Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2015. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2016-05-31T21:01:32Z No. of bitstreams: 1 2016_MarceloKuhlmannPeres.pdf: 5403784 bytes, checksum: c4d8c21f8773a215af1b0fd906863c0b (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-05-31T21:02:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_MarceloKuhlmannPeres.pdf: 5403784 bytes, checksum: c4d8c21f8773a215af1b0fd906863c0b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-31T21:02:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_MarceloKuhlmannPeres.pdf: 5403784 bytes, checksum: c4d8c21f8773a215af1b0fd906863c0b (MD5) / Rádios cognitivos surgiram como proposta para melhor utilizar o espectro de rádio, de forma a utilizar as bandas espectrais desperdiçadas ou subutilizadas pelo usuário detentor da licença de utilização dessas bandas, interferindo o mínimo possível nas transmissões efetuadas pelo usuário licenciado. De forma a atender os requisitos de detecção de banda espectral desperdiçada e de gerar baixa interferência com o usuário licenciado, o rádio cognitivo tem como uma das suas principais etapas o sensoriamento do espectro. O presente trabalho tem por finalidade estudar a viabilidade do sensoriamento espectral através de uma técnica de detecção de mudança por meio do filtro adaptativo RLS (Recursive Least Squares), comparando-a com algumas técnicas comumente encontradas na literatura para sensoriamento espectral. / Cognitive Radios were proposed for a better use of radio spectrum, aiming at the use of the radio spectrum not used by spectrum owners, interfering as minimal as possible at transmissions done by spectrum owners. To satisfy spectrum detections the requirements and interfere little with licensed user, cognitive radios have as its main stage sensing of spectrum radio. This work has as its main purpose to study the viability of spectrum sensing through a change detection technique using the RLS adaptive filter (Recursive Least Squares), comparing it with some common spectrum sensing techniques in spectrum sensing literature.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2018-04-10T19:32:09Z No. of bitstreams: 1 2017_ArturCasteloBrancoSantosSerra.pdf: 4966469 bytes, checksum: 416535a1e3a99ad5abb28f0c431bfc2a (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-04-12T18:17:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_ArturCasteloBrancoSantosSerra.pdf: 4966469 bytes, checksum: 416535a1e3a99ad5abb28f0c431bfc2a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-12T18:17:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_ArturCasteloBrancoSantosSerra.pdf: 4966469 bytes, checksum: 416535a1e3a99ad5abb28f0c431bfc2a (MD5) Previous issue date: 2018-04-12 / Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAP-DF). / Emissões rápidas de altas energias originadas na atmosfera da Terra são um fenômeno novo e ainda pouco estudado. Conhecidas como Terrestrial Gamma-ray Flashes, o estudo das suas cor- relações com descargas elétricas que atravessam a atmosfera durante tempestades, assim como da possível causa relacionada com a interação entre raios cósmicos, as partículas carregadas e o campo elétrico das tempestades são bastantes empolgantes. No presente trabalho, estudaremos os diferentes mecanismos de ignição, assim como plataformas alternativas para a implantação de detectores espacias, tais como os CubeSats. A interação da radiação com a matéria, a retirada de informações importantes dessas interações e as características dos diferentes tipos de detectores também serão abordadas. O uso da ferramenta de simulação computacional por meio do código Monte Carlo, Geant4, será o foco do trabalho, e dele serão retiradas algumas conclusões sobre a geometria de um detector voltado para o estudo destes eventos. / Fast high-energy emissions from Earth’s atmosphere are a new phenomenon with several unk- nowns. Typically named Terrestrial Gamma-ray Flashes, the study of their correlations with elec- trical discharges from thunderstorms, as well as of their possible cause by interaction between cosmic rays, particles and the electric field inside the thunderstorms are quite exciting. In the pre- sent work, we will study the different ignition mechanics, as well as alternative platforms for the implantation of space detectors, such as CubeSats. The interaction of radiation with matter, the removal of important information from these interactions and the characteristics of different types of detectors will also be addressed. The use of the computer simulation tool through the Monte Carlo’s simulation code, Geant4, will be the focus of the work, from which the conclusions about the geometry of a detector will be drawn.

