At the present time, wireless sensor networks are becoming more and more  common and energy consumption is a key factor in the deployment and  maintenance of these networks. This thesis compares non-SFN multi-hop and  a single frequency network (SFN) or cooperative diversity algorithms with  respect to the energy consumed by the nodes. Since the nodes have limited  power capacity it is extremely important to have an efficient algorithm. In  addition, the behaviour of the network when SFN is employed must be  studied and advice offered with regards to improvements in order to achieve  preferential results. The effect on the network regarding macro diversity is  positive but, the battery energy consumption is still higher and has a drainage  effect on the network for simple multi-hop. The report will include  background information regarding mobile ad-hoc networks and the  relationship with cooperative diversity. It will also deal with how different  algorithms affect the energy consumption in multi-hop networks. Simulations  will also be presented in Matlab plots for two single frequency network  scenarios against a simple multi-hop regarding node energy during the  network discovery and decline. Results will include comparative figures which  are followed by a discussion concerning the simulation results and its effects.  The applications for wireless sensor networks include area monitoring,  environmental monitoring, data logging, industrial monitoring, agriculture  and the idea can additionally be used for wireless radio and TV distribution.  The simulations have been conducted for cooperative diversity algorithms  (SFN-A and SFN-D) against an algorithm which does not use cooperative  diversity in Matlab. The node energy consumption is compared for both  scenarios with regards to both  network reachability and decline. The node  power is analysed during the reachability of the network from the start to  attaining 100% of the discovered network. During network decline, the  behaviour of the node energy is studied for algorithms with SFN-A, SFN-D  and non SFN.  Also, the number of times node transmission occurs with  regards to  node discovery is also analysed.

[pt] Este trabalho tem como objetivo obter a caracterização do canal de propagação para redes de TV Digital de frequência única (SFN) bem como desenvolver modelos para simulação do desempenho dos serviços de radiodifusão e para tanto medições de campo devem ser realizadas. A avaliação do desempenho de redes individuais através de medidas tem duas desvantagens significativas: custo elevado com demanda de tempo considerável e nem sempre é possível aplicar os resultados de campo com a avaliação de desempenho de receptores comerciais. Neste caso, simulações realizadas em laboratório, utilizando modelos condicionados pelas propriedades do canal de rádio, podem ser a resposta ao problema. Estes modelos podem ser usados em diferentes simulações, tornando possível não somente a avaliação de desempenho, bem como a análise e projeto de equipamentos e sistemas de comunicação adequados para uma determinada característica de canal SFN. São apresentadas as campanhas de medições realizadas, incluindo a descrição das regiões e configurações de medição, técnicas de medição e processamento de dados utilizados. Em sequência, é apresentada uma análise da perda média de propagação com base medições realizadas e a comparação com as previsões fornecidas para os mesmos percursos pela implementação do modelo do ITU-R. A caracterização em banda larga do canal é realizada pela modelagem estatística do perfil de retardos de multipercurso do canal. Finalmente é apresentado a modelagem do canal como uma linha densa de retardos e a modelagem estatística dos parâmetros do canal com base nos resultados experimentais. / [en] This work aims to obtain through a field measurement the characterization of the propagation channel for Digital TV using single frequency networks (SFN) and to develop models for simulating the performance of broadcasting services. The evaluation of the performance of individual networks by means of measurements has significant drawbacks: high cost, considerable time demand and is not always possible to apply field measurement results in the performance evaluation of commercial receivers. In this case, laboratory simulations using models conditioned by the radio channel properties may be the answer to this problem. These models can be used in different simulations making possible not only the performance evaluation but also the analysis and design of equipment and communication systems suitable for a particular SFN channel characteristic. This text presents the measurement campaigns carried out, including the description of regions and measurement settings, measurement techniques and data processing used. In sequence, is presented an analysis of the average path loss based on the performed measurements and its comparison with the predicted path loss provided by the ITU-R recommended model. The broadband channel characterization is carried out by the statistical modeling of the channel multipath power delay profile. Finally, the modeling of the channel as a tapped delay line and the statistical description of the channel dispersion parameters based on experimental results are presented.

