CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / As teorias de dimensÃes extras tem aplicaÃÃo em diversos ramos de FÃsica de altas energias, auxiliando no entendimento do problema de hierarquia de FÃsica de PartÃculas, nos problemas de matÃria escura e energia escura, alÃm da explicaÃÃo de novas partÃculas. O objetivo desta tese à apresentar aspectos gerais da localizaÃÃo de campos em geometrias de mundo brana nÃo fatorizÃveis warped em seis dimensÃes (6D), onde destacaremos o confinamento de campos fermiÃnicos. Iniciaremos apresentando os modelos 6D espessos e regulares desenvolvidos pelo grupo de Teoria de Campos da UFC e faremos um comparativo destes com outros modelos finos ou nÃo regulares da literatura. Compararemos tambÃm as diferenÃas que ocorrem do confinamento de campos de 5D para 6D. AlÃm disso, a localizaÃÃo dos campos bosÃnicos (gravidade, campo escalar e campo de calibre vetorial) em 6D serà tambÃm discutida. Observaremos que o modo zero da gravidade serà responsÃvel por reproduzir a lei de Newton em nosso mundo 4D. Para o tema central do confinamento de fÃrmions, detalharemos os resultados dos artigos publicados durante meu doutorado. Demonstraremos que à necessÃrio o uso de um acoplamento mÃnimo com um campo de calibre tanto para o espinor de Dirac como para o de Rarita-Schwinger em 6D, apontaremos diferentes escolhas de calibre para os diferentes modelos abordados. Seguindo, exibiremos o espinor Elko. Este espinor tem dimensÃo canÃnica de massa um em 4D (dimensÃo de massa dois em 6D), sendo um autoespinor do operador de conjugaÃÃo de carga de dual helicidade e um candidato natural à matÃria escura. Verificaremos que o Elko necessita de um acoplamento exÃtico para seu confinamento em 6D. AlÃm disso, trataremos de assuntos correlacionados, como as correÃÃes da lei de Coulomb para modelos em dimensÃes extras. Outro assunto presente na tese serà a aplicaÃÃo do conceito de Entropia Configuracional para delimitar os parÃmetros de modelos 6D.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Este trabalho se propÃe a investigar e propor diferentes tÃcnicas de estimaÃÃo de canal de mÃltiplas entradas e mÃltiplas saÃdas (MIMO) para sistemas de comunicaÃÃo multiusuÃrio operando em regime de interferÃncia em cenÃrio de mÃltiplas cÃlulas. AtenÃÃo particular à dada ao caso onde as estaÃÃes rÃdio-base sÃo equipadas com arranjos de antenas apresentando grande quantidade de antenas, configurando o que se tem referido na literatura como sistemas de comunicaÃÃo MIMO de grande dimensÃo (VL-MIMO, do inglÃs: very large MIMO). Algumas destas tÃcnicas exploram as propriedades das grandes matrizes aleatÃrias e sÃo menos afetadas pela contaminaÃÃo de pilotos. Nesta dissertaÃÃo, os parÃmetros do canal VL-MIMO sÃo estimados a partir de uma decomposiÃÃo em autovalores (EVD, do inglÃs: eigenvalue-decomposition) da matriz de covariÃncia na saÃda do arranjo de antenas receptoras. Esta tÃcnica se mostra menos sensÃvel à presenÃa de interferÃncia do que outras que nÃo exploram propriedades especÃficas da matriz de canal VL-MIMO, como à o caso da soluÃÃo clÃssica dos mÃnimos quadrados (LS, do inglÃs: least-squares). Nesse contexto, propÃe-se ainda uma soluÃÃo para o fator de ambiguidade multiplicativa do mÃtodo baseado em EVD, utilizando um simples produto de Khatri-Rao. Na segunda parte desta dissertaÃÃo, as propriedades dos sistemas VL-MIMO sÃo empregadas num problema de localizaÃÃo de fontes, a fim de determinar a direÃÃo de chegada (DOA) dos sinais incidentes sobre o arranjo, provenientes da cÃlula em questÃo. Explorando o subespaÃo de representaÃÃo dos sinais interferentes, propÃe-se o uso de um algoritmo de classificaÃÃo de tipo MUSIC para estimar a matriz de canal de forma cega. O mÃtodo proposto converte os altos ganhos de resoluÃÃo dos arranjos VL-MIMO em capacidade de reduÃÃo de interferÃncia, podendo fornecer estimativas do canal adequadas, mesmo sob nÃveis fortes de interferÃncia e tambÃm em casos onde os sinais do usuÃrio desejado e dos interferentes sÃo altamente correlacionados espacialmente. Extensas campanhas de simulaÃÃo computacional foram realizadas, dandoum carÃter exploratÃrio a esta dissertaÃÃo no sentido de abranger diferentes cenÃrios e avaliar as tÃcnicas investigadas em comparaÃÃo com soluÃÃes jà consolidadas, permitindo