This thesis is concerned with the issue of the regularization of the Recursive Least-Squares (RLS) algorithm. In the first part of the thesis, a novel regularized exponentially weighted array RLS algorithm is developed, which circumvents the problem of fading regularization that is inherent to the standard regularized exponentially weighted RLS formulation, while allowing the employment of generic time-varying regularization matrices. The standard equations are directly perturbed via a chosen regularization matrix; then the resulting recursions are extended to the array form. The price paid is an increase in computational complexity, which becomes cubic. The superiority of the algorithm with respect to alternative algorithms is demonstrated via simulations in the context of adaptive beamforming, in which low filter orders are employed, so that complexity is not an issue. In the second part of the thesis, an alternative criterion is motivated and proposed for the dynamical regulation of regularization in the context of the standard RLS algorithm. The regularization is implicitely achieved via dithering of the input signal. The proposed criterion is of general applicability and aims at achieving a balance between the accuracy of the numerical solution of a perturbed linear system of equations and its distance from the analytical solution of the original system, for a given computational precision. Simulations show that the proposed criterion can be effectively used for the compensation of large condition numbers, small finite precisions and unecessary large values of the regularization. / Esta tese trata da regularização do algoritmo dos mínimos-quadrados recursivo (Recursive Least-Squares - RLS). Na primeira parte do trabalho, um novo algoritmo array com matriz de regularização genérica e com ponderação dos dados exponencialmente decrescente no tempo é apresentado. O algoritmo é regularizado via perturbação direta da inversa da matriz de auto-correlação (Pi) por uma matriz genérica. Posteriormente, as equações recursivas são colocadas na forma array através de transformações unitárias. O preço a ser pago é o aumento na complexidade computacional, que passa a ser de ordem cúbica. A robustez do algoritmo resultante ´e demonstrada via simula¸coes quando comparado com algoritmos alternativos existentes na literatura no contexto de beamforming adaptativo, no qual geralmente filtros com ordem pequena sao empregados, e complexidade computacional deixa de ser fator relevante. Na segunda parte do trabalho, um critério alternativo ´e motivado e proposto para ajuste dinâmico da regularização do algoritmo RLS convencional. A regularização é implementada pela adição de ruído branco no sinal de entrada (dithering), cuja variância é controlada por um algoritmo simples que explora o critério proposto. O novo critério pode ser aplicado a diversas situações; procura-se alcançar um balanço entre a precisão numérica da solução de um sistema linear de equações perturbado e sua distância da solução do sistema original não-perturbado, para uma dada precisão. As simulações mostram que tal critério pode ser efetivamente empregado para compensação de números de condicionamento (CN) elevados, baixa precisão numérica, bem como valores de regularização excessivamente elevados.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-07-18T17:58:49Z No. of bitstreams: 1 JoseRibamarFonseca.pdf: 2069580 bytes, checksum: 26f5e4becf41e81d4359f2bc5df171fa (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-18T17:58:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoseRibamarFonseca.pdf: 2069580 bytes, checksum: 26f5e4becf41e81d4359f2bc5df171fa (MD5) Previous issue date: 2017-02-16 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ) / The adaptive filtering is currently an important tool in the statistical processing of signals, especially when it is necessary to process signals from environments with unknown statistics varying with time. The adaptive filtering study was driven by the development of the Least Mean Square algorithm (LMS) in 1960. Since then other adaptive algorithms have come up with a better performance than LMS algorithm with respect to misadjustment and convergence rate. Among them, the Sigmoidal algorithm (SA) which showed superior to the LMS, for the convergence rate and the mismatch in their implementations infinite precision. In hardware devices such as DSPs, microcontrollers and FPGAs, adaptive algorithms are implemented in finite precision, in general, fixed