The ball and plate system is a nonlinear MIMO system that has interesting characteristics which are also present in aerospace and industrial systems, such as: instability, subactuation, nonlinearities such as friction, backlash, and delays in the measurements. In this work, the modeling of the system is based on the Lagrange approach. Then it is represented in the state-space form with plate accelerations as inputs to the system. These have a similar effect as applying torques. In addition, the use of an internal loop of the servo system is considered. From the obtained model, we proceed to carry out the analysis of controllability and observability resulting in that the system is globally weak observable and locally controllable in the operating range. Then, the Jacobi linearization is performed to use the linearized model in the design of linear controllers for stabilization. On the other hand, analyzing the internal dynamics of the ball and plate system turns out to be a non-minimum phase system, which makes it difficult to design the tracking control using the exact model. This is the reason why we proceed to make approximations. Using the approximate model, nonlinear controllers are designed for tracking using different approaches as: feedback linearization for tracking with and without integral action, backstepping and sliding mode. In addition, linear and nonlinear observers are designed to provide full state information to the controller. Simulation tests are performed comparing the different control and observation approaches. Moreover, the effect of the delay in the measurement is analyzed, where it is seen that the greater the frequency of the reference signal the more the error is increased. Then, adding the Smith predictor compensates the delay and reduces the tracking error. Finally, tests performed with the real system. The system was successfully controlled for stabilization and tracking using the designed controllers. However, it is noticed that the effect of the friction, the spring oscillation and other non-modeled characteristics significantly affect the performance of the control. / Tesis

Orientador: Gustavo Fraidenraich / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T21:07:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lessa_CarmenLuciaAvelar_M.pdf: 2504273 bytes, checksum: 47a502a9d17e8b31113225b0cb9926c3 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Neste trabalho é proposta uma estratégia para transmissão digital utilizando cooperação de usuários em conjunto com a tecnologia de múltiplas antenas (MIMO - do inglês. Multiple Input Multiple Output). Em um primeiro modelo de sistema foi utilizada a tecnologia CDMA (do inglês, Code Division Multiple Access) para distinção entre as mensagens dos usuários. Já em um segundo modelo sugerido foram utilizadas as técnicas do Descorrelacionador e a Decomposição em Valores Singulares (SVD - do inglês, Singular Value Decomposition) para permitir a cooperação entre os usuários sem a necessidade de multiplexação por código. Neste trabalho é apresentado como a cooperação entre os usuários pode ser feita utilizando várias antenas. Como exemplo foi considerado um regime de cooperação para o canal MIMO com dois usuários com uma única antena e o receptor com duas antenas. O cálculo da probabilidade de erro para este caso foi desenvolvido / Abstract: This work proposes user cooperation strategy using multiple antennas technology (MIMO). In a first model it was used a Code Division Multiple Access (CDMA) system and in a second model was applied the techniqucs of the Decorrclator and Singular Value Decomposition (SVD) to allow cooperation of users. It is show how cooperation using different numbers of antennas can be accomplished. It was considered a cooperation scheme for MIMO MAC channel with two users having single antenna and the reciver with two antennas. The results show that user cooperation with multiple antennas reduces the bit error probability / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

SOKAL, B. Semi-blind receivers for multi-relaying mimo systems using rank-one tensor factorizations. 2017. 85 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Renato Vasconcelos (ppgeti@ufc.br) on 2017-09-15T20:38:29Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_bsokal.pdf: 1689224 bytes, checksum: f0e2e9424de721f23bf0629ba55330c1 (MD5) / Rejected by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br), reason: Prezado Bruno: Existe uma orientação para que normalizemos as dissertações e teses da UFC, em suas paginas pré-textuais e lista de referencias, pelas regras da ABNT. Por esse motivo, sugerimos consultar o modelo de template, para ajudá-lo nesta tarefa, disponível em: http://www.biblioteca.ufc.br/educacao-de-usuarios/templates/ Vamos agora as correções sempre de acordo com o template: 1. As informações da capa, folha de rosto (que segue a capa) e ficha catalográfica devem ser em língua portuguesa, mesmo que sua dissertação esteja em língua inglesa. A partir da folha de aprovação, devem ser em língua inglesa. 