[pt] Um sistema de TV Digital (TVD) é definido por um conjunto de especificações que determinam as tecnologias envolvidas na codificação, transmissão, recepção e apresentação de conteúdos, incluindo a especificação da aplicação (programa não-linear), seus vários objetos de mídia e metadados relacionados. Nesse cenário, o suporte a aplicações é realizado por uma camada intermediária de software, ou middleware, posicionada, no ambiente de recepção, entre o código das aplicações e a infra-estrutura de execução (plataforma de hardware e sistema operacional). O projeto e implementação de um middleware para receptores de sistemas de TVD trazem uma série de desafios. Entre eles estão: a eficiência na utilização de recursos, usualmente escassos no dispositivo receptor; o suporte à evolução dinâmica das funcionalidades do middleware; o suporte à recuperação de falhas em tempo de execução; os mecanismos para gerência de localização de recursos, permitindo o uso da mesma sintaxe de autoria em ambientes distintos de recepção; o suporte a edição ao vivo de programas não lineares, ou seja, das aplicações; a definição de uma infra-estrutura de transporte assíncrono de aplicações interativas e comandos de controle e; o controle do ciclo de vida das aplicações interativas, permitindo que aplicações possam ser iniciadas, pausadas e retomadas em qualquer ponto de sua duração, sem perder o histórico de sua evolução. As soluções da maioria dessas questões presentes nos sistemas existentes apresentam algumas limitações importantes, e em alguns casos nem mesmo existem, sendo o problema apenas contornado. O presente trabalho propõe soluções alternativas para as questões levantadas, e as incorpora na especificação do middleware declarativo Ginga-NCL e em sua implementação de referência. O middleware Ginga-NCL e sua linguagem declarativa NCL foram adotados pelo SBTVD-T em 2007. No início de 2009, Ginga-NCL e NCL se tornaram parte dos padrões ISDB-TB e parte da recomendação ITU-R BT 1699. Ainda no início de 2009, Ginga-NCL e NCL tornaram-se a Recomendação ITU-T H.761 para serviços IPTV. / [en] Digital TV (DTV) systems are defined by a set of specifications that establish the technologies involved in the content encoding, transmission, reception and presentation, including the specification of applications (non-linear programs), their various related media objects and metadata. In this scenario, support to applications is accomplished through an intermediary software layer, or middleware, positioned, in the receiving environment, between the application code and the execution infrastructure (hardware platform and operating system). The middleware design and implementation bring a number of challenging issues. Among them are: efficient resource management, since resources are usually scarce in DTV receiver devices; support to dynamic evolution of the middleware functionalities; support to fault recovery at runtime; the mechanisms for resource location management, allowing using the same syntax used in the authoring environment the different receiver environments; support to live editing of nonlinear programs (i.e. applications); the infrastructure definition for the asynchronous transport of interactive applications and control commands; and the life cycle control of interactive applications, allowing applications to be started, paused and resumed at any point in their life duration, without losing their evolution history. Most of these issues are addressed in the existing systems, however with important limitations; some of them are not even addressed, being only treated with workaround tricks. This work proposes alternative solutions to the mentioned issues and incorporates these solutions in the Ginga-NCL declarative middleware specification and in its reference implementation. Ginga- NCL and its declarative NCL language were adopted by SBTVD-T in 2007. In early 2009, Ginga-NCL and NCL have become part of the ISDB-TB standard and part of the ITU-R BT 1699 Recommendation. Even in early 2009, Ginga-NCL and NCL have become the ITU-T H.761 Recommendation for IPTV services.

[pt] Nesta tese de doutorado foi investigado, por meio de simulações computacionais e em laboratório utilizando Matlab, GNU Radio e GNU Radio Companion (GRC), o desempenho de redes de Rádio Cognitivo com sensoriamento individual (SS) e com sensoriamento cooperativo (CSS) do espectro considerando o algoritmo não paramétrico de detecção de energia e diferentes abordagens deste método de detecção. Foi também implementado um cenário de medição em tempo real usando os equipamentos de rádio definido por software (SDR por suas siglas em inglês) conhecidos como Universal Software Radio Peripheral (USRP). Os cenários de medição consideram a cooperação, baseada na utilização de regras de fusão de dados do tipo hard, no sensoriamento local de sinais de TV Digital por usuários cognitivos não licenciados. A principal contribuição desta tese de doutorado baseia-se na formulação do método de energia combinando os conceitos da teoria clássica do sensoriamento de espectro das redes de Rádio Cognitivo, tanto com sensoriamento individual (SS) como sensoriamento cooperativo (CSS) de espectro, com um cenário de implementação em laboratório levando em conta os requisitos, parâmetros técnicos e de operação do equipamento de medição SDR. / [en] This PhD thesis investigate the performance of cognitive radio networks with single sensing (SS) and cooperative spectrum sensing (CSS) networks through computational and laboratory simulations using Matlab, GNU Radio and the GNU Radio Companion (GRC) computational radio software, considering the non-parametric energy detection method and different approaches to this method. The implementation also includes a real-time measurement testbed scenario using Software Defined Radio (SDR) equipment, known as Universal Software Radio Peripheral (USRP). The measurement scenarios consider the cooperative local sensing of the digital TV by non-licensed cognitive radio users, based on hard fusion rules. The main contribution of this doctoral thesis is based on the formulation of the energy detection method combining the concepts of the classical theory of the spectrum sensing of Cognitive Radio networks, with both individual sensing (SS) and cooperative spectrum sensing (CSS), in a laboratory implementation scenario according to the requirements, technical parameters and operation of the SDR measuring equipment.