Orientador: Gustavo Fraidenraich / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-25T15:23:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guerreiro_AndreSaito_M.pdf: 2368603 bytes, checksum: 297e17dce61316c0a4184fc3db28066c (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Neste trabalho, considera-se a transmissão de mensagem confidencial em um canal sem fio em que transmissor, receptor e escuta possuem múltiplas antenas. O trabalho divide-se em duas partes. Na primeira parte analisamos a capacidade de sigilo ergódica e a probabilidade de indisponibilidade de sigilo para os cenários em que o canal é ergódico e não ergódico respectivamente, ambos na presença de desvanecimento estacionário com distribuição Rayleigh e considerando conhecimento do estado do canal (CSI) no receptor e na escuta. No cenário ergódico, deriva-se uma nova expressão fechada para a capacidade ergódica de sistemas em que há conhecimento do estado do canal no transmissor (CSIT) do canal principal e do canal de escuta, no qual permite-se que matriz covariância varie no tempo. Também deriva-se um limite inferior para capacidade de sigilo com CSIT, no qual a matriz covariância é fixa no período de transmissão. A primeira expressão é restrita ao limite da alta relação sinal ruído (SNR), n_t antenas no transmissor, n_r antenas no receptor (n_r > n_t) e n_e=n_t antenas na escuta (arranjo n_t x n_r x n_t). A segunda expressão é restrita ao arranjo de antenas n_t x n_t x n_t e potência do ruído do canal principal e do canal de escuta iguais. No cenário não ergódico, deriva-se uma nova expressão fechada para a probabilidade de indisponibilidade de sigilo no limite da alta SNR, em um arranjo de antenas 2 nr x 2 com n_r > 2. Também calcula-se um limite superior para a probabilidade de indisponibilidade de sigilo para outros arranjos de antena. Na segunda parte, considera-se uma escuta ativa que é capaz de atacar de forma inteligente o processo de estimação de canal. Focando em sistemas de transmissão baseados na decomposição generalizada em valores singulares (GSVD), diferentes técnicas de ataque são propostas e simulações computacionais são utilizadas para avaliar a eficiência de cada uma delas / Abstract: In this thesis, we consider the transmission of confidential information over a multiple-input multiple-output multiple-eavesdropper (MIMOME) wireless channel. The content is largely divided in two. In the first part we analyse the ergodic secrecy capacity and the secrecy outage probability in the ergodic and non-ergodic scenario respectively, both with stationary Rayleigh distributed fading channels and channel state information (CSI) at the receiver and eavesdropper. For the ergodic scenario we derive a new closed-form expression for the ergodic secrecy capacity with channel state information at the transmitter (CSIT) of the main and the eavesdropper channels, allowing the covariance matrix to be time-varying. A lower bound for the ergodic capacity with CSIT, in which the covariance matrix is fixed for the entire transmission period is also derived. The first expression is restricted to the high-SNR limit, with n_t transmit antennas, n_r receive antennas (n_r >= n_t) and n_e=n_t eavesdropper antennas (n_t x n_r x n_t setup). The second expression is restricted to the n_t x n_t x n_t antenna setup and equal noise power at both channels. For the non-ergodic scenario, we derive a new closed-form expression for the secrecy outage probability in the high-SNR limit, in a 2x n_r x 2 setup with n_r \ge 2. We also calculate an upper-bound for the secrecy outage probability in other antenna setups. In the second part we consider an eavesdropper which is able to attack the channel sounding process through intelligent jamming. We focus on transmission systems based on generalized singular value decomposition (GSVD). We propose and analyze, through computer simulations, the efficiency of several attack techniques that intend to disrupt the secret communication between legitimate users / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Celso de Almeida / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T09:28:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MinangoNegrete_JuanCarlos_M.pdf: 1358924 bytes, checksum: 0b87bf307832cb8c65d04765674c0306 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O uso da técnica de multiplex espacial, transmissão de feixes de símbolos independentes usando múltiplas antenas de transmissão, tem