CAPES, CNPq / O equilíbrio estático corporal é comandado por três sistemas sensoriais: o sistema vestibular, responsável pelas informações sobre a posição e os movimentos da cabeça; o sistema visual, que informa a posição espacial dos objetos em relação ao nosso corpo; e o sistema proprioceptivo, que controla a postura e a movimentação corporal. Estes três sistemas devem funcionar sempre em sintonia, caso contrário, o indivíduo apresentará problemas de equilíbrio. Dessa forma, é importante caracterizar as regiões corticais, bem como suas interações, envolvidas neste processo. Para isto, é necessário a utilização de técnicas de neuroimagem funcional, sendo a ressonância magnética funcional (RMf) uma das técnicas mais utilizadas neste campo nos dias de hoje. Entretanto, uma grande parte dos experimentos de RMf requer o uso de aparelhos eletrônicos para produzir estimulações somatosensoriais no corpo humano, onde a principal dificuldade é o seu ambiente hostil aos circuitos eletrônicos. A estimulação galvânica vestibular é um dos métodos mais utilizados para estimular o sistema vestibular. Esta consiste em fornecer uma corrente de baixa amplitude diretamente nas aferências vestibulares, a qual atua no disparo dos neurônios vestibulares primários atingindo principalmente as aferências otolíticas e as fibras dos canais semicirculares. O objetivo deste trabalho é analisar e avaliar as áreas cerebrais envolvidas com as estimulações visual e galvânica vestibular e suas interações, utilizando a técnica de RMf e um estimulador galvânico vestibular. Para tanto, como primeira etapa desta pesquisa, validou-se in vivo um estimulador galvânico vestibular. O estimulador elétrico não interferiu de forma significativa na qualidade das imagens de ressonância magnética e pode ser utilizado com segurança nos experimentos de RMf. Testes foram realizados para determinar um eletrodo suficientemente confortável para o voluntário durante a estimulação galvânica vestibular e que não causasse artefato nas imagens. Após estas etapas concluídas, 24 voluntários foram selecionados para realizarem três tarefas: uma puramente visual (um tabuleiro de xadrez piscante no centro da tela), uma puramente vestibular (pela aplicação da estimulação galvânica vestibular) e uma simultânea, com a apresentação em conjunto dos estímulos visual e vestibular. A estimulação puramente visual mostrou ativação dos córtices visual primário e associativo, enquanto que a estimulação puramente vestibular levou a ativação das principais áreas envolvidas com a função multimodal do sistema vestibular, como o córtex parietoinsular vestibular, o lóbulo parietal inferior, o giro temporal superior, o giro pré-central e o cerebelo. A estimulação simultânea dos sistemas visual e vestibular resultou na ativação dos giros frontal médio e inferior. Além do padrão de interação visual-vestibular inibitório recíproco ter sido mais evidente durante a condição simultânea, observou-se que as regiões frontais (córtex dorsomedial pré-frontal e giro frontal superior) estão envolvidas com o processamento da função executiva quando existem informações conflitantes dos sistemas visual e vestibular. / The static body equilibrium is controlled by three sensory systems: the vestibular system, responsible for informing the position and the movements of the head; the visual system, which informs the spatial objects position relative to the body; and the proprioceptive system, which controls posture and body movements. These three systems must always work in harmony, otherwise the individual will present balance problems. Thus, it is important to characterize the cortical regions, as well as their interactions, involved in this process. For this it is necessary to use functional neuroimaging techniques, the functional magnetic resonance imaging (fMRI) is one of the most used techniques in this field nowadays. However, a large fMRI experiments require the use of electronic devices for producing somatosensory stimulation in the human body, where the main difficulty is its hostile environment for electronic circuits. The galvanic vestibular stimulation is one of the most used methods to stimulate the vestibular system. This stimulation consist of applying a low current amplitude directly on vestibular afferents, which acts firing the primary vestibular neurons, affecting the otolithic afferents and the semicircular canals fibers. The objective of this work is to evaluate and analyze the brain areas