[pt] Modulação Espacial é um método de transmissão por múltiplas antenas recentemente proposto,designado por MIMO-SIM, que associa informação à escola das antenas transmissoras. Isto possibilita a redução do número de cadeias de radiofrequência e, consequentemente, a imimplementação de sistemas de comunicação que consomem menos energia. O novo esquema de comunicação dos sistemas MIMO-SIM exige que, do lado redeptor, novas e eficientes estratégias de detecção do sinal transmitido sejam elaborados. O detector de máxima verossimilhança (ML), que fornece o desempenho ótimo, é de inviável implementação devido ao elevado custo computacional. Os detectores Sphere Decoding (SD) são comumente aplicados aos sistemas MIMO e atingem o desempenho ótimo a menor custo de computação. Um algoritmo SD que considera as caractéristicas do sinal SM foi desenvolvido, resultando em redução de custo computacional em relação ao detector ML e aos algoritmos SD convencionais. A elevada sensibilidade da complexidade dos algoritmos SD à variação da relação sinal-ruído (SNR) motivou o desenvolvimento de técnicas de detencção subótimas. Estratégias baseadas em detecção em grupos foram propostas, e os algoritmos de detecção aninhada MLA-M e MLA-C tiveram sua complexidade e desempenho avaliados em diferetes configurações e cenários de canal. Uma nova família de detectores, que realiza a detecção da combinação de antenas transmissoras e dos símbolos transmitidos em fases distintas, foi proposto, eo algoritmo List-BMP-LR-MMSE atingiu desempenho de detecção quase ótimo com baixo custo computacional, menos sensível à variação de SNR. Baseado na estratégia de detecção em duas fases, um novo detector de baixo custo foi desenvolvido para sistemas SM com codificação espácio-temporal. / [en] Spatial Modulation is a recently proposed multiantenna transmission scheme, designated as SM-MIMO, that associates information to the transmit antenna selection, thus enabling the reduction of the number of radiofrequency chains and , consequently, the implementation of less power consuming communication systems. The novel SM-MIMO communication scheme requires, at the receiver side, the development of new and efficient signal detection strategies of the optimal performance, is infeasible to implement due to the high computational cost. Sphere Decoding detectors (SD) are customarily applied to MIMO systems and attain optimal performance with lower computational cost.An SD algorithm, tailored following SM signal characteristics was deloped, resulting in computational cost reduction compared to ML detector and conventional MIMO SD algorithms. The hogh computational sensitivity of SD algorithms to the signal-to-noise ratio (SNR) variation motivated the development of subboptimal detection techniques. Strategies based in group detection were propsed, and nested detection algorithms LA-M and MLA-C had their complexity and performance evaluated in different configurations and channel scenarios. A new family of detectors, that performs the detection of the transmit antenna combinations and the transmitted symbols in two distinct stages,was proposed, and List-BMP-LR-MMSE algorithm attained near -optimal detection performace with low computational complexity, less sensitive to SNR variation. Based on the two-stage detection strategy, a new low-complexity detector was developed to space-time coded SM systems.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-07-08T21:04:13Z No. of bitstreams: 1 ThiagoFerreiraPaulo_DISSERT.pdf: 1256106 bytes, checksum: 42270ab696a6a5783b3e620be87e6519 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-07-12T18:19:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ThiagoFerreiraPaulo_DISSERT.pdf: 1256106 bytes, checksum: 42270ab696a6a5783b3e620be87e6519 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-12T18:19:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ThiagoFerreiraPaulo_DISSERT.pdf: 1256106 bytes, checksum: 42270ab696a6a5783b3e620be87e6519 (MD5) Previous issue date: 2015-07-31 / O controle de sistemas MIMO (Multiple Input Multiple Output) ? muitas vezes realizado por v?rias malhas de controladores cl?ssicos que operam com restri??es e apresentam baixo desempenho. T?cnicas de controle adaptativo s?o uma alternativa interessante para aumentar o rendimento desses sistemas, como por exemplo os controladores MRAC (Model Reference Adaptive Control), que quando bem projetados, permitem que a din?mica da planta seja escolhida de maneira a seguir um modelo de refer?ncia. O presente trabalho apresenta uma estrat?gia de desacoplamento para um sistema MIMO de tr?s tanques acoplados e o projeto de um controlador MRAC para o mesmo.