sido proposta para atingir a exigência de taxas de dados maiores dos futuros sistemas de comunicações sem fio de banda larga. No entanto, quando a técnica de multiplex espacial é aplicada a uma rede celular, seu desempenho é afetado pela interferência de co-canal. Este trabalho avalia e compara os efeitos da interferência de co-canal na taxa de erro de bit média, BER, entre sistemas de transmissão digital com multiplex espacial e sistemas de transmissão digital com uma única antena de transmissão, onde os parâmetros da potência de transmissão e eficiência espectral são levados em consideração, a fim de se fazer comparações justas entre os dois sistemas. O enlace direto em um ambiente com desvanecimento plano e lento do tipo Rayleigh na presença de um interferente de co-canal dominante foi considerado. Além disso, o uso do detector ótimo, MV, no receptor e os esquemas de modulação BPSK, QPSK e M-QAM foram também considerados. Simulações de Monte Carlo foram feitas para a obtenção dos desempenhos em termos da BER como uma função da relação sinal-ruído por bit, Eb/N0, e da relação sinal-interferência, SIR. Os resultados da avaliação e comparação de desempenho entre os sistemas com multiplex espacial e com uma única antena de transmissão apresentados neste trabalho, constituem uma ferramenta importante a fim de se conhecer os benefícios reais da técnica de multiplex espacial aplicada a uma rede celular, como por exemplo nos padrões WiMAX ou LTE / Abstract: Spatial multiplexing technique, consisting of independent symbol transmission on multiple transmission antennas, has been proposed to meet the requirement for higher data rates of future wireless broadband communication systems. However, when spatial multiplexing technique is applied to a cellular network, the performance is affected by co-channel interference. This work evaluates and compares the effects of co-channel interference on the mean bit error rate, BER, of spatial multiplexing systems and single transmission antenna systems, where transmit power and spectral efficiency parameters are taken into consideration, in order to make a fair comparison between both systems. The downlink of a cellular network in slowly-varying flat Rayleigh fading environment and in the presence of a dominant co-channel interferer is considered. Furthermore, the use of Optimum Detector on the receiver and BPSK, QPSK and M-QAM modulations is also considered. Monte Carlo simulations are realized for obtaining the performance in terms of the BER as a function of per-bit signal-to-noise ratio, Eb/N0, and signal-to-interference ratio, SIR. The evaluation and comparison performance results between spatial multiplexing and a single transmission antenna systems presented in this work, are important tools in order to know the real benefits of spatial multiplexing technique applied to a cellular network, as the standards WiMAX or LTE / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Evandro Conforti / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T23:28:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_AntonioMarceloOliveira_D.pdf: 6175407 bytes, checksum: 03c529ed2452256d1369e23e047687ec (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Os efeitos provocados pelo ambiente de propagação sobre o sinal transmitido, assim como as condições impostas pela mobilidade do receptor, afetam diretamente a qualidade de serviço em sistemas de comunicação sem fios. Portanto, é necessário compreender e analisar os efeitos de degradação que o canal terá sobre um dado sistema de comunicação de dados e, dessa forma, avaliar a necessidade de medidas para mitigar os eventuais efeitos prejudiciais do canal. Neste trabalho, apresenta-se uma caracterização estatística do canal de rádio móvel, a partir de medições em campo nas bandas de 1800, 2500 e 3500 MHz, através de uma técnica simples de aquisição da envoltória do sinal. Em particular, são calculadas, para a envoltória, funções de distribuição de probabilidade, taxas de cruzamentos, duração de desvanecimento e sua distribuição, funções de correlação espacial e em frequência, tempo de coerência e largura de banda de coerência. Realiza-se, igualmente, uma análise comparativa destes resultados com os seguintes modelos estatísticos: Rayleigh, Nakagami, Rice, Weibull, Hoyt (Nakagami-q) e ?