[pt] O Método dos Elementos Discretos (DEM) com base em esferas pode fornecer aproximações para diversos fenômenos físicos complexos, tanto em escala micro quanto macro. Normalmente uma simulação DEM começa com um arranjo de partículas esféricas no interior de um determinado recipiente. Para domínios gerais a criação deste pacote de esferas pode ser complexo e demorado, especialmente se ele deve respeitar requisitos de precisão e de estabilidade da simulação. O objetivo deste trabalho é estender uma solução de empacotamento de discos 2D para gerar conjuntos aleatórios compostos por partículas esféricas não sobrepostas. O algoritmo construtivo proposto utiliza a técnica de frente de avanço, onde as esferas são inseridas uma a uma no pacote, de acordo com uma estratégia gulosa baseada nas partículas previamente inseridas. A técnica de frente de avanço requer a existência de um conjunto inicial de esferas que definem a fronteira do recipiente. Outra extensão importante proposta aqui é uma generalização do algoritmo para lidar com objetos arbitrários definidos por uma malha triangular qualquer. Este trabalho apresenta também alguns resultados que permitem algumas conclusões e sugestões de trabalhos futuros. / [en] The Discrete Element Method (DEM) based on spheres can provide acceptable approximations to many complex physical phenomena both in micro and macro scale. Normally a DEM simulation starts with an arrangement of spherical particles pack inside a given container. For general domains the creation of the sphere pack may be complex and time consuming, especially if the pack must comply with accuracy and stability requirements of the simulation. The objective of this work is to extend a 2D disk packing solution to generate random assemblies composed by non-overlapping spherical particles. The constructive algorithm, presented here, uses the advancing front strategy where spheres are inserted one-by-one in the pack, according to a greed strategy based on the previously inserted particles. Advance front strategy requires the existence of an initial set of spheres that defines the boundary of the pack region. Another important extension presented here is the generalization of algorithm to deal with arbitrary objects defined by a triangular boundary mesh. This work presents also some results that allow for some conclusions and suggestions of further work.

Submitted by Carlos Roberto Lopes Vicente null (crlvicente@hotmail.com) on 2018-03-06T19:32:11Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Carlos.pdf: 1349576 bytes, checksum: 4bf9e37bb7bc9015d50dd54931d60cdd (MD5) / Approved for entry into archive by Elza Mitiko Sato null (elzasato@ibilce.unesp.br) on 2018-03-07T18:09:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 vicente_crl_me_sjrp.pdf: 1349576 bytes, checksum: 4bf9e37bb7bc9015d50dd54931d60cdd (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-07T18:09:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 vicente_crl_me_sjrp.pdf: 1349576 bytes, checksum: 4bf9e37bb7bc9015d50dd54931d60cdd (MD5) Previous issue date: 2018-02-23 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Na busca por novos sistemas de comunicações muitos trabalhos têm sido realizados com o objetivo de obter constelações de sinais e códigos geometricamente uniformes no espaço euclidiano. Neste contexto, nossa proposta é identificar uma estrutura algébrica e geométrica para reticulados algébricos provenientes do homomorfismo canônico que possuam densidade centro ótima. Nesse sentido, a presente dissertação tem como foco as extensões galoisianas de grau primo ímpar p e encontrar estruturas de Z-módulos via essas extensões que gerem reticulados algébricos com densidade de centro ótima. / In the search for new communication systems many works have been performed in order to get constellation geometrically uniform signs and codes in Euclidean space. In this context, our proposal is to identify an algebraic and geometric structure for algebraic lattices from the canonical homomorphism possessing great center density. In this sense, this project focuses on the galoisian extensions of p odd prime degree and find Z-module structures via these extensions that create algebraic lattices with great center density. / 2015/20595-4

