Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-12-22T03:04:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336606.pdf: 1420875 bytes, checksum: fc06a8536185fca02fd65d1579698fb0 (MD5) Previous issue date: 2015 / Este trabalho investiga técnicas de codificação de rede na camada física (PNC) no domínio da frequência. Para fundamentar o trabalho, apresenta-se uma breve revisão teórica sobre a abordagem algébrica de Feng, Silva e Kschischang, conhecida como codificação de rede via reticulados (LNC) e baseada no trabalho de Nazer e Gastpar com a técnica computa-e-encaminha (CeF). Também são revisados os aspectos fundamentais de sistemas multiportadora, em particular para a Multiplexação Ortogonal por Divisão na Frequência (OFDM) e Sistemas Multiportadora com Banco de Filtros (FBMC). Após a fundamentação teórica, analisam-se trabalhos relacionados da literatura que envolvem a aplicação de PNC em sistemas OFDM. Suas principais características de implementação são discutidas e apresentadas. Seguindo a abordagem algébrica do LNC, esta dissertação encerra trazendo uma contribuição original de estratégia PNC que estende o computa-e-encaminha para codificação de quadro em sistemas OFDM particularizada para a modulação BPSK. Nesta contribuição, cada usuário codifica sua mensagem e espalha a palavra-código no quadro OFDM. Os usuários transmitem simultaneamente e o relay decodifica uma combinação linear das mensagens via decodificação de reticulados. Resultados numéricos mostram um bom desempenho da estratégia em uma rede bidirecional com relay em comparação às técnicas encontradas na literatura. Outra contribuição da dissertação é a modelagem da etapa de múltiplo acesso com sistemas FBMC, na qual mostramos a impossibilidade da aplicação direta da estratégia PNC.<br> / Abstract : This work investigates physical-layer network coding (PNC) strategies in frequency domain. In order to provide background knowledge to the reader, we present a brief review of an algebraic approach for PNC, developed by Feng, Silva and Kschischang and named by the authors as lattice network coding (LNC). The LNC strategy is based on Nazer and Gastpar's compute-and-forward (C&F) technique. We also review the basic theory about multicarrier systems, in particular Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) and Filter-Bank Multicarrier Systems (FBMC). After the background introduction, we recall some results from related works in the literature involving PNC applications for OFDM systems. The main implementation aspects of the work presented in these papers are presented and discussed. Following the guidelines from the LNC algebraic approach, this work proposes an original contribuition of a PNC strategy generalizing the compute-and-forward technique to a frame coding strategy in OFDM systems with BPSK modulation. In our strategy, each user encodes its message and spreads the codeword in an OFDM frame. The users then transmit simultaneously to a relay, which in turn decodes a linear combination of the messages using lattice decoding techniques. Numerical simulations show good performance of the proposed framework when comparing with other authors strategies. Another contribution of our work is a multiple access model for FBMC systems, showing that it is not possible to directly apply the PNC strategy in such systems.

