Orientador : Prof. Dr. Eduardo Gonçalves de Lima / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 06/03/2015 / Inclui referências / Área de concentração: Telecomunicações / Resumo: Este trabalho se utiliza das redes neurais artificiais (RNAs) não recursivas, com a topologia perceptron de múltiplas camadas (MLP - Multi Layer Perceptron), como ferramenta para a modelagem comportamental das características de transferência direta e inversa de amplificadores de potência (PAs - Power Amplifiers) para sistemas de comunicação sem fio. São propostas duas estruturas MLP, uma para a modelagem comportamental e outra para a extração do inverso do comportamento do PA, usando um pósdistorçor (PoD - Post-Distorter). Ambos novos modelos apresentaram melhor desempenho computacional e menores erros de modelagem que abordagens anteriores. Sobre o teste do modelo comportamental baseado em 2 redes MLP com 1 saída cada, dois resultados importantes foram obtidos: primeiro, com um número semelhante de números de coeficientes, foi observado que o erro quadrático médio normalizado (NMSE - normalized mean square error) diminui de 1,3 dB com a utilização do modelo proposto em comparação com a abordagem tradicional que utiliza 1 rede MLP com 2 saídas; segundo, em uma situação onde os dois modelos alcançaram um NMSE=-40 dB, observou-se que o número de coeficientes de rede do modelo proposto diminuiu em 40% em relação ao modelo tradicional (de 62 para 38 coeficientes de valores reais). No teste dos resultados do modelo PoD proposto, em comparação com a abordagem tradicional em um cenário de mesma quantidade de coeficientes, foram alcançadas melhorias nas métricas NMSE e na relação de potência do erro no canal adjacente (ACEPR - adjacent channel error power ratio) de 21 dB. / Abstract: This work addresses non recursive multi layer perceptron (MLP) artificial neural networks (ANNs) as a tool for the behavioral modeling of the forward and inverse transfer characteristics of power amplifiers (PAs) for wireless communication systems. Two MLP structures are proposed, one for the PA behavioral modeling and another for the extraction of the PA inverse behavior, using a post-distorter (PoD). Both novel approaches have better performance, in terms of modeling accuracy and computational complexity, than previous approaches. Concerning the MLP-based behavioral modeling test, two important results are obtained. First, in case of similar number of network parameters, it is observed that the proposed RNA-based model can reduce the normalized mean-square error (NMSE) by up to 1.3 dB; second, in a situation of comparable modeling accuracy (NMSE = -40 dB), it is observed that the proposed RNA-based model can reduce the number of network parameters by up to 40% (from 62 to 38 real-valued parameters). Concerning the MLP-based PoD test results, in a scenario of similar number of model coefficients, improvements in NMSE and adjacent channel error power ratio (ACEPR) metrics up to 21 dB are achieved by the use of the proposed MLP-based PoD model.

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

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-04-13Bitstream added on 2014-06-13T20:07:40Z : No. of bitstreams: 1 tateoki_gt_me_ilha.pdf: 862690 bytes, checksum: 448d8bedc160b95654695c9900b1d0fe (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A aquisição de dados tem evoluído de forma significativa nos últimos anos e passa a ser indispensável em várias aplicações nas áreas de engenharia, agricultura, medicina, aeronáutica, etc. O estado da arte nessa área envolve o uso de sistemas de comunicação sem fio e da internet. Neste trabalho é apresentado um sistema moderno de aquisição de dados, que é baseado em uma comunicação sem fio via rede GSM (Global Mobile for System), com conexão via Internet através de um sistema de telefonia celular GPRS (General Packet Radio Service), monitoramento de dados via página Web (World Web Browser) e interface de aplicação com base em um microcontrolador. O sistema é bastante flexível e foi testado em operações reais no monitoramento de temperatura ambiente. Os resultados obtidos são altamente satisfatórios e mostra que o sistema pode servir de base para aplicações em diferentes áreas onde a telemetria seja indispensável. / Data acquisition has significantly been developed in the last years and became indispensable in many application area of engineering such as agriculture, medicine, aeronautic, etc. The state of art in this area is basead on wireless communication system and Internet. In this work it is presented a modern data acquisition based on wireless communication through the Internet, which includes a Celular Mobile GPRS (General Packet Radio Service) in a GSM (Global Mobile System) network, and remote data monitoring via WEB (World Web Browser) that can be used in a Telemetry Network construction. The system was tested in real conditions as a temperature monitoring system based on a microcontroller and it has presented good results. The high flexibility model proposed allows to use it in many distinct applications that require remote data acquisition.