-?. Além disso, é dada ênfase à estimação de parâmetros dos modelos de canal de rádio, através de dois métodos: momentos (MoM) e máxima verossimilhança (ML). Neste contexto, obtém-se expressões para a variância e o intervalo de confiança, assintóticos, de estimadores ML, baseadas na informação de Fisher que uma amostra aleatória contém a respeito do parâmetro a ser estimado. De forma geral, foi observado um bom ajuste entre as medidas em campo e correspondentes curvas teóricas, para estatísticas de primeira e segunda ordem da envoltória. As medições em campo deste trabalho mostraram que os estimadores ML agruparam mais as curvas teóricas, em torno da curva experimental, quando comparados aos estimadores MoM. Adicionalmente, a matriz de covariância dos estimadores ML para ? e ?, obtida a partir das medições em campo, mostrou que a variância do estimador de ? é, pelo menos, dez vezes maior que aquela do estimador de ?. Igualmente, valores medidos de correlação espacial apresentaram bom ajuste aos modelos teóricos, em termos de uma tendência geral de variação. Em particular, curvas de distribuição cumulativa do tempo de coerência, , para medidas em campo em 3500MHz, mostraram que é maior que 1,7 ms, para 90% do tempo, quando o receptor se move a 30 km/h. Por fim, medidas em campo da largura de banda de coerência, em 1800MHz, revelaram que um valor de ?f < 60 kHz irá garantir um nível de correlação da envoltória maior que 0,9, para 90% do tempo / Abstract: The propagation environment effects on the transmitted signal as well as the conditions imposed by the receiver mobility directly affect the quality of service (QoS) in wireless communication systems. Therefore, it is necessary to understand and analyze the degradation effects inflicted by the channel on a given data communication system, in order to evaluate the measures to mitigate these deleterious effects. In this thesis, we present a statistical characterization of the mobile radio channel based on field measurements performed over the 1800, 2500, and 3500 MHz bands, using a simple technique for acquiring the signal envelope. In particular, envelope statistics for probability distribution functions were calculated, as well as the crossing rates, duration of fading and its distribution, spatial and frequency correlation functions, coherence time, and coherence bandwidth. A comparative analysis of these results was also carried out against the following statistical models: Rayleigh, Nakagami, Rice, Weibull, Hoyt (Nakagami-q), and ?-?. Also, emphasis is given to the parameter estimation of radio channel models using two methods: moments (MoM) and maximum likelihood (ML). In this context, expressions for the asymptotic variance and confidence interval of ML estimators were obtained, based on the Fisher information a random sample contains over the parameter to be estimated. In general, there was a good fit between the field measurements and corresponding theoretical curves for envelope statistics of first and second order. Field measurements of this work have shown that ML estimators grouped more the theoretical curves around the experimental one, when compared to MoM estimators. Additionally, the covariance matrix of ML estimators for ? and ?, obtained from field measurements, showed that the variance of ? estimator is at least ten times greater than the one of ? estimator. Moreover, measured values of spatial correlation showed a good .t to the theoretical models, in terms of a general tendency of variation. Particularly, cumulative distribution curves of the coherence time , for field measurements at 3500MHz, showed that is greater than 1,7 ms for 90% of time when the receiver is moving at 30 km/h. Finally, 1800- MHz field measurements of coherence bandwidth revealed that a value of ?f < 60 kHz will ensure a level of envelope correlation greater than 0.9 for 90% of time / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Celso de Almeida / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T05:03:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BenitezOlivo_EdgarEduardo_M.pdf: 1173114 bytes, checksum: 1fc0181244059954a5184599ee11635c (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A análise da eficiência espectral de uma rede celular é fundamental para se otimizar o aproveitamento da banda com cobertura na célula. Neste trabalho, o desempenho do enlace reverso de redes celulares é obtido em termos de sua eficiência espectral média. O cenário estudado considera um canal com perda de propagação exponencial, desvanecimento plano e lento Rayleigh e interferência de co-canal (ICC). A modelagem