Submitted by Programa de P?s-Gradua??o Engenharia El?trica (ppgee@ifpb.edu.br) on 2018-03-27T13:16:45Z No. of bitstreams: 1 36- Giulliana Karla Lacerda Pereira de Queiroz - AN?LISE DIN?MICA N?O LINEAR E AN?LISE DE QUANTIFICA??O DE RECORR?NCIA APLICADAS NA CLASSIFICA??O DE DESVIOS VOCAIS.pdf: 2447855 bytes, checksum: 4d6f1915d45e04e18c97b0d760f5a8ae (MD5) / Approved for entry into archive by Alex Sandro R?go (alex@ifpb.edu.br) on 2018-04-05T19:22:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 36- Giulliana Karla Lacerda Pereira de Queiroz - AN?LISE DIN?MICA N?O LINEAR E AN?LISE DE QUANTIFICA??O DE RECORR?NCIA APLICADAS NA CLASSIFICA??O DE DESVIOS VOCAIS.pdf: 2447855 bytes, checksum: 4d6f1915d45e04e18c97b0d760f5a8ae (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-05T19:22:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 36- Giulliana Karla Lacerda Pereira de Queiroz - AN?LISE DIN?MICA N?O LINEAR E AN?LISE DE QUANTIFICA??O DE RECORR?NCIA APLICADAS NA CLASSIFICA??O DE DESVIOS VOCAIS.pdf: 2447855 bytes, checksum: 4d6f1915d45e04e18c97b0d760f5a8ae (MD5) Previous issue date: 2018-03-27 / PRPIPG - IFPB / Disfonia representa qualquer dificuldade na emiss?o vocal que prejudique a produ??o natural da voz. T?cnicas de processamento digital de sinais v?m sendo empregadas como ferramenta auxiliar na avalia??o de desvios vocais, trazendo maior conforto ao paciente. Algumas medidas n?o lineares, baseadas na teoria do caos, foram empregadas,neste trabalho, em conjunto com medidas de quantifica??o de recorr?ncia para a an?lise discriminativa destes desvios. Dois estudos de caso foram realizados nesta pesquisa. No caso 1 foi feita a discrimina??o de vozes adultas saud?veis e desviadas (rugosidade, soprosidade e tens?o) e no caso 2 foi avaliada a discrimina??o da intensidade dos graus dos desvios vocais de vozes adultas (Grau 1-voz normal, Grau 2 - voz considerada com desvio leve e Grau 3 - voz considerada com desvio moderado). As caracter?sticas da an?lise din?mica n?o linear empregada no processo de classifica??o foram a Dimens?o de Correla??o e o Primeiro M?nimo da Fun??o de Informa??o M?tua. As medidas de quantifica??o empregadas foram o Determinismo, a Entropia de Shannon, o Comprimento M?dio das Linhas Diagonais, o Comprimento M?ximo das Linhas Verticais e a Transitividade. O Passo de Reconstru??o tamb?m foi utilizado no processo de classifica??o. Por meio dos testes estat?sticos, foi avaliado o potencial de cada caracter?stica em discriminar os tipos de sinais de voz considerados. Foi utilizada a rede neural MLP (Multilayer Perceptron), com o algoritmo de aprendizado supervisionado Gradiente Conjugado Escalonado (SCG), no processo de classifica??o. Avaliando o desempenho do classificador utilizando as medidas, de forma individual e combinada, foram obtidos, como melhores resultados, uma acur?cia m?dia de 91,17% na distin??o entre as vozes saud?veis e soprosas com as medidas Transitividade e Passo de reconstru??o. Com rela??o ? discrimina??o entre a intensidade dos graus dos desvios, obteve-se uma acur?cia m?dia de 94,5% entre os Graus 1 e 3, com a combina??o das medidas Determinismo, Entropia, Transitividade, Primeiro M?nimo da Fun??o de Informa??o M?tua e o Comprimento m?ximo das linhas verticais. Os resultados encontrados, nesta pesquisa, indicam que as medidas n?o lineares, baseadas na teoria do caos, com as medidas de quantifica??o de recorr?ncia foram eficientes para detectar a presen?a e o grau dos desvios vocais, podendo ser empregada em m?todos de avalia??o, triagem e monitoramento vocal.