point arithmetic. When the adaptive filters are implemented in finite precision some effects can affect their performance. Ultimately lead to divergence due to quantization errors specified in the approximation process of the variables involved in the adaptive processing of their original values. Thus, this article aims to analyze the performance of the adaptive algorithm Sigmoidal (SA) in finite precision when implemented using fixed-point arithmetic. In particular, the analysis of its performance curve and mismatch, comparing them in different word lengths (number of bits). The results presented in this article proposes a series of Taylor Ln gradient of cost function (cosh αe) algorithm SA for implementation in finite precision. We analyze its performance curve for different lengths of words. It shows that the algorithm is stable in its performance compared to convergence to different lengths of words, and that the increase in mismatch level at steady state is sensitive or afected by the quantization of the variables involved in the calculations of this algorithm. / A filtragem adaptativa constitui atualmente uma ferramenta importante no processamento estatístico de sinais, especialmente quando é necessário processar sinais provenientes de ambientes com estatísticas desconhecidas que variam com o tempo. O estudo de filtragem adaptativa foi impulsionado com o desenvolvimento do algoritmo Least Mean Square (LMS) em 1960. Desde então outros algoritmos adaptativos têm surgido com um desempenho superior ao algoritmo LMS em relação ao desajuste e à taxa de convergência. Entre eles, o algoritmo Sigmoidal (SA) que se apresentou superior ao LMS, em relação a taxa de convergência e o desajuste em suas implementações na forma analógica. Nos dispositivos de hardware, tais como DSPs, Microcontroladores e FPGAs, os algoritmos adaptativos são implementados na forma digital, onde a precisão é finita, em geral, com aritmética de ponto fixo. Quando os filtros adaptativos são implementados em precisão finita alguns efeitos podem afetar o seu desempenho. Em última análise, levar à divergência devido aos erros de quantização especificados no processo de aproximação dos valores das variáveis envolvidas no processamento adaptativo de seus valores originais. Assim, este trabalho propõe analisar o desempenho do algoritmo adaptativo Sigmoidal (SA) em precisão nita, quando implementado utilizando aritmética de ponto xo. Em particular, a análise de sua curva de desempenho e o desajuste, comparando-os em diferentes comprimentos de palavras (número de bits). Os resultados apresentados neste trabalho propõe uma aproximação em série de Taylor do gradiente da função de custo Ln(cosh αe) do algoritmo SA para implementação em precisão finita. Analisamos a sua curva de desempenho para diferentes comprimentos de palavras. Mostra-se que o algoritmo apresenta estabilidade em seu desempenho em relação à convergência, para diferentes comprimentos de palavras, e que o aumento no nível do desajuste em estado estacionário é sensível ou influenciado pela quantização dos valores das variáveis envolvidas nos cálculos desse algoritmo.

Submitted by Maria Aparecida (cidazen@gmail.com) on 2017-09-05T13:28:55Z No. of bitstreams: 1 Cristiane Sousa.pdf: 1146877 bytes, checksum: 1ad12b0de7d3ec703fd7018518eaf404 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-05T13:28:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cristiane Sousa.pdf: 1146877 bytes, checksum: 1ad12b0de7d3ec703fd7018518eaf404 (MD5) Previous issue date: 2009-02-13 / CAPES / Many of the adaptive filters are based on the Mean Squared Error (Mean Square Error - MSE). The development of these filters guarantees us to recover only second-order information of the signals to be filtered, ie not can fully recover information from Gaussian signals. However, the natural or artificial signals are not necessarily Gaussian. In this way, the use of high order statistics as a way of extracting more information of signals, has been shown to be of great value in adaptive systems [7] [8] [9]. In this work, we present the development of an adaptive algorithm based on nonlinear functions inspired by the deduction of the Recursive Lest algorithm Square (RLS) [1]. Such development is based on the use of high order to obtain more information on the signals involved in the process, with the goal of improving the performance of an adaptive filter. We will call this new nonlinear recursive algorithm - RNL. We deduce equations, based on a nonlinear