The object of this work is to meet readers with the basic principle and solution of high order digital modulator with integrated circuit AD9957 produced by the company Analog Devices. Block diagram and final scheme of the modulator and device construction is presented. Standard USB interface for communication, control and data transmission between modulator and host represented by personal computer is applied. The project describes following parts of the designed system: PCB layout, control firmware of MCU and application program running under PC. In the conclusion, chosen results of measurement are described and evaluated.

A new N-dimensional digital modulation technique is proposed as a bandwidth efficient method for the transmission of digital data. The technique uses an antipodal scheme in which parallel binary data signs baseband orthogonal waveforms derived from Hermite polynomials. Orthogonality guarantees recoverability of the data from N simultaneously transmitted Hermite waveforms. The signed Hermite waveform is transmitted over a radio link using either amplitude or frequency modulation. The bandwidth efficiency of the amplitude Hermite method is found to be as good as filtered BPSK in practice, while the bit error rates for both modulations are identical. Hermite Keying (HK), the FM modulation version of the N-dimensional Hermite transmission, outperforms constant envelope FSK in terms of spectrum efficiency. With a simple FM detector, the bit error rate of HK is as good as that of non-coherent FSK. In a frequency selective fading channel, the simulation results suggest that specific data bits of HK are relatively secure from errors, which is beneficial in some applications. Symbol synchronization is critical to the system. An optimal synchronization method for the N-dimensional antipodal scheme in additive white Gaussian noise channel is derived. Simulation results confirm that the synchronizer can operate successfully at E/No of 3 dB. / Ph. D.

Orientador: Amauri Lopes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T00:45:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Krummenauer_Rafael_D.pdf: 3012176 bytes, checksum: 0650db76fe599c68547540bc1a973c9b (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Nesta tese tratamos do problema de estimação de direção de chegada de sinais digitalmente modulados, especificamente encontrado no enlace reverso de sistemas de comunicação semfiomultiusuário em que a estação rádio-base é composta por um arranjo de antenas, posicionadas de acordo com alguma geometria pré-definida. Os objetivos principais da tese são: esclarecer detalhes normalmente não tratados na descrição dos modelos de dados considerados na literatura existente, em especial, a respeito das condições de enlace e do sistema receptor necessárias para suportar a validade dos modelos empregados; agrupar alguns dos métodos de estimação existentes mais relevantes para o contexto tratado e avaliar suas vantagens e desvantagens; e introduzir o método de estimação desenvolvido nas pesquisas do período de doutorado, o qual representa a contribuição maior da tese em termos de metodologia. A solução proposta é fundamentada no critério da máxima verossimilhança e as análises de desempenho feitas através de simulações numéricas mostram que o estimador fornece resultados com qualidade próxima ao limite definido pelo limitante de Cramér-Rao. Algumas características importantes do método são: i) capacidade de operar com qualquer número de fontes se o número de antenas for maior ou igual a dois e o número de snapshots for suficientemente maior que a cardinalidade do espaço de sinal; ii) a qualidade da estimação não é afetada pela separação angular entre as fontes; e iii) possibilidade de operar com arranjos descalibrados / Abstract: This thesis deals with the problem of estimating the direction of arrival of digitally modulated signals, specifically found in the uplink of multiuser wireless communication systems where the base station uses an antenna array. The main objectives of the thesis are: to clarify some details normally not treated in the description of the data models assumed in the existing literature, specially, on link and receiver conditions that are necessary to validate the employed models; to present some of the most relevant estimation methods to the current context and to evaluate their advantages and disadvantages; and to introduce the estimation method developed in the researches during the doctoral period, which represents the greater contribution of the thesis in terms of metodology. The proposed solution is fundamented in the maximum likelihood criterion and the performance analysis done through numerical simulations show that the estimator yields results with a quality close to that defined by the Cramér-Rao bound. Some important characteristics of the method are: i) capacity to operate with any number of sources if the number of antennas is greater than or equal to two and the number of snapshots is sufficiently greater than the cardinality of the signal space; ii) the estimation quality does not depend on the angle separation between sources; and iii) possibility to operate with uncalibrated arrays / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

