CAVALCANTE. I. V. Abordagem tensorial para estimação de canal em Redes MIMO cooperativas multi-salto. 2014. 60 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-27T18:50:23Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_ivcavalcante.pdf: 2693074 bytes, checksum: a3db9ccd4fcb7942b931a50333723229 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-03-04T16:04:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_ivcavalcante.pdf: 2693074 bytes, checksum: a3db9ccd4fcb7942b931a50333723229 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T16:04:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_ivcavalcante.pdf: 2693074 bytes, checksum: a3db9ccd4fcb7942b931a50333723229 (MD5) Previous issue date: 2014-07-18 / In this dissertation the problem of channel estimation in cooperative MIMO systems is investigated. More specifically, channel estimation techniques have been developed for a communication system assisted by relays with amplify-and-forward (AF) processing system in a three-hop scenario. The techniques developed use training sequences and enable, at the receiving node, the estimation of all the channels involved in the communication process. In an initial scenario, we consider a communication system with N transmit antennas and M receive antennas and between these nodes we have two relay groups with R1 and R2 antennas each. We propose protocols based on temporal multiplexing to coordinate the retransmission of the signals. At the end of the training phase, the receiving node estimates the channel matrices by combining the received data. By exploiting the multilinear (tensorial) structure of the sets of signals, we can model the received data through tensor models, such as PARAFAC and PARATUCK2 . This work proposes the combined use of these models and algebraic techniques to explore the spatial diversity. Secondly, we consider that the number of transmit and receive antennas at the relays may be different and that the data can travel in a bidirectional scheme (two-way). In order to validate the algorithms we use Monte-Carlo simulations in which we compare our proposed models with competing channel estimation algorithms, such as, the PARAFAC and Khatri-Rao factorization based algorithms in terms of NMSE and bit error rate. / Nesta dissertação o problema de estimação de canal em sistemas MIMO cooperativos é investigado. Mais especificamente, foram desenvolvidas técnicas para estimação de canal em um sistema de comunicação assistida por relays com processamento do tipo amplifica-e-encaminha (do inglês, amplify-and-forward) em um cenário de 3 saltos. As técnicas desenvolvidas utilizam sequência de treinamento e habilitam, no nó receptor, a estimação de todos os canais envolvidos no processo de comunicação. Em um cenário inicial, consideramos um sistema de comunicação com N antenas transmissoras e M antenas receptoras e entre esses nós temos dois grupos de relays com R1 e R2 antenas cada um. Foram desenvolvidos protocolos de transmissão baseado em multiplexação temporal para coordenar as retransmissões dos sinais. Ao final da fase de treinamento, o nó receptor faz a estimação das matrizes de canal através da combinação dos dados recebidos. Explorando a estrutura multilinear (tensorial) dos diversos conjuntos de sinais, podemos modelar os dados recebidos através de modelos tensoriais, tais como: PARAFAC e PARATUCK2. Este trabalho propõe a utilização combinada desses modelos e de técnicas algébricas para explorar a diversidade espacial. Em um segundo momento, consideramos que o número de antenas transmissoras e receptoras dos relays podem ser diferentes e ainda que os dados podem trafegar em um esquema bidirecional (do inglês, two-way). Para fins de validação dos algoritmos utilizamos simulações de Monte-Carlo em que comparamos os modelos propostos com outros algoritmos de estimação de canal, tais como os algoritmos baseados em PARAFAC e Fatoração de Khatri-Rao em termos de NMSE e taxa de erro de bit.

