[pt] Este trabalho é um estudo sobre o desempenho de um enlace típico do padrão UMTS/WCDMA para sistemas celulares de terceira geração, utilizando a técnica denominada modulação adaptativa. Esta técnica consiste em escolher, para cada quadro de bits transmitido, a modulação mais adequada às condições do canal. Os aspectos básicos do problema foram formulados analiticamente considerando a transmissão com modulações PSK e QAM coerentes em um canal com desvanecimento plano e efeito Doppler. Para considerar a aplicação a um modelo mais realista, foi desenvolvido um programa de simulação capaz de modelar esse mesmo problema considerando os principais componentes do sistema HSDPA (High Speed Data Packet Access), um sub-sistema do UMTS/WCDMA padronizado para transmissão de dados em alta velocidade no enlace de descida. O desempenho do enlace foi avaliado para diversas situações através da taxa de erro de bit, da taxa de transmissão média e da vazão obtida na transmissão, procurando-se investigar a influência de parâmetros do sistema nesse desempenho. / [en] This work is a study about the performance of a typical UMTS/WCDMA link for third generation mobile communications systems which uses the adaptive modulation technique. This technique consists of choosing, for each transmitted frame, the most efficient modulation according to the channel conditions. The basic aspects of the problem were analytically examined considering transmissions with PSK and QAM coherent techniques in a flat fading channel with Doppler effect. A simulator was developed in order to consider the application in a more realistic model. This simulator was capable of modeling this problem considering the main aspects of the HSDPA (High Speed Data Packet Access) system, which is a subsystem of UMTS/WCDMA that is standardized for high-speed data transmission in the downlink. The link level performance was evaluated for many different situations through average transmission bit error rate and throughput, investigating the influence of the system parameters in this performance.

[pt] O uso de códigos corretores de erro tem sido a alternativa convencional utilizada em sistemas de comunicação digitais para melhorar o desempenho em termos de probabilidade de erro de bit dos sistemas com limitação de potência. A melhoria do desempenho quando se emprega estes códigos convencionais é alcançada com um aumento na faixa de freqüências utilizada pelo sistema ou uma redução na taxa de transmissão de informação. Técnicas que realizam a modulação e a codificação de forma integradas permitem obter desempenho superior ao de sistemas sem codificação, sem acarretar aumento de faixa. O presente trabalho analisa, através de simulação em computador digital, o desempenho de sistemas de comunicações digitais que empregam a modulação Multi-h, uma modulação codificada que faz uso eficiente da faixa. A simulação realizada considera um ambiente com não- linearidade, limitação de faixa e perturbação por um ruído aditivo branco Gaussiano. A técnica de simulação emprega utiliza o sinal em banda básica representado por suas amostras tomadas no domínio do tempo a intervalos constantes. As filtragens necessárias para simular o efeito da limitação de faixa foram realizadas com filtros de Butterworth digitais. O desempenho de códigos com número pequeno de estados ( = < 16) e probabilidade de erros maiores do que 10-4 foi analisado. Um programa para cálculo de distância Euclideana mínima normalizada, d min, de códigos Multi-h foi desenvolvido. A distância d min, é utilizada para estabelecer um limitante da probabilidade de erro por bit em sistemas cuja única perturbação é o ruído aditivo branco Gaussiano. Códigos com d min maiores possuem melhor desempenho e portanto este parâmetro é utilizado para escolher bons códigos. Um programa para cálculo da densidade espectral de potência de códigos Multi-h foi também desenvolvido. Para reduzir a complexidade do decodificador o número de estados da treliça correspondente ao código utilizado deve ser pequeno. Escolhendo-se um conjunto adequado de índices obtem-se códigos de complexidade reduzida com bom desempenho e boas características espectrais. Uma das restrições impostas ao conjunto de índices para reduzir a complexidade do decodificador é que os mesmos sejam razões nk/q entre números inteiros. Outros aspectos relacionados à redução da complexidade são discutidos neste trabalho. Em particular, uma propriedade que o conjunto de índices de modulação deve obedecer para que o número de estados da treliça seja q é estabelecida. Uma discussão sobre características da estrutura da treliça é também apresentada. / [en] Error correcting codes have been used in power limited digital communication systems to improve the system error probability performance. This performance improvement is obtained at the price of an expanded occupied bandwidth or a lower rate of information transmission. Integrated coding and modulation techniques allow an increased performance without this bandwitdt expansion. In this thesis, a digital computer simulation analysis of the performance of communication systems which incorporates Multi-h codes, a bandwidth efficient modulation, is carried out. The simulated system consider a band-limited non-linear channel perturbed by additive, white Gaussian noise. The simulation technique selected uses a base-band signal represented by it´s time domain samples equally spaced. The band limiting effect is obtained with Butterworth digital filters. The performance of codes with small number of states ( = < 16) and error probability range greater than 10 exp(-4) is analised. A computer program to calculate the normalized mínimum Euclidean distance, d min, of Multi-h codes was developped. The distance d min is used to establish an upper bound on the bit error probability for transmission over additive, white Gaussian noise channels. Codes with larger dmin have a better performance, been dmin, thus, an indication of good codes. A program developped to calculate power spectrum density of Multi-h codes is also presented. To reduce decoder complexity the number of trellis states should be small. By properly selecting a set of modulation indices codes with good performance, reduced complexity and small spectral occupation is obtained. A restriction on the set of indices to get a reduce complexity decoder is to have indices d which are integer ratios nk/q. Other related aspects are discussed in this work. In particular, a condition to get a number of trellis state equal to q is proposed. A discussion on the structed of the trellis is also presented.