In this thesis work, automatic recognition algorithms for digital modulated signals are surveyed. Feature extraction and classification algorithm stages are the main parts of a modulation recognition system. Performance of the modulation recognition system mainly depends on the prior knowledge of some of the signal parameters, selection of the key features and classification algorithm selection. Unfortunately, most of the features require some of the signal parameters such as carrier frequency, pulse shape, time of arrival, initial phase, symbol rate, signal to noise ratio, to be known or to be extracted. Thus, in this thesis, features which do not require prior knowledge of the signal parameters, such as the number of the peaks in the envelope histogram and the locations of these peaks, the number of peaks in the frequency histogram, higher order moments of the signal are considered. Particularly, symbol rate and signal to noise ratio estimation methods are surveyed. A method based on the cyclostationarity analysis is used for symbol rate estimation and a method based on the eigenvector decomposition is used for the estimation of signal to noise ratio. Also, estimated signal to noise ratio is used to improve the performance of the classification algorithm. Two methods are proposed for modulation recognition: 1) Decision tree based method 2) Bayesian based classification method A method to estimate the symbol rate and carrier frequency offset of minimum-shift keying (MSK) signal is also investigated.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-20T22:42:49Z No. of bitstreams: 1 RAPHAEL TAVARES DE ALENCAR - DISSERTAÇÃO PPGEE 2014..pdf: 1279047 bytes, checksum: 21e02690d9f7fa6020cc8bc9de97b124 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-20T22:42:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RAPHAEL TAVARES DE ALENCAR - DISSERTAÇÃO PPGEE 2014..pdf: 1279047 bytes, checksum: 21e02690d9f7fa6020cc8bc9de97b124 (MD5) Previous issue date: 2014-08 / O canal sem fio tem características de desvanecimento devido ao multipercurso, visto que há reflexões e espalhamentos ao longo do caminho percorrido pelo sinal. O desvanecimento é considerado uma das principais causas de degradação do desempenho em um sistema de comunicações móveis, visto que depende fortemente do canal em que se propaga o sinal transmitido. A diversidade de modulação é uma técnica eficiente em termos de utilização de banda de frequência, que consiste na rotação da constelação do sinal digital transmitido associado ao entrelaçamento das componentes de modulação em fase e em quadratura da constelação do sinal. O objetivo da diversidade em modulação é mitigar os efeitos do desvanecimento em comunicações sem fio. Esta dissertação aborda o estudo da diversidade de modulação no cenário de múltiplos raios de propagação Osresultadosapresentamsimulaçõesdecenárioscom múltiplos raios, isto é, o sinal é transmitido por múltiplos percursos, cada um associado a um fator de desvanecimento e um atraso aleatórios. São feitas comparações entre as taxas de erros para oito cenários com e sem interferência intersimbólica, de um a seis raios, com e sem linha de visada, para os esquemas de modulação digital 4-PSK e 8-PSK. São apresentadas as comparações entre os resultados de taxas de erros com e sem o uso da técnica de diversidade de modulação, com a intenção de avaliar o ganho desta técnica nestes cenários. Também é feita uma análise para obter o ângulo de rotação ótimo para as constelações mencionadas, considerando diferentes cenários de multipercurso. Para tanto, são empregados os conceitos de esquemas de modulação digital, múltiplos percursos, distribuições de probabilidade, canais de comunicação e técnicas de diversidade. / The wireless channel has characteristics of multipath fading,due to reflections and scattering that the signal suffers over the propagation path. Fading is considered one of the main causes of performance degradation of a mobile communications system, as it strongly depends on the channel through which the signal is transmitted. Modulation diversity is a bandwidth-efficient technique that consist on the rotation of the digital signal constellation. assiciated with the interleaving of the in-phase and quadrature modulation components. The objective of the modulation diversity technique is to mitigate the effects of fading in wireless communications The results present simulations of multipath scenarios, that is, the signal is transmitted through multiple channels, each one associated with a stochastic fading factor and random delay Biterrorratesareevaluatedandcomparedforforeightdifferentscenarioswithandwithout intersymbolicinterference,fromonetosixpaths,withandwithoutlineofsight,for4-PSKand 8-PSKdigitalmodulationschemes. Transmissionbiterrorratevalues,withandwithouttheuse ofmodulationdiversityarecompared,astoevaluatethegainofthisdiversitytechniqueforsuch scenarios. Also, an analysis is performed to obtain the optimum rotation angle for the mentioned constellations, considering the different multipath scenarios. In this regard, concepts of digital modulation schemes, multiple paths, probability distributions, communication channels and diversity techniques are used.