Orientadores: Sandra Augusta Santos, Jose Mario Martinez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-08T17:04:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Xavier_LarissaOliveira_M.pdf: 1818711 bytes, checksum: e0305d93bde788c50b64809da1b8bf9e (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho encaminha a investigação de questões relacionadas ao desempenho de algoritmos de região de confiança para problemas de otimização irrestrita de grande porte. O algoritmo clássico de Moré e Sorensen, baseado em fatorações de Cholesky, é comparado com a abordagem de Rojas, Santos e Sorensen (algoritmo RSS). Do ponto de vista teórico são estudados os resultados de convergência dos dois algoritmos. Em termos práticos, são resolvidos problemas com a estrutura típica de empacotamento de cilindros. Também são pesquisados o desempenho efetivo do algoritmo RSS na solução aproximada dos subproblemas, e a repercussão da precisão com que os subproblemas são resolvidos no esforço global do algoritmo. / Abstract: This work investigates issues related to the performance of trust-region algorithms for large-scale unconstrained minimization. The classic algorithm of Moré and Sorensen, based on Cholesky?s factorizations, is compared with the approach of Rojas, Santos and Sorensen (algorithm RSS). From the theoretic standpoint, the convergence results of both algorithms are compiled. In practical terms, problems with the typical structure of packying of cylinders are solved. The effective performance of the algorithm RSS in the approximate solution of the subproblems is analyzed as well, together with the influence of the inner precision of the subproblems to the global effort of the algorithm / Mestrado / Otimização / Mestre em Matemática Aplicada

Orientadores: Sueli Irene Rodrigues Costa, Patricia Helena Araujo da Silva Nogueira / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-15T04:07:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Naves_LigiaRodriguesBernabe_M.pdf: 1248780 bytes, checksum: a87e22d1d349ffc57557fdb83454f7d3 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho, estudamos a teoria de reticulados com foco na densidade de empacotamento, a qual possui várias aplicações e possibilita estabelecer interessantes conexões entre tópicos de álgebra linear, cálculo de várias variáveis e geometria discreta. No primeiro capítulo, introduzimos conceitos fundamentais sobre reticulados. No segundo capítulo, abordamos a densidade de empacotamentos esféricos e analisamos a importância e a dificuldade de se conhecer os empacotamentos mais densos. Discutimos também exemplos de reticulados com densidade máxima em suas dimensões. No terceiro capítulo, detalhamos a demonstração do teorema de Minkowski - Hlawka, que fornece um limitante inferior para a densidade de empacotamentos reticulados. Apresentamos também o problema dos fat struts, que tem origem em teoria de comunicação e que se relaciona com a busca de reticulados-projeção de densidade máxima / Abstract: This dissertation addresses the lattice theory with focus on packing density, which has many applications and allows to establish interesting connections between topics of linear algebra, calculus of several variables and discrete geometry. The first chapter is an introduction to the main concepts and properties of lattices. In the second chapter we discuss the sphere packing density problem, its importance and the difficulty in finding denser packings. Examples of lattices with maximum density are analyzed for lower dimensions. In the third chapter we detail the proof of the theorem of Min-kowski - Hlawka which provides a lower bound for lattice packing density of lattices in any dimension. We also present the problem of the fat struts which comes from communication theory and is related to the search for denser projection lattices / Mestrado / Geometria Topologia / Mestre em Matemática

Orientador: Cristiano Torezzan / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-27T01:15:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Miranda_FabianoBoaventurade_M.pdf: 1712497 bytes, checksum: 35928984d709d1154545670e07948f87 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Neste trabalho estudamos o problema da quantização vetorial, com especial interesse no uso de códigos esféricos para quantização de fontes gaussianas. Este problema tem diversas aplicações envolvendo compressão de sinais, tais como de som e imagem, garantindo altas taxas de compressão. Nos três primeiros capítulos fazemos uma apresentação dos principais fundamentos teóricos do tema, procurando apresentar exemplos que valorizam a intuição e conceitos geométrico, no caso de dimensões 2 e 3, abordando a quantização vetorial com ênfase na técnica conhecida como forma/ganho. No último capítulo apresentamos uma proposta original que utiliza códigos em camadas de toros para a quantização vetorial. A proposta é exemplificada através da construção do esquema de quantização em dimensão 4 e alguns testes de desempenho são apresentados / Abstract: We study the vector quantization problem with a special interest in the use of spherical codes for Gaussian sources. This problem appears in several applications involving signal compression such as sound, images and data transmission. The first three chapters are devoted to basic concepts of quantization and also to presented some intuitive examples and geometrical interpretations. We focus our attention on the shape and gain vector quantization and we introduce a new approach to this problem using spherical codes constructed in layers of flat tori in dimension 4. Besides the construction, some results on computations simulations are presented / Mestrado / Matematica Aplicada e Computacional / Mestre em Matemática Aplicada e Computacional