function, to obtain convergence criteria. We also study covariance of the steady-state weight vector and we determine equations that calculate the mismatch and the learning time of the adaptive process of the RNL algorithm. We present the non - linear recursive algorithm, which uses the function "n = MP j = 1 nP i = 1nnnii [ei] 2jo, where M and n are positive integers. Were made simulations with this algorithm to validate the presented theory and study the convergence behavior of the RNL algorithm. The result showed that the RNL algorithm has a rapid convergence for the same mismatch when compared with the RLS algorithm. / Muitos dos flltros adaptativos s~ao baseados no método do Erro quadrático médio (Mean Square Error - MSE). O desenvolvimento desses flltros nos garante recuperar apenas informações de segunda ordem dos sinais a serem flltrados, ou seja, não consegue recuperar totalmente informações de sinais Gaussianos. No entanto, os sinais naturais ou artiflciais não são necessariamente gaussianos. Desta forma, a utilização de estatística de alta ordem, como uma forma de extrair mais informações dos sinais, tem se demonstrado de grande valia em sistemas adaptativos [7][8][9]. Neste trabalho, nós apresentamos o desenvolvimento de um algoritmo adaptativo baseado em funções não lineares inspirado na dedução do algoritmo Recursive Lest Square (RLS) [1]. Tal desenvolvimento baseia-se na utilização de estatísticas de alta ordem para a obtenção de mais informações dos sinais envolvidos no processo, com o objetivo de melhorar a performance de um flltro adaptativo. Chamaremos esse novo algoritmo de Recursivo não Linear - RNL. Deduzimos equações, baseadas em uma função não linear, para a obtenção de critérios que garantam a convergência. Também fazemos um estudo da covariância do vetor peso em regime estacionário e determinamos equações que calculem o desajuste e o tempo de aprendizagem do processo adaptativo do algoritmo RNL. Apresentamos o algoritmo n~ao linear recursivo, que utiliza como critério a função "n = MP j=1 nP i =1n‚n¡i [ei]2jo, sendo M e n inteiros positivos. Foram feitas simulações com este algoritmo para validar a teoria apresentada e estudamos o comportamento da convergência do algoritmo RNL. O resultado mostrou que o algoritmo RNL possui uma rápida convergência para o mesmo desajuste quando comparado com o algoritmo RLS.

A resposta impulsiva do canal de um sistema de banda ultralarga típico é caracterizada pelo elevado número de percursos discerníveis. Dessa forma, para uma recepção eficiente, a energia espalhada nessas componentes multipercurso deve ser de alguma forma combinada. Considerando o enlace direto (downlink) de uma rede pessoal de curto alcance, assume-se que o ponto de acesso possui uma capacidade de processamento maior do que os dispositivos portáteis a ele conectados, tais como câmeras fotográficas, celulares e aparelhos de MP3. Este trabalho se concentra no estudo de esquemas de pré-processamento em ambientes mono e multiusuário, com vistas a combinar eficientemente a energia espalhada nas componentes multipercurso do canal e, consequentemente, combater a autointerferência e a interferência entre usuários, sem agregar muito custo computacional ao receptor (dispositivos portáteis da rede). Com isso, boa parte da complexidade é transferida para o transmissor (ponto de acesso), de forma que o receptor necessite apenas de um detector convencional, ou então de um detector convencional seguido de processamento adicional de complexidade moderada para mitigar a interferência residual. / The channel impulse response of a typical ultra wideband system is characterized by a large number of resolvable paths. For a efficient reception, the energy spread over the multipath components has to be somehow combined. Considering the downlink of a wireless personal area network, the access point is assumed to have a good hardware capacity when compared to the portable devices of the network, such as digital cameras, cell phones and MP3 players. This work focuses on preprocessing schemes that are able to combine efficiently the multipath components, and to combat self and multiuser interference without increasing the computational cost at the receiver (portable devices) substantially. Hence, most of the complexity is transferred to the transmitter (access point) in such a way that the receiver needs only a conventional detector or a conventional detector followed by a moderated complexity processing in order to mitigate the residual interference.