Orientador: Renato da Rocha Lopes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-18T15:38:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Simoes_GlaucoCesarCrystalPereira_M.pdf: 1336036 bytes, checksum: 7f787abec0f0f88f41c09ef5dc04d775 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Sistemas de comunicação sem fio com múltiplas antenas atingem altas taxas de transmissão de dados e boa robustez ao desvanecimento do canal de comunicação quando os sinais que trafegam pelo sistema são processados conjuntamente em sua transmissão e/ou em sua recepção. Em geral, as técnicas de detecção de sinais assumem o conhecimento perfeito do canal de comunicações, tanto no transmissor, quanto no receptor do sistema, uma hipótese que nem sempre é válida. Neste sentido, é importante analisar o desempenho do sistema frente a erros de estimação do canal de comunicações. Neste trabalho, esta análise é feita através da comparação do cálculo da probabilidade de erro de símbolos com as taxas de erro de símbolos obtidas através de simulação computacional para o detector zero-forcing, assumindo a utilização dos critérios de detecção linear e através da aplicação da técnica de cancelamento sucessivo de interferências / Abstract: Multiple antenna wireless communication systems achieve high data transmission rates and good robustness to channel fading when signals traveling through the system are jointly processed in their transmitters and/ or receivers. In general, signal detection techniques assume perfect knowledge of the channel state information, in both transmitter and receiver, a hypothesis which is not always valid. In this sense, it is important to analyze is done by the comparison between the calculus of the probability of symbol error and the symbol error rate obtained by computer simulation for the zero-forcing detector, assuming the use of linear criteria detection and by applying the technique of successive interference cancellation / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: João Marcos Travassos Romano, André Lima Férrer de Almeida / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-27T03:16:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_MicheleNazarethda_D.pdf: 1682490 bytes, checksum: cff451352ce016130d7f84654625c5ea (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Desde o crescente sucesso de sistemas móveis na década de 90, novas tecnologias sem fio têm sido desenvolvidas a fim de suportar a crescente demanda de serviços de multimídia de alta qualidade e ainda flexível para implantar novos serviços com baixas taxas de erro. Uma forma interessante de melhorar o desempenho de erro e de obter melhores taxas de transmissão consiste em combinar o emprego de várias diversidades com técnicas de múltiplo acesso no contexto de sistemas MIMO. A incorporação de operações de sobreamostragem, espalhamento e multiplexação, e diversidades adicionais em sistemas sem fio levam a sinais recebidos multidimensionais que, naturalmente, satisfazem modelos tensoriais. Esta tese propõe uma nova abordagem tensorial baseada em uma codificação tensorial espaço-temporal (TST) para sistemas de comunicação sem fio MIMO. Os sinais recebidos por múltiplas antenas formam um tensor de quarta ordem que satisfaz um novo modelo tensorial, referido como PARATUCK-(2,4). A análise de desempenho é realizada para o sistema proposto TST e um recente sistema espaço-tempo-frequencial (STF), a qual permite derivar expressões para o ganho máximo de diversidade através de um canal com desvanecimento plano. Propõe-se um sistema de transmissão baseado em codificação TST com recursos de alocação de antenas para sistemas MIMO com múltiplos usuários. Uma nova decomposição tensorial é introduzida, denominada PARATUCK-(N1,N), e esta generaliza o modelo padrão PARATUCK-2 e nosso modelo PARATUCK-(2,4). A presente tese estabelece as condições de unicidade para o modelo PARATUCK-(N1,N). A partir desses resultados, a estimativa conjunta do símbolo e canal é assegurada para os sistemas TST e STF. Os receptores semi-cegos propostos para os dois sistemas baseiam-se no algoritmo do tipo mínimos quadrados alternados ("Alternanting Least Squares", ALS) e no método de otimização Levenberg-Marquardt (LM). Um receptor baseado na estrutura do produto de Kronecker, denominado "Kronecker Least Squares" (KLS), também é proposto para ambos os sistemas. Resultados de simulações são apresentados para ilustrar a eficiência dos receptores propostos em termos de recuperação de símbolo e a velocidade de convergência quando comparados com outros métodos da literatura / Abstract: Since the growing success of mobile systems in the 1990s, new wireless technologies have been developed in order to support a growing demand for high-quality multimedia services while still being flexible to accommodate new services with low error rates. An interesting way to improve the error performance and to achieve better transmission rates is to combine the use of various diversities and multiplexing access techniques in the MIMO system context. The incorporation of oversampling, spreading and multiplexing operations and additional diversities on wireless systems lead to multidimensional received signals which naturally satisfy tensor models. This thesis proposes a new tensorial approach based on a tensor space-time (TST) coding for MIMO wireless communication systems. The signals received by multiple antennas form a fourth-order tensor that satisfies a new tensor model, referred to as PARATUCK-(2,4) model. A performance analysis is carried out for the proposed TST system and a recent space-time-frequency (STF) system, which allows to derive expressions for the maximum diversity gain over a flat fading channel. An uplink processing based on the TST coding with allocation resources is proposed. A new tensor decomposition is introduced, the so-called PARATUCK-(N1,N), which generalizes the standard PARATUCK-2 and our PARATUCK-(2,4) model. This thesis establishes uniqueness conditions for the PARATUCK-(N1,N) model. From these results, joint symbol and channel estimation is ensured for the TST and STF systems. Semi-blind receivers are proposed based on the well-known Alternating Least Squares (ALS) algorithm and the Levenberg-Marquardt (LM) method. A semi-blind receiver based on the Kronecker Least Squares (KLS) is also proposed for both systems. Simulation results are presented to illustrate the efficiency of the proposed receivers in terms of symbol recovery and convergence speed when compared to other methods from the literature / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutora em Engenharia Elétrica

A análise de caminhos de transferência de energia (TPA na sigla em inglês para Transfer Path Analysis) corresponde a um grupo de métodos numérico/experimental para análise e solução de problemas vibro-acústicos de sistemas lineares invariantes no tempo, sendo seu principal campo de aplicação a indústria automotiva. A TPA é uma técnica que identifica as principais fontes de vibração e ruído, e os caminhos estruturais e acústicos pelos quais são transmitidas para determinados locais de interesse. Conhecendo as fontes de ruído e vibração e os caminhos de propagação é possível propor modificações eficientes em minimizar o ruído/vibração nas regiões de interesse, ou atribuir características desejáveis para tais componentes, envolvendo técnicas de controle passivo e ativo. Este trabalho apresenta um estudo numérico e experimental das técnicas de TPA, utilizando métodos diretos e inversos de determinação de forças operacionais. Estes estudos foram realizados em um mockup de um veículo, com o objetivo de determinar o caminho de maior contribuição para o ruído no interior do protótipo, e a partir deste resultado, propor um sistema de controle ativo para minimizar este ruído interno. / The Transfer Path Analysis (TPA) is a group of numerical/experimental tools for the analysis and troubleshooting of noise and vibration problems in linear time invariant vibroacoustic systems, being the automotive sector its major user. TPA consists of a numerical/experimental analysis that allows the identification of the main noise and vibration sources and the structural/acoustic transfer paths to the Target points. Based on the sources and paths, it is possible to propose modifications that efficiently minimize noise and vibration at the target positions. By means of active control it is possible to modify noise and vibration in order to change, rather than minimize noise and vibration, achieving certain design targets. This work presents a numerical and experimental study of TPA techniques, using direct and inverse operational loads determination methods. These studies were performed on a vehicle mockup, in order to determine the path of greatest contribution to the noise inside the prototype, and from this result, propose an active control system to minimize this internal noise.

[pt] Este trabalho de dissertação de mestrado apresenta os resultados obtidos com a conjunção de duas técnicas propostas para utilização em modernos sistemas de comunicações: a Modulação Espacial (Spatial Modulation - SM) e a detecção desacoplada de sinais. Na primeira parte são abordados os fundamentos teóricos da detecção de sinais com modulação espacial, uma comparação entre os sistemas MIMO (Multiple Input Multiple Output) tradicionais e os sistemas SM-MIMO, uma revisão bibliográfica sobre trabalhos previamente feitos no tema e os diferentes tipos de detectores que podem ser empregados em sistemas com modulação espacial. A seguir são abordadas diferentes técnicas para desacoplamento de sinais, as quais permitem a separação na estação radio-base dos sinais oriundos de diferentes tipos de usuários, visando simplificar e adequar o procedimento de detecção às necessidades do usuário da rede. Finalmente uma análise de desempenho, em termos da taxa de erro de bit, e complexidade computacional, em termos do número médio de flops requerido por vetor de símbolos detectado, é realizada para as diferentes associações de técnicas de desacoplamento e detectores SM enfocados neste trabalho. / [en] This work dissertation presents the results obtained from the conjunction of two proposal techniques for the use in modern systems of communications: the Spatial Modulation and the Decoupling Signal Detection. In the first part are discussed the theorical bases of the signal detection with Spatial Modulation, a comparison between the traditional MIMO systems and the SM-MIMO systems, a bibliographical review about previousworks in the topic and the different kinds of detectors that can be used in systems with Spatial Modulation. Then the different techniques of signal decoupling are discussed, which allow the separation in the radio base station of the signals coming from the different classes of users, to simplify and adapt the process of detection and the requirements of the user in the network. Finally a performance analysis in terms of the bit error rate and computational complexity in terms of average number of flops required fot the vector of symbols detected, is done for the studied detectors in the dissertation, using the same different techniques of decoupling studied in this work.