Orientador: Sueli Irene Rodrigues Costa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-09-11T21:20:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bressan_JoaoPaulo_D.pdf: 1164660 bytes, checksum: 4825edafe6fbea5e3bc43934bc528376 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A partir das desigualdades de Hamming e Gilbert-Varshamov obtém-se um limitante superior e um limitante inferior para o número de pontos de um código numa variedade flag geométrica. Isto é feito tomando-se uma estimativa para o volume de bolas geodésicas, que resulta de cálculos envolvendo a curvatura seccional destas variedades. Em particular, são derivados limitantes para empacotamentos de esferas numa variedade de Grassmann complexa. Um limitante superior para a distância mínima também é obtido através da inversa da função que calcula o volume de um chapéu esférico. Esta técnica geométrica também é aplicada no estudo de limitantes para empacotamentos em alguns casos particulares de variedades flag maximais. Através de procedimentos computacionais, tais limitantes são implementados numericamente em alguns exemplos. Uma motivação para este trabalho foi à busca de possíveis extensões de alguns resultados sobre as grassmanianas complexas, cujo interesse na área de comunicações vem de uma interpretação que pode ser feita da transmissão em canais MIMO não coerentes via códigos em tais variedades / Abstract: Upper and lower bounds for the number of points of codes in geometric flag manifolds are obtained from Hamming and Gilbert-Varshamov inequalities. This is done by taking an estimate for the volume of geodesic balls, as a result of calculations involving the sectional curvature of such manifolds. As a particular case, sphere packing bounds in complex Grassmann manifolds are derived. An upper bound on the minimum distance is also obtained through the inverse mapping for the volume of spherical caps. This geometric technique is also applied in the study of sphere packing bounds in some particular cases of full-flag manifolds. Such bounds are numerically implemented in some examples. One motivation for this work was the search for possible extensions of some results on complex Grassmann manifolds, which interest in communications comes from a model for the transmition on non-coherent MIMO channels via codes in such manifolds / Doutorado / Matematica Aplicada / Doutor em Matemática Aplicada

Orientador : Sueli Irene Rodrigues Costa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-06T14:39:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Siqueira_RogerioMonteirode_D.pdf: 1994309 bytes, checksum: 7735d63966bc2d9b5c84ccac989c3289 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Códigos esféricos euclidianos com simetrias são órbitas finitas de grupos de matrizes ortogonais. Tais códigos são também conhecidos como códigos de grupo. Neste trabalho, os códigos de grupo comutativo em dimensão par são caracterizados sobre toros planos, subvariedades da esfera. Em particular, se o grupo de matrizes for cíclico, o código gerado está contido em um nó que se enrola em um tora. Se a dimensão for ímpar, todo código de grupo comutativo mora em anti-primas cujas bases estão contidas em dois toros planos. Tal caracterização permitiu a construção de limitantes para a cardinalidade destas constelações de pontos em termos da distância mínima destes códigos e da densidade de empacotamento de um reticulado associado. Utilizando o método de Biglieri e Elia, que procura o vetor inicial cujo respectivo código de grupo cíclico tem a melhor distância mínima, apresentamos também os melhores códigos de grupo cíclico em dimensão quatro até 100 pontos / Abstract: Euclidean spherical codes with symmetries are orbits of finite orthogonal matrix groups. These codes are also known as group codes. ln this work, the commutative group codes in even dimensions are viewed on flat tori, which are submanifolds of the sphere. Also, if the matrix group is cyclic, the generated code lies on a knot which wraps around a torus. If the dimension is odd, every commutative group code lies on an anti-prism whose bases are contained in two flat tori. This interpretation lead us to build upper bounds for the cardinality of these constellations involving their minimum distance and the packing density of an associated lattice. Using a method by Biglieri and Elia, which searchs the initial vector for a cyclic group in order to achieve the best minimum distance, we also present the best cyclic group codes in dimension four up to 100 points / Doutorado / Matematica / Doutor em Matemática

