Os sistemas eletrônicos digitais estão sendo cada vez mais utilizados em aplicações de telecomunicações, processamento de voz, instrumentação, biomedicina e multimídia. A maioria dessas aplicações requer algum tipo de processamento de sinal, sendo que essa função normalmente é executada em grande parte por um bloco digital. Além disso, considerando-se os diversos tipos de circuitos existentes num sistema, tais como memórias RAM (Random Access Memory) e ROM (Read Only Memory), partes operativas e partes de controle complexas, é cada vez mais importante a preocupação com o teste desses sistemas complexos. O aumento da complexidade dos circuitos a serem testados exige também um aumento na complexidade dos circuitos testadores (teste externo), tornando estes últimos muito caros. Uma alternativa viável é integrar algumas ou todas as funções de teste no próprio chip a ser testado. Por outro lado, essa estratégia pode resultar em um custo proibitivo em termos de área em silício.É interessante observar, no entanto, que se os testes e a função de processamento de sinal não necessitarem ser executados em paralelo, então é possível utilizar uma única área reconfigurável para realizar essas funções de uma maneira sequencial. Logo, este trabalho propõe uma arquitetura reconfigurável otimizada para a implementação desses dois tipos de circuitos (processamento digital de sinais e teste). Com esta abordagem pretende-se ter ganhos de área em relação tanto a uma implementação dedicada (full-custom) quanto a uma implementação em dispositivos reconfiguráveis comerciais. Para validar essas idéias, a arquitetura proposta é descrita em uma linguagem de descrição de hardware, e são mapeados e simulados algoritmos de teste e de processamento de sinais nessa arquitetura. S˜ao feitas estimativas da área ocupada pelas três abordagens (dedicada, dispositivo reconfigurável comercial e nova arquitetura proposta), bem como uma análise comparativa entre as mesmas. Também são feitas estimativas de atraso e frequência máxima de operação. / Digital electronic systems have been increasingly used in a large spectrum of applications, such as communication, voice processing, instrumentation, biomedicine, and multimedia. Most of these applications require some kind of signal processing. Most of this task is usually performed by a digital block. Moreover, these complex systems are composed of different kinds of circuits, such as RAM (Random Access Memory) and ROM (Read Only Memory) memories, complex datapaths and control parts. This way, the test of such systems is ever more important. Likewise, the increasingly complexity of the circuits to be tested requires more complex testers (external test), making the latter more expensive. An approach to address this problem is to embbed the test functions onto the chip to be tested itself. Nevertheless, this approach may bring a prohibitive cost in terms of area on silicon. However, if the test and the signal processing functions are not required to run in parallel, then it is possible to use the same reconfigurable area to implement these functions one after another. Thus, this work proposes an optimized reconfigurable architecture to implement this kind of circuits (digital signal processing and test). This approach intends to decrease the occupied area in comparison to a dedicated and also to a comercial reconfigurable device implementation. To validate these ideas, the proposed architecture is described using a hardware description language and some test and digital signal processing applications are mapped and simulated on this architecture. In this work an estimative of the occupied area by the three approaches (dedicated, comercial reconfigurable device, and the new proposed architecture) as well as a comparison analysis between them are performed. Likewise, a delay estimate is performed and the maximum operation frequency is evaluated.

