Made available in DSpace on 2014-06-12T18:32:59Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo3915_1.pdf: 658132 bytes, checksum: 9452ccb61df56ff002147b56645e531a (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Este trabalho tem o objetivo de ampliar o debate acerca do FPE e de novos indicadores e critérios que poderiam participar do cálculo de rateio, com vistas a uma maior equalização fiscal. Partimos inicialmente com algumas questões de caráter introdutório sobre o federalismo e passamos, na seqüência, para a discussão mais especifica a respeito do FPE. Portanto, o enfrentamento recente dos problemas sociais brasileiros esbarrou nas formas de financiamento definidas em nosso pacto federativo e o Fundo de Participação dos Estados - FPE é criticado, embora a descentralização seja desejável. Mecanismos como FPE são fundamentais como moduladores das disponibilidades financeiras entre estados marcados pela desigualdade. O FPE tem o papel de "promover o equilíbrio socioeconômico entre os Estados". É um mecanismo de equalização, contudo o rateio dos recursos do FPE baseado na população e na renda per capita deve já não estar refletindo as necessidades oriundas de fenômenos urbanos recentes ou de desigualdades de crescimento. O FPE modifica a divisão regional de receita e é a maior transferência brasileira para os estados, no entanto ofuscam-se as desigualdades intra-regionais. Estados com problemas sociais semelhantes recebem valores de FPE per capita bastantes distintos. A análise do ICMS mostra a necessidade do FPE como redistribuidor de valores e nivelador da disponibilidade estadual por habitante. Os efeitos moduladores do FPE também se revelam através da análise da receita corrente dos estados. Contudo o FPE não leva em conta indicadores importantes tais como a arrecadação própria e outras transferências. Essa é uma das críticas mais recorrentes ao FPE, a da não-inclusão do esforço fiscal dos Estados como um dos critérios para o rateio. O estudo em foco analisa esta e outras possibilidades. Por fim o estudo traz algumas considerações finais sobre possíveis diretrizes para orientar a formulação de novos modelos de rateio

Submitted by Patrícia Cerveira (pcerveira1@gmail.com) on 2017-06-06T18:58:56Z No. of bitstreams: 1 Felipe Frasson- Dissertação.pdf: 984658 bytes, checksum: 05ae4f112679292aefe890dc2f563010 (MD5) / Rejected by Biblioteca da Escola de Engenharia (bee@ndc.uff.br), reason: Patrícia, o formulário de submissão apresenta vários erros, informações duplicadas e fora da formatação (orientador, coorientador, resumo, dentre outros). Atenciosamente, Catarina Ribeiro Bibliotecária BEE - Ramal 5992 on 2017-06-29T16:53:14Z (GMT) / Submitted by Patrícia Cerveira (pcerveira1@gmail.com) on 2017-06-29T19:32:38Z No. of bitstreams: 1 Felipe Frasson- Dissertação.pdf: 984658 bytes, checksum: 05ae4f112679292aefe890dc2f563010 (MD5) / Approved for entry into archive by Biblioteca da Escola de Engenharia (bee@ndc.uff.br) on 2017-07-03T13:00:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Felipe Frasson- Dissertação.pdf: 984658 bytes, checksum: 05ae4f112679292aefe890dc2f563010 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-03T13:00:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Felipe Frasson- Dissertação.pdf: 984658 bytes, checksum: 05ae4f112679292aefe890dc2f563010 (MD5) / Em um sistema de comunica c~oes, os sinais s~ao transmitidos atrav es de canais de comunica c~ao que, idealmente, deveriam transportar os dados de maneira a n~ao causar distor c~ao alguma. Por em, em sistemas reais, existem limita c~oes que interferem neste processo causando degrada c~ao nas informa c~oes transmitidas, podendo comprometer sua recep c~ao. Tais limita c~oes ocorrem devido a presen ca de ru do aditivo, e principalmente por interfer^encia intersimb olica, esta caracterizada pela sobreposi c~ao de s mbolos gerados por uma mesma fonte transmissora. A equaliza c~ao de canal e uma das t ecnicas existentes que reduzem os efeitos da interfer^encia intersimb olica, dando maior con abilidade e robustez aos sistemas de comunica c~oes. Dentre as t ecnicas utilizadas para equaliza c~ao de canal, o uso de algoritmo adaptativos vem sendo amplamente utilizados devido as suas propriedades de se auto-ajustarem as varia c~oes que ocorrem ao longo do tempo. Este trabalho tem como objetivo veri car o comportamento de diferentes tipos de algoritmos adaptativos cegos ou semicegos, assim denominados por n~ao utilizarem sequ^encias de treinamento, aplicados a equaliza c~ao de canais esparsos. Canais esparsos s~ao encontrados em diversos sistemas de comunica c~oes como, por exemplo, na comunica c~ao sem o (telefonia m ovel, transmiss~ao de r adio e TV), ou, ainda, em canais subaqu aticos. Os algoritmos foram escolhidos com base em recentes estudos desta aplica c~ao, que operam em modo cego ou semicego e utilizam estat sticas de alta ordem, como os algoritmos Bussgang e Matching Pursuit. Os algoritmos foram implementados em ambiente de simula c~ao computacional no qual foram utilizados canais esparsos simples e de resposta ao impulso conhecida, permitindo comparar o comportamento dos diferentes algoritmos, em termos do sinal recuperado, e da inversa da resposta ao impulso do canal original. / In communications systems, information signals are transmitted through communications channels that, ideally, are delivered without distortions. However, on real communications channels there are limitations that interferes on the process, reducing the probability to recover the original signal at receiver. These distortions are basically thermal noise and Intersymbol Interference (ISI), caused by superposition on the received symbols received from the same source. Channel Equalization acts reducing these distortions, bringing more reliability to communications systems. The objective of this work is to verify di erent adaptive algorithms behavior, applied to sparse channel equalization problem. Many communications systems have sparse channels, like broadcast radio, television, mobile telephony and underwater communications. The selected algorithms used in this work includes high order statistics algorithms family, like Bussgang and Matching Pursuit. This kind of algorithms are widely used, with high relevance, for blind channel equalization. The selected algorithms were submitted to computer simulations using simple sparse channels and knowledge about their impulse response, in order to analyze their behavior in therms of bit error rate and the inverse impulse response of the channel.