Este trabalho tem a finalidade de analisar algumas técnicas de processamento do sinal mioelétrico, de forma a possibilitar uma posterior implementação de um circuito, que reconheça este sinal e apresente como saída um sinal de controle a ser utilizado em sistemas de reabilitação. Foram simuladas e avaliadas três técnicas de filtragem para o sinal mioelétrico, a fim de atenuar a interferência dos principais ruídos que corrompem este sinal. As técnicas avaliadas foram: filtragem digital clássica; cancelamento de ruído adaptativo e reconstrução do sinal por meio das componentes obtidas pela transformada wavelet. Também foi implementado e analisado um sistema simplificado de reconhecimento dos padrões para este sinal, realizado por meio de uma rede neural artificial, em que foi aplicado em sua entrada o próprio sinal mioelétrico e não suas características obtidas por processamentos matemáticos. Diante dos resultados obtidos os canceladores de ruído adaptativos apresentaram melhores resultados com relação às outras técnicas de filtragem. Apesar de não ter sido adequada para a filtragem, a transformada wavelet mostrou-se uma poderosa ferramenta de análise de sinais, em virtude da sua característica multiresolução. A técnica utilizada para reconhecer os padrões do sinal mostrou bons resultados com os sinais analisados. / This work has the purpose to analyze some techniques for myoelectric signal processing, towards a subsequent implementation of a circuit which can recognize this signal and present as output a control signal to be used in rehabilitation systems. Simulation and evaluation of three filtering techniques for the myoelectric signal were done in order to attenuate the main interferences of noises which corrupt this signal. The evaluated techniques were: classic digital filtering; adaptive noise cancelling and the signal reconstruction through the obtained components by the wavelet transform. A simplified system of pattern recognition for this signal also was implemented and analyzed, accomplished through an artificial neural network. The myoelectric signal itself was applied to the input instead of its characteristics obtained by mathematical processing. According to the results obtained the adaptive noise cancelling presented better results in comparison to the other filtering techniques. Despite not being adequate for filtering, the wavelet transform proved to be a powerful tool for signal analysis, by virtue of its multiresolution characteristics. The technique used to recognize the signal patterns has shown good results with the analyzed signals.

Orientador: Maria Cristina Dias Tavares / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-25T04:21:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Magrin_FabianoGustavoSilveira_M.pdf: 5471875 bytes, checksum: 204630879d78c9f5167f324d6d0f5fe9 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Devido à dificuldade de execução de testes em sistemas reais os engenheiros procuram ferramentas e modelos para simular ou emular os sistemas reais em laboratório. Nesse sentido, o objetivo deste projeto de pesquisa foi desenvolver um modelo do relé de proteção diferencial de transformador no simulador digital em tempo real RTDS, baseando-se no relé SEL-787 da Schweitzer Engineering Laboratories Inc. O objetivo de criar um relé específico e já existente no mercado, saindo dos modelos genéricos, é devido à necessidade dos estudos em laboratório apresentarem resultados concretos e que representem o sistema real, desta forma apresentará grande valia para as futuras expansões do Sistema Elétrico Nacional ou Internacional. Após o desenvolvimento do modelo matemático do relé, foram criadas rotinas de teste exclusivas para análise do modelo e este foi testado em conjunto com um relé SEL-787 de forma a permitir uma comparação dos resultados. Para a realização deste trabalho foram estudadas e analisadas as situações em que um relé de proteção diferencial de transformador enfrenta no campo, como energização de transformador, saturação, faltas externas, faltas externas com saturação de TC, faltas internas a seção diferencial e externa ao transformador e faltas internas ao transformador como falta espira-terra e entre espiras. Os mesmos testes foram aplicados ao modelo de relé diferencial já existente na biblioteca do RTDS com o intuito de verificar se realmente modelos genéricos apresentam resultados diferentes de modelos específicos. A contribuição da pesquisa foi o desenvolvimento pioneiro do modelo do relé de proteção diferencial no ambiente RTDS / Abstract: Due to the difficulties involving tests in real systems engineers continuously look for tools and models to simulate or emulate real systems inside laboratories. With this focus, this job had the objective of developing a transformer differential protection relay in Real Time Digital Simulator, RTDS, based on SEL-787 