A combinação de algoritmos tem despertado interesse para melhorar o desempenho de filtros adaptativos. Esse método consiste em combinar linearmente as saídas de dois filtros operando em paralelo com passos de adaptação diferentes para se obter um filtro com conver- gência rápida e um erro quadrático médio em excesso (EMSE - excess mean squared error) reduzido. Nesse contexto, foi proposta a combinação afim de dois algoritmos LMS (least-mean square), cujo parâmetro de mistura não fica restrito ao intervalo [0, 1] e por isso é considerada como uma generalização da combinação convexa. Neste trabalho, a combinação afim de dois algoritmos LMS é estendida para os algoritmos supervisionados NLMS (normalized LMS) e RLS (recursive least squares) e também para equalização autodidata, usando o CMA (constant modulus algorithm). Foi feita uma análise em regime da combinação afim desses algoritmos de forma unificada, considerando entrada branca ou colorida e ambientes estacionários ou não- estacionários. Através dessa análise, verificou-se que a combinação afim de dois algoritmos da mesma família pode apresentar uma redução de EMSE de até 3 dB em relação ao EMSE de seus filtros componentes e conseqüentemente ao EMSE da combinação convexa. Para garantir que a estimativa combinada seja pelo menos tão boa quanto a do melhor filtro componente, foram propostos e analisados três novos algoritmos para adaptação do parâmetro de mistura. Utilizando resultados da análise desses algoritmos em conjunto com os resultados da análise de transitório de filtros adaptativos, analisou-se o comportamento transitório da combinação afim. Através de simulações, observou-se uma boa concordância entre os resultados analíticos e os de simulação. No caso de equalização autodidata, também foi proposta uma combinação de dois equalizadores CMA com inicializações diferentes. Verificou-se através de simulações que em alguns casos a combinação afim é capaz de evitar a convergência para mínimos locais da função custo do módulo constante. / In order to improve the performance of adaptive filters, the combination of algorithms is receiving much attention in the literature. This method combines linearly the outputs of two filters operating in parallel with different step-sizes to obtain an adaptive filter with fast convergence and reduced excess mean squared error (EMSE). In this context, it was proposed an affine combination of two least-mean square (LMS) filters, whose mixing parameter is not restricted to the interval [0, 1]. Hence, the affine combination is a generalization of the convex combination. In this work, the affine combination of two LMS algorithms is extended to the supervised algorithms NLMS (normalized LMS) and RLS (recursive least squares), and also to blind equalization, using the constant modulus algorithm (CMA). A steady-state analysis of the affine combination of the considered algorithms is presented in a unified manner, assuming white or colored inputs, and stationary or nonstationary environments. Through the analysis, it was observed that the affine combination of two algorithms of the same family can provide a 3 dB EMSE gain in relation to its best component filter and consequently in relation to the convex combination. To ensure that the combined estimate is at least as good as the best of the component filters, three new algorithms to adapt the mixing parameter were proposed and analyzed. Using the analysis results of these algorithms in conjunction with the results of the transient analysis of adaptive filters, the transient behavior of the affine combination was analyzed. Through simulations, a good agreement between analytical and experimental results was always observed. In the blind equalization case, a combination of two CMA equalizers with different initializations was also proposed. The simulation results suggest that the affine combination can avoid local minima of the constant modulus cost function.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T18:29:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 296734.pdf: 3496148 bytes, checksum: 86636a5694d8b498c2c4c4864c85ff62 (MD5) / Este trabalho de pesquisa visa o estudo de algoritmos LMS de passo variável (VSSLMS) objetivando: classificá-los segundo uma nomenclatura unificada, realizar uma análise estatística dos mais importantes algoritmos e desenvolver novas estratégias de ajuste do passo de adaptação originando, com isso, novos algoritmos. Os algoritmos VSSLMS têm grande importância prática, visto que apresentam um melhor desempenho em relação aos de passo fixo, permitindo a obtenção simultânea de uma rápida convergência com menor desajuste. A literatura técnica apresenta um grande número de trabalhos que tratam de algoritmos VSSLMS. A classificação dos principais algoritmos VSSLMS apresentada neste trabalho baseia-se no estudo dos diferentes princípios de ajuste do passo de adaptação utilizados. A partir desse estudo, uma modificação em um algoritmo VSSLMS existente, baseado no gradiente do erro quadrático, e dois novos algoritmos VSSLMS, com base na autocorrelação do erro são propostos, sendo um deles não-paramétrico e com elevada imunidade a variações no nível do ruído de medição. Também, são desenvolvidos modelos estocásticos de seis importantes algoritmos VSSLMS, permitindo uma análise mais aprofundada de cada estratégia e fornecendo uma ferramenta de predição de desempenho de tais algoritmos. Resultados de simulação numérica comparam o desempenho das estratégias estudadas em um cenário comum, comprovam o desempenho dos novos algoritmos propostos e atestam a precisão dos modelos desenvolvidos.