2. Exemplificando a capa, as informações que devem aparecer são pela ordem (Toadas em Maiúsculo e negrito): Nome da universidade, do centro, do departamento e nome do programa; Nome do aluno; Título; Cidade e data. 2. A folha de rosto também tem informações que não são necessárias. Consulte o template para ver uso de maiúsculas, negrito e ordem de apresentação das informações. 3. A ficha catalográfica deve vir antes da folha de aprovação e não depois desta. 4. A folha de aprovação não deve ter as informações do quadro no alto da folha, nem deve ser em negrito. Veja modelo no template. 5. De acordo com a ABNT mesmo escrita em outro idioma, primeiro coloca-se o resumo na língua portuguesa e depois o Abstract. As palavras RESUMO e ABSTRCT vem ser em caixa alta, negrito e no centro da folha. Não devem iniciar com paragrafo. Essa folhas são contadas mas não numeradas. Só a partir da introdução é que são numeradas. 6. Veja no template a ordem das folhas a partir dos agradecimentos e como devem ser apresentadas. 7. Na lista de figuras mantenha o mesmo espaço entre as linhas. 8. O sumário não deve conter as informações anteriores a INTRODUÇÃO, deve ser em negrito e sem recuo de paragrafo. Observe o uso de Caixa alta, itálico nas seções. Após a conclusão devem vir os APÊNDICES e as REFERENCIAS. 9. Na lista de referencias, pela ABNT, deve-se iniciar pelo sobrenome do autor, seguido do prenome. Elaboramos ferramentas para ajuda-lo a gerar as referencias e gerenciadores bibliográficos disponivel em: http://www.biblioteca.ufc.br/ferramentas-de-pesquisa/ Em artigos de revistas usa-se a seguinte nomenclatura para volume, numero e páginas: v. , n. , p. Não se destacam subtítulos e nos artigos de revistas se destaca-se apenas o ´nome da revista. Att. Marlene Rocha 3366-9620 mmarlene@ufc.br on 2017-09-18T11:38:11Z (GMT) / Submitted by Renato Vasconcelos (ppgeti@ufc.br) on 2017-09-20T14:04:25Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_bsokal.pdf: 1481998 bytes, checksum: bdf4f504f50622f6b0e2084361272481 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-09-21T17:44:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_bsokal.pdf: 1481998 bytes, checksum: bdf4f504f50622f6b0e2084361272481 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-21T17:44:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_bsokal.pdf: 1481998 bytes, checksum: bdf4f504f50622f6b0e2084361272481 (MD5) Previous issue date: 2017-07-27 / Cooperative communications have shown to be an alternative to combat the impairments of signal propagation in wireless communications, such as path loss and shadowing, creating a virtual array of antennas for the source. In this work, we start with a two-hop MIMO system using a a single relay. By adding a space-time filtering step at the receiver, we propose a rank-one tensor factorization model for the resulting signal. Exploiting this model, two semi-blind receivers for joint symbol and channel estimation are derived: i) an iterative receiver based on the trilinear alternating least squares (Tri-ALS) algorithm and ii) a closed-form receiver based on the truncated higher order SVD (T-HOSVD). For this system, we also propose a space-time coding tensor having a PARAFAC decomposition structure, which gives more flexibility to system design, while allowing an orthogonal coding. In the second part of this work, we present an extension of the rank-one factorization approach to a multi-relaying scenario and a closed-form semi-blind receiver based on coupled SVDs (C-SVD) is derived. The C-SVD receiver efficiently combines all the available cooperative links to enhance channel and symbol estimation performance, while enjoying a parallel implementation. / Comunicações cooperativas têm mostrado ser uma alternativa para combater os efeitos de propagação do sinal em comunicações sem-fio, como, por exemplo, a perda por percurso e sombreamento, criando um array virtual de antenas para a fonte transmissora. Neste trabalho, toma-se como ponto de partida um modelo de sistema MIMO de dois saltos com um único relay. Adicionando um estágio de filtragem no receptor, é proposta uma fatoração de rank-um para o sinal resultante. A partir deste modelo, dois receptores semi-cegos para estimação conjunta de símbolo e canal são propostos: i) um receptor iterativo baseado no algoritmo trilinear de mínimos quadrados alternados (Tri-ALS) e ii) um receptor de solução fechada baseado na SVD de ordem superior truncada (T-HOSVD). Para este sistema, é também proposto um tensor de codificação espacial-temporal com uma estrutura PARAFAC, o que permite maior flexibilidade de design do sistema, além de uma codificação ortogonal. Na segunda parte deste trabalho, é apresentada uma extensão da fatoração de rank-um para o cenário multi-relay e um receptor semi-cego de solução fechada baseado em SVD's acopladas (C-SVD) é desenvolvido. O receptor C-SVD combina de modo eficiente todos os links cooperativos disponíveis, melhorando o desempenho da estimação de símbolos e de canal, além de oferecer uma implementação paralelizável.

