[pt] Esta dissertação apresenta uma técnica de puncionamento orientada pela polarização para o projeto de códigos polares puncionados. A estratégia de puncionamento proposta consiste em reduzir a matriz geradora relacionando seu índice de linha com o princípio da polarização do canal. Os códigos puncionados construídos com base na polarização do canal são então considerados para a decodificação por cancelamento sucessivos (SC) com os bits perfurados conhecidos tanto no codificador como no decodificador. A Distância de Espectro (SD) e a Distância de Espectro Conjunta (JSD) são então utilizadas para análise de desempenho. Os resultados das simulações mostram que os códigos polares puncionados propostos superam os códigos polares puncionados existentes. / [en] This thesis presents a polarization-driven puncturing technique for the design of punctured polar codes. The proposed puncturing strategy consists of reducing the generator matrix by relating its row index based on the channel polarization principle. The punctured codes constructed based on channel polarization are then considered with successive cancellation (SC) decoding and punctured bits known to both the encoder and the decoder. The Spectrum Distance (SD) and the Joint Spectrum Distance (JSD) are then used to performance analysis. Simulation results show that the proposed punctured polar codes outperform existing punctured polar codes.

[pt] O termo de ondas milimétricas refere-se à porção do espectro eletromagnético com frequências entre 30 e 300 GHz, correspondente a comprimentos de onda de 10 até 1 mm, respectivamente. As características das ondas milimétricas diferem das micro-ondas e das infravermelhas, e são estas diferenças que fazem com que um sistema de ondas milimétricas seja o candidato ideal para algumas aplicações. Nos anos passados, a falta e o alto custo de fontes, dispositivos, componentes e instrumentação adequada, para esta faixa de frequências, levaram a um progresso muito devagar nesta área, no entanto, as limitações dos sistemas infravermelhos e ópticos e a superlotação da região do micro-ondas do espectro ocasionaram um maior interesse em frequências milimétricas nos últimos anos. A quinta geração dos sistemas móveis deve estar pronta nos próximos anos, e muitas pesquisas estão se desenvolvendo nas faixas de 28 GHz, 38 GHz e 60 GHz. A faixa de 60 GHz, na qual as ondas têm uma maior atenuação comparada com as outras duas, oferece um maior espectro eletromagnético. Nesta faixa de frequência, as ondas se refletem muito e pode se aproveitar estas reflexões para uma melhor recepção sendo, por tanto, uma ótima opção para comunicação móvel de curta distância com altas taxas de transferência de dados. Para poder aproveitar a maior quantidade de multipercursos, a antena receptora deve ter uma largura de feixe grande. Assim, neste trabalho, duas antenas foram projetadas, construídas e, de alguma forma, testadas para uma frequência de 60 GHz, onde as larguras de feixe simuladas obtidas foram de 112 graus e 115 graus. / [en] The millimeter wave term refers to that portion of the electromagnetic spectrum with frequencies between 30 and 300 GHz corresponding to wavelengths of 1 to 10 mm. The characteristics of the millimeter wave differ from microwave and infrared, and these differences make a millimeter wave system, an ideal candidate for some applications. In the past the lack and the high cost of supplies, devices, components and instrumentation suitable for this frequency band caused very rambling progress in this area. However, the limitations of infrared optical systems and overcrowding of the microwave spectrum region led to a greater interest in the millimeter frequency in recent years and it is expected an increase in this interest. The fifth generation of mobile systems should be ready in the coming years, and many studies are developing in the 28 GHz, 38GHz and 60GHz bands. In the 60 GHz band, waves has a higher attenuation compared to the other two, but also offers greater electromagnetic spectrum, in this band, waves has a lot of reflection, then, scattering can be taken for better reception. So, this band is a great choice for short distance mobile communication with high data rates. To get the greatest amount of multipath, the receiving antenna must have a wide beam width. In this work, two antennas were designed, built and somewhat tested for a frequency of 60 GHz for mobile environment, where the beam widths obtained are 112 degrees and 115 degrees.