assim a elaboraÃÃo de um panorama mais completo de caracterizaÃÃo dos problemas de estimaÃÃo de parÃmetros no caso VL-MIMO. / The aim of this dissertation is mainly to investigate and propose different channel estimation techniques for a multicell multiuser multiple-input multiple-output (MIMO) communication system. Particular attention is payed to the case that is referred to as very large (VL) MIMO (VL-MIMO) arrays, where the base stations are equipped with a great (or even huge) number of antenna sensors. Some of these techniques exploit properties issued from the (large) Random Matrices Theory and are therefore less affected by the so-called pilot contamination effect. In this work, the parameters of the VL-MIMO channel are estimated from the eigenvalue decomposition (EVD) of the output covariance matrix of the receive antenna array. This technique is more robust to the interference of signals from other cells compared with methods that do not exploit the specific properties of the VL-MIMO channel matrix, which is the case of the classical least squares (LS) solution. In this context, this work also proposes a simpler way to resolve the scaling ambiguity remaining from the EVD-based method using the Khatri-Rao product. The second part of this dissertation exploits the VL-MIMO properties on a source localization problem, aiming to determine the direction of arrival (DoA) of the signals impinging on the antenna array from a given desired cell. Based on the subspace representation of the outer cell interference signals, we propose a new blind MUSIC-like classification algorithm to estimate the channel matrix. The proposed technique convert the high resolution gains of the VL-MIMO arrays into ability to reduce power of undesired signals, yielding good channel estimates even under high interference power levels, and including cases where desired and undesired signals are strongly correlated. Computer simulations have been done in order to cope with different situations and propagation scenarios, thus yielding an exploratory character to our research and allowing us to evaluate and assess the investigated algorithms, comparing them to consolidated solutions in order to establish a complete overview of the parameter estimation problem in the VL-MIMO case.

Laboratoire I3S/CNRS / Os sistemas de telecomunicaÃÃes atuais oferecem servios que demandam taxas de transmissÃo muito elevadas. O problema da identificaÃÃo de canal aparece nesse contexto com um problema da maior importÃncia. O uso de tÃcnicas cegas tem sido de grande interesse na busca por um melhor compromisso entre uma taxas binÃria adequada e a qualidade da informaÃÃo recuperada. Apoiando-se em propriedades especiais dos cumulantes de 4a ordem dos sinais à saÃda do canal, esta tese introduz novas ferramentas de processamento de sinais com aplicaÃÃes em sistemas de comunicaÃÃo rÃdio-mÃveis. Explorando a estrutura simÃtrica dos cumulantes de saÃda, o problema da identificaÃÃo cega de canais à abordado a partir de um modelo multilinear do tensor de cumulantes 4a ordem, baseado em uma decomposiÃÃo em fatores paralelos (Parafac). No caso SISO, os componentes do novo modelo tensorial apresentam uma estrutura Hankel. No caso de canais MIMO sem memÃria, a redundÃncia dos fatores tensoriais à explorada na estimaÃÃo dos coeficientes dos canal. Neste contexto, novos algoritmos de identificaÃÃo cega de canais sÃo desenvolvidos nesta tese com base em um problema de otimizaÃÃo de mÃnimos quadrados de passo Ãnico (SS-LS). Os mÃtodos propostos exploram plenamente a estrutura multilinear do tensor de cumulantes bem como suas simetrias e redundÃncias, evitando assim qualquer forma de prÃ-processamento. Com efeito, a abordagem SS-LS induz uma soluÃÃo baseada em um Ãnico procedimento de minimizaÃÃo, sem etapas intermediÃrias, contrariamente ao que ocorre na maior parte dos mÃtodos existentes na literatura. Utilizando apenas os cumulantes de ordem 4 e explorando o conceito de Arranjo Virtual, trata-se tambÃm o problema da localizaÃÃo de fontes, num contexto multiusuÃrio. Uma contribuÃÃo original consiste em aumentar o nÃmero de sensores virtuais com base em uma decomposiÃÃo particular do tensor de cumulantes, melhorando assim a resoluÃÃo do arranjo, cuja estrutura à tipicamente obtida quando se