El siglo XXI estará lleno de novedades tecnológicas promovidas por el avance del conocimiento científico en temas físicos, químicos,cognitivos, genéticos y algorítmicos. Es de esperarse, al menos, unconstante debate sobre nuestras maneras de investigar en cienciapolítica; pues el espacio de posibilidades actual para el acercamiento empírico y el modelamiento teórico se verá profundamente afectado por las nuevas herramientas disponibles que permitiránun mejor tratamiento sistemático del hombre, de él y su relación con el entorno, de él con sus pares, y de él consigo mismo.Estamos por experimentar un cambio de paradigma, en los términos de Khun, para la ciencia política; particularmente a la línea de investigadores que siguieron el conductismo (behavioralism) y el rational choise. Este nuevo paradigma tendrá su fundamen- to teórico y práctico en el estudio de los Sistemas Complejos Adaptativos (SCA). Los politólogos de este perfil requerirán de conocimientos serios en materia computacional y matemática; sus investigaciones deberán tener un enfoque más enriquecido: inductivo y deductivo a la vez. El uso de los SCA para la ciencia política resultará en el enfoque más ambicioso y serio para entender la realidad política.Se argumenta que la ciencia política podrá aprovechar los avances en la Ciencia de la Complejidad, lo que beneficiaría enfoques más apropiados para plantear modelos más robustos que consolidarán, a la vez, lo mejor de los enfoques conductistas, racionalistas y constructivistas.

Submitted by Kleber Silva (kleberbs@ufba.br) on 2017-05-31T20:03:15Z No. of bitstreams: 1 tese antonio carlos dos santos souza.pdf: 22453471 bytes, checksum: e806e7751434e3bf6d6422c825465f35 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-06-06T15:24:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tese antonio carlos dos santos souza.pdf: 22453471 bytes, checksum: e806e7751434e3bf6d6422c825465f35 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-06T15:24:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese antonio carlos dos santos souza.pdf: 22453471 bytes, checksum: e806e7751434e3bf6d6422c825465f35 (MD5) / Alinhamento não-rígido tridimensional é fundamental em problemas de rastreamento e reconstrução de modelos tridimensionais deformáveis. Contudo, a maioria dos algoritmos de alinhamento não-rígido não se adequam aos requisitos de aplicações com renderização em tempo real. Aplicações como Realidade Aumentada sem marcadores necessitam de métodos rápidos para rastrear objetos não rígidos, que são tratados como marcadores naturais. Este trabalho explora essa lacuna e propõe uma abordagem para alinhamento não rígido 3D nesse tipo de cenário. Tal proposta é baseada na aplicação de algoritmos adaptativos, multi-frame e implementados em arquiteturas paralelas de uma GPU. Essa nova abordagem foi testada em um ambiente de RA sem marcadores com resultados superiores aos obtidos na literatura, tanto do ponto de vista de precisão quanto de desempenho.

Trabalhos recentes têm investigado como diferentes manipulações nas contingências de reforçamento podem afetar a variabilidade de respostas. Uma possível manipulação na liberação do reforço é a omissão de um reforço esperado. O objetivo do Experimento 1 foi investigar se a omissão do reforço pode afetar o comportamento de organismos reforçados por apresentar repetição ou diferentes níveis de variação de respostas operantes. Foram utilizados 32 ratos machos adultos Wistar. Foi realizado um treino de variabilidade e repetição operantes e a resposta considerada foi uma sequência de quatro pressões a qualquer de duas barras. Durante essa condição, os animais que passaram pelo treino de variabilidade foram reforçados de acordo com o esquema dependente da frequência. Havia um grupo com alta exigência de variação, um grupo com baixa exigência de variação e um grupo com exigência intermediária de variação para a liberação do reforço. Um quarto grupo foi reforçado continuamente por repetir a sequência DEEE e um quinto grupo recebeu os reforços de acordo com a distribuição dos reforços dos sujeitos do grupo de alta variabilidade, mas sem que precisassem variar suas respostas para isso. Após atingir um responder estável na condição de treino, os sujeitos passaram por duas condições de teste em que 25% e 50% das respostas que atingiam o critério para a liberação do reforço não foram reforçadas (omissão do reforço). Foram realizadas medidas da taxa de respostas e da latência da resposta no intervalo entre tentativas após a liberação do reforço, no intervalo entre tentativas após a não liberação do reforço e no intervalo entre tentativas após a omissão do reforço. Foram feitas também medidas do índice U e da frequência de cada uma das 16 respostas possíveis. Os resultados apontam que: 1) o esquema de reforçamento de variabilidade utilizado foi eficaz em produzir