MOREIRA, D. C. Estratégias de estimação de canal para adaptação de enlace em sistemas MIMO-OFDM. 2006. 63 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2006. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-04-04T13:50:07Z No. of bitstreams: 1 2006_dis_dcmoreira.pdf: 885067 bytes, checksum: f54ae83abf19d58843579e9e87c815c8 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-04-06T18:24:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_dis_dcmoreira.pdf: 885067 bytes, checksum: f54ae83abf19d58843579e9e87c815c8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-06T18:24:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_dis_dcmoreira.pdf: 885067 bytes, checksum: f54ae83abf19d58843579e9e87c815c8 (MD5) Previous issue date: 2006-11-13 / Nowadays the internet is a widely used tool and the great development and popularity of wireless technologies leads us to a future where the connectivity will be characterized as “anywhere, anytime”. Such characteristic is considered essential in 4G systems. However, for a satisfactory user experience a secure and efficient connectivity has to be always available. To obtain such efficiency, the research community has generated a number of promising solutions that achieve significative improvements in system performance, such as adaptive modulation and coding, space-time coding, multiple antennas and MIMO (Multiple Input Multiple Output ) channels, multicarrier modulation, multiuser detection, etc. [1]. Among these solutions, the system adaptation is a particularly interesting one, there is, the system must constantly adapt itself to achieve the best performance for each situation. However, one important premise for the system adaptation is the knowledge of the channel state information (CSI). To obtain this knowledge, several channel estimation strategies were proposed in the literature, each one with advantages and disadvantages. In this work we analyze the impact of channel estimation in the link adaptation through computer simulations1. Two channel estimation techniques with different characteristics were analyzed for some specific scenarios in a MIMO-OFDM (Multiple Input Multiple Output - Orthogonal Frequency Division Multiplexing ) system. To perform the analysis it was used a metric that consider the redundancy introduced to estimate the channel and the channel estimation error of each technique. The obtained results constitute curves that can be used to perform link adaptation in a more realistic way, that is, considering the effect of channel estimation. Besides, it is shown that even the choice of the channel estimation strategy can be an adaptable parameter so that the most adequate channel estimation strategy for each system state is used. / Atualmente a internet é uma ferramenta largamente utilizada e o grande desenvolvimentoe popularidade de tecnologias de acesso sem-fio (wireless) nos levam a um futuro no qual uma conexão caracterizada por estar disponível “anytime, anywhere”, ou seja, a qualquer hora e em qualquer lugar, será essencial. Tal característica é considerada obrigatória em sistemas4G (quarta geração), mas para uma experiência satisfatória para o usuário é necessário que uma conexão segura e eficiente esteja disponível. A fim de obter tal eficiência, a comunidade de pesquisa tem gerado algumas soluções promissoras que obtêm ganhos significativos no desempenho do sistema, tais como modulação e codificação adaptativas, codificação espaço-temporal, múltiplas antenas e canais MIMO (Multiple Input Multiple Output ), modulação multiportadora, detecção multiusuário, etc. [1]. Dentre essas soluções, destaca-se a adaptação do sistema, ou seja, o sistema deve estar em constante adaptação para obter sempre o melhor desempenho possível para cada situação em que se encontra. No entanto, uma importante premissa para a adaptação do sistema consiste em conhecer o estado atual em que o sistema se encontra (informação sobre o canal de comunicação). Para isso diversas técnicas de estimação de canal são propostas na literatura, cada uma possuindo vantagens e desvantagens. Nesse trabalho o impacto da estimação de canal na adaptação de enlace é analisado através de simulações computacionais1. Em particular, duas técnicas de estimação de canal com características diferentes são analisadas, para alguns cenários específicos em um sistema MIMO-OFDM (Multiple Input Multiple Output - Orthogonal Frequency Division Multiplexing ), através de uma métrica que considera tanto a redundância introduzida para estimar o canal quanto o erro de estimação de canal de cada técnica. Os resultados encontrados constituem curvas que podem ser utilizadas para efetuar a adaptação de enlace do sistema de maneira mais realista, ou seja, considerando o efeito da estimação de canal, além de incluir a própria técnica de estimação de canal como um parâmetro a ser adaptado.