Tese [doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-03-04T20:25:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 313798.pdf: 1435833 bytes, checksum: b7171744ac5d13d73f8e3e386ef32800 (MD5) / Nesta tese, novas técnicas de equalização e précodificação para sistemas multiportadora foram propostas e analisadas. Primeiramente, foi analisado o desempenho de erro dos sistemas multiportadoras baseados em bancos de filtros (FBMC) précodificados. Foi descoberto que este desempenho é altamente sensível à completa equalização dos subcanais. Quando há interferência intersimbólica residual proveniente de equalização imperfeita do subcanal, há uma perda de diversidade; esta diversidade pode ser restaurada adotando um número de subcanais suficiente para que o subcanal sofra desvanecimento plano ou utilizando um equalizador de subcanal com comprimento suficiente para compensar a resposta em frequência deste. Após isto, uma aproximação para a distribuição para a relação sinal/ruído+interferência (SINR) de sistemas SC-FDE utilizando equalização linear MMSE foi proposta. Esta aproximação usa a distribuição lognormal com a menor distância de Kullback-Leibler para a verdadeira distribuição, e se mostrou precisa no desempenho de erro; ela serve como uma abstração do sistema. Com esta abstração, foi proposto um método preciso para obter o desempenho de erro codificado analítico desses sistemas. Finalmente, précodificadores Tomlinson-Harashima (THP) e equalizadores (lineares e de decisão realimentada) utilizando o processamento largamente linear para sistemas SC-FDE foram propostos. Estes précodificadores e equalizadores têm um desempenho de erro melhor quando comparados com suas versões estritamente lineares se sinais provenientes de uma constelação imprópria são transmitidos. Além disso, o desempenho de erro quando equalizadores com realimentação de decisão são utilizados é menos sensível ao comprimento do filtro realimentado. Quando précodificadores largamente lineares são utilizados, este desempenho torna-se menos sensível a erros de estimação do canal

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T23:40:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 313281.pdf: 3136817 bytes, checksum: fec9018b2cb42619f9b9ce84247bff4a (MD5) / Apresentam-se neste trabalho o desenvolvimento e a implementação de sistemas de monitoramento e validação de sensores de poços de petróleo, utilizando técnicas de aprendizado de máquina para a construção de modelos empíricos baseados em histórico de dados. Tais sistemas são fundamentados na redundância analítica dos sensores e o foco principal é a detecção de possíveis desvios nas leituras realizadas por esses dispositivos. Basicamente, o processo de validação é composto por três etapas: a predição das atuais leituras de sensores a partir de seus históricos de dados, a comparação entre as predições geradas e as correspondentes leituras dos sensores e, finalmente, a detecção de mudanças estatísticas nas propriedades dos resultados dessa comparação. Para verificar a aplicabilidade dos sistemas desenvolvidos, são realizados ensaios com diferentes conjuntos de dados: um conjunto de dados gerado a partir da simulação do modelo de um poço de petróleo e um conjunto de dados coletados de sensores de um poço real. De acordo com os resultados obtidos e as métricas de desempenho adotadas, o emprego de modelos empíricos baseados em histórico para a validação de sensores de poços de petróleo é promissor.<br> / Abstract : This work demonstrates the development and implementation of monitoring and validation systems for oil well sensors, using machine learning techniques to build data-drivenmodels of the behaviour of correlated sensors. These systems are based on the analytical redundancy of the sensors and the main objective is the calibration drift detection and isolation. Basically, the validation process is composed of three steps: the prediction of the sensors values given by the data-driven models, the comparison between the prediction and the actual sensor value, generating residuals, and, finally, the detection of abnormal changes in the statistical properties of the residuals. To verify the applicability of the developed systems, tests with two different datasets are performed: one dataset generated by the simulation of an oil well model and one dataset collected from sensors of a real oil well. Considering the obtained results and the performance metrics adopted, the use of data-driven models for validation of oil well sensors is promising.