repertórios comportamentais com diferentes níveis de variação de respostas em cada grupo; 2) o efeito de omissão do reforço ocorreu para todos os grupos nas duas condições de teste; e 3) apenas os sujeitos do grupo de repetição mostraram mudanças significativas no índice U comparando a condição de treino com ambas as condições de teste. No Experimento 2, o mesmo número de sujeitos formaram os mesmos cinco grupos. O procedimento utilizado foi bastante parecido, porém um estímulo discriminativo foi usado para diferenciar a tentativa (momento em que as respostas contavam para o reforço) do intervalo entre tentativas (momento em que as respostas não contavam para o reforço). Além disso, a sequência escolhida para reforço no grupo reforçado por repetir foi EEEE e entre os testes com 25% e 50% de omissão do reforço foram realizadas cinco sessões de treino com 100% de reforçamento. Os resultados tiveram bastante semelhança com os encontrados no Experimento 1, exceto pela diferença na taxa de respostas entre a condição de pós-omissão e pós-erro no teste com 25% de omissão do reforço. Assim, o estudo sustenta a hipótese de que reforçar a variabilidade de respostas pode tornar os organismos mais resistentes a mudanças do que reforçar a repetição de respostas. / Recent researches have been investigating how different manipulations on reinforcement contingencies can affect response variability. One possible manipulation on reinforcement delivery is the omission of an expected reinforcer. The objective of Experiment 1 was to investigate if reinforcement omission can affect the behavior of organisms reinforced for presenting repetition or different levels of variability of operant responses. 32 male Wistar rats were subjects. It was made a training of operant variability and repetition and the response considered was a sequence of four presses to any of two levers. During this condition the animals that were reinforced for varying were reinforced according to the relative frequence schedule. There was a group of high variability requirement, a group of low variability requirement and a group of intermediate variability requirement. A fourth group was reinforced continuously for repeating the sequence RLLL and a fifth group received reinforcement according to the distribution of reinforcements of the subjects of the group with high variability requirement, but without having to vary responses for that. After reaching response stability in the training condition, subjects went through two tests conditions in which 25% and 50% of the responses that reached criteria for reinforcement delivery were not reinforced (reinforcement omission). It was made measures of the response rate and the response latency on the intertrial interval after reinforcement delivery, on the intertrial interval after not delivering reinforcement and on the intertrial interval after reinforcement omission. It was also made measures of the U index and of the frequency of each of the 16 possible responses. The results show that: 1) the schedule of reinforcement of variability used was able to produce different levels of response variability in each group; 2) the reinforcement omission effect occurred for all groups in both tests conditions; and 3) only the subjects of the repetition group showed significant changes in the U index comparing the training condition to both tests conditions. In Experiment 2 the same number of subjects formed the same five groups. The procedure used was very similar to the prior one, except that a discriminative stimulus was used to differentiate the trial (moment in which responses counted for reinforcement) from the intertrial interval (moment in which responses did not count for reinforcement). Furthermore, the sequence chosen for reinforcement in the repetition group was LLLL and between the tests with 25% and 50% of reinforcement omission it was made five sessions of training with 100% of reinforcement. The results were very similar to those found in Experiment 1, except for the difference in response rate between post-omission condition and post-error condition in the test with 25% of reinforcement omission. Therefore, the present research sustains the hypothesis that reinforcing response variability can make the organisms more resistant to changes than reinforcing repetition of responses