SANTOS, D. M. S. Seleção de símbolos piloto em sistemas de comunicação sem fio. 2016. 65 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-11-03T10:53:31Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_dmssantos.pdf: 2108362 bytes, checksum: 3d19fb1e9ea4fccac493580cb117ccb2 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-11-16T16:53:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_dmssantos.pdf: 2108362 bytes, checksum: 3d19fb1e9ea4fccac493580cb117ccb2 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-16T16:53:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_dmssantos.pdf: 2108362 bytes, checksum: 3d19fb1e9ea4fccac493580cb117ccb2 (MD5) Previous issue date: 2016-07-19 / In order to achieve gains on the transmission capacity with lower error probability so the current requirements of mobile communication applications can be met, the way of how data is processed is crucial to improve system performance. In order to improve the quality of the transmission in multi-antenna systems, this work uses techniques of preprocessing of the transmitted signal to improve the system performance measured by the SNR (Signal to Noise Ratio) under a space-time transmit antenna array channel model, where the temporal dynamics of the channel is modeled by a Gauss-Markov process and the spatial correlation by a Kronecker model. Based on the statistical properties of the channel, we use the optimal linear algorithm, also known as a Kalman filter, associated with the transmitted pilot symbols for its estimation. From several sequences of defined pilot symbols, this work proposes an algorithm capable of selecting the best sequences of pilot symbols that maximize the received SNR. In the numerical simulations, we analyze the performance of the proposed method for pilot symbols selection and, as benchmark, the performance of the method of random pilot symbols selection. The results show the proposed method outperforms the random selection one. / Com o objetivo de se alcançar ganhos na capacidade de transmissão com menor probabilidade de erro para atender as atuais aplicações de comunicação móveis, o modo de tratamento dos dados é fundamental para a melhoria do desempenho do sistema. A fim de melhorar a qualidade de transmissão em sistemas de múltiplas antenas, este trabalho faz uso de técnicas de pré-processamento do sinal transmitido de forma a melhorar o desempenho do sistema, medido pela métrica da SNR (do inglês, Signal to Noise Ratio) sob um modelo de canal de arranjo de antenas transmissoras espaço-temporal, onde a dinâmica temporal do canal é modelada por um processo de Gauss-Markov e a correlação espacial por um modelo de Kronecker. Com base nas propriedades estatísticas do canal, faz-se sua estimação pelo algoritmo linear ótimo, também conhecido como filtro de Kalman, associado com os símbolos piloto transmitidos. A partir de várias sequências de símbolos pilotos definidas em um conjunto de palavras códigos, esta dissertação propõe um algoritmo capaz de selecionar as melhores sequências de símbolos pilotos que maximizam a SNR recebida. Nas simulações computacionais, são analisados o desempenho do método proposto de seleção de símbolos piloto e, como um referencial de comparação, o desempenho do método padrão de símbolos piloto escolhidos de maneira aleatória. Os resultados numéricos mostram que o método proposto tem desempenho de SNR recebida melhor do que o método de seleção aleatória.

ALMEIDA, A. L. F. Modelagem tensorial e processamento de sinais por sistemas de comunicações de redes. 2007. 241 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Teleinformática) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2007. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-04-01T17:49:08Z No. of bitstreams: 1 2007_tese_alfalmeida.pdf: 1785785 bytes, checksum: 552f0aa3c9fa8f36f91fef9c1fe5e883 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-04-01T18:44:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_tese_alfalmeida.pdf: 1785785 bytes, checksum: 552f0aa3c9fa8f36f91fef9c1fe5e883 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-01T18:44:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_tese_alfalmeida.pdf: 1785785 bytes, checksum: 552f0aa3c9fa8f36f91fef9c1fe5e883 (MD5) Previous issue date: 2007-11-02 / In several signal processing applications for wireless communications, the received signal is multidimensional in nature and may exhibit a multilinear algebraic structure. In this context, the PARAFAC tensor decomposition has been the subject of several works in the past six years. However, generalized tensor decompositions are necessary for covering a wider class of wireless communication systems with more complex transmission structures, more realistic channel models and more efficient receiver signal processing. This thesis investigates tensor modeling approaches for multiple-antenna systems, channel equalization, signal separation and parametric channel estimation. New tensor decompositions, namely, the block-constrained PARAFAC and CONFAC decompositions, are developed and studied in terms of identifiability. First, the block-constrained PARAFAC decomposition is applied for a uni¯ed tensor modeling of oversampled, DS-CDMA and OFDM systems with application to blind multiuser equalization. This decomposition is also used for modeling multiple-antenna (MIMO) transmission systems with block space-time spreading and blind detection, which generalizes previous tensor-based MIMO transmission models. The CONFAC decomposition is then exploited for designing new MIMO-CDMA transmission schemes combining spatial diversity and multiplexing. Blind symbol/code/channel recovery is discussed from the uniqueness properties of this decomposition. This thesis also studies new applications of third-order PARAFAC decomposition. A new space-time-frequency spreading system is proposed for multicarrier multiple-access systems, where this decomposition is used as a joint spreading and multiplexing tool at the transmitter using tridimensional spreading code with trilinear structure. Finally, we present a PARAFAC modeling approach for the parametric estimation of SIMO and MIMO multipath wireless channels with time-varying structure. / Em diversas aplicações do processamento de sinais em sistemas de comunicação sem-fio, o sinal recebido é de natureza multidimensional, possuindo uma estrutura algébrica multilinear. Neste contexto, a decomposição tensorial PARAFAC tem sido utilizada em vários trabalhos ao longo dos últimos seis anos. Observa-se, entretanto, que decomposições tensoriais generalizadas são necessárias para modelar uma classe mais ampla de sistemas de comunicação, caracterizada pela presença de estruturas de transmissão mais complexas, por modelos de canal mais realistas, e por técnicas de processamento de sinais mais eficientes no receptor. Esta tese investiga novas abordagens tensorias e suas aplicações em modelagem de sistemas MIMO, equalização, separação de sinais e estimação paramétrica de canal. Inicialmente, duas novas decomposições tensoriais (PARAFAC em blocos com restrições e CONFAC) são desenvolvidas e estudadas em termos de identificabilidade. Em uma segunda parte do trabalho, novas aplicações destas decomposições tensoriais são propostas. A decomposição PARAFAC em blocos com restrições é aplicada, primeiramente, µa modelagem unificada de sistemassuperamostrados, DS-CDMA e OFDM, com aplicação em equalização multiusuária. Em seguida, esta decomposição é utilizada na modelagem de sistemas de transmissão MIMO com espalhamento espaço-temporal e detecção conjunta. Em seguida, a decomposição CONFAC é explorada na concepção de uma nova arquitetura generalizada de transmissão MIMO/CDMA que combina diversidade e multiplexagem. As propriedades de unicidade desta decomposição permitem o uso do processamento não-supervisionado no receptor, visando a reconstrução dos sinais transmitidos e a estimação do canal. Na terceira e última parte deste trabalho, explora-se a decomposição PARAFAC no contexto de duas aplicações diferentes. Na primeira, uma nova estrutura de transmissão espaço-temporal-freqüencial é proposta para sistemas MIMO multiportadora. A segunda aplicação consiste em um novo estimador paramétrico para canais multipercursos.