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2233.pdf: 919313 bytes, checksum: 0a715682e597de544d4201c5aadbd93e (MD5) Previous issue date: 2007-06-11 / Financiadora de Estudos e Projetos / This work presents an investigation about the behavior of PDAs (Personal Digital Assistants) in wireless networks, focusing on the communication capability and battery consumption. Our hypothesis consists that hardware features of a PDA influence the communication capability and battery consumption; therefore, they are relevant in the access selection. This hypothesis is pertinent because the automatic access selection is still a challenge in the next generation of wireless networks. These networks aim the interoperability among the various technologies of access to allow users to be connected always using the best possible network environment (ABC - Always Best Connected). With the objective of verifying the hypothesis, we have developed an application called PDA Stress which, through experiments, makes the quantitative evaluation of the communication capability and battery consumption of PDAs. In our experiments, we have used two PDAs with different processing capabilities in three different networks: Bluetooth, infra-structured Wi-Fi and ad hoc Wi-Fi. The results of this work confirm the presented hypothesis. As the ABC concept is still a subject of research, we believe that the choice of the mobile device and the communication technology should be done during the project phase of an application. To help this choice, we have developed an application called PDA Chooser, which is a Decision Support System (DSS) that supports selecting an appropriate PDA and communication technology to an specific scenario. The knowledge basis of the DSS was created based on the results we collected in the case studies. / Neste trabalho realizamos uma investigação do comportamento de PDAs (Personal Digital Assistants) em redes sem fio, com foco na capacidade de comunicação e no consumo de bateria. Partimos da hipótese que as características do hardware de um PDA influenciam a capacidade de comunicação e o consumo de bateria do mesmo e, portanto, são relevantes na seleção de acesso. A hipótese é pertinente, uma vez que a seleção automática de acesso é um dos desafios das futuras redes de acesso sem fio. Estas redes almejam a interoperabilidade entre as diversas tecnologias de acesso, para permitir que seus usuários permaneçam sempre conectados ao melhor ambiente de rede disponível (ABC - Always Best Conected). Com objetivo de verificar esta hipótese foi desenvolvida uma aplicação chamada PDA Stress, que, por meio de experimentos, realiza a avaliação quantitativa da capacidade de comunicação e do consumo de bateria de PDAs. Foram experimentados dois PDAs, com capacidades de processamento distintas, em três redes: Bluetooth, Wi-Fi modo infra-estruturado e Wi-Fi modo ad hoc. Os resultados obtidos neste trabalho ratificam a hipótese supracitada. Como a implementação do conceito ABC ainda é tema de pesquisa, acreditamos que, hoje, a escolha do dispositivo móvel e da tecnologia de comunicação deve ser feita na fase de projeto da aplicação. Para auxiliar tal escolha, foi desenvolvida uma aplicação chamada PDA Chooser, que é um SSD (Sistema de Suporte à Decisão) que suporta a escolha de um PDA e da tecnologia de comunicação para um determinado cenário. A base de conhecimento do SSD foi construída a partir dos resultados obtidos nos estudos de caso.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRWNP.pdf: 2585797 bytes, checksum: ff7f126429cbeab504f38f9ba58a8491 (MD5) Previous issue date: 2004-12-10 / Wireless sensor networks are increasingly being deployed for fine-grain monitoring of physical environments subjected to critical conditions such as fire, leaking of toxic gases and explosions. A great challenge to these networks is to provide a fast, reliable and fault tolerant channel for event propagation. The protocol has to meet the requirements of querybased, event-driven and periodic sensor network application scenarios, even in the presence of emergency conditions that can lead to node failures and path disruption to the sink that receives those events. This paper presents a fault tolerant and low latency routing protocol that meets the sensor networks requirements for critical condition monitoring applications. The algorithm uses the publish/subscribe mechanism and the concept of event driven delivery, a technique that selects the shortest path for the notification of