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2006. / Submitted by Priscilla Brito Oliveira (priscilla.b.oliveira@gmail.com) on 2009-11-19T11:04:39Z No. of bitstreams: 1 2006_Saulo Benigno Puttini.pdf: 821913 bytes, checksum: eddf4de73e711bc66889683da5bb64d2 (MD5) / Approved for entry into archive by Carolina Campos(carolinacamposmaia@gmail.com) on 2010-01-20T19:23:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_Saulo Benigno Puttini.pdf: 821913 bytes, checksum: eddf4de73e711bc66889683da5bb64d2 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-01-20T19:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_Saulo Benigno Puttini.pdf: 821913 bytes, checksum: eddf4de73e711bc66889683da5bb64d2 (MD5) Previous issue date: 2006 / Este trabalho fundamenta-se em propor e avaliar o desempenho de um modelo receptor adaptativo, com utilização de arranjo de sensores, a ser empregado em meios de multiplicidade de acesso via divisão por códigos (CDMA) para fins de estimação de dados. Inicialmente é apresentado um estudo sobre arranjos de antenas, desenvolvendo-se o equacionamento de um arranjo linear e uniforme (ULA). Enfatiza-se o emprego deste para fins de separação espacial de usuários, sendo relatadas e ilustradas algumas formas de conformação de feixe. A seguir, o trabalho aborda o emprego de algoritmos adaptativos, especialmente o método de Wiener e filtro de Mínima Média Quadrática (LMS), para arranjos de sensores, originando os tão conhecidos arranjos adaptativos. Prosseguindo, aborda-se o problema de estimação da direção de chegada (DOA), sendo ilustrados alguns métodos amplamente difundidos na literatura especializada. Algumas simulações de espectro espacial de potência são realizadas, visando a avaliar, principalmente, a capacidade de resolução e a imunidade em relação ao ruído. É apresentado, então, uma metodologia de estimação de DOA como resultado secundário de arranjos adaptativos. Na continuidade, são mostradas algumas características da técnica de espalhamento espectral, essencial para a implementação do acesso múltiplo por divisão no código. Neste contexto, discute-se o problema de sincronismo nas aplicações CDMA, sendo apresentado um algoritmo de detecção de atrasos, baseado em correlação temporal. Finalmente, exibe-se o receptor CDMA adaptativo proposto, avaliado sob diferentes situações de ruído, interferência, controle de potência e quantidade de sensores. É dado tratamento especial às situações de acompanhamento de usuários em movimento, no qual se enfoca a capacidade do receptor em adaptar seu diagrama de radiação às condições de mudança de direção das fontes de sinal. Por meio das simulações, constata-se que, tendo como única informação disponível os códigos de espalhamento, o receptor mostra-se capaz de recuperar o sinal original, separar espacialmente as fontes de interesse e rastrear os usuários do sistema, quando estes se encontravam em movimento. Os resultados apresentados são extremamente satisfatórios. Percebeu-se uma alta imunidade do modelo em relação ao aumento de ruído de fundo do ambiente e uma considerável robustez em relação à interferência co-canal. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work founds in proposing and evaluating the performance of an adaptive receptor model, applying array of sensors, for use in code division multiple access (CDMA) mediums for data estimation. First, a basic study about antenna arrays is presented, followed by the development of the algebraic equations of the linear uniform array (ULA). It is emphasized the use of these arrays for spatial separation, along with some considerations and illustrations of beamforming techniques. Moving forward, the thesis approaches the employment of adaptive algorithms, especially the Wiener and Least Mean Square (LMS) filters, in array of sensors, resulting in the widely known adaptive arrays. Next, the problem of direction of arrival (DOA) estimation is attended, with several well recognized methods being displayed. Some simulations of power spatial spectrum are made, aiming to evaluate, mainly, the resolution ability and the noise immunity. Thus, a methodology applying adaptive algorithms for DOA estimation with array of sensors is signalized as a secondary result. The spread spectrum technique, along with its features and peculiarities, is showed on the continuity, emphasizing the use of the Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) for CDMA mediums. Under this context, the synchronization problem is raised and treated, culminating in the presentation of an algorithm, based on temporal correlation, for delay detection. This algorithm was applied in the proposed receptor model. Finally, a CDMA adaptive receptor model is proposed, exhibited and tested under different conditions of noise, interference, power control and number of sensors. Special treatment is dedicated to the tracking of mobile users, where it is witnessed the aptness of the model in adapting its radiation pattern for dynamic situations. Through the simulations, it is showed that the receptor model is able to spatially separate the sources, recover the original signal and track the mobile users, having as sole previous information the code sequence of the sources itself. The attained results are pretty satisfactory. The model came up to be highly immune to medium noise and considerably robust to co-channel interference.