relay, manufactured by Schweitzer Engineering Laboratories Inc. The objective of creating a specific relay already in the market, and not a generic model relay, is due to the necessity of the laboratories studies give real results and also represent the real system. This actual representation gives the engineers a more concrete data to support future expansions of the national and international electric systems. After the development of the relay model itself, it was tested in conjunction with a real SEL-787 allowing comparison of the results. For the accomplishment of this job many different situations which interfere in the daily operation of the relay in the field such as inrush, saturation, external faults, external faults with current transformer saturation, internal fault to the differential section but external to the transformer and internal faults like turn-to-turn faults and ground faults were studied and analyzed. The same tests were applied to a differential relay model already in the RTDS library with the purpose to verify whether generic models have different results compared to specific models. This research formerly presents a transformer differential relay model of a commercial relay for RTDS library / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Luís Geraldo Pedroso Meloni / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T18:38:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BarraganGuerrero_DiegoOrlando_M.pdf: 4412718 bytes, checksum: fd7daf7712cace2d176bf47e3bd792dd (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Os sistemas OFDM são intrinsecamente sensíveis a erros de sincronismo de tempo e frequência. O sincronismo é uma etapa fundamental para a correta recepção de pacotes. Esta dissertação descreve como se implementar vários algoritmos de sincronismo para OFDM em FPGA usando os símbolos do preâmbulo definidos no padrão IEEE 802.11a. Além disso, foi implementado o algoritmo CORDIC (necessário para a etapa de estimação e compensação de desvio de portadora) em modo rotacional e vetorial para um sistema coordenado circular, comparando o desempenho de várias arquiteturas com o intuito de otimizar a frequência de operação e relacionar o erro do resultado com o número de iterações realizadas. Conforme mostrado nos resultados, são obtidas estimativas com boas aproximações para desvios de 0, 100 e 200 kHz. Os resultados obtidos constituem um instrumento importante para a melhor escolha de implementação de algoritmos de sincronismo em FPGA. Verificou-se que os diferentes algoritmos não apenas possuem valores de variância distintos, mas também frequências de operação diferentes e consumo de recursos da FPGA. Ao longo do projeto foi considerado um modelo de canal tapped-delay / Abstract: OFDM systems are intrinsically sensitive to errors of synchronization in time and frequency. Synchronization is a key step for correct packet reception. This thesis describes how to implement in FPGA several synchronization algorithms for OFDM using the symbols of the preamble defined in IEEE 802.11a. In addition, the CORDIC algorithm is implemented (step required for carrier frequency offset estimation and compensation) in rotational and vectoring mode for a circular coordinate system, comparing the performance of various architectures in order to optimize the operating frequency and relate the error of the result with the number of iterations performed. As shown in the results, estimates are obtained with good approximations for offsets of 0, 100 and 200 kHz. The obtained results are an important instrument for the best choice of synchronization algorithm for implementation in FPGA. It was found that the different algorithms have not only different values of variance, but also different operating frequency and consumption of the FPGA resources. Throughout the project a tapped-delay channel model was considered in the analysis / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Romis Ribeiro de Faissol Attux, Jugurta Rosa Montalvão Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T23:31:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_DanielGuerreiroe_D.pdf: 5960509 bytes, checksum: febb8228109537e82dfcce66fca8aae8 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Esta tese de doutorado possui como tema geral o desenvolvimento de algoritmos de Aprendizado de Máquina Baseado na Teoria da Informação (ITL - Information Theoretic Learning). O paradigma de ITL propõe o uso de critérios de treinamento baseados em medidas como entropia e informação mútua, em substituição aos tradicionais critérios baseados em estatísticas de segunda ordem. Os problemas de inversão cega de sistemas de Wiener e separação cega de sinais em corpos de Galois são os objetos de estudo e desenvolvimento dessas ferramentas. Estes problemas apresentam características marcantes quanto à necessidade de descritores estatísticos