Made available in DSpace on 2016-04-18T21:39:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Carolina Duca Novaes1.pdf: 3168515 bytes, checksum: 4bc2a4d21f8e08b61653940548fcd0d3 (MD5) Carolina Duca Novaes2.pdf: 2186508 bytes, checksum: 51278edae485082fdb365b9e34ad3fda (MD5) Previous issue date: 2010-02-10 / This dissertation presents details of a structure needed to create a Single Frequency Network (SFN) using low-power transmitters, and a comparison with a network composed of a single transmitter with high power. Among the difficulties to implement networks which distribute signals in SFN, has prioritized the synchronization issue and equalization techniques to achieve better performance of this system. Thus, there was a theoretical research comparing the different methods of timing of single frequency networks and simulations of coverage and performance in order to discuss the implementation of such a network system in the Brazilian digital TV (SBTVD). / Este trabalho apresenta um detalhamento da estrutura necessária para se criar uma rede Single Frequency Network (SFN) utilizando transmissores de baixa potência, bem como um comparativo com uma rede composta por um transmissor único de alta potência. Dentre as dificuldades de se implementar as redes de redistribuição de sinais em SFN foi priorizada a questão do sincronismo e técnicas de equalização que permitam um melhor desempenho desse sistema. Para isso foi realizada uma pesquisa teórica comparativa entre os diferentes métodos de sincronismo de redes de frequência única e simulações de cobertura e desempenho, visando discutir a implementação desse tipo de rede no sistema Brasileiro de TV digital (SBTVD).

Made available in DSpace on 2016-04-04T18:31:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Renato de Melo Faria.pdf: 4613150 bytes, checksum: 69b6e3b76d003f29092583ba8cd22c48 (MD5) Previous issue date: 2008-06-27 / In broad terms, this work suggests a new premise for the planning of channels of digital TV that focuses on optimizing spectrum. It made a contextualization on the decrees, laws and regulations concerning the Digital TV in Brazil. It presents the most relevant technical aspects of the Brazilian System of Digital Terrestrial Television (SBTVD-T), particularly those ones that can in any way affect the use of the spectrum. It will be presented with the Basic Plan of Distribution Channels for Digital Television (PBTVD) and the assumptions that have guided its construction. A new proposal is focused considering that each broadcaster uses only one channel in some specific region and holds a case study of this proposal in the micro of Campinas, State of S?o Paulo. This work concludes with an analysis of the results of case studies and presents opportunities for future work. / De forma ampla, este trabalho prop?e uma nova premissa para o planejamento de canais de TV Digital que privilegia a otimiza??o de espectro. ? feita uma contextualiza??o sobre os decretos, leis e regulamentos que tratam da TV Digital no Brasil. Apresenta os aspectos t?cnicos mais relevantes do Sistema Brasileiro de Televis?o Digital Terrestre (SBTVD-T), principalmente aqueles que podem de alguma forma afetar uso do espectro. Ser? apresentado o Plano B?sico de Distribui??o de Canais de Televis?o Digital (PBTVD) e as premissas que nortearam a sua constru??o. Uma nova proposta ? enfocada considerando que cada geradora utilize apenas um canal por microrregi?o no pa?s e realiza um estudo de caso desta proposta na microrregi?o de Campinas, Estado de S?o Paulo. Este trabalho conclui com uma an?lise dos resultados do estudo de caso e apresenta as possibilidades de trabalhos futuros.

[EN] Next-generation terrestrial broadcasting targets at enhancing spectral efficiency to overcome the challenges derived from the spectrum shortage as a result of the progressive allocation of frequencies - the so-called Digital Dividend - to satisfy the growing demands for wireless broadband capacity. Advances in both transmission standards and video coding are paramount to enable the progressive roll-out of high video quality services such as HDTV (High Definition Televison) or Ultra HDTV. The transition to the second generation European terrestrial standard DVB-T2 and the introduction of MPEG-4/AVC video coding already enables the transmission of 4-5 HDTV services per RF (Radio Frequency) channel. However, the impossibility to allocate higher bit-rate within the remaining spectrum could jeopardize the evolution of the DTT platforms in favour of other high-capacity systems such as the satellite or cable distribution platforms. Next steps are focused on the deployment of the recently released High Efficiency Video Coding (HEVC) standard, which provides more than 50% coding gain with respect to AVC, with the next-generation terrestrial standards. This could ensure the competitiveness of the DTT. This dissertation addresses the use of multi-RF channel aggregation technologies to increase the spectral efficiency of future DTT networks. The core of the Thesis are two technologies: Time Frequency Slicing (TFS) and Channel