Este trabalho trata de conceitos relacionados à qualidade da Energia Elétrica (EE) e, neste contexto, apresenta a proposta de técnicas para a compressão da representação de transitórios rápidos e da análise tempo-frequência de distúrbios elétricos em geral. A qualidade da Energia Elétrica é medida pelo coeficiente de desvios que os sinais de tensão e corrente apresentam em relação ao sinal senoidal ideal. Tais desvios são denominados de distúrbios, podendo ser classificados como quase estacionários (e.g. distorção de harmônicas) e eventos (e.g. transitórios rápidos). No contexto de EE, os transitórios rápidos possuem pequena duração (i.e. na ordem dos microssegundos), são detectados por altas taxas de amostragem (i.e. na ordem dos MHz) e possuem difícil parametrização. Portanto, as representações das formas de onda geralmente são armazenadas para auxiliar a avaliação subjetiva dos transitórios e dos parâmetros de interesse. Consequentemente, a compressão destas formas de onda torna-se de extrema importância para armazenar dados adquiridos por longos períodos de tempo, e estes modos de compressão são tratados nesta dissertação. Em virtude das altas taxas de amostragem utilizadas, uma técnica baseada em Análise de Componentes Principais (PCA – Principal Component Analysis) é proposta para esta representação mais compacta de transitórios. Resultados mostram que o desempenho em compressão versus qualidade de reconstrução é semelhante ao de trabalhos relacionados com a vantagem de atender aos requisitos de altas taxas de amostragem. A análise tempo-frequência é um mecanismo que auxilia na classificação e caracterização dos distúrbios elétricos. Neste trabalho, a Transformada de Hilbert-Huang é estudada e uma proposta de melhoria na Decomposição Empírica de Modos (EMD – Empirical Mode Decomposition) é apresentada. Nossos resultados mostram que a técnica proposta economiza o custo computacional se comparada com o estado da arte. Em virtude disso, a técnica proposta apresenta uma taxa de redução no tempo médio de execução de 99,76 % em relação à técnica do estado da arte. Além disso, uma verificação acerca do desempenho em eficiência de compressão versus qualidade de reconstrução de trabalhos anteriores é também desenvolvida nesta dissertação. Foi utilizada uma sistemática de avaliação experimental com base em amostras de sinais AC, de forma a avaliar as taxas de compressão atingidas pelas técnicas estudadas, como a Transformada Wavelet Discreta. Resultados mostram que a Transformada Wavelet falha para compressão de todo e qualquer tipo de distúrbio elétrico quando analisado o compromisso entre acuidade de reconstrução versus eficiência de compressão. / This work deals with concepts related to the AC Power Quality theoretical framework and, in this scope, proposes techniques for the representation of fast transient data compression and for the power line disturbances time-frequency analysis. The AC power quality is measured by the differences between actual and ideal sinusoidal voltage/current signals. These differences are known as electrical disturbances, which can be classified as quasi-stationary (e.g. harmonic distortion) or events (e.g. surge or fast transients) disturbances. In the AC Power Quality scope, the fast transients have short duration (i.e. typically on the order of microseconds), are detected by high sampling rates (i.e. typically on the order of MHz), and are hard to characterize and parameterize. Hence, the resultant representation of the waveforms is in general stored to help in the subjective evaluation of these fast transients and their parameters of interest. As a consequence the compression turns out to be of main concern, in order to store this information acquired over long periods of time (like weeks or months). In this work, a compression technique is proposed taking into account the high sampling rates. The proposed technique makes use of the Principal Component Analysis (PCA) for such compact representation of fast transients. The Compression efficiency versus reconstruction accuracy results show a similar performance for the proposed technique when compared to the related works. On the other hand, the proposed technique can handle the large amount of data provided by the high sampling rates. The time-frequency analysis helps in the classification and characterization of AC power quality disturbances. In this work, the Hilbert-Huang Transform is studied and a modification is proposed in order to improve the Empirical Mode Decomposition (EMD) performance. Our results show that the proposed modification can save computational cost when compared to the state-of-the-art. Therefore, the average execution time is reduced to 99.76 % in comparison with the state-of-the-art technique. Besides that, this work also revisits previous techniques based on the Discrete Wavelet Transform (DWT) in order to verify the trade-off between reconstruction accuracy versus compression efficiency under a more systematic experimental evaluation setup, considering samples of real AC signals. Results show that DWT fails as a general-purpose technique in AC Power Quality scope.