de ordem superior, por isso, apresenta-se uma série de contribuições que se baseiam em critérios de ITL e empregam algoritmos imuno-inspirados (ou heurísticas de busca) para adaptar os parâmetros dos modelos envolvidos. As propostas desenvolvidas abrem a perspectiva de futuras aplicações em áreas como genômica, codificação e geofísica. Espera-se também que os resultados apresentados fortaleçam um entendimento mais amplo de ITL, a fim de abranger estratégias mais genéricas de busca, de estimação de informação e de modelagem de dados / Abstract: The main theme of this thesis is the development of Information Theoretic Learning (ITL) algorithms. The ITL paradigm proposes the adoption of training criteria based on information measures such as entropy and mutual information, instead of traditional criteria based on second order statistics. The problems of blind inversion of Wiener systems and blind separation of signals over Galois fields are the tasks over which these tools are applied. Such problems present key aspects that establish a demand for higher order statistics, hence we present several contributions that are based on ITL criteria and employ immune-inspired algorithms (or heuristic-based methods) to perform the adaptation of the parameters of each related model. The developed proposals open the perspective of future applications in genomic, coding theory and geophysics. Furthermore, we expect that the presented results support a wider understanding of ITL, in order to comprise more general strategies of search, information estimation and data modeling / Doutorado / Engenharia de Computação / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Aldário Chrestani Bordonalli, Júlio César Rodrigues Fernandes de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-22T02:02:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_VitorBedotti_M.pdf: 8224184 bytes, checksum: f63b4dc7f1e4170cdcb48f49bf1b4155 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: As mudanças nos padrões de tráfego na internet forçam a constante evolução das redes ópticas, que, por serem sistemas com grande capacidade e se estenderam por milhares de quilômetros, são a principal aposta para suprir a demanda por banda. A solução adotada foi aumentar a eficiência espectral da transmissão, por meio do uso de formatos de modulação de alta ordem, como o PSK e o QAM, da detecção coerente e da multiplexação em polarização. Nessa dissertação, os conceitos de uma transmissão coerente digital e os principais algoritmos para a recepção e recuperação de sinal são apresentados, considerando o formato de modulação DP-QPSK com taxa agregada de 112 Gb/s. É proposto, também, um método de adaptação de ganho para o algoritmo de módulo constante (CMA), que acelera a convergência e torna a rotina que rastreia as mudanças no estado de polarização do sinal óptico mais rápido e robusto. Os algoritmos para cada funcionalidade foram testados individualmente em simulação. O melhor conjunto de algoritmos é analisado e configurações experimentais em back-to-back com carregamento de ruído ASE, em anel de recirculação óptico de 225 km com 80 canais DWDM e, também, em transmissão pela Rede Experimental de Alta Velocidade GIGA no trecho Campinas - São Paulo - Campinas. Para a configuração em back-to-back, o limite do sistema foi de 10,5 dB de OSNR. No anel de recirculação, foi possível a transmissão de 80 canais a 112 Gb/s, totalizando 8,96 Tbit/s por 2925 km e ocupando 50 GHz de banda, ou por 2475 km e ocupando 25 GHz. Na rede GIGA, o sistema se mostrou estável, com taxa de erro de bits bem inferior ao limite por mais de 3 horas de análise. O método de adaptação de ganho proposto conseguiu acompanhar mais de 20 Mrad/s e 3 Mrad/s de variação angular no estado de polarização para 34 dB e 15 dB de OSNR, respectivamente, enquanto o CMA sem adaptação de ganho falha a 10 Mrad/s e 1,5 Mrad/s nas mesmas condições. Os resultados demonstram a eficácia e a estabilidade dos algoritmos e a capacidade de recuperação do sinal em simulação, em experimentos laboratoriais ou em campo / Abstract: The changes in traffic patterns due to the Internet force the constant evolution of optical networks. These systems, designed to deliver high transmission capacity over thousands of kilometers, are the key solution to meet the demand for bandwidth. The recent tendency to provide wider bandwidth without changing the infrastructure already deployed has been to increase the spectral efficiency of transmission by using high order modulation formats, such as PSK and QAM, and employment coherent detection along with polarization multiplexing. In this work the concepts of optical digital coherent systems and the main algorithms for signal reception and recovery are presented, considering QPSK modulation format and polarization multiplexing (DP-QPSK) at 112 Gb/s. It is also proposed a method for adaptive adjustment