Esta dissertação trata da equalização no domínio do tempo de sistemas de comunicações digitais baseados em orthoghonal frequency-division multiplexing (OFDM), normalmente referida na literatura técnica como equalização pré-FFT. Tais sistemas foram originalmente projetados de modo a não necessitar de equalização, porém podem se beneficiar com seu uso, como mostrado a seguir. Foi implementado, em programa de computador, um simulador não codificado do sistema de televisão digital terrestre utilizado na Europa, o digital video broadcasting (DVB-T), que é baseado em OFDM e se encontra implantado com sucesso há alguns anos. Diversas simulações foram executadas comparando o método tradicional de recepção do sistema DVB-T com a versão equalizada proposta. Foram utilizadas várias técnicas de processamento digital de sinais para simular: a geração do sinal, sua passagem por um canal de comunicação com multipercurso, presença de ruído branco Gaussiano aditivo, equalização LMS (Least Mean Square), entre outros fenômenos importantes. Para um firme embasamento, o trabalho apresenta estudos matemáticos sobre a teoria geral do OFDM, modelos de canais de comunicação e o princípio básico do algoritmo LMS. Tendo-se utilizado o DVB-T como estudo de caso prático, não poderia deixar de constar uma descrição técnica desse sistema em que são apresentados vários dos detalhes e problemas envolvidos na geração e recepção do sinal. Com a finalidade de posicionar o leitor histórica e tecnologicamente, o texto inclui ainda uma revisão dos principais fatos que marcaram o desenvolvimento do OFDM desde os estudos iniciais até os dias de hoje. / This dissertation deals with time-domain equalization of digital communications systems based on orthoghonal frequency-division multiplexing (OFDM), usually referred as pre-FFT equalization in the technical literature. Such systems were originally designed to require no time equalization but can profit from its use, as is shown in this work. An uncoded simulator of the OFDM-based European system for terrestrial digital television transmission, the digital video broadcasting (DVB-T), was implemented in software. Many simulations were run to compare the performance of the traditional DVB-T reception method with the equalized version proposed. Several digital signal processing techniques were used to simulate as diverse fenomena as: generation of the source signal, effect of multipath communications channels, presence of additive white Gaussian noise, LMS (Least Mean Square) equalization, among others. In order to develop a solid base, the work includes mathematical studies about the general OFDM theory, models of communications channels and the basic principle of operation of the LMS algorithm. Since the DVB-T was used as a practical study case, a technical description of the system is presented, in which many problems and aspects about its generation and reception are discussed. To provide the reader with a historical and technological insight on the subject, this work also includes a summary of the landmarks in the development of the OFDM since the first experiments.

Este trabalho trata da comparação entre os sistemas OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) e SCCP (single carrier with cyclic prefix). Tais sistemas são analisados em função da ordem da modulação, da sensibilidade em relação à taxa de codificação de canal e do tipo de entrelaçamento utilizado. A comparação é efetuada através da adoção de um arcabouço que provê uma abordagem universal para o tratamento de ambos os sistemas. São obtidos resultados teóricos, explorando características de convexidade de funções, e resultados a partir de simulação Monte Carlo. Os sistemas são comparados, principalmente, em termos de BER (bit-error rate). Entretanto, também são realizadas comparações em termos de probabilidade de outage por cutoff rate e da SNR (signal to noise ratio) efetiva na saída do equalizador. Finalmente, os sistemas ainda são avaliados quanto à sensibilidade a erros de estimação de canal. / This work deals with the comparison between the OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) and SCCP (single carrier with cyclic prefix). These systems are analyzed as a function of the modulation order, the sensitiveness to the channel coding rate and to the interleaver configuration. The comparison is accomplished by means of a system model that leads to an universal framework to both analyzed systems. Theoretical results are obtained exploring convexity properties of functions. In addition, some results provided by Monte Carlo simulation are also presented to complement the analysis. The systems are compared mainly in terms of the BER (bit-error rate). Moreover, comparisons in terms of outage probability obtained by cutoff rate and in terms of the effective SNR (signal to noise ratio) at the equalizer output are also provided. Finally, the systems will be compared when channel estimation error are presented at the receiver.