involved with visual and galvanic vestibular stimulations and their interactions using fMRI. Therefore, as a first step of this research, a galvanic vestibular stimulator was validated in vivo. The electrical stimulator did not interfere in a significance way on magnetic resonance images quality and could be safely used in fMRI experiments. Tests were performed to select an electrode sufficiently comfortable for the volunteer during the galvanic vestibular stimulation and that do not cause artifacts in the images. After completed these steps, 24 subjects were selected to perform three tasks: a purely visual (a flashing checkerboard in the center of the screen), a purely vestibular (with application of galvanic vestibular stimulation) and a simultaneous, presenting the visual and vestibular stimuli together. The purely visual stimulation showed activation of the primary and associative visual cortices, while the purely vestibular stimulation led to activation of areas involved in multimodal function of the vestibular system, such as the parieto-insular vestibular cortex, the inferior parietal lobe, the superior temporal gyrus, the precentral gyrus and the cerebellum. The simultaneous stimulation of visual and vestibular systems resulted in activation of the middle and inferior frontal gyri. In addition to the reciprocal inhibitory visualvestibular interaction pattern had been more evident during the simultaneous condition, it was observed that frontal regions (dorsomedial prefrontal cortex and superior frontal gyrus) are involved with the executive function processing when there is conflicting information of visual and vestibular systems.

Este trabalho desenvolve uma estrutura de otimização que auxilia a tarefa de escalonamento das atividades de transporte de derivados de petróleo em uma rede de dutos. A malha dutoviária em estudo é utilizada para o transporte de derivados leves de petróleo com alto valor agregrado, sendo composta por 9 áreas (3 refinarias, 1 porto e 5 terminais). dentro deste cenário, a busca por resultados práticos considerando uma carga computacional aceitável torna-se um grande desafio. A abordagem adotada baseia-se na decomposição do problema, onde é investigada a aplicação de um modelo de programação linear inteira mista (Mixed Integer Linear Programming - MILP) com domínio de tempo contínuo para determinar o escalonamento das operações de curto-prazo da rede de dutos. Em função da abordagem hierárquica proposta, a etapa de ordenação da lista de bateladas utilizada na fase de temporização foi inicialmente desenvolvida através de heur´siticas construtivas que falham em situações particulares. Neste sentido, o problema de ordenação é reformulado através do emprego de estruturas de alto nível presentes em técnicas de programação lógica por restrições (Constraint Logic Programming - CLP). Na forma como é apresentada, a estrutura desenvolvida vem sendo extensivamente testada em cenários reais envolvendo mais de 100 bateladas para o horizonte de aproximadamente um mês. A partir desta ferramenta, novas programações de curto-prazo serão propostas, programações existentes serão validadas e informações de diagnóstico da rede serão obtidas de forma a auxiliar o processo de tomada de decisão operacional. / This work addresses an optimisation structure to support the operational decision-making of scheduling activities in a real world pipeline network. The used scenario to transport petroleum derivaties involves 9 areas (3 refineries, 1 harbour, and 5 distribution centres). Thus, the computational burden for determining a short-term scheduling within the considered scenario is a relevant issue. A decomposition approach is proposed to address such real-world problem. A continuous-time mixed integer linear programming model (MILP) is studied and used to determine the operational short-term scheduling. In this context of multilevel hierarchical structure, sequencing of activities are carried out by a heuristic algorithm which can fail for some particular cases. Thus, we propose to reformulate the sequencing problem by using high-level constructs of Constraint Logic Programming (CLP). The optimisation structure has been extensively tested in typical operational scenarios which, involve in general more than 100 batches. The scheduling horizon is considered to be about 1 month. Many insights have been derived from the obtained solutions, and the proposed approach can support the decision-making process.