of the constant modulus algorithm (CMA) gain, which accelerates the convergence and makes the algorithm faster and more robust to changes in the state of polarization of the optical signal. The algorithms for each function were tested individually in a simulation setup. The best set of algorithms were then obtained and applied in the receiver end of different experimental setups: back-to-back with ASE noise loading; 225-km optical recirculation loop with 80 DWDM channels; and a field transmission over part of the high-capacity experimental network GIGA (Campinas - São Paulo - Campinas). For the back-to-back setup, the system limit was achieved at 10.5 dB of OSNR. For the recirculation loop, it was possible to transmit up to 80 channels at 112 Gb/s, or 8.96 Tbit/s for overall system capacity, over 2925 km, considering 50-GHz bandwidth signal, or 2475 km for 25-GHz bandwidth signal. For the GIGA network, the system was stable with bit error rate well below the FEC threshold during the 3-hour analysis. The gain adaptation method proposed was able to track over 20 Mrad/s and 3 Mrad/s of angular rotation rate in the state of polarization for OSNRs of 34 dB and 15 dB, respectively, while the CMA without gain adaptation fails to track frequencies above 10 Mrad/s and 1.5 Mrad/s in the same conditions. The results show that the set of algorithms is effective, stable and capable of recovering the signal during simulation, laboratory experiments or field trials / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Um tópico importante na análise de seqüências biológicas é a busca de genes, ou seja, a identificação de regiões codificantes de proteínas. Esta identificação permite a posterior procura de significado, descrição ou categorização biológica do organismo analisado. Atualmente, vários métodos combinam reconhecimento de padrões com conhecimento coletado de conjuntos de treinamento ou de comparações com banco de dados genômicos. Entretanto, a acurácia desses métodos está ainda longe do satisfatório. Novos métodos de processamento de seqüências de DNA e de identificação de genes podem ser criados através da busca por conteúdo (search-by-content). O padrão periódico de DNA em regiões codificantes de proteína, denominada periodicidade de três bases, vem sendo considerado uma propriedade dessas regiões. As técnicas de processamento digital de sinais fornecem uma base robusta para a identificação de regiões com periodicidade de três bases. Nesta dissertação, são apresentados um \\pipeline, os conceitos básicos da identificação genômica, e métodos de processamento digital de sinais utilizados para a identificação de regiões codificantes de proteínas. Introduzimos um novo método para a identificação dessas regiões, baseado na transformada proposta, denominada Transformada Modificada de Morlet. Apresentamos vários resultados experimentais obtidos a partir de seqüências de DNA sintéticas e reais. As principais contribuições do trabalho consistem no desenvolvimento de um pipeline para projetos genoma e na criação de um método de identificação de regiões codificantes onde a periodicidade de três bases seja latente. O método apresenta desempenho superior e vantagens importantes em comparação ao método tradicional baseado na transformada de Fourier de tempo reduzido. / An important topic in biological sequences analysis is gene finding, i.e. the identification of protein coding regions. This identification allows the posterior research for meaning, description or biological categorization of the analyzed organism. Currently, several methods combine pattern recognition with knowledge collected from training datasets or from comparison with genomic databases. Nonetheless, the accuracy of these methods is still far from satisfactory. New methods of DNA sequences processing and genes identification can be created through search-by-content such sequences. The periodic pattern of DNA in protein coding regions, called three-base periodicity, has been considered proper of coding regions. Digital signal processing techniques supply a strong basis for regions identification with three-base periodicity. In this work, we present a bioinformatics pipeline, basic concepts of the genomic identification and digital signal processing methods used for protein coding regions identification. We introduce a new method for identification of these regions, based on a newly proposed transform, called Modified Morlet Transform. We present some obtained experimental results from synthetic and real DNA sequences. The main contributions consist of the bioinformatics pipeline development for genoma projects and the creation of a method for protein coding regions identification where the three-base periodicity is latent. The method presents superior performance and important advantages in comparison to traditional method based on the short time Fourier transform.