Este trabalho apresenta como proposta uma rede sem fio adaptativa, que utiliza o conceito de métricas inter-camadas na escolha das rotas. Para tal, foram realizadas simulações utilizando o programa computacional Network Simulator - NS. Escolheu-se utilizar o protocolo de roteamento OLSR, do inglês Optimized Link State Routing para realizar o cálculo e escolha das rotas, e o padrão IEEE 802.11g foi escolhido para transmissão de dados. As interações entre as camadas foram alteradas, de modo que o valor da relação interferência sinal ruído, do inglês, Signal-to-Interference Noise Ratio - SINR, seja percebida na camada física e repassada para camada de rede. Quando um elemento móvel recebe um pacote de controle de um determinado vizinho, o valor de SINR calculado representa o estado do enlace entre os dois elementos móveis. Assume-se que cada nó possui conhecimento prévio da taxa de transmissão que irá proporcionar a maior vazão possível, de acordo com o estado do enlace. E com base no conhecimento do estado dos enlaces no percurso fim-a-fim, a camada de rede irá buscar e estabelecer o caminho que proporcione a maior vazão possível. E buscando enfatizar os ganhos gerados pelo modelo proposto, os resultados obtidos nas simulações foram comparados com um modelo de rede não adaptativo, utilizando a versão tradicional do protocolo OLSR descrita pela RFC3626. Também verificou-se o desempenho do modelo proposto, em conjunto com algumas técnicas conhecidas e já estabelecidas de combate aos efeitos do desvanecimento. / This work presents a proposal of a wireless adaptive network which chooses its routes based on a cross-layer metric concept. This proposal was conducted by means of computer simulations and more specifically, using the Network Simulator - NS software. Procedures concerning the addiction and establishment of new routes were handled by the well known routing protocol, Optimized Link State Routing protocol - OLSR. The IEEE 802.11g standard was selected to perform all data transmissions. Interactions between the network layers were modified, so the information regarding the signal-to-interference noise ratio (SINR) detected at the physical layer, is delivered directly at the network layer. When a wireless node receives a routing packet from its neighbor, it calculates the SINR value which represents the link state between these two nodes. It is assumed that each wireless node previously knows the transmission rate, which will ensure the highest throughput regarding the state of link. Once a node gathers sufficient information about the link state of each hop across an end-to-end path, the network layer shall be able to calculate the route which offers the highest throughput. And to evaluate the advantages and disadvantages of this proposal, simulation results were compared to a non-adaptive network model, using the traditional version of the OLSR protocol described in the RFC3626. Also the performance of this proposal was evaluated, combined with already known and established fading reduction techniques.