Mais de 50% da dose de radiação efetiva anual recebida por um ser humano está relacionada com o Radônio e seus produtos. Os principasis mecanismos que levam o Radônio no interior das residências são a emanação do solo e a liberação do Radônio na água. Esse trabalho apresenta uma proposta de mitigação, método para redução de Radônio-222 em níveis de água de poço, utilizando o processo de aeração da água e medidas da concentração de Radônio -222 nas águas e solo. As amostras foram coletadas em poço e solo na região do Pinheirinho em Curitiba, Brasil. As medidas foram realizadas durante o período de Fevereiro a Junho de 2011, sendo analisadas em média dez amostras de cada coleta de água, entre elas oito sob o processo de aeração. As medidas foram obtidas com a câmara de ionização Radon Professional Monitor (AlfaGUARD), aparelho que verifica a concentração de Radônio na faixa de 2 - 2x106 Bq/L, ajustado em um fluxo de 0,5L/min, em um tempo aproximado de 60 minutos, no Laboratório de Radiações Ionizantes da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR). Os níveis de concentração de Radônio-222 foram medidos através do software AlfaEXPERT, e formulações adequadas caracterizaram a concentração desse gás em água corrigindo o tempo de decaimento devido ao atraso da coleta das amostras em relação às medições. O método de mitigação utilizado foi o de aeração, chamado Aeração Difusora, na qual ocorre a gaseificação da água em um processo de injeção de ar por um aerador conectado em uma placa porosa durante um período de 24 horas em 4 dias, já que a meia-vida do Radônio é cerca de 3,82 dias, para a diminuição da concentração de Radônio-222 nas amostras. Inicialmente as amostras apresentaram concentrações de Radônio-222 de aproximadamente 20 Bq/L, nível acima de 11,11 Bq/L recomendado pela USEPA (Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos). Após aplicar a medida de mitigação nessas amostras de água, as concentrações de Radônio-222 diminuíram satisfatoriamente e ficaram abaixo do valor esperado pelo decaimento natural do gás. / More than 50% of the effective annual radiation dose received by a human being is related to the Radon and its progeny. Among main mechanisms that bring Radon inside the dwelling are the soil emanation and radon release from the water. This present work represents a proposal of mitigation, method to reduce Radon-222 levels in well water, using the process of water aeration and measurements of Radon-222 in the water and soil. Samples were collected in a pit and soil in the region of "Pinheirinho" in the city of "Curitiba" Brazil. The Measurements were taken during the period of February till June of 2011, being analyzed by an average of ten samples of each water collected, among them eight were under the process of aeration. The measurements were obtained with ionization chamber Randon Professional Monitor (AlfaGUARD), a device that checks concentrations of Radon in the range of 2-2x106 Bq/L, adjusted in a flow of 0.5L/min, with approximate time of 60 minutes, in the laboratory for Ionizing Radiation of the Univeristy " Federal do Parana" (UTFPR). The levels of concentration of Radon-222 were measured by the software called AlfaEXPERT, and suitable formulations characterized the concentration of this gas in the water by correcting the time decay due to the delay in the collection of samples for measurements. The method of mitigation used was aeration, called Diffusing Aeration, in which there is the gasification of water in a process that injects air by an aerator connected in a porous plate during a period of 24 hours in 4 days, since the half life of Radon is approximately 3,82 days, for the reduction of the concentration of Radon-222 on samples. Initially samples had concentrations of Radon-222 aproximately from 20 Bq/L, a level above 11.11 Bq/L recomended by USEPA (United States Enviromental Protection Agency). After Applying the measurements to mitigate these samples of water, the concentration of Radono-222 decreased satisfactorily and remained below the expected value by the natural decaying of the water.