Sistemas modernos de comunicação móvel sem fio, como os de quarta geração (4G), têm como principais metas prover elevada capacidade e alta qualidade de serviço (QoS) para os usuários. Para prover tal aumento de capacidade e QoS, sistemas 4G empregam diversas técnicas avançadas de transmissão e maior largura de banda, combinados com algoritmos de alocação de recursos que possam explorar de maneira eficiente tais técnicas, como por exemplo aproveitando as dimensões de diversidade do sistema. Em geral, porém, é necessário também aumentar a potência de transmissão para se atingir o ganho de capacidade desejado, o que implica maior custo para os provedores de serviço, menor tempo de vida para os dispositivos móveis e impacto ambiental cada vez mais pronunciado. Dado que a expectativa é que o número de usuários e a necessidade de dados continuem crescendo rapidamente, torna-se evidente a importância de analisar a relação entre capacidade e potência dispendida pelo sistema. Essa relação pode ser vista através da métrica de eficiência energética (EE), que é dada pela razão entre o número de bits efetivamente recebidos e a energia consumida no processo, revelando quão eficientemente o sistema transforma a energia consumida em informação efetivamente recuperada no receptor. Um sistema otimizado em relação à EE é capaz de transmitir mais informação por unidade de energia consumida, resultando em utilização mais racional e eficiente dos escassos recursos energéticos. Uma segunda questão acerca das metas é em relação à distribuição dos ganhos de capacidade/ QoS pela célula, i.e., quais usuários serão capazes de usufruir da maior capacidade e QoS. Em ambientes macrocelulares urbanos, a perda de percurso pode chegar a várias dezenas de decibéis em distâncias relativamente pequenas, além dos obstáculos naturais, como relevo, e artificiais, como prédios, o que limita ainda mais o desenvolvimento de sistemas energeticamente eficientes. Em abordagens tradicionais, tais problemas exigem a utilização de potências elevadas, em geral superiores à potência que os dispositivos podem utilizar, ou então requerem o aumento da densidade de estações rádio-base (BSs), o que geralmente resulta em custos inviáveis do ponto de vista dos operadores. Assim, busca-se em sistemas 4G emular o aumento da densidade de BSs através do conceito de redes heterogêneas, que são células com menor área de cobertura instaladas em pontos críticos de cobertura da célula original, como por exemplo a região de borda de célula, atendendo de maneira eficiente os usuários. No cenário de redes heterogêneas, um dos principais paradigmas é o conceito de redes cooperativas, no qual estações retransmissoras (RSs) reenviam o sinal recebido da estação fonte para estação destino, reduzindo a potência consumida com o canal móvel sem fio. Como utilizam conexão sem fio com a BS, as RSs podem ser instaladas em regiões com pouca infraestrutura sem a necessidade de grandes modificações, resultando em implantações bastante flexíveis. Assim, este trabalho de doutorado visa investigar estratégias de alocação de recursos baseadas no incremento da eficiência energética para sistemas celulares de quarta e quinta gerações utilizando o paradigma de redes cooperativas, determinando potencialidades e também itens que necessitam ser modificados, otimizados ou mesmo redefinidos, tendo em vista um aumento substancial da eficiência energética global da rede de comunicação sem fio. Busca-se durante o desenvolvimento do modelo de sistema capturar e quantificar as principais características de importantes sistemas celulares em uso atualmente, i.e., LTE-A e WiMAX, de modo que as decisões de design considerem os esforços de padronização, porém não se limitem a eles. Como a abordagem de alocação de recursos baseada em EE pode impactar nas métricas de desempenho do sistema, investiga-se também o compromisso entre as eficiências energética e espectral (SE), de modo que o aumento da EE não seja causado apenas pela degradação da SE e que seja possível obter maior EE para uma mesma SE e QoS. / Modern wireless communication systems, such as the fourth generation (4G) ones, have as main objectives to provide high capacity and quality of service (QoS) for the users. In order to provide such capacity and QoS gain, 4G systems use several advanced transmission techniques and higher bandwidth, combined with resource allocation algorithms that are able to efficiently exploit such techniques, as for example taking advantage of the diversity dimensions of the system. Generally, however, it is also necessary to increase the transmission power to achieve the desired capacity gain, which implies increased costs for service providers, shorter lifetime for the mobile devices and increasingly pronounced environmental impact. Since the expectation is that the number of users and data necessity will continue growing rapidly, it is evident the importance of analyzing the relation between capacity and power expended by the system. This relation can be seen through the