matemática do sistema leva em consideração vários parâmetros de planejamento, incluindo o fator de reuso de frequência, arranjo de antenas na estação rádio base (ERB), esquema de combinação por diversidade do tipoMRC (maximal ratio combining), modulação adaptativa e controle de potência. Neste contexto, uma expressão analítica da probabilidade de erro de bit (PEB) para o esquema de modulação M-QAM (multilevel quadrature amplitude modulation) é obtida em função da relação sinal-ruído por bit (Eb/N0) e da relação sinal-interferência (SIR, do inglês signal-to-interference power ratio), considerando a presença de um interferente dominante. Esta expressão constitui uma ferramenta importante para a avaliação correta do desempenho de sistemas digitais celulares. Os resultados mostram que utilizar um fator de reuso de 1, conjuntamente com controle de potência, em geral, é a maneira mais eficiente de se usar o espectro, garantindo cobertura total na célula / Abstract: The analysis of the spectral efficiency of a cellular network is essential to optimize the bandwidth usage with coverage, which is one of the major limitations on network planning. In this work, the performance of the uplink of cellular networks in terms of the mean spectral efficiency is obtained. The studied scenario considers a channel with exponential path-loss, slowly-varying flat Rayleigh fading and co-channel interference (CCI). The mathematical modeling of the system takes in consideration many parameters, including frequency reuse factor, antenna array at the base station, maximal ratio combining (MRC) diversity scheme, adaptive modulation and power control. In this context, an analytical expression of the bit error probability for the M-QAM (multilevel quadrature amplitude modulation) scheme as a function of the signal-to-noise ratio per bit (Eb/N0) and the signal-tointerference power ratio (SIR) is obtained, by considering the presence of a single dominant interferer. This expression is an important tool for the correct evaluation of the performance of digital cellular systems. The results show that using a frequency reuse of 1, jointly with power control, in general, is the most efficient way to use the spectrum, by ensuring full coverage in the cell / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Paulo Cardieri / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-07T23:43:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MunozGallego_DavidAlfonso_M.pdf: 701198 bytes, checksum: b2030ec2292717eca9c4a897402834ab (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho apresenta uma estimação da capacidade das redes sem fio tipo Mesh. As redes deste tipo têm topologias e padrões de tráfego únicos que as diferenciam das redes sem fio convencionais. Nas redes sem fio tipo mesh os nós atuam como clientes e como servidores e o tráfego e encaminhado para uma ou várias gateways em um modo multi-salto. A estimação da capacidade é baseada em estudos da Camada Física e MAC. Efeitos da propagação do canal são avaliados / Abstract: This work addresses the capacity of wireless mesh networks (WMN). This kind of networks has unique topologies and traffic patterns that differentiate them from conventional wireless networks. In WMN, the nodes act as clients and hosts and the traffic is forwarded to one or more gateways in a multihop fashion. The capacity estimation presented in this work is based on the physical and link layer investigation, using computer simulation / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Celso de Almeida / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T13:51:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OrozcoGarzon_NathalyVeronica_M.pdf: 2420238 bytes, checksum: 44b2e62e1f4262ea3a2a169999209c79 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A principal contribuição desta tese é a proposta de um mecanismo com transmissão oportunista. Este método de transmissão é realizado apenas quando o desvanecimento no receptor estiver acima de um certo limiar. Neste sistema oportunista o transmissor e o receptor estão em constante comunicação através de um canal de realimentação e o receptor indica ao transmissor quando ele deve transmitir. Para a análise de desempenho do sistema oportunista vamos considerar um canal com ruído e desvanecimento plano e lento Rayleigh e também interferência de co-canal (CCI) vamos também considerar diferentes esquemas de modulação (BPSK, QPSK, 4-QAM, 16-QAM e 64-QAM). A análise