This dissertation examines multi-antenna transceiver design over flat-fading wireless channels. Bit Interleaved Coded Modulation (BICM) and MultiLevel Coded Modulation (MLCM) transmitter structures are considered, as well as the used of an optional spatial precoder under slow and quasi-static fading conditions. At the receiver, MultiStage Decoder (MSD) and Iterative Detection and Decoding (IDD) strategies are applied. Precoder, mapper and subcode designs are optimized for different receiver structures over the different antenna and fading scenarios. Under slow and quasi-static channel conditions, fade resistant multi-antenna transmission is achieved through a combination of linear spatial precoding and non-linear multi-dimensional mapping. A time-varying random unitary precoder is proposed, with significant performance gains over spatial interleaving. The fade resistant properties of multidimensional random mapping are also analyzed. For MLCM architectures, a group random labelling strategy is proposed for large antenna systems. The use of complexity constrained receivers in BICM and MLCM transmissions is explored. Two multi-antenna detectors are proposed based on a group detection strategy, whose complexity can be adjusted through the group size parameter. These detectors show performance gains over the the Minimum Mean Squared Error (MMSE)detector in spatially multiplexed systems having an excess number of transmitter antennas. A class of irregular convolutional codes is proposed for use in BICM transmissions. An irregular convolutional code is formed by encoding fractions of bits with different puncture patterns and mother codes of different memory. The code profile is designed with the aid of extrinsic information transfer charts, based on the channel and mapping function characteristics. In multi-antenna applications, these codes outperform convolutional turbo codes under independent and quasi-static fading conditions. For finite length transmissions, MLCM-MSD performance is affected by the mapping function. Labelling schemes such as set partitioning and multidimensional random labelling generate a large spread of subcode rates. A class of generalized Low Density Parity Check (LDPC) codes is proposed, to improve low-rate subcode performance. For MLCM-MSD transmissions, the proposed generalized LDPC codes outperform conventional LDPC code construction over a wide range of channels and design rates.

[pt] Os sistemas de transmissão em bloco, permitem a transmissão de N símbolos de forma simultânea, seja em modulação de portadora única ou multiportadora. A recepção ótima, no sentido de máxima verossimilhança em canais com multipercursos apresenta um custo computacional elevado de AN, onde A é a ordem da constelação (A igual a 2 para BPSK). Para evitar este alto custo computacional é usual fazer a detecção símbolo a símbolo após a equalização. Nesta dissertação é proposto um receptor com detecção por grupos que apresenta uma complexidade intermediária entre o receptor ótimo e os receptores que utilizam detecção símbolo-a-símbolo em sistemas com transmissão em blocos. O tipo de estrutura idealizada agrupa as componentes do bloco equalizado em grupos e realiza detecção conjunta ótima dos símbolos em cada grupo. Com relação possíveis estratégias de agrupamento foram propostos três métodos, o primeiro método faz uma busca exaustiva pelo agrupamento ótimo e tem como consequência um custo computacional elevado para um número grande de símbolos por bloco. Na procura por algoritmos que evitem uma busca exaustiva pelo agrupamento ótimo, mas que resultem em bons ganhos de desempenho, e a sua aplicação em sistemas com um número elevado de símbolos por bloco, foram propostos dois métodos de agrupamento sub-ótimos e eficientes, cujos receptores apresentaram ganhos de desempenho apreciáveis quando comparados ao receptor convencional. / [en] Block transmission systems allow transmissions of N symbols simultaneously, with single carrier or multi-carrier modulation. Maximum likelihood optimal reception in multipath channels have a high computational cost of AN, where A is the constellation order (A iqual 2 for BPSK). To avoid this cost is usual to make symbol-by-symbol detection after equalization. In this work we propose a receiver with group detection that has a good tradeof between computation complexity and bit error rate performance. The idealized structure groups the components of the equalized block in sub-blocks and does optimal joint detection of the symbols in each sub-block. With relation to possible grouping strategies three methods were proposed. The first one searchs for an optimal grouping and has, as a consequence, a high computational cost for block with a large number of symbols. Sub-optimal efficient algorithms that avoid the exhaustive search for the optimal grouping but show good performance gains and feasible application in systems with large number of symbols per block were proposed. The resulted receivers achieved substantial performance gain in comparison with the conventional symbol-by-symbol receiver.