Orientador: Renato da Rocha Lopes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-25T22:46:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_MarcoAurelioCazarotto_D.pdf: 1053505 bytes, checksum: d53cf702c634d7c73f9e121a123bc2ba (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho está dividido em duas partes. Na primeira, propomos um método para melhorar a estimação de informações sobre descasamentos de impedância em redes de cabos coaxiais. Esses descasamentos geram micro-reflexões, que por sua vez geram distorções na rede. Informações sobre a localização dos descasamentos podem ajudar as equipes de manutenção a localizá-los e repará-los. Atualmente a informação é estimada no padrão DOCSIS de manutenção preventiva, e baseia-se apenas nos coeficientes do equalizador que já são conhecidos pelo sistema. Assim, o método não exige qualquer alteração ao sistema. Iremos demonstrar que, em contraste com a abordagem atual DOCSIS, o nosso método fornece uma estimativa mais fina, e permite a estimativa de informação mesmo quando mais de uma micro-reflexão está presente. Na segunda parte propomos soluções para dois problemas relacionados ao canal gaussiano. No primeiro momento estamos interessados no problema do ponto de vista do primeiro usuário de um canal de múltiplo acesso (MAC, do inglês Multiple Access Channel), onde vamos tratar o sinal do segundo usuário como ruído na detecção. Esta estratégia é conhecida como cancelamento de interferência (SIC, do inglês Successive Interference Cancellation). O primeiro usuário utiliza um código Low Density Parity Check (LDPC). Na detecção, o LDPC assume que o ruído é gaussiano (AWGN, do inglês additive white Gaussian noise). Com isso, vamos propor duas estratégias (shaping e transformada de Fourier) para modificar a distribuição do segundo usuário, de forma que esta se aproxime de uma distribuição gaussiana. Vamos comprovar que as duas estratégias têm melhor desempenho comparadas à estratégia envolvendo modulação com distribuição discreta uniforme. Em um segundo momento propomos um sistema simples que se aproxima da capacidade do AWGN. Para isso, vamos explorar um paralelo entre o AWGN e o MAC. Em nossa proposta, o que no MAC eram usuários agora são níveis paralelos e independentes de um código multinível, onde cada nível usa uma entrada binária e um código que se aproxima da capacidade, resultando em um sistema com codificação simples que opera perto de capacidade. Na decodificação novamente vamos usar SIC. Como resultado, o receptor é constituído por uma série de receptores binários simples. Vamos mostrar que o sistema proposto funciona a uma pequena distância em relação à capacidade do AWGN, e que esta distância pode ser atribuída apenas à distância do próprio código / Abstract: This work is divided into two parts. At first, we propose a method for improving the estimation of impedance mismatch information in coaxial cable networks. These impedance mismatch generate micro-reflections, which distorts the network. Information about the location of mismatches can help maintenance team to locate to them and repair them. Currently, the information is estimated in the DOCSIS preventive maintenance, and is based only on the coefficients of the equalizer are already known by the system. Thus, the method does not require any change into the system. We will show that, in contrast with the current DOCSIS approach, our method provides a finer estimate, and allows the estimation of information even when more than one micro-reflection is present. In the second part we propose solutions to two problems related to the Gaussian channel. At first we are interested in the problem from the point of view of the first user of a multiple access channel (MAC), where we treat the user as the second signal in noise in the detection. This strategy is known as successive interference cancellation (SIC). The first user uses a Low Density Parity Check code (LDPC). In detection , the LDPC assumes that the noise is Gaussian (AWGN). With this, we propose two strategies (shaping and Fourier transform) to modify the distribution of the second user, so that it approaches a Gaussian distribution. We will show that both strategies outperform the strategy involving modulation compared with discrete uniform distribution. In second user, we propose a simple system that approaches the capacity of the AWGN. For this, we explore a parallel between the AWGN and MAC. In our proposal, which were in the MAC users, now are parallel and independent levels of a multilevel code, where each level uses a binary input and a code approaches the capacity, resulting in a simple coding system that operates close to capacity. We will use SIC for decoding again. As a result, the receiver is constituted by a simple binary receivers series. We will