[pt] Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo, em tempo discreto, para a análise através de simulação em computador digital do desempenho de um sistema de comunicações móveis via satélite que utiliza modulação CPM (Continuous Phase Modulation) Esquemas que combinam códigos convolucional e CPM (CC/CPM) foram também examinados. Estes sistemas, conforme se pode observar, apresentam maior eficiência em termos da utilização de faixa de freqüência e potência, com relação ao esquema CPM puro. A seleção do esquema CC/CPM ótimo foi realizada utilizando um algoritmo eficiente para o cálculo da distância Euclideana mínima (d2min ). Novos códigos com d2min melhores foram obtidos com o emprego do codificador convolucional com realimentação. Por fim é examinada a decodificação de esquemas Codificador Convolucional/Modulador CPM combinados utilizando-se o Algoritmo-M, um Algoritmo subótimo em que a busca da seqüência transmitida é limitada. São realizadas simulações com o Algoritmo-M e compara-se com o Algoritmo ótimo (Algoritmo de Viterbi). Verifica-se que o Algoritmo M é bastante mais eficiente que o Algoritmo de Viterbi. / [en] This work presents a model for performance analysis of a Mobile Satellite Communication system which incorporates Continuous Phase Modulation (CPM) codes. The analysis is carried out by computer simulation, using a discrete-time baseband model of the communication system. The case of convolutional codes combined with CPM schemes (CC/CPM) is also examined. New codes CC/CPM with better minimum Euclidean distance were obtained with a feedback convolutional encoder. Comparison of CC/CPM and pure CPM, constrained to the same complexity, shows that the former has better performance. The performance of a system which uses CC/CPM schemes, over an additive white Gaussian noise (AWGN) channel, with M-algorithm decoding ( a limited search algorithm) is evaluated by computer simulation. The simulation results also corroborate the fact that the M- Algorithm is far more efficient than the Viterbi Algorithm.

[pt] O objetivo deste trabalho é a análise do efeito da interferência entre símbolos e da interferência co-canal sobre sistemas de modulação híbrida com dois pulsos. O interesse nestes sistemas provém da possibilidade que eles oferecem de trocar eficientemente potência e largura de faixa. A análise foi desenvolvida pela aplicação dos limites desenvolvidos por Glave e Rosenbaum para a probabilidade de erro de sistemas digitais e foi capaz de quantificar o efeito destas interferências sobre a razão sinal-ruído do sistema de modulação híbrida. Em particular, a saturação observada na razão sinal-ruído de entrada, que não aparece quando apenas o ruído térmico é considerado, pôde ser claramente observada. / [en] The objective of this work is to analyse intersymbol and cochannel interefernce effects on two-pulse hybrid modulation systems. Interest on these systems comes from the trade-offs which can be obtained between power and required baudwidth. The performance analysis is based on the upper bounds developped by Glave and Rosenbaum for error probabilities in digital systems and allows the quantification of these interference effects on the signal- to-noise ratio of hybrid modulation system. In particular, the saturation of signal-to-noise ratios for high carrier- to-thermal-noise ratios, which does not show up when only thermal noise is considered, could be clearly observed.