de desempenho do sistema proposto baseia-se na probabilidade de erro de bit média (BER), para a qual expressões analíticas foram obtidas. Estas expressões foram verificadas usando o método de simulação de Monte Carlo, com excelente concordância entre os dois resultados. Além disso, foram consideradas a eficiência espectral e a potência de transmissão do sistema. Os resultados obtidos mostram que a transmissão oportunista pode combater o desvanecimento de forma eficiente, pois o sistema oportunista elimina os efeitos do desvanecimento quase em sua totalidade. Foi feita também uma comparação entre o sistema oportunista e um sistema ordinário para a comparação de desempenho. Além disso, a transmissão oportunista é menos sensível à interferência de co-canal. Várias curvas são apresentadas ilustrando a eficiência do mecanismo oportunista proposto em termos da probabilidade de erro de bit média / Abstract: This thesis proposes, as the main contribution, a new mechanism with an opportunistic transmission. This transmission method is realized just when the fading at receiver is above a threshold value. In this opportunistic system the transmitter and the receiver are in constant communication through a feedback link and the receiver indicates when the transmitter should transmit. To analyze the performance of the opportunistic system we consider a noise channel and a flat and slow Rayleigh fading channel in the presence of co-channel interference (ICC). We also consider different modulation schemes (BPSK, QPSK, 4-QAM, 16-QAM e 64-QAM). The performance analysis of the proposed system is based on the mean bit error probability (BER), for which analytical expressions are established. These expressions are verified using Monte-Carlo simulation method with excellent agreement between both results. Furthermore, we consider the spectral efficiency and the power transmission of this system. The opportunistic transmission can combat the fading efficiently. That is, once it eliminates the fading effects almost entirely. Moreover, it is made a comparison between the opportunistic system and the ordinary system performance. Furthermore, the opportunistic transmission is less sensitive to co-channel interference. Several figures are presented illustrating the efficiency of the proposed mechanism in terms of mean bit error probability / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestra em Engenharia Elétrica

Orientador: Celso de Almeida / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-09-11T21:24:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarvajalMora_HenryRamiro_M.pdf: 10096746 bytes, checksum: 558790b8f1575c8f3b46fe6c7418920d (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Neste trabalho, é avaliado o desempenho do enlace reverso de redes celulares que utilizam a técnica de múltiplo acesso por divisão de código com multiportadoras (MC-CDMA) em termos da probabilidade de erro de bit média (BER) e da eficiência espectral média. O sistema de comunicações analisado utiliza a técnica MC-CDMA, um arranjo linear de antenas na estação rádio base, entrelaçamento em frequência, combinação de máxima razão (MRC), modulação adaptativa, controle de potência e um prefixo cíclico grande o suficiente para eliminar os efeitos da interferência intersimbólica (ISI) e da interferência entre portadoras (ICI). O cenário estudado considera a presença de interferência de múltiplo acesso (MAI) e interferência de co-canal (CCI). A caracterização do canal considera a presença de ruído aditivo gaussiano branco (AWGN), perda de propagação exponencial e desvanecimento lento e seletivo em frequência que segue a distribuição de Rayleigh. Neste contexto, expressões analíticas exatas e fechadas para a BER média tanto para a modulação BPSK, quanto para a modulação M-QAM são obtidas. A exatidão das expressões é validada através de simulações de Monte Carlo. Ademais, uma expressão para a eficiência espectral celular média é determinada, a qual é uma função do fator de reuso de canais, do incremento da largura de banda devido ao prefixo cíclico, do carregamento do sistema, do fator de espalhamento, dos raios da célula e da modulação utilizada. Os resultados indicam que utilizar um fator de reuso de canais de 1 é a maneira mais eficiente de usar o espectro. No entanto, esse fator de reuso é crítico em relação às taxas de transmissão. Ademais, evidenciando que a técnica de múltiplo acesso por divisão de frequências ortogonais (OFDMA) é