energy efficiency (EE) metric, which is given by the ratio between the number of effectively received information bits and the energy consumed in the transmission process, revealing how efficiently the system transform consumed energy into effectively recovered information at the receiver. A system optimized regarding EE is able to transmit more information per unit of energy consumed, resulting in a more rational and efficient utilization of the scarce energetic resources. A second issue is relative to the distribution of the capacity/QoS gains over the whole cell, i.e, which users will be able to take advantage of the higher capacity and QoS. In urban macrocellular environments, the path-loss can reach several tens of decibels in relatively short distances, in addition to natural obstacles, such as land relief, or artificial, such as buildings, which further limits the development of energetically efficient systems. In traditional approaches, such problems require the use of high transmission power, generally greater than the power that the devices can use, or else require increased density of base-stations (BSs), which generally results in unviable costs from the operators point of view. Thus, in 4G systems it is sought to emulate the increase in the density of BSs through the concept of heterogeneous networks, which are cells with smaller coverage area installed in critical points of the original macrocell coverage, as for example the cell-edge area, serving efficiently the users. In the heterogeneous networks scenario, one of the main paradigms is the concept of cooperative networks, in which relay stations (RSs) retransmit the signal received from the source station to the destination station, reducing the power consumed with the mobile wireless channel. As the RSs use a wireless connection to the BS, they can be installed in places with poor infrastructure without requiring major modifications, resulting in very flexible deployments. Thus, this PhD work aims to investigate resource allocation strategies based on the improvement of the energy efficiency for fourth and fifty generation cellular systems using the cooperative networks paradigm, determining potentialities and also items that need to be modified, optimized or even redefined, aiming to a substantial increase in the overall energy efficiency of the wireless communication network. It is sought during the development of the system model to capture and quantify the main features of important cellular systems currently in use, i.e., LTE-A and WiMAX, so that the design decisions consider the standardization efforts, but do not be limited by them. Since the EE-based resource allocation approach can impact the performance metrics of the system, it will be investigated also the tradeoff between energy and spectral (SE) efficiencies, so that the increase in energy efficiency is not caused by degradation of the SE and also to be possible to obtain a higher EE for a same SE and QoS.

Sistemas de levitação magnética são inerentemente não-lineares e, quando con- trolados digitalmente, normalmente, esbarram em limitações do hardware empregado. O objetivo desta tese é apresentar aspectos teóricos e práticos durante a aplicação da teoria de controle H1 não-linear em sistemas de levitação magnética. A primeira con- tribuição desta tese é apresentar um procedimento de projeto de um controlador H1 não-linear que utiliza funções de ponderação com dinâmica, obtidas a partir do projeto de um controlador H1 linear. Assim como no caso linear, essas funções de ponderação possibilitam a rejeição de perturbações, ruídos de sensor, aumento da robustez, den- tre outras especificações. A segunda contribuição é apresentar um procedimento de conversão de uma rotina implementada em ponto-flutuante para ponto-fixo, utilizando minimização de norma l1, que foi implementada em um DSP de 32 bits em ponto- fixo. Resultados experimentais também são apresentados, nos quais a performance do controlador não-linear é especificamente avaliada na fase inicial de levitação. / Electromagnetic suspension systems are inherently nonlinear and often face hard- ware limitation when digitally controlled. The goal of this thesis is to present theoretical and practical aspects during the nonlinear H1 control applied on an electromagnetic suspension system. The first contribution is the design of a nonlinear H1 controller, including dynamic weighting functions, obtained from a linear H1 controller. Just as in the linear case, this dynamic weighting functions provide the disturbance and noise sensor rejection, robustness improvement, among other specifications. The second con- tribution is to present a procedure able to translate a floating-point algorithm into a fixed-point algorithm by using l1 norm minimization due to conversion error, which was then implemented into a 32-bit fixed-point DSP. Experimental results are also pre-sented, in which the performance of the nonlinear controller is evaluated specifically in the initial suspension phase.