events, reducing latency. Fault tolerance is achieved through the triggering of a local path repair mechanism to find new paths with minimal number of transmissions. The protocol was implemented and simulated in the ns-2 network simulator and compared to the Directed Diffusion paradigm. Relevant metrics, such as end-to-end delay, energy dissipation, and delivery ratio, were evaluated showing that the proposed algorithm can be an adequate solution to meet the strict requirements of information propagation in real-time monitoring applications. An extension of the proposed protocol is also presented. This extension is in phase of implementation and simulation and it is expected to reduce data traffic and, consequently, reduce the energy dissipation. This new solution follows a hierarchical approach to propagate data through the network. / As redes de sensores sem fio estão cada vez mais sendo aplicadas para o monitoramento preciso de ambientes físicos sujeitos a situações criticas como incêndios, vazamento de gases tóxicos e explosões. Um grande desafio para essas redes é oferecer um canal rápido, confiável e tolerante a falhas para a difusão dos dados coletados, que atenda aos requisitos dos diferentes tipos de monitoramento, como periódico, baseado em consultas e dirigido a eventos, mesmo na presença de condições de emergência que podem causar falhas nos nós sensores e interrupção de caminhos de entrega de dados. Este trabalho apresenta um protocolo de roteamento de baixa latência e tolerante a falhas que atende os requisitos das aplicações de redes de sensores, especialmente as aplicações de monitoramento de condições críticas. O algoritmo de roteamento utiliza o mecanismo publish/subscribe e o conceito de entrega dirigida a eventos, uma técnica que seleciona o caminho mais curto para a notificação de eventos, reduzindo a latência. A tolerância a falhas é acionada localmente por nós que detectam alguma falha em um nó vizinho. O protocolo foi implementado e simulado no simulador de redes ns-2 e comparado ao conhecido paradigma Directed Diffusion. Métricas importantes, como atraso fim-a-fim, consumo de energia e taxa de sucesso no recebimento de pacotes, foram avaliadas demonstrando que o protocolo proposto pode ser uma solução apropriada para atender aos rigorosos requisitos de propagação de informações em aplicações de monitoramento em tempo real. É apresentada também uma extensão do protocolo proposto. Essa extensão está em fase de implementação e simulação e espera-se que reduza o trafego de dados e, conseqüentemente, o consumo de energia. Essa nova solução segue uma abordagem hierárquica para a propagação de dados na rede.

Resumo: MANETs (Mobile Ad Hoc Networks) são redes sem fio e sem infra-estrutura estabelecidas dinamicamente, sem a necessidade de uma administração centralizada. Devido ao roteamento distribuído nessas redes e ao meio de comunicação sem fio redes Ad Hoc podem apresentar todos os problemas de segurança existentes em redes convencionais e ainda novos desafios. O uso de criptografia é a principal técnica para garantir a transferência de dados em uma rede de forma segura. Nos sistemas criptográficos assimétricos, os nós utilizam uma chave para cifrar uma mensagem e outra chave para decifrar a mesma. A tarefa de administrar essas chaves é realizada por um Sistema de Gerenciamento de Chaves, que define a emissão, o armazenamento, a distribuição, a proteção e a revogação das mesmas. Esse trabalho apresenta um novo Sistema de Gerenciamento de chaves baseado em Virtualização. Nesse sistema, chamado de Virtual Key Management (VKM), ´e utilizado uma estrutura virtual, sem qualquer relação com as coordenadas físicas dos nós da rede, para estabelecer a confiança entre os mesmos. Dessa forma, os nós seguem as regras estabelecidas por essa estrutura para realizar a emissão, o armazenamento, a distribuição, a proteção e a revogação de chaves públicas e de chaves privadas na rede. O VKM é 100% resistente a ataques de Criação de Identidades Falsas. Quando comparado com o Sistema de Gerenciamento de Chaves Públicas Auto-organizado (PGP-Like), o VKM mostra maior resistência contra ataques de Personificação e a mesma resistência contra ataques de Falta de Cooperação. Quando comparado com o Group-based Key Management (GKM), o VKM mostra maior resistência contra ataques de Criação de Identidades Falsas por ser 100% resistente ao mesmo. O Virtual Routing Protocol (VRP) e o Virtual Distance Vector (VDV) são dois protocolos de roteamento híbridos que utilizam uma estrutura virtual para definir a parte pró-ativa do protocolo. Esse trabalho também mostra que o impacto no roteamento causado pela incorporação do VKM nesses protocolos de roteamento causa queda na taxa de entrega de dados, aumento do atraso no envio de mensagens e aumento da sobrecarga gerada na rede.