um caso particular da técnica MC-CDMA, os resultados mostram que a máxima eficiência espectral média obtida com a técnica OFDMA é menor do que aquela obtida com a técnica MC-CDMA / Abstract: In this work the performance of cellular networks uplink is evaluated using the multicarrier-code division multiple access (MC-CDMA) technique in terms of the mean bit error rate (BER) and the mean spectral efficiency. The analyzed communications system is supposed to employ the MC-CDMA technique, a linear antenna array in the base station, frequency interleaving, maximal ratio combining (MRC), adaptive modulation, control power and a cyclic prefix large enough to eliminate the effects of intersymbol interference (ISI) and intercarrier interference (ICI). The studied scenario assumes the presence of multiple access interference (MAI) and co-channel interference (CCI). The channel characterizations considers the presence of additive white gaussian noise (AWGN), exponential path-loss and slow and frequency selective Rayleigh fading. In this context, exact and closed analytical expressions for the mean BER for both BPSK modulation, as for M-QAM modulation are obtained. The accuracy of the expressions is validated through Monte Carlo simulations. Also, an expression for the mean cellular spectral efficiency is determined, which is a function of the channel reuse factor, the bandwidth increases due to the cyclic prefix, the system load, the spreading factor, the cell radius and the modulation employed. The results show that using an unitary channel reuse factor of 1 is the most efficient way to use the spectrum. However, this reuse factor is critical in relation to transmission rates. Moreover, considering that the orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) technique is a particular case of MC-CDMA, the results show that the maximum mean spectral efficiency achieved with the OFDMA technique is lower than that obtained with the MC-CDMA technique / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Opportunistic use of unused spectrum could efficiently be carried out using the paradigm of Cognitive Radio (CR). A spectrum remains idle when the primary user (licensee) is not using it. The secondary nodes detect this spectral hole quickly and make use of it for data transmission during this interval and stop transmitting once the primary starts transmitting. Detection of spectral holes by the secondary is called spectrum sensing in the CR scenario. Spectrum Sensing is formulated as a hypothesis testing problem wherein under H0 the spectrum is free and under H1, occupied. The samples will have different probability distributions, P0 and P1, under H0 and H1 respectively. In the first part of the thesis, a new algorithm - entropy test is presented, which performs better than the available algorithms when P0 is known but not P1. This is extended to a distributed setting as well, in which different secondary nodes collect samples independently and send their decisions to a Fusion Centre (FC) over a noisy MAC which then makes the final decision. The asymptotic optimality of the algorithm is also shown. In the second part, the spectrum sensing problem under impediments such as fading, electromagnetic interference and outliers is tackled. Here the detector does not possess full knowledge of either P0 or P1. This is a more general and practically relevant setting. It is found that a recently developed algorithm (which we call random walk test) under suitable modifications works well. The performance of the algorithm theoretically and via simulations is shown. The same algorithm is extended to the distributed setting as above.

Orientador: Celso de Almeida / Tese (doutorado) - Umiversidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-17T06:29:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hoefel_RogerPierreFabris_D.pdf: 16131215 bytes, checksum: 8d67fff6992c05fd8d2eac683e4a1f9e (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: O objetivo deste trabalho é o de analisar, caracterizar e apresentar soluções para o excitante desafio de projetar protocolos de acesso para o transporte de pacotes multimídia no enlace reverso de sistemas celulares terrestres que empregam interface do ar do tipo TD/DS-CDMA (Time Division/Direct Sequence Code Division Multiple Access). Os estudos relativos aos aspectos inerentes à transmissão de pacotes em sistemas TD/DS-CDMA são particularizados na análise dos protocolos CDMA/PRMA (Code Division Multiple Access/ Packet Reservation Multiple Access) e Slotted CDMA/ALOHA. CDMA/PRMA é um protocolo de múltiplo acesso híbrido, no qual se aplicam os conceitos de multiplexação no tempo~por código e de alocação de recursos por meio de reserva. O acesso controlado ao canal do protocolo CDMA/PRMA permite a redução da variação da carga instantânea do canal e, conseqüentemente, redução da interferência de múltiplo acesso em relação ao protocolo Slotted CDMA/ ALOHA, onde os terminais acessam no próximo slot de tempo tão logo tenham pacotes a transmitir. Utiliza-se simulação computacional de maneira intensiva para à obtenção de resultados concernentes ao desempenho dos protocolos CDMA/PRMA e Slotted CDMA/ ALOHA em distintas condições operacionais. Estes resultados são validados por análises numéricas. Entre outros aspectos deste trabalho, destaca-se: (i) o modelo do ponto de equilíbrio proposto para os protocolos CDMA/PRMA e Slotted CDMA/ ALOHA; (ii) as expressões numéricas propostas para uma análise de desempenho do protocolo CDMA/PRMA; (iii) o desenvolvimento de um simulador de rede de pacotes para a investigação dos efeitos da interferência externa nas redes de pacotes CDMA/PRMA e Slotted CDMA/ ALOHA; (iv) efeitos dos parâmetros de projeto no desempenho dos protocolos CDMA/PRMA e Slotted CDMA/ ALORA; (v) estudo do desempenho dos protocolos CDMA/PRMA e Slotted CDMA/ ALORA com tráfego de vídeo com taxa variável e tráfego de dados WWW; (vi) a investigação dos efeitos do controle de potência, do desvanecimento rápido e do desvanecimento lento no desempenho dos protocolos CDMA/PRMA e Slotted CDMA/ ALORA com tráfego multimídia; (vii) o projeto integrado do protocolo CDMA/PRMA com receptor de detecção conjunta descorrelacionadora / Abstract: This thesis has the objective of to analyze, to characterize and to propose solutions to the challenge of design medium access control protocols for transmission of multimedia packets over the reverse channel of land mobile cellular systems based on TD/DS-CDMA (Time Division/Direct Sequence Code Division Multiple Access) air interface. Some inherent aspects of packet transmission over the reverse link of TD/DS-CDMA systems are particularized in the analysis of the CDMA/PRMA (Code Division Multiple Access/Packet Reservation Multiple Access) and Slotted CDMA/ ALOHA protocols. The joint CDMA/PRMA protocol is a hybrid multiple-access technique that combines time-division, code-division and Reservation ALOHA concepts. The CDMA/PRMA medium access control brings to reduction of the users variance on the channel, so a larger capacity is obtained in relation to the Slotted CDMA/ ALOHA protocol, where a mobile station accesses a time slot as soon as it has packets to transmit. It is used intensely computational simulation techniques to obtain some performance results concerning to CDMA/PRMA Slotted and CDMA/ ALOHA behavior over distinct operational conditions. It is utilized numerical techniques to validate some of obtained results. It is emphasized the following aspects of this Thesis: (i) a equilibrium point analysis model for the CDMA/PRMA and Slotted CDMA/ ALOHA protocols; (ii) some numerical expressions that permits to analyze the CDMA/PRMA behavior on voice-only traffic; (iii) a system level network simulator developed to assess and to compare the intercell interference effects on the CDMA/PRMA and Slotted CDMA/ ALOHA protocols performance; (iv) the design parameters effects on the performance of CDMA/PRMA and Slotted CDMA/ALOHA systems; (v) some studies of CDMA/PRMA and Slotted CDMA/ALOHA behavior on mixed voice/variable bit rate video and voice/WWW browsing traffic; (vi) some analysis of the imperfect power control effects, slow and fast fading effects on the capacity of CDMA/PRMA and Slotted CDMA/ ALOHA protocols; (vii) a integrated design of CDMA/PRMA protocol and a multiuser decorrelator detector / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Michel Daoud Yacoub / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T14:27:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Heinrich_RalphRobert_M.pdf: 7113070 bytes, checksum: 2a64f903bc44fb31b9ee53ef545bb24e (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este projeto de pesquisa objetiva responder a algumas questões sistêmicas levantadas por ocasião do início do desenvolvimento do sistema LTE-450, parte integrante do projeto RASFA - Redes de Acesso Sem Fio Avançadas, conduzido pelo CPqD - Fundação