Submitted by Carmen Torres (carmensct@globo.com) on 2018-02-09T18:11:30Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_MapeamentoBitsAdaptacao.pdf: 986310 bytes, checksum: 6e1b30f6ca34fc67df43f3141680c73a (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-02-16T16:12:49Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_MapeamentoBitsAdaptacao.pdf: 986310 bytes, checksum: 6e1b30f6ca34fc67df43f3141680c73a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-16T16:12:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_MapeamentoBitsAdaptacao.pdf: 986310 bytes, checksum: 6e1b30f6ca34fc67df43f3141680c73a (MD5) Previous issue date: 2017-09-29 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Os codigos com matriz de vericação de paridade de baixa densidade (LDPC) tem sido adotados como estrategia de correção de erros em diversos padrões de sistemas de comunicação, como nos sistemas G.hn (padrão que unifica as redes domesticas) e IEEE 802.11n (padrão para redes sem o locais). Nestes sistemas com modulação de amplitude em quadratura (QAM) codicados com LDPC, mapear propriamente os bits codificados para os diferentes sub-canais, considerando o fato de os sub-canais terem diferentes qualidades, garante uma melhora no desempenho geral do sistema. Nesse sentido, esta Tese apresenta uma nova técnica de mapeamento de bits, baseada na suposição de que bits transmitidos em sub-canais \bons" ajudam bits transmitidos em sub-canais \ruins". Isto e possível através de algumas restrições impostas ao grafo de Tanner associado, semelhantes aos códigos Root-LDPC. A otimização deste mapeamento de bits utilizando curvas de transferência de informação extrínseca (EXIT charts) também e apresentada. Observa-se que esse mapeamento tem a vantagem de um espaço de busca de otimização reduzido quando aplicado ao sistema com modo de transmissão de portadora única. Além disso, em situações nas quais o espaço de busca não e tão reduzido, como em aplicações baseadas em multiplexação por divisão de frequência ortogonal (OFDM), chegou-se a uma simples regra pratica associada as restrições do mapeamento de bits que praticamente elimina a necessidade de uma otimização. Por fim, um estudo do impacto do nível de desequilíbrio de contabilidade através dos sub-canais sobre o desempenho do mapeamento de bits e apresentado. Os resultados das simulações mostram que a estratégia de mapeamento de bits melhora o desempenho do sistema, e que, na presença de variações do canal, o sistema pode, adaptativamente, aplicar um novo mapeamento de bits sem a necessidade de recorrer a uma otimização complexa, podendo ser muito útil em sistemas práticos. / Low-Density parity-check (LDPC) codes are being adopted as the error correction strategy in di erent system standards, such as the G.hn (home networking standard) and the IEEE 802.11n (wireless local standard). In these LDPC-coded quadrature amplitude modulation (QAM) systems, mapping the LDPC coded bits properly to the di erent sub-channels considering the fact that sub-channels have di erent qualities ensures an improved overall system performance. Accordingly, this thesis presents a new bit mapping technique based on the assumption that bits transmitted in \good" sub-channels, help bits transmitted in \bad" sub-channels. This can be made possible through some restrictions to be imposed on the associated Tanner graph, akin to Root-LDPC codes. An optimization of the root-like bit mapping through extrinsic information transfer (EXIT) charts analysis is also presented. We show that this mapping has the advantage of a reduced optimization search space when applied to single-carrier based systems. Moreover, in situations where the search space is not só reduced, such as in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM)-based applications, we arrive at a rule of thumb associated with the bit mapping constraints that practically eliminates the need for an optimization. Finally, a study of the impact of the level of reliability imbalance across the sub-channels on the performance of the root-like bit mapping is presented. Simulation results show that the new bit mapping strategy improves performance, and that in the presence of channel variations, the system can, adaptively, apply a new bit mapping without the need of a complex optimization, which can be very useful in practical systems.