Bonding (CB). TFS and CB consist in the transmission of the data of a TV service across multiple RF channels instead of using a single channel. CB spreads data of a service over multiple classical RF channels (RF-Mux). TFS spreads the data by time-slicing (slot-by-slot) across multiple RF channels which are sequentially recovered at the receiver by frequency hopping. Transmissions using these features can benefit from capacity and coverage gains. The first one comes from a more efficient statistical multiplexing (StatMux) for Variable Bit Rate (VBR) services due to a StatMux pool over a higher number of services. Furthermore, CB allows increasing service data rate with the number of bonded RF channels and also advantages when combined with SVC (Scalable Video Coding). The coverage gain comes from the increased RF performance due to the reception of the data of a service from different RF channels rather that a single one that could be, eventually, degraded. Robustness against interferences is also improved since the received signal does not depend on a unique potentially interfered RF channel. TFS was firstly introduced as an informative annex in DVB-T2 (not normative) and adopted in DVB-NGH (Next Generation Handheld). TFS and CB are proposed for inclusion in ATSC 3.0. However, they have never been implemented. The investigations carried out in this dissertation employ an information-theoretical approach to obtain their upper bounds, physical layer simulations to evaluate the performance in real systems and the analysis of field measurements that approach realistic conditions of the network deployments. The analysis report coverage gains about 4-5 dB with 4 RF channels and high capacity gains already with 2 RF channels. This dissertation also focuses on implementation aspects. Channel bonding receivers require one tuner per bonded RF channel. The implementation of TFS with a single tuner demands the fulfilment of several timing requirements. However, the use of just two tuners would still allow for a good performance with a cost-effective implementation by the reuse of existing chipsets or the sharing of existing architectures with dual tuner operation such as MIMO (Multiple Input Multiple Output). / [ES] La televisión digital terrestre (TDT) de última generación está orientada a una necesaria mejora de la eficiencia espectral con el fin de abordar los desafíos derivados de la escasez de espectro como resultado de la progresiva asignación de frecuencias - el llamado Dividendo Digital - para satisfacer la creciente demanda de capacidad para la banda ancha inalámbrica. Los avances tanto en los estándares de transmisión como de codificación de vídeo son de suma importancia para la progresiva puesta en marcha de servicios de alta calidad como la televisión de Ultra AD (Alta Definición). La transición al estándar europeo de segunda generación DVB-T2 y la introducción de la codificación de vídeo MPEG-4 / AVC ya permite la transmisión de 4-5 servicios de televisión de AD por canal RF (Radiofrecuencia). Sin embargo, la imposibilidad de asignar una mayor tasa de bit sobre el espectro restante podría poner en peligro la evolución de las plataformas de TDT en favor de otros sistemas de alta capacidad tales como el satélite o las distribuidoras de cable. El siguiente paso se centra en el despliegue del reciente estándar HEVC (High Efficiency Video Coding), que ofrece un 50% de ganancia de codificación con respecto a AVC, junto con los estándares terrestres de próxima generación, lo que podría garantizar la competitividad de la TDT en un futuro cercano. Esta tesis aborda el uso de tecnologías de agregación de canales RF que permitan incrementar la eficiencia espectral de las futuras redes. La tesis se centra en torno a dos tecnologías: Time Frequency Slicing (TFS) y Channel Bonding (CB). TFS y CB consisten en la transmisión de los datos de un servicio de televisión a través de múltiples canales RF en lugar de utilizar un solo canal. CB difunde los datos de un servicio a través de varios canales RF convencionales formando un RF-Mux. TFS difunde los datos a través de ranuras temporales en diferentes canales RF. Los datos son recuperados de forma secuencial en el receptor mediante saltos en frecuencia. La implementación de estas técnicas permite obtener ganancias en capacidad y cobertura. La primera de ellas proviene de una multiplexación estadística (StatMux) de servicios de tasa variable (VBR) más eficiente. Además, CB permite aumentar la tasa de pico de un servicio de forma proporcional al número de canales así como ventajas al combinarla con codificación de vídeo escalable. La ganancia en cobertura proviene de un mejor rendimiento RF debido a la recepción de los datos de un servicio desde diferentes canales en lugar uno sólo que podría estar degradado. Del mismo modo, es posible obtener una mayor robustez frente a interferencias ya que la recepción o no de un servicio no depende de si el canal que lo alberga está o no interferido. TFS fue introducido en primer lugar como un anexo informativo en DVB-T2 (no normativo) y posteriormente fue adoptado en