Os animais que são submetidos a radiação ionizante tem maior risco de indução ao câncer, catarata, fibrose e encurtamento do tempo de vida Poucos estudos foram realizados comparando os novos sistemas de detecção de raios X digital portátil com imagens radiográficas convencionais. O objetivo desse estudo é comparar os sistemas de detecção digital e convencional quanto ao valor do Kerma no ar na entrada da pele (ESAK) do animal e a imagem radiográfica de tórax. Foram realizados exames radiográficos rotineiros em 43 animais no sistema convencional e 43 no sistema digital. Inicialmente foi realizada uma avaliação do equipamento de raios X e posteriormente avaliou-se o ESAK dos animais através de dosimetros termoluminescentes e pelo método do rendimento do aparelho. Foi feita uma análise subjetiva da qualidade da imagem em radiografia de tórax. O aparelho foi considerado adequado após ser submetido aos testes de qualidade. Os exames radiográficos de diversas regiões apresentaram o ESAK 40% superior no sistema digital quando comparado ao analógico. Uma diferença significativa foi observada nos exames radiográficos de coluna e de Tórax. Nos exames torácicos a diferença do ESAK entre os sistemas fica estável com o aumento da tensão no aparelho, já quando se aumenta a miliamperagem a diferença entre eles também aumenta. As radiografias torácicas avaliadas, segundo análise subjetiva da qualidade da imagem obtiveram melhor qualidade utilizando o sistema digital, porém com um ESAK maior que o convencional. / The animals that are subjected to ionizing radiation have a higher risk of effects such as induction of cancer, cataracts, fibrosis and shortening of life span. Few studies have been conducted comparing the new detection systems of portable digital x-rays and conventional radiographic images. The purpose of this study is to compare the detection systems regarding the entrance surface air Kerma rate in skin (ESAK). Routine radiographic examinations were performed on 43 animals in the conventional system and 43 in the digital system. Initially performed an evaluation of x-ray equipment and subsequently it was evaluated the ESAK through thermoluminescent dosimeters and the tube output. A subjective analysis of the image quality in chest radiography was made. The device was considered adequate after being subjected to quality tests. Radiography showed several types of incidences with ESAK values 40% higher than the digital system compared to conventional. Significant difference was observed in radiographs of the spine and thorax. In the thoracic examination ESAK difference between the systems is stable with increasing voltage in the device. With increasing milliamperage the difference between them increases. Thoracic radiographs evaluated according to subjective analysis of image quality obtained using the best quality digital system, but with a greater digital ESAK than for conventional systems.

CAPES; Fundação Araucária / Este trabalho apresenta a proposta de servomecanismos de velocidade sem o uso de sensores mecânicos (sensorless) utilizando motores de indução trifásicos. É realizada a comparação e proposição de técnicas para estimação de velocidade rotórica, analisando o desempenho em diferentes condições de velocidade e de carga. Para a determinação da técnica de controle, inicialmente, é realizada uma análise da literatura das principais técnicas de controle e estimação de velocidade utilizadas, apresentando suas características e limitações. A técnica proposta para o servomecanismo de velocidade sensorless com motor de indução utiliza controle de campo orientado indireto (IFOC), composto de quatro controladores do tipo proporcional-integral (PI): controlador de fluxo rotórico, controlador de velocidade e controladores de corrente no eixo direto e em quadratura. Como o foco principal do trabalho está na malha de controle de velocidade, foi implementado no Matlab® o algoritmo de mínimos quadrados recursivo (RLS) para identificação dos parâmetros mecânicos, tais como: momento de inércia e coeficiente de atrito. Com isso, os ganhos do controlador da malha externa de velocidade podem ser auto ajustados para compensar eventuais variações dos parâmetros mecânicos. Para a estimação de velocidade são analisadas as técnicas: MRAS por fluxos rotóricos, MRAS por força contra eletromotriz (fcem), MRAS por potência reativa instantânea, escorregamento, phase locked-loop (PLL) e modos deslizantes. É apresentada uma proposição de estimação de velocidade baseada em modos deslizantes, onde é realizada uma modificação na estrutura do observador de fluxo rotórico. Para avaliação das técnicas são realizadas análises teóricas no ambiente de simulação de Matlab® e experimentais na plataforma de acionamentos de máquinas elétricas. O DSP TMS320F28069 foi utilizado para implementação experimental das técnicas de estimação de velocidade e verificação do desempenho das mesmas em uma larga faixa de velocidade, incluindo inserção de carga. A partir dessa análise é realizada a implementação em malha fechada controle de velocidade sensorless com estrutura IFOC. Os resultados demonstraram a real possibilidade de substituição de sensores mecânicos pelas técnicas de estimação propostas e analisadas. Dentre estas, o estimador baseado em PLL demonstrou o melhor desempenho em diversas condições, enquanto a técnica baseada em modos deslizantes apresenta