Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. 2015. / Submitted by Cristiane Mendes (mcristianem@gmail.com) on 2015-07-07T20:13:55Z No. of bitstreams: 1 2015_LeandroDePaulaSantosPereira.pdf: 4310826 bytes, checksum: 6302dce1d473515914d3c5186cb84b76 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2015-07-16T13:24:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_LeandroDePaulaSantosPereira.pdf: 4310826 bytes, checksum: 6302dce1d473515914d3c5186cb84b76 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-16T13:24:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_LeandroDePaulaSantosPereira.pdf: 4310826 bytes, checksum: 6302dce1d473515914d3c5186cb84b76 (MD5) / Este trabalho tem por objetivo desenvolver um procedimento para o controle de campos elétricos em vários pontos no espaço com um conjunto de antenas tridimensionais. Inicialmente foram usadas antenas dipolos ideais, e posteriormente, antenas cornetas piramidais para demostrar que antenas reais podem ser implementadas para este objetivo. É demostrado que a nova metodologia de controle de campos pode ser usada para a transmissão de informação em sinais digitais, bem como a multiplexação por divisão espacial, minimizando a interferência por posição espacial dos pontos de observações ou recepções. As interferências podem ter uma maior redução se forem usadas também polarizações 3D ortogonais entre usuários próximos. Dessa forma, pode-se aumentar a quantidade de usuários numa dada região com os mesmos recursos de tempo e frequência. É demonstrado que regiões são formadas onde a interferência entre os usuários é pequena. Visto que na literatura são encontradas aplicações para campos nós toroidais, é mostrado que o controle de campos gerados pelo conjunto de antenas tridimensionais podem ter outras aplicações: a geração de polarizações e linhas de campos nós toroidais. São discutidas duas formas de geração de polarizações nós torodais: a metodologia de controle de campos e a outra mais direta pela geração de campos com múltiplas freqüências de uma fundamental, sendo esta adotada para obter os resultados. Por fim, para a geração de linhas de campos nós toroidais, é apresentada a forma de geração pelo uso da metodologia de controle campos. A originalidade e importância deste trabalho consistem no desenvolvimento e introdução de métodos de síntese de antenas para o controle de campos e polarizações, incluindo as propostas tridimensionais e sua possível ortogonalização. Em especial, a importância desta tese é elucidada na aplicação dos novos resultados em Telecomunicações sem fio, em um cenário de transmissão de informação com modulação ASK e multiplexação SDMA, bem como na geração de linhas de campos nós toroidais, os quais podem ser encontrados na natureza ao redor de planetas, estrelas, em confinamento de plasma e em dispositivos de ressonância magnética nuclear. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work aims to develop a procedure for electric fields control in infinite points in space with an array of three-dimensional antennas. Initialy, ideal dipole antennas were used, and thereafter pyramidal horn antennas were used to demonstrate that real antennas can be implemented for this purpose. It is shown that the new method of fields control can be used for the transmission of information into digital signals as well as spatial division multiplexing, minimizing interference by spatial position of the observations or receptions points. Interference may have a greater reduction if 3D orthogonal polarizations are also used between nearby users. Thus, the number of users in a given region can be increased with the same frequency and time resources. It is demonstrated that regions are formed where the interference between users is small. Since in the literature are found applications for torus-knotted fields, it is shown that the fields control generated by the array of three-dimensional antennas may have other applications: the generation of torus-knotted polarization and field line. Two ways of generating torus-knotted polarization are discussed: the method of field control and other more direct by the generation of multiple frequency fields in respect of a fundamental, being this adopted to obtain the results. Finally, the method of field control is used to show a way to generate torus-knotted field lines. The originality and importance of this work are the development and introduction of methods for synthesis of antennas for the field controls and polarizations, including three-dimensional proposals and their orthogonalization possibility. In particular, the importance of this thesis is elucidated in applications of wireless telecommunications, in a scenario of transmission of information with ASK modulation and SDMA multiplexing, as well as the generation of toroidal field lines, which can be found in nature around planets, stars, in plasmas confinement and nuclear magnetic resonance devices.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:52:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissFSS.pdf: 471874 bytes, checksum: 52bc0458fea36b975556da8d0d9d80ca (MD5) Previous issue date: 2003-08-14 / This work consists in the development of genetic algorithms for the Task-to-Processo Assignment Problem in multiprocessor applications. Specifically, the objective is to find the task-to-processor assignment that minimizes the total delay in a particular multiprocessor digital signal processing architecture. We present a description of our algorithm implementations and the results found with a set of 117 randomly generated and real-life instances. The algorithms performance is compared with the results provided by a competitive dynamic list heuristic and a multiple start search algorithm. The results indicate lower delays in more than 68% of the instances, at a higher computational cost. / O objetivo deste projeto consiste no desenvolvimento de algoritmos genéticos para resolução do problema de designação de tarefas em multiprocessadores de processamento digital de sinal (PDS). Especificamente, busca-se minimizar o atraso total em uma arquitetura de multiprocessadores particular, bastante utilizada em sistemas reais. Neste trabalho são apresentadas implementações de algoritmos genéticos, e os resultados computacionais decorrentes de sua aplicação a um conjunto de 117 exemplos gerados aleatoriamente e extraídos de contextos reais. O desempenho dos algoritmos é analisado, comparando-se a qualidade das soluções e os tempos computacionais requeridos com os obtidos por uma heurística competitiva da literatura e por um algoritmo de busca multiple starts. Os algoritmos genéticos obtiveram menores valores de atraso em mais de 68% dos exemplos, a um tempo computacional maior.