Orientadores: Jose Marcos Travassos Romano, Cristiano Magalhães Panazio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-09T08:52:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Menezes_AlamSilva_M.pdf: 3586178 bytes, checksum: 0b475a352c1a0c8fc6c72a6a3c846f45 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A presente dissertação apresenta um estudo da tecnologia dos rádios cognitivos bem como uma avaliação dos possíveis ganhos desta promissora técnica em relação aos atuais meios de acesso ao espectro eletromagnético. Numa segunda frente de trabalho, tratamos do problema de equalização cega no contexto de canais SIMO, com uma única entrada e múltiplas saídas. Propomos a predição linear multicanal como estrutura de equalização em sistemas OFDM e avaliamos por meio de simulações a viabilidade da técnica proposta / Abstract: In this work, we provide a study of the cognitive radio technology and the potential gains that this technique may provide with regard to current electromagnetic spectrum access techniques. In a second workphase, we deal with the problem of blind equalization in the context of single input multiple output channels (SIMO). We propose the use of a multichannel linear prediction structure to equalize OFDM systems and we assess its performance through numerical simulations / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Dalton Soares Arantes, Fábio Lumertz Garcia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T08:19:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarrionBetancourt_CarlosEnrique_M.pdf: 2602148 bytes, checksum: d14588789c8a464595b34613eb4822aa (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Esta dissertação estuda as técnicas de recuperação de frequência e fase de portadora em receptores ópticos coerentes, operando no modo rajada. Inicialmente, abordam-se a análise e modelagem das duas principais degradações que afetam a portadora, quais sejam, os desvios de frequência, que são produto da diferença de frequência entre o laser emissor e o oscilador local no receptor, e de ruídos de fase dos dispositivos a laser usados em comunicações ópticas coerentes. Usando os modelos de passeio aleatório (random walk) para o ruído de fase, os principais algoritmos de recuperação de frequência e de fase são revisados. Os estudos levam em consideração as novas tecnologias de lasers para comunicações, que asseguram alta estabilidade de frequência de curto prazo (short-term), para uso em receptores ópticos coerentes operando a taxas acima de 100 Gbps. Um projeto de preâmbulo especial foi concebido, a fim de viabilizar a obtenção de expressões analíticas para um estimador ótimo, no sentido do Mínimo Erro Quadrático Médio (MMSE). Resultados de simulações em MatLab/Simulink são apresentados para a validação dos resultados teóricos / Abstract: Frequency and phase estimation for carrier recovery in burst-mode coherent optical receivers are studied in this dissertation. Accurate models for frequency and phase deviations in communication lasers are initially studied, in order to present a tutorial study on frequency mismatch and phase recovery algorithms. Our studies take into account the current laser technology for optical communications using coherent receivers, especially the high short-term laser frequency stability for receivers operating above 100 Gbps. A special preamble design is presented for which an optimum estimator using the Minimum Mean-Square Error criterion is obtained. The estimator is given in closed-form solution with low computational space- and time-complexity. Simulation results in MatLab/Simulink are presented to validate the theoretical results. / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Dalton Soares Arantes, Fabbryccio Akkazzha Chaves Machado Cardoso / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-24T01:49:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Garcia_FabioLumertz_D.pdf: 40460342 bytes, checksum: 576d63ee41c2ab7aa3312f22902103b5 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Esta tese apresenta um novo método para recuperação de portadora e fase, sem o emprego de Phase-Locked Loops, com aplicação em um sistema óptico coerente com modulação 16-QAM, taxa de 112Gb/s e multiplexação por polarização. A estrutura desenvolvida viabiliza uma Operação de Alinhamento dos símbolos modulados em fase e quadratura da constelação QAM, possibilitando a estimação eficiente dos desvios de freqüência e fase. Um projeto especial de preâmbulo foi concebido para o uso desta estrutura, possibilitando uma comutação suave para o segmento de dados com o auxílio de um esquema denominado Conjugado Virtual. Esses conceitos possibilitam correção de desvios de freqüência superiores a 1,5 GHz e operação com faixas de ruído de fase da ordem de 3,5 MHz (' DELTA' v × TS = 2.5 × 10?4), quando operando na taxa de 14 GBaud e em ambientes bastante degradados. Resultados de simulação apontam que nesses cenários degradados a equalização não-fracionária não é capaz de realizar a inversão do canal óptico. Essa conclusão é particularmente ilustrada por uma imagem bidimensional relacionando as taxas de erro de bit (BERs) em função de pares de amostras. Finalmente, o sistema óptico foi emulado com o software VPI Photonics. / Abstract: This thesis presents a novel method for Carrier Phase Estimation (CPE), without Phase-Locked Loops, with application to a 112 Gb/s Dual-Polarization 16-QAM Coherent Optical System. The developed structure allows for an Alignment Operation that performs the alignment of the symbols of the QAM constellation, resulting in more efficient estimation of carrier frequency and phase. An especial preamble design was conceived for this structure, enabling a soft switching from preamble to data segment using an especial Virtual Conjugation scheme. These concepts enable frequency mismatch correction over to 1.5 GHz and operation with phase noise linewidth in the order of 3.5 MHz (' DELTA' v × TS = 2.5 × 10?4), when operating at the rate of 14 GBaud and highly degraded channel conditions. Simulation results show that, in these scenarios, baudrate equalization is not able to perform channel inversion. This conclusion is especially illustrated by a bidimensional image which depicts Bit Error Rates (BERs) as a function of pairs of samples. Finally, the optical system was emulated using VPI Photonics