boa capacidade de estimação em regime permanente e robustez a variações paramétricas. / This study presents a proposal of speed servomechanisms without the use of mechanical sensors (sensorless) using induction motors. A comparison is performed and propose techniques for pet rotor speed, analyzing performance in different conditions of speed and load. For the determination of control technique, initially, is performed an analysis of the technical literature of the main control and speed estimation used, with their characteristics and limitations. The proposed technique for servo sensorless speed induction motor uses indirect field-oriented control (IFOC), composed of four controllers of the proportional-integral type (PI): rotor flux controller, speed controller and current controllers in the direct and quadrature shaft. As the main focus of the work is in the speed control loop was implemented in Matlab the recursive least squares algorithm (RLS) for identification of mechanical parameters, such as moment of inertia and friction coefficient. Thus, the speed of outer loop controller gains can be self adjusted to compensate for any changes in the mechanical parameters. For speed estimation techniques are analyzed: MRAS by rotóricos fluxes MRAS by counter EMF, MRAS by instantaneous reactive power, slip, locked loop phase (PLL) and sliding mode. A proposition of estimation in sliding mode based on speed, which is performed a change in rotor flux observer structure is displayed. To evaluate the techniques are performed theoretical analyzes in Matlab simulation environment and experimental platform in electrical machinery drives. The DSP TMS320F28069 was used for experimental implementation of speed estimation techniques and check the performance of the same in a wide speed range, including load insertion. From this analysis is carried out to implement closed-loop control of sensorless speed IFOC structure. The results demonstrated the real possibility of replacing mechanical sensors for estimation techniques proposed and analyzed. Among these, the estimator based on PLL demonstrated the best performance in various conditions, while the technique based on sliding mode has good capacity estimation in steady state and robustness to parametric variations.

Por volta de 1764 aparece um novo ramo da ciência - A teoria de controle - quando James Watt consertou uma máquina Newcomen e percebeu que essa era ineficiente, e criou um sistema de controle de velocidades. A evolução destes sistemas controladores pode ser observada no controle utilizando a equação de Riccati dependente de estados (SDRE). Apesar de ser uma técnica muito avançada em relação à capacidade de realizar o controle, alguns problemas precisam ser encarados quanto à sua utilização, como a necessidade de se ter recursos computacionais de alto nível e custo. Essas questões podem impedir o uso da técnica SDRE em alguns sistemas. Uma solução para este problema é apontada através do uso de uma rede neural (RNA) chamada de Rede Neural com Estados de Eco (ESN). As RNAs possuem arquiteturas baseadas em redes neurais biológicas para que tenhamos resultados desejados na saída. Para que essa saída seja satisfatória a rede neural passa por um processo de treinamento. Sendo assim, usase os dados de comportamento do SDRE para a realização do treinamento da ESN. Depois disso, realizam-se testes quanto à eficiência da rede neural no controle do sistema a ser controlado e ao custo computacional. Os resultados são comparados aos obtidos com o controle ESN. Este teste foi realizado para um sistema micro eletromecânico e o controle da suspensão ativa de um half-car. Os resultados obtidos foram positivos, pois a ESN conseguiu realizar o controle utilizando menos tempo de processamento em relação ao SDRE, além de possuir uma estrutura base fixa, possibilitando ajustes para realização de diferentes tipos de controle. / In around 1764, it emerged a new branch of science – the theory of control - when James Watt was given a model Newcomen engine to repair. He realised that it was hopelessly inefficient and began to work to improve the design. He did a velocit controller to solve the problem. The evolution of these systems is shown in State-dependent Riccati equation (SDRE) techniques. Although it is a very advanced technique in relation to the capacity of performing control, some problems have to be faced for its use, as the necessity of computational resources of high level and cost, which may impede the use of SDRE in some systems. The solution for these problems is pointed out in this study by the use of Echo State Neural Networks (ESNs). These neural networks have inputs and outputs and the inputs are processed through the use of algorithms in order to reach the desired results, and for that the neural network has to be under a task of training. After that we use the behavioral SDRE data for the training followed by the neural network efficiency test for the system control and for the computational cost. The results are compared to the ones obtained with the ESN control. This test was realized for a micro eletromechanical system and the control of the active suspension of a half-car. The results were positive as the ESN could perform the control in a short time in relation to the SDRE. There is also a fixed structure which makes possible some adjusts for different kinds of control.