Orientador: Carina Alves / Banca: Antonio Aparecido de Andrade / Banca: Edson Donizete de Carvalho / Resumo: Os sistemas de comunicação com Múltiplas Entradas e Múltiplas Saídas (MIMO), são sistemas constituídos por estruturas que utilizam várias antenas, tanto no transmissor como no receptor. Por serem transmitidos via antenas, naturalmente surgem problemas de ruídos e de multipercursos, que impõe um desafio para o desenvolvimento dos sistemas de comunicação MIMO. Por esses motivos, muitos estudos focam em certas propriedades dos sinais enviados a fim de minimizar os efeitos sofridos na informação durante a transmissão. Existem muitos tipos diferentes de Códigos de Bloco Espaço-Temporais (STBC) disponíveis para duas antenas transmissoras, dentre eles, o código de bloco espaço-temporal ciclotômico, Código de Ouro e Código de Prata. Neste trabalho apresentamos uma construção de STBC cujos os sinais utilizados na transmissão são identificados por elementos de anéis de inteiros de corpos de números totalmente imaginários, Q(√d), com d<0, e apresentamos os melhores STBC em termos do critério que denominamos como critério produto, considerando extensões de Q(√d) com d=-1,-2,-3,-7, -11 / Abstract: The communication systems of Multiple Input and Multiple Output (MIMO), are systems consisting of structures that use multiple antennas, both on the transmitter and the receiver. For being transmitted via antennas, noise and path problems naturally arise, which poses a challenge for the development and optimization of MIMO systems. For these reasons, many studies focus on certain properties of the signals sent in order to minimize the e ects su ered on the information during transmission. There are many di erent types of Space-Time Block Codes (STBC) available for two transmitting antennas, such as the cyclotomic space-time block code, Golden Code, and Silver Code. In this work, we present a STBC construct via totally imaginary quadratic elds, Q, with d < 0 and present the best STBC in terms of the criterion that we call product criteria, considering extensions of Q( √ d) with d = −1, −2, −3, −7, −11 / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-03-28Bitstream added on 2014-06-13T20:29:03Z : No. of bitstreams: 1 guanais_dl_me_ilha.pdf: 1368426 bytes, checksum: 6f9d085c0dc031aa1fcd29a6d4256951 (MD5) / Neste trabalho, abordaremos um método sistemático para a construção de códigos espaço-temporal de treliça em sistema de comunicação sem fio que emprega a tecnologia MIMO quando submetidos em canais com desvanecimento do tipo quase-estático. O método é baseado na teoria de reticulados e explora conceitos de constelações rotacionais obtidas via partições de reticulados. Esta metodologia assegura a maior diversidade possível no processo de modulação utilizado / This paper proposes a systematic method for building Space-Time Trellis Codes in wireless communication system that employs MIMO when submitted in fading channels. The method is based on the theory of lattices that will combine concepts of rotated constellations and partition lattices. This methodology ensures the greatest possible diversity in the process of modulation used

Orientador: Jozue Vieira Filho / Coorientador: Edson Donizete de Carvalho / Banca: Francisco Villarreal Alvarado / Banca: Antônio Aparecido de Andrade / Resumo: Neste trabalho, abordaremos um método sistemático para a construção de códigos espaço-temporal de treliça em sistema de comunicação sem fio que emprega a tecnologia MIMO quando submetidos em canais com desvanecimento do tipo quase-estático. O método é baseado na teoria de reticulados e explora conceitos de constelações rotacionais obtidas via partições de reticulados. Esta metodologia assegura a maior diversidade possível no processo de modulação utilizado / Abstract: This paper proposes a systematic method for building Space-Time Trellis Codes in wireless communication system that employs MIMO when submitted in fading channels. The method is based on the theory of lattices that will combine concepts of rotated constellations and partition lattices. This methodology ensures the greatest possible diversity in the process of modulation used / Mestre

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-07-03T12:46:24Z No. of bitstreams: 1 BrunnaSantanaDeVasconcellos_DISSERT.pdf: 4909084 bytes, checksum: 8df41e0e78db0c16f71dee97eee833b1 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-07-06T15:00:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 BrunnaSantanaDeVasconcellos_DISSERT.pdf: 4909084 bytes, checksum: 8df41e0e78db0c16f71dee97eee833b1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-06T15:00:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BrunnaSantanaDeVasconcellos_DISSERT.pdf: 4909084 bytes, checksum: 8df41e0e78db0c16f71dee97eee833b1 (MD5) Previous issue date: 2017-04-10 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Problemas pr?ticos de controle, comumente, se apresentam com muitas vari?veis a serem controladas simultaneamente e que dependam uma das outras, surgindo, com isso, a necessidade de um estudo aprofundado sobre controle multivari?vel. Analisar a capacidade e a potencialidade de diferentes estrat?gias de controle, buscando as mais adequadas para cada tipo de sistema ? fundamental. Nesse contexto, esse trabalho aborda um procedimento sistem?tico acess?vel de como se projetar um controlador fuzzy eficaz para sistema