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 1994. / Made available in DSpace on 2013-12-05T20:21:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 98102.pdf: 2691051 bytes, checksum: 8920311c882f19e8fdb26d18c7029177 (MD5) Previous issue date: 1994 / Este trabalho apresenta a proposta de um sistema de comando e controle digital baseados no DSP (Processador Digital de Sinais), visando monitorar e controlar a tensão de saída de um conversor AC/DC trifásico, com o objetivo de maximizar o fator de potência através da regulação da tensão de saída do conversor. A variável de controle do conversor é a tensão DC na saída, cuja regulação é obtida através da atuação apropriada no ângulo de condução de três interruptores semicondutores auxiliares bidirecionais em corrente. O DSP tem a função de gerar e determinar o valor deste ângulo com o intuito de obter correção do fator de potência. O resultado final, obtido pela atuação do controle. é um conversor AC/DC com alto fator de potência e tensão de saída regulada em uma grande faixa de excursão da potência de saída.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T17:04:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 199266.pdf: 1393393 bytes, checksum: a7309627df10d0969c353b3aa45d7722 (MD5) / Nesta tese, consideramos novos esquemas semi-cegos de estimação, detecção e decodificação combinadas para canais de comunicações móveis. Duas situações distintas são consideradas. Primeiro, aquela onde o enlace do sistema de comunicações é feito com apenas uma antena transmissora e uma antena receptora, o chamado canal SISO. A segunda situação é aquela onde o enlace é feito através de múltiplas antenas, o dito canal MIMO. Referente ao caso SISO apresentamos duas contribuições. Primeiro, um receptor semi-cego para canais seletivos em freqüência, usando códigos turbo e o algoritmo de Baum-Welch para estimar o canal, é introduzido e analisado comparativamente a um esquema cego recentemente proposto. A seguir, investigamos teórica e praticamente, o desempenho de receptores amostrados à taxa de símbolos, onde o meio é contínuo e desconhecido. Já no que diz respeito ao caso MIMO, inicialmente propomos dois esquemas iterativos para canais quasi-estáticos seletivos em freqüência e modulação codificada espácio-temporal, onde o algoritmo EM é usado para estimar o canal desconhecido, e uma supertreliça ou treliças separadas são usadas para detecção e decodificação. Por fim, introduzimos um modelo Markoviano para o canal MIMO com desvanecimento plano e variante no tempo, e em seguida apresentamos um receptor verdadeiramente iterativo que explora este modelo.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T17:59:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 197742.pdf: 2078826 bytes, checksum: f1ad2315841dce936658449b13acaeb3 (MD5) / Filtros adaptativos são amplamente utilizados como soluções para o problema do cancelamento de eco acústico (AEC), que surge quando um microfone e um alto-falante estão acoplados acusticamente. Os sistemas acústicos não-estacionários geralmente são descritos com o modelo de Markov de primeira ordem apresentado por Widrow. Na primeira parte deste trabalho é desenvolvido um novo modelo acústico baseado em informações da realidade física do ambiente. Compara-se este com o conhecido modelo de Markov e são apresentadas as vantagens em utilizar este novo modelo na representação de ambientes acústicos em estudos de cancelamento de eco.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-21T11:30:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 212259.pdf: 2419766 bytes, checksum: 59a3b2dc3c314557116536d0f0440000 (MD5) / A área de pesquisa conhecida como classificação de sinais de áudio busca realizar a identificação automática das classes de áudio (fala, música, ruído, canto, dentre outras). Inicialmente, o objetivo deste trabalho é apresentar o estado-da-arte nessa área de pesquisa e discutir a sua estrutura padrão de diagrama em blocos. Atenção especial é dada à etapa de extração de parâmetros. Posteriormente, o objetivo do trabalho adquire caráter de inovação científica, concentrando-se no tema específico de segmentação do canto dentro de sinais de música. A abordagem proposta baseia-se na diferença entre o conteúdo harmônico dos sinais de canto e de instrumentos musicais, observadas através de análise visual do espectrograma. Os resultados obtidos são comparados com os de outra técnica proposta na literatura, usando o mesmo banco de dados. Mesmo considerando um método de medida de desempenho mais criterioso, a taxa de acerto obtida situa-se na mesma faixa da técnica usada como comparação, em torno de 80%. Como vantagem, a abordagem aqui proposta apresenta menor complexidade computacional. Adicionalmente, permite discriminar os diferentes tipos de erro envolvidos no processo de segmentação, sugerindo alternativas para reduzi-los, quando possível. Finalmente, a partir do algoritmo proposto, é realizado um primeiro experimento com o objetivo de separar os sinais de canto de instrumentos musicais dentro de um sinal de música. Os resultados subjetivos obtidos indicam que o processo de separação proposto opera satisfatoriamente.