Systemenhingegen stößt man sehr schnell an Grenzen, die teils durch die mobilePlattform selbst (u.a. Landfahrzeug, Schiff, Flugzeug) und teils durch denEinsatzfall bestimmt werden. Mit verschiedenen Mitteln und unter Hinnahmegewisser Einschränkungen kann man gute Peilanlagen auch auf mobilen Plattformeneinsetzen, allerdings treibt das den Aufwand und die Kosten immens in die Höhe.
Das Projekt soll einemögliche Implementierung mobiler Peilsysteme analysieren, erforschen underproben. Hierfür werden verschiedene Hardware-Lösungen verifiziert undverglichen. Zudem werden innovative Algorithmen entwickelt, die für mobileSystem mit weniger performanter und weniger effizienter Hardware zugeschnittensind, um ein sowohl mobiles als auch möglichst effizientes System zu erhalten.Hierzu werden in diesem Projekt hochspezialisierte Hardware wie FPGAs oder GPUsverwendet, um die Systeme effizienter, kleiner und leichter zu machen.
GRK 2495: Project A – Electronic Circuits for Piezoelectric Energy Harvesting and Sensor Array Systems
(Third Party Funds Group – Sub project)
Term: 1. July 2020 - 30. June 2024
Funding source: DFG / Graduiertenkolleg (GRK)
URL: https://www.igk2495.fau.de/projects/project-a-electronic-circuits-for-piezoelectric-arrays/
Multiport and multimodal energy harvesting array systems require further circuit advancements. Wearables for health monitoring are an excellent energy harvesting example at raising interest. Further applications: smart city, building/bridge structure and environmental monitoring
The primary research goal is the development of improved circuit design for multiport harvesters dealing with asynchronous energy sources in a piezo array
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