Orientadores: Sueli Irene Rodrigues Costa, Simone Maria de Moraes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-08T17:40:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_AndersonTiagoda_M.pdf: 781127 bytes, checksum: 22670fa6bf0a9cc9e4533bcc2ef952d8 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho está dividido essencialmente em quatro tópicos. O primeiro capítulo é dedicado a uma introdução à teoria dos códigos corretores de erros com algumas propriedades e exemplos. No segundo capítulo abordamos reticulados e suas propriedades com foco na análise do quociente de reticulados gerando grafos em toros planares, grafos circulantes obtidos através de quociente de reticulados e ladrilhamentos associados. O terceiro capítulo é dedicado a códigos esféricos, com ênfase na obtenção de códigos ótimos. Foram introduzidos alguns limitantes importantes como o de Rankim, e a demonstração de que alguns códigos esféricos como o simplex e biortogonal são ótimos. No capítulo quatro apresentamos uma construção de reticulados através de códigos binários e também a construção de códigos esféricos a partir de reticulados que possuem sub-reticulados com base ortogonal. Analisamos o caso especial do reticulado BCC que é o de melhor densidade no espaço e pode ser gerado por código binário. Mostramos que o quociente deste por um sub reticulado especial produz o melhor código esférico associado ao grupo comutativo Z2 2 ×Z4 . Também identificamos o reticulado que é associado ao melhor código de grupo comutativo de 16 elementos em R6 / Abstract: In this work it is presented through examples a connection between inary codes, lattices and spherical codes. A brief introduction to coding theory, properties and examples is included in the first chapter. In Chapter 2 lattices are approached with focus on the quotient of lattices, graphs on flat tori and connections with circulant graphs. An introduction to spherical codes and some of their bounds, as the Ranking bound, are described in Chapter 3. Finally in Chapter 4 the three topics above are connected. The construction of lattices from linear binary codes and the construction of spherical codes from the lattices which have orthogonal sub-lattices are presented. We analyze specifically the case of the three dimensional BCC lattice, which has the best packing density for this dimension, and show that a quotient of this lattice give rise to the best spherical code associate to the commutative group Z2 2 ×Z4. We also identify the lattice which is associate to the best commutative group code with 16 elements in em R6 / Mestrado / Mestre em Matemática

Orientadores: Sueli Irene Rodrigues Costa, Jose Plinio de Oliveira Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-13T23:35:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Torezzan_Cristiano_D.pdf: 2362096 bytes, checksum: 1680bc5fc7cb94a63b0b11b50ac5a1c4 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Códigos esféricos em espaços euclidianos n-dimensionais são conjuntos finitos de pontos sobre superfícies esféricas e têm sido amplamente estudados em conexão com a transmissão de sinais sobre um canal Gaussiano. Para este propósito deseja-se maximizar a distância mínima entre dois pontos quaisquer do código, o que está fortemente relacionado com o problema mais geral do empacotamento em esferas, o qual contempla aplicações em outras áreas. Na primeira parte deste trabalho estudamos códigos esféricos gerados como órbita de um vetor unitário sob a ação de um grupo comutativo de matrizes ortogonais, os denominados códigos de grupo comutativo. Propomos um método para obter o melhor código de grupo comutativo n-dimensional de ordem M, que baseia-se na associação entre tais códigos em dimensão 2k e reticulados k-dimensionais. Utilizando fatorações matriciais conhecidas, como as formas normais de Hermite e Smith, demonstramos que é possível reduzir o número de casos a serem analisados através da identificação de códigos isométricos que podem ser descartados. O problema da busca do vetor inicial ótimo para códigos de grupo comutativo é formalmente estabelecido com um problema de programação linear e utilizado em uma das etapas do método. Apresentamos resultados numéricos, incluindo tabelas com códigos de grupo comutativo ótimos em várias dimensões. Outra contribuição deste trabalho é a introdução de uma nova família de códigos esféricos, na qual os pontos são alocados sobre a superfície da esfera unitária 2k-dimensional em camadas de toros planares. Em cada uma das camadas deste código, pode-se estabelecer um código de grupo para a geração dos sinais e utilizar os resultados acima mencionados. Além de limitantes, inferior e superior, para o número de pontos, um método para construção destes códigos é apresentado explicitamente e alguns exemplos são construídos. Os resultados mostram que tais códigos têm desempenho comparável aos melhores códigos esféricos estruturados conhecidos, com destaque para uma potencial vantagem no processo de codificação/decodificação, decorrente da homogeneidade, estrutura de grupo e associação a reticulados na metade da dimensão / Abstract: Spherical codes in Euclidean spaces are finite sets of points on the surface of a multidimensional sphere and have been widely studied in connection with the signal transmission over a Gaussian channel. For this purpose one fundamental issue is to maximize the minimum distance between two code points, what is strongly related to the more general problem of sphere packing. In the first part of this work we study spherical codes generated as orbit of a initial vector under the action of a commutative group of orthogonal matrices, the so called commutative group codes. A method for searching the best n-dimensional commutative group code of order M is presented. Based on the well known Hermite and Smith normal form decomposition of matrices, and also on the relation between 2k-dimensional com- mutative group codes and k-dimensional lattices, we show that it is possible to reduce the number of cases to be analyzed through the identification of isometric codes which can be discarded. The initial vector problem for these codes is formally established as a linear programming problem and used as a sub-routine of the method. Numerical results are presented, including tables of good commutative groups codes in several dimensions. Other contribution of this work is a new class of spherical codes, constructed by placing points on flat tori layers. The codebook on each torus can be generated by a commutative group of orthogonal matrices, using the results previously mentioned. Upper and lower bounds on performance are derived and a systematic method for constructing the codes is presented. Some examples are constructed and the results exhibit good performance when compared to the best known structured spherical codes, with some advantage in the encoding/decoding process, due to the homogeneity, group structure and the relation with lattices in the half of the dimension / Doutorado / Matematica Aplicada / Doutor em Matemática Aplicada