A precisão e acurácia dos métodos mais utilizados atualmente de processamento de dados de espectroscopia por Ressonância Magnética (MRS), baseados na Transformada de Fourier (FT), requerem supressão apropriada (o que está longe de ser trivial) e aquisições longas para a obtenção de alta resolução espectral. Além disso, a FT tem dificuldades quando faltam dados no domínio de tempo, como, por exemplo, pela redução do tempo de aquisição, e consequente número de pontos adquiridos. Isto pode ocorrer, também, por artefatos na aquisição ou, ainda, seja pela exclusão intencional dos primeiros pontos do sinal para a eliminação de ressonâncias largas que estão distorcendo a linha de base no domínio da frequência. Neste estudo, propomos a utilização do Método de Diagonalização na Base de Krylov (KBDM) como uma alternativa a FT para algumas de suas limitações. O método ajusta sinais de experimentos de Free Induction Decay (FID) por uma soma de funções harmônicas complexas, amortecidas exponencialmente, permitindo uma fácil manipulação dos seus parâmetros de caracterização. O KBDM é numericamente mais efetivo para análise de sinais truncados e tem diversos recursos que possibilitam remover picos de forma mais eficiente, como por exemplo, o pico residual da água. Além disso, foi introduzida a possibilidade de quantificação de dados de MRS com o método. Para avaliar a sensibilidade, eficiência e reprodutibilidade do método para quantificar e analisar sinais truncados, foi proposto fazer simulações de espectros clínicos e experimentos em phantoms que representassem o ambiente metabólico do cérebro, para MRS de próton de diferentes níveis de ruídos e para pequenas variações do N-acetil aspartato (NAA). Com estes estudos pôde se comprovar a viabilidade do método para processar dados de MRS e verificar seu potencial na complementação das técnicas atualmente empregadas, especialmente quando uma resolução espectral e temporal maior que o limite imposto pela Relação de Incerteza do formalismo de Fourier é necessária. Além disso, uma desejável facilidade de manipulação de picos específicos (por exemplo, exclusão e quantificação) é proporcionada pelo método. Como perspectivas animadoras deste trabalho esperamos a introdução do KBDM como uma técnica eficiente e coadjuvante ao Imageamento de Ressonância Magnética funcional (fMRI), auxiliando estudos de funções cerebrais, em sequências de MRS para identificar uma rápida variação das linhas associadas as atividades metabólicas dos cérebros. / The precision and accuracy of the most widely used methods to perform Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS) data processing based on the Fourier Transform (FT), require appropriate suppression (which is far from trivial) and long acquisitions to obtain high spectral resolution. Furthermore, FT poses difficulty when there are missing data in the time domain. This occurs because of reduction of the acquisition time and consequently also in the number of acquired points, or because of artifacts during acquisition, or even intentional exclusion of the first signal points for the elimination of broad resonances that are producing the distorted baseline in the frequency domain. In this study, we propose the use of the Krylov Basis Diagonalization Method (KBDM) formalism as an alternative to some of FT limitations. The method adjusts signals of Free Induction Decay (FID) experiments with a sum of complex harmonic functions, exponentially damped, allowing easy manipulation of its characterization parameters. The KBDM is numerically more effective for truncated signal analysis and has several features that make it possible to remove peaks more efficiently, such as the residual water peak. Moreover, we introduced the possibility of quantification of MRS data with the described method. To evaluate the sensitivity, efficiency and reproducibility of the method for quantifying and analyzing truncated signals, and through the clinical spectra simulations and experiments in phantoms that would represent the brain metabolic environment, we proposed to perform proton MRS at different noise levels and with small variations of N- acetyl aspartate (NAA) metabolite. These studies allowed to prove the feasibility of the method to process MRS data and verified its potential in complementing techniques currently employed, especially when a greater temporal and spectral resolution is required, more than the limit imposed by the Uncertainty Relation of FT formalism. Furthermore, it is also a desirable effortless tool of handling specific peaks (e.g., exclusion and quantification). Exciting prospects from this work include the introduction of KBDM as an efficient and adjuvant technique to functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI), for studying the brain functions, in MRS sequence to identify rapid variation in spectroscopic lines associated to metabolic activities in the brain.