Orientador : Prof. Dr. Evelio Martín Garcia Fernández / Co-orientador : Prof. Dr. Richard Demo Souza / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 20/04/2012 / Inclui referências / Nesta dissertação é avaliado o uso de cooperação em uma rede cognitiva baseada em HARQ, onde a rede secundária aproveita as oportunidades originadas nas retransmissões do enlace primário. O objetivo principal é propor técnicas com o uso de comunicação cooperativa para conseguir uma transmissão da rede secundária com taxas maiores que as alcançadas na literatura, sem prejudicar significativamente o desempenho da rede primária. Na dissertação são feitas comparações em termos da vazão do sistema entre os protocolos de codificação. Além disso, avalia-se o efeito da linha de visada e do número de relays cooperando. As simulações demonstram que é possível o enlace secundário se comunicar com altas taxas mantendo uma mínima interferência no enlace primário com o uso de cooperação. Com os nós da rede secundária bem próximos entre si e do transmissor primário é possível obter taxas maiores que as alcançadas pela rede primária. Palavras chave: Comunicação cooperativa, redes cognitivas, HARQ, múltiplos relays, codificação por repetição, codificação paralela, Nakagami-m. / Abstract: This dissertation evaluates the use of cooperation in a cognitive network based on HARQ, where the secondary link exploits the retransmissions of the primary link. The main objective is to propose techniques with the use of cooperative communication to achieve a transmissions rates of the secondary link higher than those achieved in the literature, without significantly harming the performance of the primary network. Comparisons are made in terms of throughput between the coding protocols. The effect of line of sight and the number of cooperating relays is also evaluated. The simulations show that it is possible for the secondary link to communicate with high transmission rates while causing a minimum interference on the primary link with the use of cooperation. When the secondary link nodes are very close to each other and nearby the primary transmitter, it is possible to achieve higher rates than those achieved by the primary link. Key words: Cooperative communications, cognitive networks, HARQ, multiple relay, repetition coding, parallel coding, Nakagami-m.

Orientador: Aparecido Augusto de Carvalho / Banca: Carlos Antonio Alves / Banca: Josivaldo Godoy da Silva / Resumo: Neste trabalho, implementou-se um aplicativo para o sistema operacional Android para recebimento das informações transmitidas de um dinamômetro biomédico eletrônico por meio de uma interface bluetooth. Com esta finalidade, uma instrumentação contendo um microcontrolador PSoC e um adaptador Zuchi ZT-05 foi utilizada para transmitir os dados. O software desenvolvido é provido de diversos módulos de cadastros, configurações e visualização de informações e foi capaz de realizar o correto manuseio dos dados. Para avaliar o funcionamento do sistema, realizou-se a medição da força de preensão de 20 voluntários, sendo 10 hígidos e 10 com patologias nas mãos. O software desenvolvido gerenciou adequadamente os exames de todos os voluntários. Utilizando o dinamômetro implementado, mediu-se pela primeira vez, pelo que é de nosso conhecimento, a força exercida pelos músculos lumbricais de um paciente. Pode-se constatar que as análises das forças de preensão foram melhor e mais facilmente realizadas graças aos recursos que o aplicativo fornece / Abstract: In this work an application for the Android operating system was implemented for receiving data from a biomedical electronic dynamometer sent via a bluetooth interface. For this purpose, an instrumentation having the PSoC microcontroller and a Zuchi ZT-05 adapter was used to transmit the data. The developed software is provided with many different modules, like registrations, settings and information display and was able to make a proper data handling. To evaluate the system's operation, the grip strength of 20 volunteers, 10 healthy and 10 with pathologies hands, was measured. The developed software properly managed all the volunteers exams. Using the implemented dynamometer, for the first time, to the best of our knowledge, the force exerted by the lumbrical muscles of a patient was measured. It can be verified that the analysis of the grip strength were better and more easily achieved with the resources that the software provides / Mestre

Orientador: Aílton Akira Shinoda / Co-orientador: Ed' Wilson Tavares Ferreira / Banca: Christiane Marie Schweitzer / Banca: Valtemir Emerencio do Nascimento / Resumo: O crescimento vertiginoso da tecnologia de redes sem fio tem sido muito significativo nos últimos anos, sua utilização ocorre em diversos setores da sociedade. O padrão IEEE 802.11 destaca-se nesse cenário. No entanto, os mecanismos de proteção empregados por este padrão de rede sem fio não tem apresentado eficiência no combate a ataques de negação de serviço. Os sistemas de detecção de intrusão são vistos como uma forma eficaz de minimizar essas ameaças. Nesta pesquisa foi proposta a construção de três conjuntos de dados que represente de forma significativa o tráfego de rede sem fio. Os conjuntos gerados têm finalidade de auxiliar na avaliação de algoritmos de detecção de intrusos para redes sem fio. Para a construção dos conjuntos de dados foram implementados três cenários de redes sem fio, todos em ambientes reais e operacionais. Em cada cenário foi habilitado um mecanismo de segurança: cenário 1 protocolo WEP, cenário 2 foi utilizado IEEE 802.11i e cenário 3 o IEEE 802.11i associada à emenda IEEE 802.11w. A escolha por cenários diferentes e divisão dos conjuntos de acordo com os ambientes tem a finalidade analisar a evolução dos mecanismos de segurança. Com