show that the proposed system works at a small distance from the capacity of AWGN, and this distance can be assigned only the gap of the code / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Hugo Enrique Hernandez Figueroa , Júlio César Rodrigues Fernandes de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T03:17:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Freitas_AlexandrePassos_M.pdf: 2935936 bytes, checksum: 2bf660b1a9d7a183bc552d3db9da1b97 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O crescente aumento da demanda de tráfego de dados dos sistemas de comunicação ópticos em conjunto com a busca da integração e miniaturização cada vez maior dos componentes impulsionaram a fotônica integrada em silício como uma das tecnologias promissoras para a evolução das novas gerações de dispositivos ópticos. Esta tecnologia, além de possuir suas características de um alto contraste de índice de refração, capacidade de modulação óptica através de controle de temperatura ou por densidade de portadores, se utiliza da infra-estrutura de fabricação para a indústria de microeletrônica já desenvolvida nas últimas décadas. Neste cenário, este trabalho propõe o desenvolvimento de um modulador de fase fabricado com a tecnologia de fotônica integrada em silício para o formato de modulação DP-QPSK e que opere na banda C de comunicação óptica. Análises de simulações e experimentais foram realizadas para a validação do fluxo de desenvolvimento do circuito e de cada componentes utilizado individualmente / Abstract: The increasing demand for data in optical communication systems with a constant search for reduction of device dimensions boosted silicon photonics as a candidate technology to the following optical device generations. Besides having high refractive index contrast, modulation capabilities through thermal or by carrier density control, this technology takes advantage of the microelectronic infra-structure developed in the last decades to fabricate small optical components with high reliability. In this scenario, this dissertation proposes the design of a phase modulator in silicon photonic technology. This modulator is able to operate at C-band and make the DP-QPSK modulation. Simulation and experiment analysis were made to validate the design flow for the optical circuit and for each single component / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Celso de Almeida / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T09:28:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MinangoNegrete_JuanCarlos_M.pdf: 1358924 bytes, checksum: 0b87bf307832cb8c65d04765674c0306 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O uso da técnica de multiplex espacial, transmissão de feixes de símbolos independentes usando múltiplas antenas de transmissão, tem sido proposta para atingir a exigência de taxas de dados maiores dos futuros sistemas de comunicações sem fio de banda larga. No entanto, quando a técnica de multiplex espacial é aplicada a uma rede celular, seu desempenho é afetado pela interferência de co-canal. Este trabalho avalia e compara os efeitos da interferência de co-canal na taxa de erro de bit média, BER, entre sistemas de transmissão digital com multiplex espacial e sistemas de transmissão digital com uma única antena de transmissão, onde os parâmetros da potência de transmissão e eficiência espectral são levados em consideração, a fim de se fazer comparações justas entre os dois sistemas. O enlace direto em um ambiente com desvanecimento plano e lento do tipo Rayleigh na presença de um interferente de co-canal dominante foi considerado. Além disso, o uso do detector ótimo, MV, no receptor e os esquemas de modulação BPSK, QPSK e M-QAM foram também considerados. Simulações de Monte Carlo foram feitas para a obtenção dos desempenhos em termos da BER como uma função da relação sinal-ruído por bit, Eb/N0, e da relação sinal-interferência, SIR. Os resultados da avaliação e comparação de desempenho entre os sistemas com multiplex espacial e com uma única antena de transmissão apresentados neste trabalho, constituem uma ferramenta importante a fim de se conhecer os benefícios reais da técnica de multiplex espacial aplicada a uma rede celular, como por exemplo nos padrões WiMAX ou LTE / Abstract: Spatial multiplexing technique, consisting of independent symbol transmission on multiple transmission antennas, has been proposed to meet the requirement for higher data rates of future wireless broadband communication systems. However, when spatial multiplexing technique is applied to a cellular network, the performance is affected by co-channel interference. This work evaluates and compares the effects of co-channel interference on the mean bit error rate, BER, of spatial multiplexing systems and single transmission antenna