Orientadores: Renato da Rocha Lopes, João Marcos Travassos Romano / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T19:18:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Loiola_MuriloBellezoni_D.pdf: 1970092 bytes, checksum: 28591fb8ccc8eb5f6eb64dfa626f4241 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho utilizamos filtros de Kalman para estimar canais de comunicação sem fio variantes no tempo em sistemas com múltiplas entradas e múltiplas saídas. Primeiramente, propusemos um estimador ótimo (no sentido de minimização do erro quadrático médio de estimação) para rastrear canais planos em sistemas utilizando códigos espaço-temporais ortogonais por blocos. Graças à ortogonalidade destes códigos, foi possível simplificar as equações do filtro de Kalman. Mostramos que as estimativas fornecidas pelo estimador proposto correspondem a somas ponderadas de estimativas instantâneas de máxima verossimilhança do canal. Ainda para este sistema, propusemos um filtro de Kalman em estado estacionário para modulações de módulo constante. O filtro em estado estacionário tem desempenho semelhante ao do filtro de Kalman ótimo, embora necessite apenas de uma fração dos cálculos envolvidos. Em seguida, propusemos um receptor baseado no filtro de Kalman estendido para realizar conjuntamente as tarefas de estimação de canais seletivos em freqüência e detecção de sinais em sistemas com múltiplas entradas, múltiplas saídas (MIMO, do inglês multiple-input, multiple-output) e multiplexação espacial. Por fim, adaptamos este estimador conjunto para incorporá-lo a um receptor turbo. Desta maneira, o estimador conjunto pode aproveitar a redundância introduzida pela codificação de canal para aprimorar as estimativas dos coeficientes do canal e dos símbolos transmitidos por meio de um processo iterativo / Abstract: In this work we use Kalman filters to estimate time-varying wireless channels in multiple-input, multiple-output (MIMO) systems. First, we propose an optimal estimator (in the minimum mean squared error sense) to track flat channels in orthogonal space-time block coded systems. Due to the orthogonality inherent to these codes, the Kalman filter equations can be simplified. We also show that the channel estimates provided by the proposed estimator correspond to weighted sums of instantaneous maximum likelihood channel estimates. For constant modulus signal constellations, we propose a steady-state Kalman filter. The proposed steady-state Kalman filter suffers negligible performance degradation compared to the optimal Kalman filter while requiring just a fraction of its complexity. After that, we propose an extended Kalman filter-based receiver that jointly performs the estimation of time-varying frequency-selective MIMO channels and the detection of transmitted signals in spatial multiplexing systems. Finally, we adapt this joint estimator to a turbo receiver. Therefore, the joint estimator can benefit from the error correction capabilities of channel codes to iteratively improve channel and signal estimates / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Gilmar Barreto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T23:40:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RamirezBuitrago_AnaMaria_M.pdf: 759461 bytes, checksum: 2948f7c4d961f0f71c8c3d790e304829 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Neste trabalho apresentamos a modelagem computacional de uma válvula de expansão eletrônica a partir de dados experimentais de entradas e saídas através de modelos no espaço de estado, usando técnicas de subespaços, com objetivo de ter um sistema de refrigeração e ar condicionado eficiente, combinando eletrônica de potência e computação de modo a fornecer uma melhor solução para conservação de energia. A modelagem e a validação são feitas usando uma implementação computacional dos algoritmos de subespaços do espaço de estado. Os resultados apresentados mostram a validade e vantagens da técnica de modelagem realizada / Abstract: This research shows the computational modeling of a electronic expansion valve based on input and output experimental data using Models in State Space and subspace methods. The aim of this work was to obtain an efficient Cooling and Air Conditioning system by the combination of power electronics and computation, as a result, a better solution for energy conservation was obtained. Modeling and validation are made using a computational implementation of subspace methods algorithms in state space. Achieved results show the validity and advantages of the modeling technique implemented / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

A análise de caminhos de transferência de energia (TPA na sigla em inglês para Transfer Path Analysis) corresponde a um grupo de métodos numérico/experimental para análise e solução de problemas vibro-acústicos de sistemas lineares invariantes no tempo, sendo seu principal campo de aplicação a indústria automotiva. A TPA é uma técnica que identifica as principais fontes de vibração e ruído, e os caminhos estruturais e acústicos pelos quais são transmitidas para determinados locais de interesse. Conhecendo as fontes de ruído e vibração e os caminhos de propagação é possível propor modificações eficientes em minimizar o ruído/vibração nas regiões de interesse, ou atribuir características desejáveis para tais componentes, envolvendo técnicas de controle passivo e ativo. Este trabalho apresenta um estudo numérico e experimental das técnicas de TPA, utilizando métodos diretos e inversos de determinação de forças operacionais. Estes estudos foram realizados em um mockup de um veículo, com o objetivo de determinar o caminho de maior contribuição para o ruído no interior do protótipo, e a partir deste resultado, propor um sistema de controle ativo para minimizar este ruído interno. / The Transfer Path Analysis (TPA) is a group of numerical/experimental tools for the analysis and troubleshooting of noise and vibration problems in linear time invariant vibroacoustic systems, being the automotive sector its major user. TPA consists of a numerical/experimental analysis that allows the identification of the main noise and vibration sources and the structural/acoustic transfer paths to the Target points. Based on the sources and paths, it is possible to propose modifications that efficiently minimize noise and vibration at the target positions. By means of active control it is possible to modify noise and vibration in order to change, rather than minimize noise and vibration, achieving certain design targets. This work presents a numerical and experimental study of TPA techniques, using direct and inverse operational loads determination methods. These studies were performed on a vehicle mockup, in order to determine the path of greatest contribution to the noise inside the prototype, and from this result, propose an active control system to minimize this internal noise.