Simulation Software. / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Aldário Chrestani Bordonalli, Júlio César Rodrigues Fernandes de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-24T05:17:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Diniz_JulioCesarMedeiros_M.pdf: 3463779 bytes, checksum: 7779aef72110b0e57aedeef25fc53b07 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Sistemas de comunicações ópticas coerentes digitais permitem a utilização de formatos de modulação que carregam informação através de fase, amplitude e polarização do sinal óptico. Com o processamento digital dos sinais ópticos, é possível compensar as distorções inerentes à transmissão óptica, bem como realizar o sincronismo entre transmissor e receptor. Assim, junto ao avanço da eletrônica digital, a transmissão e recepção de sinais a centenas de gigabits por segundo se torna possível. Dentro desse cenário, os métodos comuns para a estimação de fase da portadora que chega ao receptor possuem baixa tolerância à dessintonia em frequência entre a portadora transmitida e o laser oscilador local. Nesta dissertação, é proposto e experimentalmente demonstrado um método de estimação de desvios de frequência de alimentação direta, com amplo alcance de estimação, eficiente, no ponto de vista de hardware, e compatível com os requisitos definidos pelo Fórum de Interconexões Ópticas (OIF ¿ Optical Internetworking Forum). Resultados obtidos experimentalmente mostram que o método proposto possui alta tolerância à assimetria espectral causada por filtragens no sinal / Abstract: Digital coherent optical systems allow the use of modulation formats that carry information through optical signal phase, amplitude and polarization. With digital processing of optical signals it is possible to compensate for distortions associated with optical transmission, as well as to perform timing and carrier synchronization. Thus, by also taking into account the current high speed electronic progress, transmission and reception of signals at hundreds gigabits per second has became possible. In this scenario, common carrier phase estimation methods have low tolerance to frequency offsets between transmitted carrier and local oscillator laser. This dissertation proposes and experimentally demonstrates a hardware-efficient, feed-forward, wide-range frequency offset estimator, compliant with Optical Internetworking Forum (OIF) requirements. Experimental results show that this method has high tolerance to the spectrum asymmetry caused by signal filtering / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Romis Ribeiro de Faissol Attux, Ricardo Suyama / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T01:01:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nadalin_EvertonZaccaria_D.pdf: 2615054 bytes, checksum: 5d288f06df05b7075bf283243319df70 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Neste trabalho, foi estudado o problema de Separação Cega de Fontes (BSS), com ênfase nos casos chamados de subparametrizados, isto é, em que o número de fontes é maior do que o de misturas. A primeira contribuição proposta foi a de um limitante relacionado ao erro de inversão intrínseco ao problema quando é utilizada uma estrutura linear de separação. As outras contribuições estão relacionadas à hipótese de que as fontes são esparsas: i) uma proposta de metodologia híbrida, que se utiliza de conceitos baseados em independência e esparsidade dos sinais de forma simultânea para estimar tanto o sistema misturador quanto o número de fontes existentes em misturas com dois sensores; ii) a utilização de ferramentas de otimização baseadas na operação do sistema imunológico para a estimação do sistema misturador em problemas intrinsecamente multimodais; por fim, iii) uma proposta de utilização de um critério baseado em esparsidade para separação de fontes, sendo derivado um processo de otimização baseado na norma ?1 para este fim / Abstract: In this work, we studied the problem of Blind Source Separation (BSS), with emphasis on cases referred to as underdetermined, which occur when the number of sources is greater than the number of mixtures. The first contribution was a proposal of a bound to the inversion error that is intrinsic to the problem when a linear structure is used to perform separation. The other contributions are related to the hypothesis that the signals of the sources are sparse: i) the proposal of a hybrid methodology that employs concepts based on signal independence and sparsity to simultaneously estimate both the mixing system and the number of existing sources in mixtures with two sensors; ii) the use of optimization tools based on the modus operandi of the immune system to estimate the mixing system in problems that are inherently multimodal; finally, iii) the use of a criterion based on sparsity for source separation, which is derived from an optimization process based on the ?1 norm / Doutorado / Engenharia de Computação / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Irenilza de Alencar Nääs / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-21T14:46:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_EricaMoura_D.pdf: 1404436 bytes, checksum: 776b79d0c34637de8f79e447207b01b1 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: As regulamentações das normas, padronizações das granjas em relação ao bem-estar e as exigências dos consumidos estão causando uma grande modificação na produção de frangos de corte mundial. Como estas modificações estão ocorrendo juntamente com o desenvolvimento de novas ferramentas tecnológicas, que são utilizadas nos sistemas de produção animal, tornam-se uma ferramenta auxiliar aos sistemas de suporte a decisão, voltados para a estimativa de bem-estar