systems, where transmit power and spectral efficiency parameters are taken into consideration, in order to make a fair comparison between both systems. The downlink of a cellular network in slowly-varying flat Rayleigh fading environment and in the presence of a dominant co-channel interferer is considered. Furthermore, the use of Optimum Detector on the receiver and BPSK, QPSK and M-QAM modulations is also considered. Monte Carlo simulations are realized for obtaining the performance in terms of the BER as a function of per-bit signal-to-noise ratio, Eb/N0, and signal-to-interference ratio, SIR. The evaluation and comparison performance results between spatial multiplexing and a single transmission antenna systems presented in this work, are important tools in order to know the real benefits of spatial multiplexing technique applied to a cellular network, as the standards WiMAX or LTE / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Michel Zamboni Rached, Julio Cesar Rodrigues Fernandes de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T22:08:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_EdsonPortoda_M.pdf: 2920023 bytes, checksum: 44d415ca69c358709f1b816f7e603047 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O Resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The complete Abstract is available with the full electronic document. / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Celso de Almeida / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T13:51:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OrozcoGarzon_NathalyVeronica_M.pdf: 2420238 bytes, checksum: 44b2e62e1f4262ea3a2a169999209c79 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A principal contribuição desta tese é a proposta de um mecanismo com transmissão oportunista. Este método de transmissão é realizado apenas quando o desvanecimento no receptor estiver acima de um certo limiar. Neste sistema oportunista o transmissor e o receptor estão em constante comunicação através de um canal de realimentação e o receptor indica ao transmissor quando ele deve transmitir. Para a análise de desempenho do sistema oportunista vamos considerar um canal com ruído e desvanecimento plano e lento Rayleigh e também interferência de co-canal (CCI) vamos também considerar diferentes esquemas de modulação (BPSK, QPSK, 4-QAM, 16-QAM e 64-QAM). A análise de desempenho do sistema proposto baseia-se na probabilidade de erro de bit média (BER), para a qual expressões analíticas foram obtidas. Estas expressões foram verificadas usando o método de simulação de Monte Carlo, com excelente concordância entre os dois resultados. Além disso, foram consideradas a eficiência espectral e a potência de transmissão do sistema. Os resultados obtidos mostram que a transmissão oportunista pode combater o desvanecimento de forma eficiente, pois o sistema oportunista elimina os efeitos do desvanecimento quase em sua totalidade. Foi feita também uma comparação entre o sistema oportunista e um sistema ordinário para a comparação de desempenho. Além disso, a transmissão oportunista é menos sensível à interferência de co-canal. Várias curvas são apresentadas ilustrando a eficiência do mecanismo oportunista proposto em termos da probabilidade de erro de bit média / Abstract: This thesis proposes, as the main contribution, a new mechanism with an opportunistic transmission. This transmission method is realized just when the fading at receiver is above a threshold value. In this opportunistic system the transmitter and the receiver are in constant communication through a feedback link and the receiver indicates when the transmitter should transmit. To analyze the performance of the opportunistic system we consider a noise channel and a flat and slow Rayleigh fading channel in the presence of co-channel interference (ICC). We also consider different modulation schemes (BPSK, QPSK, 4-QAM, 16-QAM e 64-QAM). The performance analysis of the proposed system is based on the mean bit error probability (BER), for which analytical expressions are established. These expressions are verified using Monte-Carlo simulation method with excellent agreement between both results. Furthermore, we consider the spectral efficiency and the power transmission of this system. The opportunistic transmission can combat the fading efficiently. That is, once it eliminates the fading effects almost entirely. Moreover, it is made a comparison between the opportunistic system and the ordinary system performance. Furthermore, the opportunistic transmission is less sensitive to co-channel interference. Several figures are presented illustrating the efficiency of the proposed mechanism in terms of mean bit error probability / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestra em Engenharia Elétrica