[pt] Este trabalho tem por objetivo basicamente fazer uma análise do desempenho de alguns sistemas delta, em particular, um sistema delta simples, um sistema delta estatístico e um sistema delta misto, quando em presença de erros no canal de transmissão com probabilidades de erro relativamente altas e tendo como sinal de entrada, processos Gauss-Markov de 1ª ordem. São feitas ainda análises comparativas entre sistemas delta para sinais de voz. Tais comparações examinam os comportamentos dos três sistemas citados acima e mais um sistema de Jayant, no qual foram introduzidas algumas modificações. Estas modificações incluem a utilização de um preditor de 6ª ordem e uma estratégia de amortecimento sobre os multiplicadores P e Q de Jayant. / [en] The basic objective of this work is to analyze the performance of several delta systems in the presence of channel errors, ocurring with relatively high probabilities. In this way, three systems were examined: a simple delta, a statistic delta and a mixed delta system. The input sequence was modeled as a first order Gauss-Markov process. Comparisons involving delta systems with voice signal inputs were also performed. The three above mentioned systems and a Jayant system were considered. Several modifications were introduced in this last system, including higher order predictors and damping schemes applied to P and Q multipliers.

[pt] Devido às exigências da largura de banda, especialmente nas comunicações sem fios que são cada dia maiores pelo aumento do numero de usuários, é necessário estudar a banda de EHF(Extremely High Frequency). A transmissão e recepção de dados em EHF constitui uma possível solução para aliviar a escassez do espectro e satisfazer a crescente demanda de maiores velocidades tentado resolver as limitações dos sistemas atuais. As ondas de radio na banda EHF vão de 30 até 300 GHz e são chamadas ondas milimétricas, já que seus comprimentos de onda vão de 10 mm até 1 mm. Neste trabalho, a montagem de um sistema de geração e detecção de ondas de EHF a partir do batimento de dois lasers é apresentada. Técnicas de modulação e demodulação em fase, amplitude e frequência na faixa de 200-300 GHz são demonstradas. / [en] The capacity of wireless communications has started to reach the top and the unstoppable increase of users is becoming a problem because more bandwidth is needed, which has gave rise to the study of EHF (Extremely High Frequency) band. Transmission and reception of data in EHF is shown as a solution to alleviate the scarcity of the spectrum and to meet the request of faster speeds to solve the limitation of the actual systems. The range of radio waves in EHF band go from 30 to 300 GHz, and are called millimeter waves since their wavelengths are between 10mm and 1mm. In this work is presented a system capable to generate and detect EHF waves from the beating of two lasers, and at the same time different modulation and demodulation techniques (phase, amplitude and frequency) are presented.

[pt] No presente trabalho é examinada a decodificação de esquemas CPM (Continuous Phase Modulation) filtrados severamente (filtragem com resposta impulsional infinita) utilizando-se algoritmo M, um algoritmo de busca limitada. A estrutura formada pelo modulador CPM seguido do filtro é tratada como um esquema que realiza modulação codificada com utilização eficiente de faixa. A caracterização da modulação através de estados requer um número infinito de estados. O esquema é analisado através de simulação de sistema modulado em tempo discreto com processamento digital. A utilização de filtro digital permite uma caracterização de estados simplificada em relação a trabalhos anteriores. Uma versão simplificada do algoritmo M é analisada neste trabalho. Através de simulação realiza-se a análise do desempenho do sistema assim como do comportamento do algoritmo M na sua versão simplificada. / [en] Decoding of severely filtered CPM schemes with infinite impulse response filters using a limited search algorith (M-Algorithm ) is examined in this thesis. The structure composed by the CPM modulator followed by the filter is treated as a bandwidth efficient coded modulation scheme. The modulation requires a infinite state description. Analysis of the system is done by computer simulation. The analysed system is discret time modeled and uses digital signal processing techniques. This allows a simplified state description of the modulation scheme. A simplified version of the M-algorithm is analysed in the thesis. Analysis of the system performance as well as the M-algorithm (simplified version) behavior is done by simulation.

[pt] É feito um estudo comparativo de diversos sistemas de modulação digital QAM-4 propostos recentemente na literatura especializada, visando aplicações a canais não lineares. São estabelecidas e implementadas técnicas eficientes para estimação de parâmetros de desempenho destes sistemas, através da simulação em computador. São levantados diversos resultados de desempenho, que possibilitam uma verificação das potencialidades dos sistemas estudados para se reduzir a degradação de performance devido à(s) não linearidade(s) do canal, assim como uma indicação dos sistemas mais eficientes. / [en] Several 4-QM digital modulation systems recently proposed in the literature for application to nonlinear channels are studied and their performances are compared through computer simulation. Efficient techniques to estimate performance parameters from the simulated digital signals are developed and used for extensive computations of power spectrum and error probability degradation even in the presence of adjacent channel interference. The results provide an evaluation of the potential of some new techniques to improve performance in nonlinear channels and also an indication of the most efficient among these techniques.