animal. Sendo assim, a vocalização dos animais mostrou-se uma ferramenta de análise importante, fornecendo informações de forma não invasiva e possibilitando sua utilização de forma automatizada. A vocalização dos animais mostra a expressão do seu estado, podendo ocorrer de forma espontânea, ou como resultado de algum evento externo, por exemplo, a dor, a fome, a sede. O objetivo deste trabalho foi implementar a análise de reconhecimento de padrões em frangos de corte, inclusive de sexo e relacionar estes padrões aos indicativos de bem-estar. Esta pesquisa aconteceu em duas etapas e durante os primeiros dias de vida das aves. As aves foram divididas em dois grupos, o primeiro grupo com 15 aves e o segundo com 10 aves, foram fornecidos ração e água ad libitum. Foram depois colocados em uma câmara semi-anecóica e a vocalização foi registrada usando um microfone unidirecional acoplado a um gravador digital. No experimento de sexagem, foram utilizados 120 pintainhos da linhagem Cobb® e Ross® previamente sexados a partir das características do empenamento dos pintainhos. As vocalizações têm uma duração média de 2 minutos. Foram feitas análises na estrutura acústica das vocalizações dos pintainhos e foram calculados o "Pitch", intensidade, 1ª e 2ª formante. No primeiro experimento, os resultados mostraram que aves vocalizam de forma diferente, quando isoladas e em grupo. Os pintainhos quando são isolados emitem um som de alta intensidade isso é identificado como "chamada de perigo". A quantidade de energia do sinal foi influenciada pelo peso das aves. Já os resultados da identificação do gênero, as vocalizações de ambos os sexos apresentou resultados estatisticamente significativos. Os resultados das vocalizações dos pintainhos de um dia indicaram que há diferença entre a vocalização de machos e fêmeas / Abstract: The regulations of standards, standardization of farms in the welfare, and the demands of consumption are causing a major change in the production of broiler chickens in Brazil. With these changes are occurring with the development of new technological tools, which are used together in animal production systems, can aid in decision support systems, focused on the estimation of animal welfare. Thus, the vocalization of the animals was shown to be an important analytical tool, providing information in a non-invasive way, and enabling its use in an automated manner. The vocalization of the animals shows the expression of its condition, and it may occur spontaneously or as a result of some external event, e.g., pain, hunger, thirst. The objective of this study was to implement a pattern recognition analysis of broiler chickens, including sex, and to relate these patterns as an indicative of welfare. This research took place in two stages and during the first days of life of birds. The birds were divided into two groups, the first group and the second with 15 birds with 10 birds were provided food and water ad libitum. They were then placed in a semi-anechoic chamber and vocalization was recorded using a unidirectional microphone coupled to a digital recorder. In the experiment of gender, 120 chicks Cobb® and Ross® were used, and they were previously sexed using the characteristics of the feathering of the chicks. The vocalizations were observed within an average of two minutes. Analyzes were performed on the acoustic structure of vocalizations of chicks, and we calculated the "Pitch" intensity, and the 1st and 2nd formant. In the first experiment, the results showed that different birds vocalize when isolated and in groups. The chicks, when isolated, emit a high sound intensity that is identified as "call of danger". The amount of signal energy is influenced by the weight of the birds. As the results of the identification of gender, the vocalizations of both sexes were statistically different. The results of the vocalizations of day-old chicks indicated that there is difference between the vocalization of males and females / Doutorado / Construções Rurais e Ambiencia / Doutora em Engenharia Agrícola

This Master thesis describes the benchmarking of a DSP processor. Benchmarking means measuring the performance in some way. In this report, we have focused on the number of instruction cycles needed to execute certain algorithms. The algorithms we have used in the benchmark are all very common in signal processing today. The results we have reached in this thesis have been compared to benchmarks for other processors, performed by Berkeley Design Technology, Inc. The algorithms were programmed in assembly code and then executed on the instruction set simulator. After that, we proposed changes to the instruction set, with the aim to reduce the execution time for the algorithms. The results from the benchmark show that our processor is at the same level as the ones tested by BDTI. Probably would a more experienced programmer be able to reduce the cycle count even more, especially for some of the more complex benchmarks.

The thesis work is conducted in the division of computer engineering at thedepartment of electrical engineering in Linköping University. During the thesiswork, a configurable Direct Memory Access (DMA) controller was designed andimplemented. The DMA controller runs at 200MHz under 65nm digital CMOS technology. The estimated gate count is 26595. The DMA controller has two address generators and can provide two clocksources. It can thus handle data read and write simultaneously. There are 16channels built in the DMA controller, the data width can be 16-bit, 32-bit and64-bit. The DMA controller supports 2D data access by configuring its intelligentlinking table. The DMA is designed for advanced DSP applications and it is notdedicated for cache which has a fixed priority.