A faísca eletrocirúrgica é o fenômeno que rege os principais efeitos da eletrocirurgia, o corte e a fulguração. Trabalhos anteriores forneceram evidências de que o processo da faiscância gera assimetrias importantes em corrente e tensão, a despeito da presença de capacitores nos circuitos do paciente. Tais assimetrias podem causar queimaduras eletrolíticas ou eletroestimulações indesejadas. Este trabalho investiga as características da deflagração da faísca, a quebra de rigidez dielétrica neste tipo de descarga elétrica, em espaços submilimétricos e em relação às geometrias, materiais e meio envolvidos na eletrocirurgia. Foi possível associar qualitativamente os valores dc aos valores ac de trabalhos anteriores. Esta associação e as peculiaridades da faísca eletrocirúrgica são discutidas aqui. Também são apresentadas as alterações que podem surgir nos processos de faiscância devido a alterações do tecido orgânico quando dessecado. / Electrosurgical spark is the phenomenon that rules the main effects of electrosurgery, cut and fulguration. Previous studies have shown evidences that electrosurgical sparkling generates important voltages and currents asymmetries, despite the presence of the dc protection capacitance at the patient circuit. Those asymmetries can lead to undesirable electrostimulation and dc burns. The present study has investigated the characteristics of the beginning of the spark, or the very moment of its breakdown, according to electrodes geometries, submilimetric gap distances, atmosphere temperature, pressure and humidity conditions, and electrodes materials. It was possible to notice a qualitative resemblance between the dc breakdown and the ac characteristics from previous studies. This association and peculiarities of the electrosurgical sparks and organic electrodes material influence are analyzed. Furthermore, characteristics such as alterations that can take place during sparkling processes due to changes in organic tissue when it gets dried are also presented and analyzed.

CAPES / O presente trabalho estuda o comportamento de um biosensor que utiliza redes de Bragg em fibra ótica capaz de mensurar deformações em tecido ósseo. O objetivo é calibrar e caracterizar o sensor com seu encapsulamento para que este possa futuramente ser implantado em um animal vivo e assim permita aprimorar estudos a respeito do comportamento ósseo em sua microestrutura. Para o desenvolvimento deste estudo e preciso conhecer o comportamento ósseo como um todo, a biomecânica do local específico onde pretende-se implantar o sensor, o funcionamento do sensor, bem como o comportamento de seu encapsulamento; portanto, todos esses aspectos são estudados. Para caracterização e calibração do sensor encapsulado foi realizado teste de tração em um programa de computador (simulação numérica) e arranjo experimental de calibração (teste prático), para que seja possível sua aplicação final desejada. Os testes realizados são descritos neste trabalho. Os resultados obtidos demonstram que o transdutor e o encapsulamento utilizado são adequados para captar deforma coes inferiores a 0,1 N, apresentam resposta linear, com um coeficiente de correlação da média dos 5 sensores testados em 0,999, incerteza expandida de 0,07 N e coeficiente de carga de 77 pm/N; boa repetibilidade, e componentes biocompatíveis, sendo assim, o sensor e adequado para aplicações in vivo. Através dos testes também foi possível determinar o melhor local e maneira para sua implementação em uma aplicação específica, que e a análise de deformação óssea em uma superfície externa de mandíbula bovina durante movimentos mastigatórios de diferentes alimentos. / The present work studies behavior of a biosensor that uses Bragg gratings in optical fibers, capable to measuring deformations in bone tissue. The aim is to characterize and calibrate the sensor with its encapsulation so that it can be implanted in a living animal in the future and thus allow to improve studies about bone behavior in its microstructure. For the development of this study it is necessary to know the bone behavior as a whole, the biomechanics of the specific area where the sensor will be implanted, the sensor operation, as well as the behavior of its encapsulation; herefore, all these aspects are studied. For the characterization and calibration of the encapsulated sensor, a software traction test (numerical simulation) and an experimental calibration arrangement (practical test) were carried out, so that its desired final application could be possible. The tests performed are described in this work. The results show that the transducer and the encapsulation used are adequate to capture deformations lower than 0.1 N, presented a linear response, with a correlation coefficient of the average of 5 sensors at 0.999, expanded uncertainty of 0.07 N and slope 77 pm/N; good repeatability, and biocompatible components. The sensor is suitable for in vivo applications. Through the tests it was also possible to determine the best place and way for its implementation in a specific application, that is the analysis of bone deformation on an external surface of bovine mandible during chewing movements of different foods.