Em 1997, o conceito de rádio cognitivo foi proposto pela primeira vez e evoluiu significativamente até os dias de hoje, como solução para o problema da escassez de espectro eletromagnético. Nessa proposta, usuários oportunistas, através de acesso dinâmico ao espectro, fazem uso das faixas de frequências atribuídas a usuários licenciados, quando eles não as estão utilizando. Para que isso seja possível, sem interferir ou degradar os sinais dos usuários licenciados, é necessário atender a quatro requisitos essenciais de rádios cognitivos: Sensoriamento espectral, Decisão do espectro, Compartilhamento do espectro e Mobilidade espectral. Neste trabalho, o sensoriamento espectral é investigado com base na detecção de energia. Um algoritmo é desenvolvido para se determinar o número de canais ocupados e o número de amostras necessárias na detecção para se atingir probabilidades de detecção e falso alarme pré-estabelecidas. Resultados de simulações são apresentadas mostrando que a incerteza do ruído degrada o desempenho do sistema quando a relação sinal-ruído é baixa. O algoritmo desenvolvido permite também determinar o limite inferior para a relação sinal-ruído, quando há incerteza do ruído. O comportamento da probabilidade de detecção em função da probabilidade de falso alarme parametrizado para número de amostras e relação sinal-ruído é apresentado. As curvas resultantes são muitas vezes referidas como curvas ROC - Receiver Operation Characteristics na literatura. Em função do grande interesse sócio-político pela banda de TV, que o cenário das telecomunicações atualmente apresenta, a mesma foi escolhida para alguns exemplos deste estudo. / In 1997, the concept of cognitive radio was proposed for the first time and evolved significantly to the present days, as a solution to the problem of electromagnetic spectrum scarcity. In the proposed approach, opportunistic users utilize frequency bands originally assigned to licensed users through dynamic spectrum access when the licensed users are not using them. To make this possible, without interfering or degrading the signals from the licensed users, it is necessary to fulfill four essential requirements of cognitive radios: spectrum sensing, spectrum decision, spectrum sharing, and spectrum mobility. In this work, spectrum sensing based on energy detection was investigated. An algorithm was developed for the determination of channel occupation and the number of samples needed for the detection process to achieve pre-established probabilities of detection and false-alarm. Simulations results are presented showing that noise uncertainty degrade the performance of the system when the signal-to-noise ratio is low. The developed algorithm allows determining a lower threshold for the signal-to-noise ratio, when noise uncertainty exists. The detection probability behavior as a function of the false alarm probability having the number of samples and the signal-to noise ratio as parameters is presented. The resulting curves are often denominated ROC - Receiver Operation Characteristics in the literature. Due to the high social and political interest in the TV broadcasting band, that telecommunications scenario currently presents, this band was chosen for same examples in this study.

Em 1997, o conceito de rádio cognitivo foi proposto pela primeira vez e evoluiu significativamente até os dias de hoje, como solução para o problema da escassez de espectro eletromagnético. Nessa proposta, usuários oportunistas, através de acesso dinâmico ao espectro, fazem uso das faixas de frequências atribuídas a usuários licenciados, quando eles não as estão utilizando. Para que isso seja possível, sem interferir ou degradar os sinais dos usuários licenciados, é necessário atender a quatro requisitos essenciais de rádios cognitivos: Sensoriamento espectral, Decisão do espectro, Compartilhamento do espectro e Mobilidade espectral. Neste trabalho, o sensoriamento espectral é investigado com base na detecção de energia. Um algoritmo é desenvolvido para se determinar o número de canais ocupados e o número de amostras necessárias na detecção para se atingir probabilidades de detecção e falso alarme pré-estabelecidas. Resultados de simulações são apresentadas mostrando que a incerteza do ruído degrada o desempenho do sistema quando a relação sinal-ruído é baixa. O algoritmo desenvolvido permite também determinar o limite inferior para a relação sinal-ruído, quando há incerteza do ruído. O comportamento da probabilidade de detecção em função da probabilidade de falso alarme parametrizado para número de amostras e relação sinal-ruído é apresentado. As curvas resultantes são muitas vezes referidas como curvas ROC - Receiver Operation Characteristics na literatura. Em função do grande interesse sócio-político pela banda de TV, que o cenário das telecomunicações atualmente apresenta, a mesma foi escolhida para alguns exemplos deste estudo. / In 1997, the concept of cognitive radio was proposed for the first time and evolved significantly to the present days, as a solution to the problem of electromagnetic spectrum scarcity. In the proposed approach, opportunistic users utilize frequency bands originally assigned to licensed users through dynamic spectrum access when the licensed users are not using them. To make this possible, without interfering or degrading the signals from the licensed users, it is necessary to fulfill four essential requirements of cognitive radios: spectrum sensing, spectrum decision, spectrum sharing, and spectrum mobility. In this work, spectrum sensing based on energy detection was investigated. An algorithm was developed for the determination of channel occupation and the number of samples needed for the detection process to achieve pre-established probabilities of detection and false-alarm. Simulations results are presented showing that noise uncertainty degrade the performance of the system when the signal-to-noise ratio is low. The developed algorithm allows determining a lower threshold for the signal-to-noise ratio, when noise uncertainty exists. The detection probability behavior as a function of the false alarm probability having the number of samples and the signal-to noise ratio as parameters is presented. The resulting curves are often denominated ROC - Receiver Operation Characteristics in the literature. Due to the high social and political interest in the TV broadcasting band, that telecommunications scenario currently presents, this band was chosen for same examples in this study.