A precisão e acurácia dos métodos mais utilizados atualmente de processamento de dados de espectroscopia por Ressonância Magnética (MRS), baseados na Transformada de Fourier (FT), requerem supressão apropriada (o que está longe de ser trivial) e aquisições longas para a obtenção de alta resolução espectral. Além disso, a FT tem dificuldades quando faltam dados no domínio de tempo, como, por exemplo, pela redução do tempo de aquisição, e consequente número de pontos adquiridos. Isto pode ocorrer, também, por artefatos na aquisição ou, ainda, seja pela exclusão intencional dos primeiros pontos do sinal para a eliminação de ressonâncias largas que estão distorcendo a linha de base no domínio da frequência. Neste estudo, propomos a utilização do Método de Diagonalização na Base de Krylov (KBDM) como uma alternativa a FT para algumas de suas limitações. O método ajusta sinais de experimentos de Free Induction Decay (FID) por uma soma de funções harmônicas complexas, amortecidas exponencialmente, permitindo uma fácil manipulação dos seus parâmetros de caracterização. O KBDM é numericamente mais efetivo para análise de sinais truncados e tem diversos recursos que possibilitam remover picos de forma mais eficiente, como por exemplo, o pico residual da água. Além disso, foi introduzida a possibilidade de quantificação de dados de MRS com o método. Para avaliar a sensibilidade, eficiência e reprodutibilidade do método para quantificar e analisar sinais truncados, foi proposto fazer simulações de espectros clínicos e experimentos em phantoms que representassem o ambiente metabólico do cérebro, para MRS de próton de diferentes níveis de ruídos e para pequenas variações do N-acetil aspartato (NAA). Com estes estudos pôde se comprovar a viabilidade do método para processar dados de MRS e verificar seu potencial na complementação das técnicas atualmente empregadas, especialmente quando uma resolução espectral e temporal maior que o limite imposto pela Relação de Incerteza do formalismo de Fourier é necessária. Além disso, uma desejável facilidade de manipulação de picos específicos (por exemplo, exclusão e quantificação) é proporcionada pelo método. Como perspectivas animadoras deste trabalho esperamos a introdução do KBDM como uma técnica eficiente e coadjuvante ao Imageamento de Ressonância Magnética funcional (fMRI), auxiliando estudos de funções cerebrais, em sequências de MRS para identificar uma rápida variação das linhas associadas as atividades metabólicas dos cérebros. / The precision and accuracy of the most widely used methods to perform Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS) data processing based on the Fourier Transform (FT), require appropriate suppression (which is far from trivial) and long acquisitions to obtain high spectral resolution. Furthermore, FT poses difficulty when there are missing data in the time domain. This occurs because of reduction of the acquisition time and consequently also in the number of acquired points, or because of artifacts during acquisition, or even intentional exclusion of the first signal points for the elimination of broad resonances that are producing the distorted baseline in the frequency domain. In this study, we propose the use of the Krylov Basis Diagonalization Method (KBDM) formalism as an alternative to some of FT limitations. The method adjusts signals of Free Induction Decay (FID) experiments with a sum of complex harmonic functions, exponentially damped, allowing easy manipulation of its characterization parameters. The KBDM is numerically more effective for truncated signal analysis and has several features that make it possible to remove peaks more efficiently, such as the residual water peak. Moreover, we introduced the possibility of quantification of MRS data with the described method. To evaluate the sensitivity, efficiency and reproducibility of the method for quantifying and analyzing truncated signals, and through the clinical spectra simulations and experiments in phantoms that would represent the brain metabolic environment, we proposed to perform proton MRS at different noise levels and with small variations of N- acetyl aspartate (NAA) metabolite. These studies allowed to prove the feasibility of the method to process MRS data and verified its potential in complementing techniques currently employed, especially when a greater temporal and spectral resolution is required, more than the limit imposed by the Uncertainty Relation of FT formalism. Furthermore, it is also a desirable effortless tool of handling specific peaks (e.g., exclusion and quantification). Exciting prospects from this work include the introduction of KBDM as an efficient and adjuvant technique to functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI), for studying the brain functions, in MRS sequence to identify rapid variation in spectroscopic lines associated to metabolic activities in the brain.