Orientador: Prof. Dr. Murilo Bellezoni Loiola / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Informação, 2017.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this master thesis it is proposed a MIMO communication scheme with four transmit antennas and unitary transmission rate. The performance and robustness of the scheme are evaluated and compared with other good proposals recently presented in the literature. The proposed scheme uses a preprocessor based on phase feedback. The preprocessor allows the proposed scheme to obtain full diversity and also coding gain. The pre-processing considers a codebook design, whose size is dependent on the number of feedback bits. Error probability analysis is provided, where the upper and lower bounds for different numbers of feedback bits and antennas are presented, considering two different types of constellations, QAM and PSK. For robustness analysis, channels estimators were used. For the channel estimators model it was added the effects of spatial correlation, enabling the evaluation the losses caused by the spatial correlation among the antennas, and the Doppler effect, for evaluating the loss performance due to the relative mobilitys between trnamitter and receiver. / Nesta dissertação propõe-se um esquema de comunicação MIMO para quatro antenas transmissoras com taxa de transmissão unitária. O desempenho e a robustez do esquema proposto são avaliados e comparados com outras boas propostas recentemente apresentadas na literatura. O esquema proposto utiliza um pré-processador baseado na realimentação de fase provinda do receptor. O pré-processamento permite que o esquema proposto alcance um grau de diversidade completo bem como um ganho de codificação. A pré-codificação considera o uso de um codebook, cujo comprimento depende do número de bits de realimentação disponível. Faz-se uma análise de desempenho da probabilidade de erro, mostrando os limitantes superior e inferior do esquema para diferentes quantidades de bits de realimentação, diferentes números de antenas e para as constelações do tipo PSK e QAM. Para a análise de robustez, considerou-se o emprego de estimadores de canais clássicos. No modelo utilizado para os estimadores de canais foram acrescentados os efeitos da correlação espacial, para se verificar as perdas decorrentes da correlação espacial entre as antenas, e do efeito Doppler, para se avaliar a perda de desempenho decorrente da mobilidade relativa entre transmissor e receptor.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-25T12:36:15Z No. of bitstreams: 1 antonioangelomissiaggiapicorone.pdf: 6590019 bytes, checksum: 115ef6e90742599945ac5e9c8c44cb2c (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-25T15:26:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 antonioangelomissiaggiapicorone.pdf: 6590019 bytes, checksum: 115ef6e90742599945ac5e9c8c44cb2c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-25T15:26:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 antonioangelomissiaggiapicorone.pdf: 6590019 bytes, checksum: 115ef6e90742599945ac5e9c8c44cb2c (MD5) Previous issue date: 2014-08-22 / Esta tese discute a medição e a caracterização das redes de distribuição de energia elétrica de baixa tensão (RDE-BT) e externa (outdoor) como meio de comunicação de dados para sistemas power line communication (PLC). São apresentados e discutidos diversos parâmetros obtidos a partir de uma campanha de medição realizada na RDE-BT de uma concessionária brasileira. Dentre os parâmetros analisados destacam-se o tempo de coerência, banda de coerência, espalhamento do atraso, comprimento da resposta ao impulso do canal e capacidade do canal, quando se considera as bandas de frequências de 1,7 a 30 MHz, 1,7 a 50 MHz e 1,7 a 100 MHz. As análises estatísticas evidenciam o potencial da rede de energia elétrica como meio de comunicação e discute os limites dessa potencialidade. Além disso, são propostos modelos de densidade espectral de potência dos ruídos, caracterização esparsa de canais PLC e proposto um modelo para geração de canais PLC variantes no tempo, cujo tempo de coerência entre as realizações dos canais é controlado. A estimação de canais PLC é apresentada como uma oportunidade de aplicação das técnicas de amostragem compressiva. Os resultados relacionados com as modelagens propostas constituem um ferramental de grande utilidade para projetar e analisar o desempenho de sistemas PLC. / This dissertation aims at discussing the measurement and characterization of outdoor electric power grid of low voltage as communication medium (power line communication - PLC). Statistical analyses carried out on several parameters such as average channel gain, coherence time, coherence bandwidth, delay spread, length of the channel impulse response, and channel capacity, when it is considered the frequency bands from 1.7 to 30 MHz, from 1.7 up to 50 MHz, and from 1.7 up to 100 MHz, are presented. These analyses reveal the circumstances in which outdoor and low-voltage electric power grids can be advantageous to support a reliable and efficient PLC system operation. Moreover, power spectral density models of additive noise and sparse representation of PLC channels are proposed. Also, a PLC time-varying channels model generator that makes use of coherence time is introduced. The proposed model generator, which is validated with measured PLC channels, is an effective tool to carry out performance analysis of PLC systems. Finally, PLC channel estimation is highlighted as an opportunity for the application of compressive sampling-based techniques. The use of traditional OFDM - based channel estimation techniques and the ones based on compressive sensing gives some directions for advancing channel estimation techniques for PLC channels.