CAPES / Nessa dissertação de mestrado apresentamos um novo método HARQ para sistemas de comunicação cooperativa, denominado Retransmissão Parcial Codificada (RPC). Esse método é baseado na retransmissão de apenas uma fração da palavra código original por parte dos nós cooperativos, aplicando a essa fração um ganho de potência apropriado. Os resultados numéricos utilizando códigos LDPC e HARQ Tipo-I com Chase Combining mostram que o RPC supera os esquemas HARQ cooperativos tradicionais considerando os protocolos AAF e SDF. Além disso, mostramos que a vazão (throughput) do RPC, utilizando apenas um único relay, pode ser consideravelmente maior que a vazão de alguns métodos HARQ cooperativos que utilizam múltiplos relays. / In this master thesis we present a novel HARQ scheme for cooperative communication systems, called Coded Partial Retransmission (CPR). The method is based on the retransmission of only a fraction of the original codeword by the cooperating nodes, applying an appropriate power allocation. Numerical results using LDPC codes and Type-I HARQ with Chase Combining show that CPR outperforms regular cooperative HARQ techniques considering both AAF and SDF protocols. Additionally, we show that the CPR throughput, using a single relay, may be considerably larger than the throughput of some regular cooperative HARQ schemes using multiple relays.

Neste trabalho, é proposta a utilização de múltiplas antenas de transmissão juntamente com o embaralhamento de pacotes para aumentar a segurança de uma rede composta por dois nós legítimos (Alice e Bob) e um espião passivo, todos eles providos com múltiplas antenas. Levando em consideração o denominado intervalo de segurança (Security Gap) como métrica de desempenho e assumindo um cenário com desvanecimento quase-estático, foi então analisado (analítica e numericamente) o intervalo de segurança em termos de probabilidade de outage e de taxa de erro de pacotes (usando códigos convolucionais), mostrando que em ambas as situações é possível atingir níveis negativos de intervalo de segurança com um número praticável de antenas transmissoras. Além disso, mostra-se que usando uma aproximação para o intervalo de segurança baseado na probabilidade de outage, é possível estimar com precisão o número de antenas em Alice para se atingir um determinado nível de segurança. Também é mostrado que utilizando o esquema de seleção de antena de transmissão juntamente com o método de combinação de razão máxima na recepção (TAS/MRC) com o embaralhamento de pacote, é possível ter os mesmos resultados, ou muito similares, para um caso real utilizando a FER quando comparado com o caso ideal da probabilidade de outage. / In this work, the use of multiple transmitting antennas with frame scrambling is proposed to increase the security of a network composed by two legitimate nodes (Alice and Bob) and a passive eavesdropper, all of them provided with multiple antennas. Considering the so-called security gap as the performance metric and assuming a quasi-static fading scenario, it was evaluated (analytically and through numerical results) the security gap based on both the outage probability and the frame error rate (using convolutional codes), showing that, in both situations, it is possible to achieve negative values of security gap with a feasible number of transmitting antennas. Moreover, it is showed that using an approximation to security gap based on outage probability, one can accurately estimate the number of antennas in Alice needed to achieve a given level of security. It is also showed that using TAS/MRC with frame scrambling, it is possible to get the same results, or almost the same, in a real case using FER when it is compared to an ideal case with outage probability.