multivari?veis. O procedimento consiste em dividir o projeto em etapas claras e cont?nuas, nas quais s?o sintonizados os par?metros de controladores fuzzy multivari?veis. A primeira etapa se inicia considerando o sistema com diversas malhas que contenham uma entrada e uma sa?da, os controladores fuzzy sintonizados para cada malha, nessa etapa, s?o iguais aos comumente sintonizados para sistemas SISO; a segunda etapa compreende a uni?o das informa??es dos controladores sintonizados na etapa anterior em um ?nico controlador fuzzy MIMO, que considera todas as entradas e sa?das, mas sem acrescentar ainda a influ?ncia de cada malha nas outras; a ?ltima etapa consiste em incluir essa influ?ncia que cada vari?vel exerce sobre todo o sistema din?mico, por meio da inclus?o de um complemento na base de regras e das fun??es Sugeno de sa?da. Dessa forma, ? poss?vel se ter uma melhor compreens?o e se obter um melhor desempenho do controlador, por ser poss?vel analisar o comportamento do sistema em cada etapa do projeto. Para comprovar sua efici?ncia, o m?todo aqui abordado ? aplicado a diferentes estudos de caso pr?ticos e simulados. Ap?s isso, esse controlador fuzzy multivari?vel ? comparado com outros controladores por meio da an?lise gr?fica e do c?lculo de ?ndices de desempenho para a valida??o do procedimento utilizado. / Control?s practical problems usually appear with lots of variables to be controlled simultaneously. Its biggest problem is that frequently the variables depend on each other, making necessary a deep study about multivariable control systems. Analyze capability and potential of different control strategies is extremely important to get the most appropriate control mode to the system. In this context, this work approaches systematic procedures to project an effective fuzzy controller focused in multivariable systems. It consists in splitting the controller design in three steps, where it?s parameters are synchronized with multivariable fuzzy controllers. The first step considers a system with a single input and a single output. At second step, all the controllers are joined into a single one, with all the inputs and outputs include without accounting each loop influence?s. Last step happens including the influence of each loop on the whole system. This approach makes possible a better performance from the controller, since it?s possible to analyze the system behavior in each step. To prove this procedure efficiency, the method is applied to different cases of study, including practical and simulated cases. The outcome multivariable fuzzy controller is compared with others by using graphical analysis and calculated indexes of performance to validate the chosen procedure.

Orientador: Luís Geraldo Pedroso Meloni / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T11:37:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Machado_RaquelGuerreiro_M.pdf: 2133776 bytes, checksum: 9563366e87c7b63b25e8e48bf81e0658 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Na prática, quando um sistema faz uso de altas taxas de transmissão, os símbolos transmitidos são sujeitos a interferência inter-simbólica (ISI). Além disso, se existe movimento relativo entre o transmissor e receptor, tal movimentação provoca mudança no perfil do canal ao longo do tempo. Portanto, para que seja possível a implementação de sistemas sem-fio modernos que usem múltiplas antenas de transmissão e/ou recepção, é essencial que sejam desenvolvidos métodos que lidem com tais condições. Nesse contexto, este trabalho estuda a utilização da abordagem de estimação dos coeficientes de um canal MIMO com interferência inter-simbólica e variante no tempo e detecção de símbolos de forma conjunta. Com base na modelagem da dinâmica temporal dos coeficientes do canal e dos símbolos transmitidos, um vetor de estados é definido contendo ambas informações levando a uma não-linearidade na equação de observação do sistema proposto. Uma solução analítica para o problema de filtragem não-linear é então apresentada, bem como dois algoritmos que propõem soluções sub-ótimas. Por fim, simulações numéricas comprovam a superioridade da abordagem conjunta e mostram os desempenho dos dois algoritmos propostos para a solução do problema de estimação e detecção conjuntas em sistemas MIMO submetidos a canais sem-fio seletivos em frequência e variantes no tempo / Abstract: In practice, when a system uses high data transmission rates, the transmitted symbols are subjected to inter-symbol interference (ISI). Furthermore, if there exists a relative movement between the receiver and the transmitter, the wireless channel through which data is transmitted will vary in time. Therefore, in order to implement practical wireless systems that use multiple transmit and/or receive antennas, it is essential to devise methods to correctly detect symbols transmitted under such conditions. In this context, this dissertation studies the joint channel estimation and symbol detection approach. In establishing models for the temporal dynamic of the channel coefficients and transmitted symbols, an augmented state vector is defined containing both information, which leads to a non-linear observation equation. Then, an analytic solution is presented along with two sub-optimal algorithms. Finally, numeric simulations attest the superiority of the joint approach and confirm the performance of the algorithms for both the