This dissertation examines multi-antenna transceiver design over flat-fading wireless channels. Bit Interleaved Coded Modulation (BICM) and MultiLevel Coded Modulation (MLCM) transmitter structures are considered, as well as the used of an optional spatial precoder under slow and quasi-static fading conditions. At the receiver, MultiStage Decoder (MSD) and Iterative Detection and Decoding (IDD) strategies are applied. Precoder, mapper and subcode designs are optimized for different receiver structures over the different antenna and fading scenarios. Under slow and quasi-static channel conditions, fade resistant multi-antenna transmission is achieved through a combination of linear spatial precoding and non-linear multi-dimensional mapping. A time-varying random unitary precoder is proposed, with significant performance gains over spatial interleaving. The fade resistant properties of multidimensional random mapping are also analyzed. For MLCM architectures, a group random labelling strategy is proposed for large antenna systems. The use of complexity constrained receivers in BICM and MLCM transmissions is explored. Two multi-antenna detectors are proposed based on a group detection strategy, whose complexity can be adjusted through the group size parameter. These detectors show performance gains over the the Minimum Mean Squared Error (MMSE)detector in spatially multiplexed systems having an excess number of transmitter antennas. A class of irregular convolutional codes is proposed for use in BICM transmissions. An irregular convolutional code is formed by encoding fractions of bits with different puncture patterns and mother codes of different memory. The code profile is designed with the aid of extrinsic information transfer charts, based on the channel and mapping function characteristics. In multi-antenna applications, these codes outperform convolutional turbo codes under independent and quasi-static fading conditions. For finite length transmissions, MLCM-MSD performance is affected by the mapping function. Labelling schemes such as set partitioning and multidimensional random labelling generate a large spread of subcode rates. A class of generalized Low Density Parity Check (LDPC) codes is proposed, to improve low-rate subcode performance. For MLCM-MSD transmissions, the proposed generalized LDPC codes outperform conventional LDPC code construction over a wide range of channels and design rates.

[pt] As técnicas de múltiplo acesso mais cogitadas nas propostas para padrões de 3 geração de sistemas celulares envolvem alguma forma de CDMA ( Code Division Multiple Access)na qual os usuários podem transmitir simultaneamente na mesma faixa de freqüência sendo separáveis no receptor pela ortogonalidade, ou quase ortogonalidade, entre os sinais utilizados pelos diferentes usuários para transmissão de informação.Os receptores multiusuário, propostos para uso na 3 geração de sistemas celulares, realizam a detecção do sinal do usuário desejado conjuntamente com os sinais interferentes, resultando em um ganho de desempenho em relação aos receptores CDMA convencionais, que tratam os sinais interferentes como um simples ruído de fundo.Este trabalho tem por objetivo estudar a viabilidade de um receptor CDMA multiusuário hpibrido síncrono, que combina a eficiência do recepor Decorrelator no combate a interferência de múltiplo acesso (IMA) e sua simpicidade de implementação com a robustez e alto desempenho do receptor ótimo. Para evitar a complexidade inerente a estrutura de detecção ótima é sugerido que o conjunto de sinais na saída do estágio Decorrelator seja particionado em grupos e detectados de forma paralela e ótima. Esta técnica é conhecida como detecção ótima por grupos. Também é proposto e explorada a utilização de uma métrica para a formação dos grupos, baseada na minimização da probabilidade de erro de bit do usuário com pior desenpenho no sistema. Ao longo deste trabalho são exibidos resultados analíticos e de simulação, que comprovam a utilidade e exelente relação entre desempenho e complexidade da estrutura proposta em canais AWGN. Por fim, a estrutura proposta é avaliada para um canal com desvanecimento de Rayleigh plano. / [en] The most discussed multiple access techiniques for the 3G of mobile wireless systems involve some form of CDMA - Code Division Multiple Access- where the users can transmit simultaneously their signals in the same frequency band separable in the receiver by the orthogonality or, quasi- orthogonality, properties of the transmitted signals. Multiuser detectors MUD perform the detection of the desired user signal jointly with the signals transmitted by the remaining users, resulting in a better performance than the conventional CDMA receivers, that treat the interference created by the signals of other users simply as background noise.This work has the objective of investigating the viability of syncrhronous hybrid multiuser detector, wich combines the implementation simplicity and efficiency of the decorrelating multiuser detector in mitigating the multiple access interference with the robustness and high performance of the optimum multiuser detector.In order to avoid the complexity of the optimum multiuser detection scheme it is proposed to combine the signals from the decorrelator output into groups and perform optimal detection of the signals in each group. This approach is known as optimal group detection. Also in this work, a strategy on how to perform the grouping is proposed and explored. This strategy is based on the minimization the bit error probability of the user with the worst performance.Simulation and analytical results show the excellent trade-off between performance and complexity of the proposed optimum multiuser group detector in AWGN channels. The receiver performance is also evaluated in Rayleigh flat fading channels.