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-21T20:58:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 210315.pdf: 1621085 bytes, checksum: cda085a3ac488a533388fcac6d73f5e4 (MD5) / Esta dissertação apresenta um estudo do comportamento de diversos algoritmos adaptativos capazes de realizar a formatação de feixe em uma transmissão OFDM. A técnica de transmissão/recepção OFDM envolve sinais tanto no domínio do tempo quanto no domínio da freqüência, o que possibilita o emprego de dois métodos de estimação do vetor de coeficientes responsável pela formatação de feixe. O primeiro método realiza a estimação no domínio temporal, necessitando de apenas uma FFT e uma IFFT no processo de recepção. O segundo método realiza a estimação no domínio da freqüência e exige uma FFT para cada antena do arranjo. Cada um dos métodos apresenta seus prós e contras em diferentes situações de canal. Portanto, para cada método, situação e algoritmo utilizado, é interessante obter o comportamento do algoritmo, permitindo assim fazer uma comparação entre eles. Outro importante resultado obtido das simulações é a comparação entre um sistema de único usuário, utilizando uma antena, e um sistema multiusuário empregando múltiplas antenas. São apresentadas ainda duas novas proposições para a melhoria de formatadores de feixe no domínio temporal. A primeira proposta melhora o comportamento desse tipo de formatação em situações em que o canal é seletivo em freqüência, fazendo uso da informação do equalizador de canal que geralmente existe em uma recepção OFDM. A segunda proposição reduz o ruído gerado pelas subportadoras de dados em um sistema que emprega somente algumas subportadoras piloto na estimação do formatador de feixe, e que utilize os algoritmos RLS ou DMI.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-19T23:44:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 190595.pdf: 631491 bytes, checksum: a22b567942a5a08067e2e392f68ca173 (MD5) / Nesta dissertação, consideraremos um sistema codificado espácio-temporal que consiste em um codificador convolucional linear de taxa R=1/n sobre GF(p), onde p pode ser qualquer número primo, seguido de um conversor serial-paralelo, n mapeadores de GF(p) em sinais de constelações p-árias (não necessariamente PSK) e um transmissor com n antenas transmissoras. Em cada instante de tempo, os n símbolos p-ários codificados são transmitidos simultaneamente por n antenas transmissoras. Os códigos convolucionais são projetados para se conseguir o melhor desempenho em canais com desvanecimento Rayleigh plano quase-estático, de acordo com os critérios do posto e do determinante, derivados por Tarokh et. al. [10]. Uma eficiência espectral de log2(p) b/s/Hz é obtida. Embora o caso de múltiplas antenas seja possível, nos concentraremos nesta dissertação no caso de duas antenas transmissoras. Restrições simples impostas à matriz geradora de um código convolucional de taxa R=1/2 são apresentadas para garantir ganho de diversidade máximo. Sob essas restrições, e devido à estrutura linear dos códigos convolucionais, a busca computacional em relação ao critério do determinante é consideravelmente reduzida. Novos códigos espácio-temporais com duas antenas transmissoras são apresentados para as modulações 5-PSK e 7-PSK, com eficiências espectrais de 2.32 e 2.81 b/s/Hz, respectivamente.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T18:50:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T01:54:13Z : No. of bitstreams: 1 153170.pdf: 17647460 bytes, checksum: 93bfe24371607386c842e68cfdbd70fe (MD5) / A operação do algoritmo LMS com passo variável pode oferecer vantagens em relação à operação com passo fixo. A adaptação do passo pode acelerar significativamente a dinâmica do algoritmo em ambientes estacionários. Na presença de não-estacionaridades, pode aumentar a capacidade de rastreamento da solução ótima. Utilizando indicativos absolutos de desempenho da convergência com passo variável e uma caracterização mais eficiente do processo adaptativo, derivou-se uma metodologia de avaliação e projeto de uma ampla classe dos inúmeros algoritmos propostos na literatura. Vários exemplos demostram a aplicação da metodologia na avaliação e projeto de algoritmos existentes, ilustrando sua eficiência quando comparada a outras metodologias, mesmo em ambientes sujeitos a certos tipos de não-estacionaridades. Revela-se a potencialidade das estruturas de controle do passo baseadas na filtragem de alguma variável do processo adaptativo. Quando projetadas pela metodologia proposta, apresentam desempenho superior a algoritmos mais complexos. Em decorrência da análise do caso com passo variável, derivou-se uma nova expressão para o passo de adaptação que maximiza a velocidade de convergência em implementações com passo fixo. Comparado aos resultados clássicos, o passo calculado pela nova expressão acelera a convergência e fornece desajustes menores em regime permanente.