Centro de Pesquisa e Desenvolvimento em Telecomunicações, com recursos do FUNTTEL - Fundo para o Desenvolvimento Tecnológico das Telecomunicações. Esse projeto visa, como um de seus objetivos, o desenvolvimento de um sistema de rádio acesso sem fio LTE-450, operando na faixa de 450 a 470 MHz, baseado na tecnologia LTE - Long Term Evolution. A faixa de 450 a 470 MHz está atribuída em base global desde 2007 para o Serviço Móvel, conforme identificado pela União Internacional de Telecomunicações na World Radiocommunication Conference 2007. A Anatel - Agência Nacional de Telecomunicações - publicou a nova destinação de uso para a faixa de 450 a 470 MHz em 20 de dezembro de 2010, através da Resolução n º 558. Várias ações vêm sendo empreendidas em apoio ao uso da faixa 450 a 470 MHz, para a prestação de serviços banda larga sem fio para áreas rurais, como consta do Programa Nacional de Telecomunicações Rurais, publicado pela Portaria 431/2009 do Ministério das Comunicações, e do Plano Nacional de Banda Larga, publicado em 13 de maio de 2010. Entende-se que a faixa de 450 a 470 MHz é ideal para a implantação de serviços de banda larga sem fio em áreas rurais, devido às suas características de propagação. Por outro lado, a base de conhecimento sobre o canal rádio em sistemas de rádio acesso móvel banda larga considera o uso, em áreas urbanas, de faixas de frequências situadas entre 850 MHz e 3500 MHz. São notórias as diferenças entre as características de propagação nessas faixas e nas faixas de UHF, principalmente quando a área de prestação do serviço deixa de ser a urbana e passa a ser a rural. Nesse sentido, alguns requisitos sistêmicos podem ser questionados e mesmo redimensionados. Esses requisitos foram aqui endereçados através de levantamento de dados em campo e posterior análise crítica contra a base de conhecimento disponível. São questões como a amplitude do desvanecimento seletivo e por despolarização, a intensidade do ruído impulsivo, os modelos de propagação aplicáveis à área rural e à faixa de UHF, a variação da perda de percurso com a altura da antena do terminal e a discriminação de polarização da antena do terminal / Abstract: This research project aims to answer some systemic issues raised during the early development of the LTE-450 radio access system, part of a project RASFA - Advanced Wireless Networks Access, led by CPqD Foundation - Center for Research and Development in Telecommunications with resources of FUNTTEL - Technological Development of Telecommunications Fund. This project aims, as one of its objectives, the development of a LTE-450 wireless system, operating in the 450-470 MHz band, based on LTE - Long Term Evolution technology. The 450-470 MHz band is allocated, on a global basis, since 2007 for Mobile Service, as identified by the International Telecommunication Union in the World Radiocommunication Conference 2007. Anatel - The Brazilian National Telecommunications Agency has published a new destination for the 450-470 MHz band on December 20, 2010, through Resolution No. 558. Several actions have been undertaken in support of the use of the 450-470 MHz band, to provide wireless broadband services to rural areas, as set out in the National Rural Telecommunications Plan, published by the Decree 431/2009 of the Ministry of Communications and the National Broadband Plan (PNBL), published on May 13, 2010. It is understood that the 450-470 MHz band is ideal for deploying wireless broadband services in rural areas, due to its propagation characteristics. On the other hand, the base of knowledge about the mobile broadband access radio systems channel, considering the use in urban areas, situated between 850 MHz and 3500 MHz bands have notable differences between the propagation characteristics of these bands and the UHF bands, especially when the area of service provision ceases to be the urban and goes to the rural areas. Thus, some systemic requirements can be questioned and even resized. These requirements are addressed here through field data gathering and subsequent critical analysis against the knowledge base available. These issues are such as the extent of selective fading and depolarization, the intensity of the impulse noise, the propagation models applicable to the rural area and the UHF band, the variation of the path loss with the height of the terminal antenna and of terminal antenna polarization discrimination / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica