Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Submitted by Lucelia Lucena (lucelia.lucena@ufpe.br) on 2015-03-09T19:23:33Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO LucasTorquato de Melo.pdf: 2719347 bytes, checksum: 8fbd700a7bf5e2bb51b478109dcbd32e (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-09T19:23:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO LucasTorquato de Melo.pdf: 2719347 bytes, checksum: 8fbd700a7bf5e2bb51b478109dcbd32e (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2014 / A busca por aumento de desempenho de sistemas computacionais é cada vez maior em empresas e pesquisas científicas. Essa necessidade existe por conta do surgimento de aplicações complexas que necessitam de um grande poder computacional para serem executadas eficientemente. A utilização de arquiteturas alternativas como FPGAs nesse contexto têm sido realizada com o intuito de prover excelente desempenho na execução dessas aplicações. Atualmente, sistemas envolvendo múltiplos FPGAs são utilizados em diversas aplicações científicas. A tendência é que em tais sistemas sejam desenvolvidos de forma a permitir escalabilidade de dispositivos, possibilitando que mais FPGAs possam fazer parte da arquitetura e aumentando o desempenho. Para que esses sistemas possam funcionar de forma eficiente, utilizando paralelamente recursos existentes nos FPGAs, uma comunicação eficiente deve existir entre os FPGAs disponíveis na plataforma. Geralmente esse tipo de comunicação, em FPGAs de última geração, se dá por meio de interfaces tipo LVDS (Sinalização Diferencial de Baixa Tensão) e por meio de transceptores e receptores. A sinalização LVDS permite o envio de sinais em alta velocidade através de um par diferencial de fios paralelos. A utilização desse recurso permite que a transmissão de dados entre os dispositivos possa ser realizada de forma mais eficiente, possibilitando uma comunicação mais segura contra interferências eletromagnéticas. Outro fator importante é que o roteamento que interconecta os pinos LVDS na plataforma deve ser desenvolvido com precisão para evitar instabilidades na comunicação. Infelizmente, muitas plataformas disponíveis no mercado não observam tais restrições, limitando a taxa de transferência no barramento. Este trabalho apresenta um canal de comunicação inter-FPGAs baseado em uma interface DDR voltado para esse tipo de plataforma. Esta abordagem promove uma comunicação estável entre esses dispositivos sem a utilização de pinos LVDS. Um módulo de detecção de erro também foi desenvolvido para garantir a integridade das transferências e corrigir possíveis erros no barramento. O canal foi validado em uma plataforma comercial. Os resultados de síntese e desempenho são apresentados nesse trabalho bem como os estudos de caso envolvidos.

A modelagem computacional tem se tornado uma poderosa ferramenta utilizada mundialmente em pesquisas sobre sistemas de comunicação móvel. Em tais sistemas, a modelagem do canal é fator indispensável, pois as características de mobilidade e propagação presentes nesse tipo de sistema são responsáveis por distorções ocorridas sobre o sinal transmitido. O presente trabalho reúne os principais modelos matemáticos e computacionais de canal de comunicação móvel. Realiza-se uma abordagem histórica sobre o assunto, apresentado a natureza do problema do desvanecimento e a forma como foi modelado inicialmente. Por outro lado, apresentam-se modelos recentes, considerados eficazes do ponto de vista matemático e eficientes do ponto de vista computacional. O trabalho traz como contribuição a proposta de um novo modelo de canal com desvanecimento. Os modelos apresentados foram analisados do ponto de vista matemático por meio de suas propriedades estatísticas. Do ponto de vista numérico e computacional a análise se deu por meio de simulações. A principal conclusão obtida mostra que dois modelos com filtragem no domínio da freqüência, sendo um deles o novo modelo proposto, são os mais indicados para simular formas de onda que representem um canal com desvanecimento Rayleigh. Este trabalho tem a pretensão de ser útil para pesquisadores atuantes na área de modelagem e simulação de sistemas atuais de comunicação móvel. / Computational modelling is a powerful and widely used tool for research in mobile communication systems. In such systems, the communication channel modelling is an indispensable factor, because its mobility and propagation characteristics can cause distortion over the transmitted waveform. This work contains the main mathematical and computing communication channel models. A historical cover is provided, which presents the nature of the problem and the initial modelling of the fading phenomenon. On the other hand, recent models are presented, which are mathematically effective and computationally efficient. One contribution of this work is the proposal of a new fading channel computational model, which was suitably tested and validated. The presented models were mathematically analyzed through its statistical properties. From numerical and computational point of view, the models were analyzed through several simulations. The main conclusion, from analytical and simulated results, shows that two models using frequency filtering are the best choice for the generation of multiple uncorrelated Rayleigh fading waveforms, where one of them is the new proposed model. This work can help mobile communications researchers to suitably model the communication channel in a computer simulation.

A modelagem computacional tem se tornado uma poderosa ferramenta utilizada mundialmente em pesquisas sobre sistemas de comunicação móvel. Em tais sistemas, a modelagem do canal é fator indispensável, pois as características de mobilidade e propagação presentes nesse tipo de sistema são responsáveis por distorções ocorridas sobre o sinal transmitido. O presente trabalho reúne os principais modelos matemáticos e computacionais de canal de comunicação móvel. Realiza-se uma abordagem histórica sobre o assunto, apresentado a natureza do problema do desvanecimento e a forma como foi modelado inicialmente. Por outro lado, apresentam-se modelos recentes, considerados eficazes do ponto de vista matemático e eficientes do ponto de vista computacional. O trabalho traz como contribuição a proposta de um novo modelo de canal com desvanecimento. Os modelos apresentados foram analisados do ponto de vista matemático por meio de suas propriedades estatísticas. Do ponto de vista numérico e computacional a análise se deu por meio de simulações. A principal conclusão obtida mostra que dois modelos com filtragem no domínio da freqüência, sendo um deles o novo modelo proposto, são os mais indicados para simular formas de onda que representem um canal com desvanecimento Rayleigh. Este trabalho tem a pretensão de ser útil para pesquisadores atuantes na área de modelagem e simulação de sistemas atuais de comunicação móvel. / Computational modelling is a powerful and widely used tool for research in mobile communication systems. In such systems, the communication channel modelling is an indispensable factor, because its mobility and propagation characteristics can cause distortion over the transmitted waveform. This work contains the main mathematical and computing communication channel models. A historical cover is provided, which presents the nature of the problem and the initial modelling of the fading phenomenon. On the other hand, recent models are presented, which are mathematically effective and computationally efficient. One contribution of this work is the proposal of a new fading channel computational model, which was suitably tested and validated. The presented models were mathematically analyzed through its statistical properties. From numerical and computational point of view, the models were analyzed through several simulations. The main conclusion, from analytical and simulated results, shows that two models using frequency filtering are the best choice for the generation of multiple uncorrelated Rayleigh fading waveforms, where one of them is the new proposed model. This work can help mobile communications researchers to suitably model the communication channel in a computer simulation.