isto é possível categorizar cada ambiente. Após a construção dos ambientes de rede sem fio foi inoculado tráfego de rede normal e anômalo, com isto iniciou-se a coleta dos dados. Com os dados coletados foi realizado um pré-processamento de cada conjunto capturando apenas os quadros do cabeçalho Media Access Control - MAC do IEEE 802.11. A escolha foi definida em virtude de este quadro possuir características especifica das redes sem fio. Para validar os conjuntos de dados foram empregadosalgoritmos de classificação e reconhecimento de padrões. Os algoritmos empregados na validação foram Multilayer Perceptron - MLP, Radial Basis Function - RBF e Bayes Net. Os resultados obtidos com a avaliação dos conjuntos de dados gerados... / Abstract: The fast growth of wireless network technology has been very significant lately, its occurs in diverse sectors of society. The standard IEEE 802.11 stands out in this scenario. However, the protection mechanisms employed by this standard wireless network has not shown effectiveness in combating denial of service attacks. The intrusion detection systems are seen as an effective way to minimize these threats. We proposed in this research to build three data sets, which represent traffic wireless network. The sets are generated auxiliary purpose in assessing intrusion detection algorithms for wireless networks. For the construction of the data sets three scenarios of wireless networks, all in real operational environments and have been implemented. In each scenario was one enabled security mechanisms: WEP protocol scenario 1, scenario 2 was used IEEE 802.11i scenario 3 the associated IEEE 802.11i amendment to the IEEE 802.11w. The choice of different sets of scenarios and divide according to the environments aims to analyze the evolution of the security mechanisms. This makes it possible to categorize each environment. After the construction of wireless network environments normal and anomalous traffic were inoculated and thus collect the data. With the collected data pre-processing each set only extracting the frames from the MAC header was conducted. The choice was defined as this has specific characteristics of wireless networks. To validate the data sets and sorting algorithms were employed pattern recognition. The algorithms were used in the validation MLP, RBF and Bayes Net. The results obtained from the evaluation of the generated data sets demonstrate that the proposed approach is quite promising / Mestre

Orientador: Paulo José Amaral Serni / Co-Orientador: Eduardo Paciência Godoy / Banca: Claudionor Francisco do Nascimento / Banca: André Luiz Andreoli / Resumo: A crescente demanda de energia elétrica devido ao crescimento populacional nos últimos anos, resultou em uma necessária expansão da matriz energética por meio de fontes alternativas, incluindo os consumidores também geradores de energia de pequeno porte, em baixa ou média tensão. Sendo assim, estudos vêm sendo realizados para inserir a automação no controle desses sistemas, porém ainda não foi estabelecido o que será controlado e como obter os dados de forma eficaz. No cenário de microrredes, um dos grandes desafios é a automação do processo de comunicação da rede entre diferentes dispositivos, tais como controladores de geradores, medidores inteligentes, etc., a fim de facilitar a troca de informações e melhorar o desempenho da rede. Portanto, este trabalho apresenta um estudo de simulação de microrredes (MR) com geração distribuída (GD) controlada remotamente, através de uma comunicação sem fio. A metodologia é apresentada através da simulação integrada de redes inteligentes, na qual o sistema elétrico foi implementado através do software PLECS - blockset, enquanto a rede sem fio foi projetada através do software TrueTime - toolbox, ambos simulados no Matlab®/Simulink®. Nesta aplicação de MR, é avaliado o uso de uma rede sem fio ZigBee e Wi-Fi, para controlar a geração da potência ativa da GD sob diferentes parâmetros de rede, tais como a probabilidade de perda e distância entre os dispositivos. Os resultados mostram que a simulação apresenta uma proposta viável para uma an... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The increasing use of electricity due to the population growth in recent years has resulted in a necessary expansion of the energy matrix through alternative sources, including prosumers in low or medium voltage. Therefore, studies have been carried out to introduce automation in the control of these systems, but is has not yet been established what will be controllled and how to get the data effectively. In the microgrids scenario, one of the great challenges is the automation of the process of communication of the network between different devices, such as generators controllers, smart meters, etc., in order to facilitate the information exchange and improve network performance. Therefore, this work presents a study of a Microgrid (MG) with a Distributed Generator (DG) controlled remotely through a wirelless communication. The methodology is presented through the integrated of smart grid simulations, where the electrical system was implemented through PLECS - blockset software, while the wireless network was developed using TrueTime - toolbox software, both simulated in Matlab/Simulink. In this application, the use of a ZigBee and Wi-Fi wireless network is evaluated to control the generation of the active power of DG under different network paramenters, such as the loss probility and distance between devices. The simulation results show that the effectiveness of networked solution for developing MG The results show that the simulation presents a feasible proposal for a communication networks analysis, with control of the DG and modeling and development of electric network in the smart MG / Mestre