[pt] Este trabalho tem como finalidade explorar uma técnica de redução do erro de estimativas da resposta de freqüência discreta do canal geradas por símbolos piloto em sistemas de transmissão OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Nesta técnica, uma transformação linear projeta o vetor que contem as estimativas obtidas inicialmente no subespaço em que a verdadeira resposta de freqüência do canal tem que estar, resultando em uma redução da variância do erro das estimativas. A aplicação conjunta desta técnica com filtragem adaptativa para a estimação da resposta de freqüência do canal também está no contexto desta dissertação. Os resultados dos experimentos são analisados em termos da taxa de erro de bit média obtida e da convergência dos algoritmos adaptaivos empregados nas etapas de estimação de canal no receptor. / [en] This work a technique for error reduction in estimates of the discrete channel frequency response obtained with aid of pilot symbols in OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) transmission systems. In this technique projects the vector that contains the initial discrete channel frequency response estimate is projected into the subspace where the true channel frequency response has to lye, yielding a new channel estimate with a reduced error variance. The joint application of this technique with adaptive filtering for channel estimation is also developed herein. The performance of the proposed methods is analyzed in terms of the mean bit error rate achieved and of the convergence of the adaptive channel estimation algorithms used in the receiver.

[pt] Nesta tese é abordada a transmissão CDMA (Code Division Multiple Access) por blocos em canais SISO (Single Input - Single Output) seletivos em frequência. Considera-se a transmissão tanto em portadora única quanto multiportadora, com intervalo de guarda do tipo prefixo cíclico e do tipo preenchimento de zeros. São investigadas estruturas de detecção multiusuário às cegas, baseadas no critério de míınima variância com restrições lineares. Implementações adaptativas do tipo gradiente estocástico e do tipo míınimos quadrados são apresentadas e novos algoritmos de estimação de canal são propostos. É também discutida nesta tese a transmissão CDMA por blocos em canais MISO (Multiple Input - Single Output) seletivos em frequência. Considera-se, assim como no canal SISO, os casos de transmissão em portadora única e multiportadora, incorporando intervalos de guarda do tipo prefixo cíclico e do tipo preenchimento de zeros. Para este tipo de sistema, duas estruturas de transmissão são propostas e uma análise do ganho de diversidade para cada tipo de estrutura é conduzido, identificando as condiçõoes para atingir o máximo ganho de diversidade. Um detector baseado no critério de mínimo erro quadrático médio é implementado para cada estrutura e, no caso da primeira estrutura de transmissão, um detector às cegas baseado no critério de mínima variância é proposto. Uma implementação adaptativa do tipo mínimos quadrados é apresentada e novos algoritmos de estimação de canal são propostos. / [en] This thesis addresses block CDMA (Code Division Multiple Access) transmission in frequency selective SISO (Single Input - Single Output) channels. Both multicarrier and single carrier transmission are considered with cyclic prefix and zero padding as guard interval. Blind multiuser detection based on the linearly constrained minimum variance criterion is investigated. Stochastic gradient and recursive least squares implementations are presented and new channel estimation algorithms are proposed. It is also discussed in this thesis block CDMA transmission in frequency selective MISO (Multiple Input - Single Output) channels, including, as in the SISO channel, the case of multicarrier and single carrier transmission with cyclic prefix and zero padding as guard interval. Two structures are proposed for transmission in this scenario, an analysis of the diversity gain for each type of structure is conducted and conditions for achieving the maximum diversity gain are identified. A detector based on the minimum mean square error criterion is implemented for each structure. Recursive least squares implementations are presented and new blind channel estimation algorithms are proposed.