Orientador: Sueli Irene Rodrigues Costa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatisitica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-12T04:27:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_Carina_D.pdf: 1097128 bytes, checksum: 0c1f0fd6e076e3ec82a2b3c34932208e (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Neste trabalho abordamos questões associadas á minimização da probabilidade de erro para a transmissão de sinais em canais gaussianos e em canais com desvanecimento do tipo Rayleigh. Usando a teoria de reticulado ideal, construirmos rotações do reticulado n-dimensional dos inteiros via corpos ciclotômicos. Reticulados construídos deste modo permitem estimativas da distância produto mínima, parâmetro que controla a probabilidade de erro no envio de informações em canais com desvanecimento do tipo Rayleigh. Apresentamos uma nova construção de tais reticulados no caso em que n _e uma potência de 2 e no caso em que n = 3. Estudamos os códigos esféricos que são associados a reticulados com o intuito de obter a maior distância euclidiana mínima, parâmetro que controla a probabilidade de erro em canais gaussianos. Códigos esféricos gerados por grupos comutativos de matrizes ortogonais em dimensão par, 2m, podem ser determinados, via mergulhos de toros planares, pelo quociente de dois reticulados em Rm, onde o sub-reticulado possui uma base cujos vetores são mutuamente ortogonais. Pesquisamos a existência de sub-reticulados nestas condições, nos reticulados com maior densidade de empacotamento em dimensões 2; 3; 4 e 8: Pudemos assim construir famílias de códigos de grupo comutativo que se aproximam do limitante para a distância mínima nas dimensões 4; 6; 8 e 16. / Abstract: We approach here some problems related to minimizing the error probability in signals transmission over Gaussian and Rayleigh channels. Algebraic ideal lattice theory is used to construct rotations of the n-dimensional integer lattice via cyclotomic fields. This construction allows to evaluate the minimum product distance of the lattice, parameter which controls the signal transmission probability through Rayleigh fading channels. We present here such constructions in the cases n = 3 and n a power of 2. Spherical codes generated by commutative group codes of orthogonal matrices in even dimensions, 2m; can be determined by a quotient of n-dimensional lattices, where the sublattice has an orthogonal basis. We characterize families of such sublattices in the lattices with best packing densities in dimensions 2; 3; 4; 6 e 8 and construct the associated spherical codes which approach the commutative group code upper bound for the minimum distance. / Doutorado / Algebra, Geometria/Topologia / Doutor em Matemática