[pt] Neste trabalho foi implementado um sistema capaz de realizar medições do efeito de magnetoresistência em dispositivos baseados em semicondutores orgânicos. Este efeito foi recentemente descoberto em dispositivos construídos utilizando filmes finos de materiais orgânicos não magnéticos de baixo peso molecular e poliméricos. O sistema implementado é capaz de medir pequenas variações na corrente do dispositivo (da ordem de nanoampère), à temperatura ambiente, utilizando a técnica de modulação do campo magnético. Nesta técnica dois campos magnéticos, um contínuo e um alternado, são aplicados na região onde se encontra o dispositivo. A variação da corrente sofrida pelo dispositivo devida à aplicação do campo contínuo é medida utilizando um amplificador Lockin que está em fase com a frequência de oscilação do campo magnético alternado. Após a implementação do sistema, no trabalho foi investigada a influência de alguns parâmetros do mesmo sobre a medição da magnetoresistência nos dispositivos orgânicos produzidos. Foi realizado também um estudo preliminar da magnetoresistência em função de diferentes compostos orgânicos. Este estudo foi divido em duas etapas: na primeira, o composto Alq3 foi utilizado como camada transportadora de elétrons e camada emissora e foram utilizados diferentes materiais orgânicos como camada transportadora de buracos. Na segunda etapa o polímero PEDOT foi utilizado como camada transportadora de buracos e foram utilizados dois complexos orgânicos de terras-raras como camadas emissoras e transportadoras de elétrons. Por fim, o sistema permitiu realizar um estudo preliminar do efeito da degradação sobre o valor da magnetoresistência nos dispositivos orgânicos. / [en] In this work a system capable to measure the magnetoresistance (MR) effect on organic based devices was mounted and characterized. The MR effect was recently discovered on devices performed by using thin films of non-magnetic organic materials (a number of polymers and small molecules). The mounted system is able to measure small variations in the device current (up to nanoampere), at room temperature, using the magnetic field modulation technique (MFMT). In the MFMT two different magnetic fields, one DC and another AC, are applied on the region where the device is placed. The current variation of the device, due to the DC magnetic field applied, is detected by a Lock-in amplifier in phase with the AC magnetic field. In addition to the installation of the system, this work allows to study the behaviour of MR effect from the performed devices, as a function of some parameters of the system. Moreover, a preliminary investigation of the MR effect as a function of different organic compounds was also carried out. This study was divided in two parts: in the first, the organic material Alq3 was used as electron transporting and emission layer and four different organic materials were used as hole transporting layer in the devices. In the second part, the PEDOT polymer was used as hole transporting layer whereas two different rare-earth compounds were used as electron transporting and emission layer to produce the devices. Finally, an investigation of the MR dependence as a function of the degradation of the produced devices was achieved.

[pt] Radares são sistemas eletromagnéticos de detecção e localização de objetos refletores. Sua operação consiste na transmissão de formas de onda e na detecção e processamento do sinal refletido no alvo, visando extrair algumas características deste (e.g. posição, velocidade, direção, tipo de alvo). Radares de ruído, por sua vez, são sistemas que transmitem sinais com forma de onda aleatória e que, por este motivo, apresentam elevado desempenho em presença de interferências externas, intencionais ou não, e supressão da ambiguidade em distância na detecção de alvos. O presente trabalho desenvolve inicialmente uma modelagem probabilística dos sinais envolvidos em radares de ruído. Esta modelagem permite a obtenção de expressões fechadas para funções autocorrelação, densidades espectrais de potência, funções correlação cruzada e ganhos de processamento associadas aos diversos sinais envolvidos. Com base nesta modelagem, e feita uma análise comparativa de radares que utilizam compressão de pulso e integração em sua cadeia de recepção. Mais especificamente, são comparados radares de ruído com radares tradicionais (que utilizam formas de onda determinísticas - chirps) operando em cenários que permitem avaliar aspectos como a resolucao em distância, o nível de lóbulos secundários e a eliminação de ambiguidades. / [en] Radars are electromagnetics systems used for detecting and locating reflecting objects. Their operation is based on the transmition of waveforms and on the detection and processing of the reflected signal so that some targets can be estimated (e.g. position, velocity, direction and type of target). Noise radars are systems that use random signals as the transmitting waveform and that for this reason present high performance against external interference, intentional or not, and the suppression of range ambiguity in the detection of targets. The present work initially develops a probabilistic model for the random signals involved in Noise Radars. This model allows for derivation of closed forms expressions for autocorrelation functions, power spectral densities, processing gains, and cross-correlation functions of the random signals involved. Based on this model, a comparison of radars that employ pulse compression and integration in their receivers. More specifically, Noise Radars are compared to traditional radars that use deterministic waveforms (chirps) under different scenarios which are chosen so that some specific aspects like range resolution, side-lobe levels and range ambiguity elimination can be evaluated.