DVB-NGH (Next Generation Handheld). TFS y CB han sido propuestos para su inclusión en ATSC 3.0. Aún así, nunca han sido implementados. Las investigaciones llevadas a cabo en esta Tesis emplean diversos enfoques basados en teoría de la información para obtener los límites de ganancia, en simulaciones de capa física para evaluar el rendimiento en sistemas reales y en el análisis de medidas de campo. Estos estudios reportan ganancias en cobertura en torno a 4-5 dB con 4 canales e importantes ganancias en capacidad aún con sólo 2 canales RF. Esta tesis también se centra en los aspectos de implementación. Los receptores para CB requieren un sintonizador por canal RF agregado. La implementación de TFS con un solo sintonizador exige el cumplimiento de varios requisito temporales. Sin embargo, el uso de dos sintonizadores permitiría un buen rendimiento con una implementación más rentable con la reutilización de los actuales chips o su introducción junto con las arquitecturas existentes que operan con un doble sintonizador tales como / [CA] La televisió digital terrestre (TDT) d'última generació està orientada a una necessària millora de l'eficiència espectral a fi d'abordar els desafiaments derivats de l'escassetat d'espectre com a resultat de la progressiva assignació de freqüències - l'anomenat Dividend Digital - per a satisfer la creixent demanda de capacitat per a la banda ampla sense fil. Els avanços tant en els estàndards de transmissió com de codificació de vídeo són de la màxima importància per a la progressiva posada en marxa de serveis d'alta qualitat com la televisió d'Ultra AD (Alta Definició). La transició a l'estàndard europeu de segona generació DVB-T2 i la introducció de la codificació de vídeo MPEG-4/AVC ja permet la transmissió de 4-5 serveis de televisió d'AD per canal RF (Radiofreqüència). No obstant això, la impossibilitat d'assignar una major taxa de bit sobre l'espectre restant podria posar en perill l'evolució de les plataformes de TDT en favor d'altres sistemes d'alta capacitat com ara el satèl·lit o les distribuïdores de cable. El següent pas se centra en el desplegament del recent estàndard HEVC (High Efficiency Vídeo Coding), que oferix un 50% de guany de codificació respecte a AVC, junt amb els estàndards terrestres de pròxima generació, la qual cosa podria garantir la competitivitat de la TDT en un futur pròxim. Aquesta tesi aborda l'ús de tecnologies d'agregació de canals RF que permeten incrementar l'eficiència espectral de les futures xarxes. La tesi se centra entorn de dues tecnologies: Time Frequency Slicing (TFS) i Channel Bonding (CB). TFS i CB consistixen en la transmissió de les dades d'un servei de televisió a través de múltiples canals RF en compte d'utilitzar un sol canal. CB difon les dades d'un servei a través d'uns quants canals RF convencionals formant un RF-Mux. TFS difon les dades a través de ranures temporals en diferents canals RF. Les dades són recuperades de forma seqüencial en el receptor per mitjà de salts en freqüència. La implementació d'aquestes tècniques permet obtindre guanys en capacitat i cobertura. La primera d'elles prové d'una multiplexació estadística (StatMux) de serveis de taxa variable (VBR) més eficient. A més, CB permet augmentar la taxa de pic d'un servei de forma proporcional al nombre de canals així com avantatges al combinar-la amb codificació de vídeo escalable. El guany en cobertura prové d'un millor rendiment RF a causa de la recepció de les dades d'un servei des de diferents canals en lloc de només un que podria estar degradat. De la mateixa manera, és possible obtindre una major robustesa enfront d'interferències ja que la recepció o no d'un servei no depén de si el canal que l'allotja està o no interferit. TFS va ser introduït en primer lloc com un annex informatiu en DVB-T2 (no normatiu) i posteriorment va ser adoptat en DVB-NGH (Next Generation Handheld). TFS i CB han sigut proposades per a la seva inclusió en ATSC 3.0. Encara així, mai han sigut implementades. Les investigacions dutes a terme en esta Tesi empren diverses vessants basades en teoria de la informació per a obtindre els límits de guany, en simulacions de capa física per a avaluar el rendiment en sistemes reals i en l'anàlisi de mesures de camp. Aquestos estudis reporten guanys en cobertura entorn als 4-5 dB amb 4 canals i importants guanys en capacitat encara amb només 2 canals RF. Esta tesi també se centra en els aspectes d'implementació. Els receptors per a CB requerixen un sintonitzador per canal RF agregat. La implementació de TFS amb un sol sintonitzador exigix el compliment de diversos requisit temporals. No obstant això, l'ús de dos sintonitzadors permetria un bon rendiment amb una implementació més rendible amb la reutilització dels actuals xips o la seua introducció junt amb les arquitectures existents que operen amb un doble sintonitzador com ara MIMO (Multiple Input Multiple Output). / Giménez Gandia, JJ. (2015). Improved Spectrum Usage with Multi-RF Channel Aggregation Technologies for the Next-Generation Terrestrial Broadcasting [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/52520