Made available in DSpace on 2015-03-05T13:59:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 28 / Hewlett-Packard Brasil Ltda / Este trabalho tem como principal objetivo propor um modelo para classificação automática(ou semi-automática) de grupos de pessoas utilizando informações de geometria e detecção da atividade intragrupo em sequências de vídeo. Para a classificação de grupos de pessoas, utiliza-se um algoritmo de acompanhamento de objetos para rastrear as posições das pessoas ao longo do tempo, e explora-se a relação entre essas pessoas e suas orientações para deteção e classificação de grupos com base em informações sociológicas (proxemics, distâncias interpessoais, etc.). A geometria do grupo formado, assim como sua evolução ao longo do tempo, também são analisadas. Para a avaliação da atividade intragrupo, a evolução das áreas dos blobs correspondentes a cada pessoa é avaliada, para detecção de movimentos de gesticulação em grupos estáticos. Como aplicações deste trabalho, pode-se mencionar a detecção e classificação automática de pequenos grupos em um shopping center, para que seja possível extrair padrões de comportament / The main goal of this work is to propose a model for an automatic (our semiautomatic) classification of groups using geometrical properties and for detecting intragroup activity based on video sequences. For group classification, a tracking algorithm is applied to obtain the position of each person across time, and the relationships among these people and their orientation are used to detect and classify groups based on sociological information (proxemics, interpersonal distance, etc). The geometry of the group, as well as its temporal evolution, are used to provide additional information on the group. To detect intragroup activity, the temporal evolution of blob áreas related to tracked people is explored. Regarding possible applications of this work, an example could be the detection and automatic classification of small groups in a shopping center, in order to extract behavior pattern according to this study

[pt] Este trabalho propõe um receptor multiusuário híbrido para utilização em um sistema DS/CDMA com modulação M-PSK e codificação convolucional. O receptor proposto é composto por um receptor decorrelator ao final do qual é realizada uma decodificação convolucional por grupos. Resultados de desempenho obtidos por simulações para grupos de dois usuários são apresentados e comparados com o desempenho do receptor convencional, formado por um banco de filtros casados, e com o desempenho do receptor decorrelator já proposto na literatura. / [en] This work proposes a hybrid multiuser receiver for a DS/CDMA system employing M-PSK modulation and convolutional coding. The proposed receiver is composed by a decorrelator receiver followed by a group convolutional decoder. Perfomance results obtained by simulation for groups of two users are presented and compared to the performance of a conventional receiver, composed of a bank of matched filters, and to the decorrelator receiver itself.