[pt] A necessidade pela transmissão em altas taxas, por exemplo nos novos sistemas de TV Digital de alta definição, telefonia celular de terceira e quarta geração, DSL e etc, trazem consigo um problema: o aumento dos múltiplos percursos no canal de comunicações (principalmente nas interfaces áereas), dando origem ao fenômeno de interferência intersimbólica (IES). Este trabalho investiga o desempenho de sistemas de transmissão com uma única portadora (SC ou single-carrier) com equalização linear no domínio da freqüência. Diferentes algoritmos recursivos são apresentados para implementar estes filtros FIR. Além dos equalizadores lineares, uma estrutura não-linear é introduzida, onde decisões passadas do decisor de mínima distância são utilizadas para mitigar os efeitos da IES na detecção dos símbolos subseqüentes. Este arranjo é conhecido como equalização/filtragem com decisões realimentadas (DFE ou Decision Feedback Equalizers). Por último, os resultados obtidos com o sistema SC nas diferentes configurações de filtragem na recepção são comparados com os resultados do já estabelecido sistema OFDM. A transmissão OFDM se dá com múltiplas portadoras, onde as freqüências das sub-portadoras são ortogonais entre si, permitindo que a informação seja enviada de forma paralela. Resultados mostram que os sistemas SC-FDE tem desempenho superior aos sistemas OFDM. / [en] The demand for high rate transmission systems, for example in HDTV, third and fourth generation cellular telephony, DSL and so on, causes the rise of a problem: The multipath communications channel (specially in wireless communications), which leads to intersymbol interference phenomenon (ISI). The present work investigates the performance of single-carrier (SC) transmission systems with frequency-domain linear equalization. Different recursive algorithms are presented in order to implement these FIR filters. Besides the linear equalizers, a non- linear structure is introduced, where the past decisions made by the detectors are used to mitigate the effect of ISI on the detection of the forthcoming symbols. This set is known as Decision Feedback Equalizers (DFE). Finally, the results of the aforementioned systems are compared to the well-known OFDM. OFDM transmission relies on sub-carriers, frequency orthogonal to each other, in which the data is sent in a parallel basis. The results obtained show that SC- FDE systems outperform OFDM systems.

[pt] Esta tese apresenta novas estruturas e algoritmos adaptativos para detecção às cegas de sinais DS-CDMA. São investigados receptores cegos com restrições lineares baseados nas funções custo de mínima variância (CMV) e módulo constante (CCM). Algoritmos adaptativos do tipo Affine-Projection para estimação dos parâmetros do receptor são desenvolvidos e seu desempenho em estado estacionário é analisado. Também são apresentados algoritmos adaptativos para estimação às cegas do canal de comunicações. Em seguida, novas estruturas de canceladores de interferência são propostas. Primeiramente um cancelador de interferência paralelo (PIC) linear baseado na função custo CCM é proposto. Em seguida é desenvolvido um novo esquema não-supervisionado de cancelamento sucessivo de interferência (SIC), baseado no conceito de arbitragem paralela. Por fim, é apresentado um esquema híbrido (HIC) que combina a estrutura SIC com uma estrutura multi- estágio, resultando em melhores estimativas para detecção e desempenho uniforme para os usuários do sistema. / [en] This thesis presents new structures and adaptive algorithms for blind detection of DS-CDMA signals. Linearly constrained minimum variance (CMV) and constant modulus (CCM) receivers are investigated. Blind adaptive Affine- Projection like algorithms for receiver parameter estimation are derived and its steady-state performance is analyzed. Blind adaptive channel estimation algorithms are also presented. This work also proposes new interference cancellation structures. Firstly, a blind linear parallel interference canceller (PIC) based on the CCM cost function is proposed. Secondly, a new non-supervised serial interference canceller (SIC) based on the parallel arbitration concept is developed. Finally, an hybrid interference cancellation scheme (HIC) which combines SIC and multiple PIC stages is presented.

[pt] Esta tese é composta de três artigos em que a ligação entre eles são modelos estatísticos com parametros variantes no tempo. Todos os artigos adotam um arcabouço que utiliza um mecanismo guiado pelos dados para a atualização dos parâmetros dos modelos. O primeiro explora a aplicação de uma nova classe de modelos de séries temporais não Gaussianas denominada modelos Generalized Autegressive Scores (GAS). Nessa classe de modelos, os parâmetros são atualizados utilizando o score da densidade preditiva. Motivamos o uso de modelos GAS simulando cenários conjuntos de fator de capacidade eólico. Nos últimos dois artigos, o gradiente descentente estocástico (SGD) é adotado para atualizar os parâmetros que variam no tempo. Tal metodologia utiliza a derivada de uma função custo especificada pelo usuário para guiar a otimização. A estrutura desenvolvida foi projetada para ser aplicada em um contexto de fluxo de dados contínuo, portanto, técnicas de filtragem adaptativa são exploradas para levar em consideração o concept-drift. Exploramos esse arcabouço com aplicações em segurança cibernética e infra-estrutura instrumentada. / [en] This thesis is composed of three papers in which the common ground among them is statistical models with time-varying parameters. All of them adopt a framework that uses a data-driven mechanism to update its coefficients. The first paper explores the application of a new class of non-Gaussian time series framework named Generalized Autoregressive Scores (GAS) models. In this class of models the parameters are updated using the score of the predictive density. We motivate the use of GAS models by simulating joint scenarios of wind power generation. In the last two papers, Stochastic Gradient Descent (SGD) is adopted to update time-varying parameters. This methodology uses the derivative of a user specified cost function to drive the optimization. The developed framework is designed to be applied in a streaming data context, therefore adaptive filtering techniques are explored to account for concept-drift.We explore this framework on cyber-security and instrumented infrastructure applications.