joint channel estimation and symbol detection approach in MIMO systems subject to frequency selective and time varying wireless channels / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Renato da Rocha Lopes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-14T18:25:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernandes_FabioGabrielli_M.pdf: 950144 bytes, checksum: f268abbc8dd690c948f3054725c478ef (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Estratégias de comunicação multiusuário, aliadas ao uso de múltiplas antenas nos terminais, proporcionam ganhos, como aumento de taxas e robustez, se comparadas à abordagem ponto -a- ponto. No entanto, a obtenção de alguns destes ganhos exige conhecimento do canal no transmissor. Em geral, o transmissor possui apenas conhecimento parcial, impreciso, do canal, obtido através de realimentação feita pelos receptores. O foco do trabalho é a exploração do conhecimento parcial de canal no downlink de um sistema sem fio, com um transmissor central com múltiplas antenas e receptores com uma ou mais antenas cada. É proposto um método de realimentação de estado de canal que visa obter altas taxas de transmissão com o uso do menor número possível de bits. A informação é dividida em direção e qualidade do canal. A informação de direção consiste da quantização do canal na variedade de Grassmann. Como qualidade do canal, propomos o uso de um limitante inferior da relação sinal-interferência-mais-ruído de cada usuário, quando o método de zero-forcing beamforming é utilizado e canais quase-ortogonais são escolhidos. É derivado o limitante, bem como ajustes para incorporar informação que levam ao aumento da taxa de transmissão. Constata-se que o desempenho desta proposta é superior ao de técnicas anteriores em termos de taxa-soma do canal. / Abstract: Multiuser communication strategies, together with the use of multiple antennas, result in better performance when compared to the point-to-point approach. However, they are highly dependent on knowledge of channel state information at the transmitter, which in general requires that the receivers feed back the estimated channel. The focus of this work is the problem of partial channel state information at the transmitter in the downlink of a wireless system composed of a central transmitter with multiple antennas and several receivers with one or more antennas each. A feedback method is proposed, using zero-forcing beamforming, which aims to achieve high sum rates while using the least amount of feedback bits possible. The channel state information is divided in channel direction and channel quality information. The direction information consists of a quantized version of the direction of the channel vector, which can be seen as quantization in the Grassmann manifold. We propose the use of a lower bound on the signal-to-interference-plus-noise ratio of each user, which assumes the selection of near-orthogonal users. The lower bound is derived, as well as adjustments intended to add information available at the transmitter side that lead to an increase in the sum rates. Simulation results show that the proposed method outperforms similar techniques in terms of sum rate in most scenarios. / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

The ball and plate system is a nonlinear MIMO system that has interesting characteristics which are also present in aerospace and industrial systems, such as: instability, subactuation, nonlinearities such as friction, backlash, and delays in the measurements. In this work, the modeling of the system is based on the Lagrange approach. Then it is represented in the state-space form with plate accelerations as inputs to the system. These have a similar effect as applying torques. In addition, the use of an internal loop of the servo system is considered. From the obtained model, we proceed to carry out the analysis of controllability and observability resulting in that the system is globally weak observable and locally controllable in the operating range. Then, the Jacobi linearization is performed to use the linearized model in the design of linear controllers for stabilization. On the other hand, analyzing the internal dynamics of the ball and plate system turns out to be a non-minimum phase system, which makes it difficult to design the tracking control using the exact model. This is the reason why we proceed to make approximations. Using the approximate model, nonlinear controllers are designed for tracking using different approaches as: feedback linearization for tracking with and without integral action, backstepping and sliding mode. In addition, linear and nonlinear observers are designed to provide full state information to the controller. Simulation tests are performed comparing the different control and observation approaches. Moreover, the effect of the delay in the measurement is analyzed, where it is seen that the greater the frequency of the reference signal the more the error is increased. Then, adding the Smith predictor compensates the delay and reduces the tracking error. Finally, tests performed with the real system. The system was successfully controlled for stabilization and tracking using the designed controllers. However, it is noticed that the effect of the friction, the spring oscillation and other non-modeled characteristics significantly affect the performance of the control. / Tesis