usa estatÃsticas de ordem 6. Considera-se ainda a estimaÃÃo dos parÃmetros fÃsicos de um canal de comunicaÃÃo MIMO com muti-percursos. AtravÃs de uma abordagem completamente cega, o canal multi-percurso à primeiramente tratado como um modelo convolutivo e uma nova tÃcnica à proposta para estimar seus coeficientes. Esta tÃcnica nÃo-paramÃtrica generaliza os mÃtodos previamente propostos para os casos SISO e MIMO (sem memÃria). Fazendo uso de um formalismo tensorial para representar o canal de multi-percursos MIMO, seus parÃmetros fÃsicos podem ser obtidos atravÃs de uma tÃcnica combinada de tipo ALS-MUSIC, baseada em um algoritmo de subespaÃo. Por fim, serà considerado o problema da determinaÃÃo de ordem de canais FIR, particularmente no caso de sistemas MISO. Um procedimento completo à introduzido para a detecÃÃo e estimaÃÃo de canais de comunicaÃÃo MISO seletivos em freqÃÃncia. O novo algoritmo, baseado em uma abordagem de deflaÃÃo, detecta sucessivamente cada fonte de sinal, determina a ordem de seu canal de transmissÃo individual e estima os coeficientes associados. / Les systÃmes de tÃlÃcommunications modernes exigent des dÃbits de transmission trÃs ÃlevÃs. Dans ce cadre, le problÃme dâidentification de canaux est un enjeu majeur. Lâutilisation de techniques aveugles est dâun grand intÃrÃt pour avoir le meilleur compromis entre un taux binaire adÃquat et la qualità de lâinformation rÃcupÃrÃe. En utilisant les propriÃtÃs des cumulants dâordre 4 des signaux de sortie du canal, cette thÃse introduit de nouvelles mÃthodes de traitement du signal tensoriel avec des applications pour les systÃmes de communication radio-mobiles. En utilisant la structure symÃtrique des cumulants de sortie, nous traitons le problÃme de lâidentification aveugle de canaux en introduisant un mod`ele multilinÃaire pour le tenseur des cumulants dâordre 4, basà sur une dÃcomposition de type Parafac. Dans le cas SISO, les composantes du modÃle tensoriel ont une structure de Hankel. Dans le cas de canaux MIMO instantanÃs, la redondance des facteurs tensoriels est exploitÃe pour lâestimation des coefficients du canal. Dans ce contexte, nous dÃveloppons des algorithmes dâidentification aveugle basÃs sur une minimisation de type moindres carrÃs à pas unique (SS-LS). Les mÃthodes proposÃes exploitent la structure multilinÃaire du tenseur de cumulants aussi bien que les relations de symÃtrie et de redondance, ce qui permet dâÃviter toute sorte de traitement au prÃalable. En effet, lâapproche SS-LS induit une solution basÃe sur une seule et unique procÃdure dâoptimisation, sans les Ãtapes intermÃdiaires requises par la majorità des mÃthodes existant dans la littÃrature. En exploitant seulement les cumulants dâordre 4 et le concept de rÃseau virtuel, nous abordons aussi le problÃme de la localisation de sources dans le cadre dâun rÃseau dâantennes multiutilisateur. Une contribution originale consiste à augmenter le nombre de capteurs virtuels en exploitant un arrangement particulier du tenseur de cumulants, de maniÃre à amÃliorer la rÃsolution du rÃseau, dont la structure Ãquivaut à celle qui est typiquement issue de lâutilisation des statistiques dâordre 6. Nous traitons par ailleurs le problÃme de lâestimation des paramÃtres physiques dâun canal de communication de type MIMO à trajets multiples. Dans un premier temps, nous considÂerons le canal à trajets multiples comme un modÃle MIMO convolutif et proposons une nouvelle technique dâestimation des coefficients. Cette technique non-paramÃtrique gÃnÃralise les mÃthodes proposÃes dans les chapitres prÃcÃdents pour les cas SISO et MIMO instantanÃ. En reprÃsentant le canal multi-trajet à lâaide dâun formalisme tensoriel, les paramÃtres physiques sont obtenus en utilisant une technique combinÃe de type ALS-MUSIC, basÃe sur un algorithme de sous-espaces. Enfin, nous considÃrons le problÃme de la dÂetermination dâordre de canaux de type RIF, dans le contexte des systÃmes MISO. Nous introduisons une procÃdure complÃte qui combine la dÃtection des signaux avec lâestimation des canaux de communication MISO sÃlectifs en frÃquence. Ce nouvel algorithme, basà sur une technique de dÃflation, est capable de dÃtecter successivement les sources, de dÃterminer lâordre de chaque canal de transmission et dâestimer les coefficients associÂes.