[pt] A futura saturação do espectro eletromagnético atualmente alocado para as comunicações móveis tem levado a comunidade científica a considerar o uso das vastas faixas de frequência disponíveis em ondas milimétricas. Esta contribuição se insere no esforço de pesquisa para caracterização dos canais urbanos em ambientes exteriores. O modelo desenvolvido utiliza o traçado de raios 2.5D, com base nos conceitos da ótica geométrica e teoria uniforme da difração. Foram implementadas diversas técnicas consideradas em um futuro padrão de comunicações móveis 5G para a transmissão de sinais de banda ultra larga em canais com e sem visada e consideradas várias classes de espalhadores, como árvores, postes e paredes rugosas com espalhamento difuso. Adicionalmente, foram feitas simulações e comparações em ambientes onde foram realizadas campanhas de medições, nas métricas de: potência recebida, retardo médio, desvio RMS e XPD. Os resultados comparativos mostraram boa concordância geral e foram investigadas possíveis causas de erro em previsões nas métricas adotadas. / [en] The future saturation of the electromagnetic spectrum currently allocated for mobile communications has led the scientific community to consider the use of the vast frequency bands available in millimeter waves. There are some technical obstacles limiting the immediate use of this band. In the radio propagation area, there is a research effort to characterize the outdoor urban channels. The developed model uses a 2.5D ray tracing algorithm based on geometrical optics and UTD concepts in outdoor environments. The model implements several techniques considered in a future standard of 5G mobile communications for the transmission of ultra wide band signals in LOS and NLOS channels with a high density of scatterers: trees, poles and diffuse scattering by rough building walls. In addition, simulations and comparisons were performed in environments where measurement campaigns were carried out, considering the following metrics: received power, mean delay, RMS deviation and XPD. The comparative results showed a good agreement. Possible model impairments were investigated.

[pt] O emprego conjunto de Redes de Acesso por Rádio em Nuvem (CRANs) e sistemas de múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO) de larga escala é uma solução chave para atender aos requisitos da quinta geração (5G) de redes sem fio. No entanto, alguns desafios ainda precisam ser superados como a redução do consumo de energia do sistema, a capacidade limitada dos links fronthaul e a redução dos custos de implantação e operação. Embora seja prejudicial para o desempenho do sistema, a quantização em baixa resolução é proposta como uma solução para estes desafios. Portanto, técnicas que melhoram o desempenho de sistemas quantizados grosseiramente são necessárias. Em sistemas móveis, os ADCs geralmente são precedidos por um controle de ganho automático (AGC). O AGC trabalha moldando a amplitude do sinal recebido dentro do intervalo do quantizador para usar eficientemente a resolução. A fim de solucionar esses problemas, esta dissertação apresenta uma otimização conjunta do AGC, que funciona nas cabeças de rádio remotas (RRHs), e um filtro de recepção linear de baixa resolução consciente (LRA) baseado no mínimo erro quadrático médio (MMSE), que funciona na unidade de nuvem (CU), para sistemas quantizados grosseiramente. Desenvolvemos receptores de cancelamento de interferência lineares e sucessivos (SIC) com base na proposta conjunta de AGC e LRA MMSE (AGC-LRA-MMSE). Uma análise da soma das taxas alcançáveis juntamente com um estudo de complexidade computacional também são realizadas. As simulações mostram que o projeto proposto fornece taxas de erro reduzidas e taxas alcançáveis mais altas do que as técnicas existentes. / [en] The joint employment of Cloud Radio Access Networks (C-RANs) and large-scale multiple-input multiple-output (MIMO) systems is a key solution to fulfill the requirements of the fifth generation (5G) of wireless networks. However, some challenges are still open to be overcome such as the high power consumption of large-scale MIMO systems, which employ a large number of analog-to-digital converters (ADCs), the capacity bottleneck of the fronthaul links and the system cost reduction. Although it often affects the system performance, the low-resolution quantization is a possible solution for these problems. Therefore, techniques that improve the performance of coarsely quantized systems are needed. In mobile applications, the ADCs are usually preceded by an automatic gain control (AGC). The AGC works shaping the received signal amplitude within the quantizer range to efficiently use the ADC resolution. Then, the optimization of an AGC is especially important. In order to present possible solutions for these issues, this thesis presents a joint optimization of the AGC, which works in the remote radio heads (RRHs), and a low-resolution aware (LRA) linear receive filter based on the minimum mean square error (MMSE), which works in the cloud unit (CU), for coarsely quantized large-scale MIMO with CRAN systems. We develop linear and successive interference cancellation (SIC) receivers based on the proposed joint AGC and LRA MMSE (AGCLRAMMSE) approach. An analysis of the achievable sum rates along with a computational complexity study is also carried out. Simulations show that the proposed design provides improved error rates and higher achievable rates than existing techniques.