Este trabalho trata da comparação entre os sistemas OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) e SCCP (single carrier with cyclic prefix). Tais sistemas são analisados em função da ordem da modulação, da sensibilidade em relação à taxa de codificação de canal e do tipo de entrelaçamento utilizado. A comparação é efetuada através da adoção de um arcabouço que provê uma abordagem universal para o tratamento de ambos os sistemas. São obtidos resultados teóricos, explorando características de convexidade de funções, e resultados a partir de simulação Monte Carlo. Os sistemas são comparados, principalmente, em termos de BER (bit-error rate). Entretanto, também são realizadas comparações em termos de probabilidade de outage por cutoff rate e da SNR (signal to noise ratio) efetiva na saída do equalizador. Finalmente, os sistemas ainda são avaliados quanto à sensibilidade a erros de estimação de canal. / This work deals with the comparison between the OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) and SCCP (single carrier with cyclic prefix). These systems are analyzed as a function of the modulation order, the sensitiveness to the channel coding rate and to the interleaver configuration. The comparison is accomplished by means of a system model that leads to an universal framework to both analyzed systems. Theoretical results are obtained exploring convexity properties of functions. In addition, some results provided by Monte Carlo simulation are also presented to complement the analysis. The systems are compared mainly in terms of the BER (bit-error rate). Moreover, comparisons in terms of outage probability obtained by cutoff rate and in terms of the effective SNR (signal to noise ratio) at the equalizer output are also provided. Finally, the systems will be compared when channel estimation error are presented at the receiver.

Esta dissertação trata da equalização no domínio do tempo de sistemas de comunicações digitais baseados em orthoghonal frequency-division multiplexing (OFDM), normalmente referida na literatura técnica como equalização pré-FFT. Tais sistemas foram originalmente projetados de modo a não necessitar de equalização, porém podem se beneficiar com seu uso, como mostrado a seguir. Foi implementado, em programa de computador, um simulador não codificado do sistema de televisão digital terrestre utilizado na Europa, o digital video broadcasting (DVB-T), que é baseado em OFDM e se encontra implantado com sucesso há alguns anos. Diversas simulações foram executadas comparando o método tradicional de recepção do sistema DVB-T com a versão equalizada proposta. Foram utilizadas várias técnicas de processamento digital de sinais para simular: a geração do sinal, sua passagem por um canal de comunicação com multipercurso, presença de ruído branco Gaussiano aditivo, equalização LMS (Least Mean Square), entre outros fenômenos importantes. Para um firme embasamento, o trabalho apresenta estudos matemáticos sobre a teoria geral do OFDM, modelos de canais de comunicação e o princípio básico do algoritmo LMS. Tendo-se utilizado o DVB-T como estudo de caso prático, não poderia deixar de constar uma descrição técnica desse sistema em que são apresentados vários dos detalhes e problemas envolvidos na geração e recepção do sinal. Com a finalidade de posicionar o leitor histórica e tecnologicamente, o texto inclui ainda uma revisão dos principais fatos que marcaram o desenvolvimento do OFDM desde os estudos iniciais até os dias de hoje. / This dissertation deals with time-domain equalization of digital communications systems based on orthoghonal frequency-division multiplexing (OFDM), usually referred as pre-FFT equalization in the technical literature. Such systems were originally designed to require no time equalization but can profit from its use, as is shown in this work. An uncoded simulator of the OFDM-based European system for terrestrial digital television transmission, the digital video broadcasting (DVB-T), was implemented in software. Many simulations were run to compare the performance of the traditional DVB-T reception method with the equalized version proposed. Several digital signal processing techniques were used to simulate as diverse fenomena as: generation of the source signal, effect of multipath communications channels, presence of additive white Gaussian noise, LMS (Least Mean Square) equalization, among others. In order to develop a solid base, the work includes mathematical studies about the general OFDM theory, models of communications channels and the basic principle of operation of the LMS algorithm. Since the DVB-T was used as a practical study case, a technical description of the system is presented, in which many problems and aspects about its generation and reception are discussed. To provide the reader with a historical and technological insight on the subject, this work also includes a summary of the landmarks in the development of the OFDM since the first experiments.

Nesta tese analisamos e propomos métodos para a equalização não-treinada (cega) de canais de comunicação lineares FIR baseados em filtros de partículas, que são técnicas recursivas para a solução Bayesiana de problemas de filtragem estocástica. Iniciamos propondo novos métodos para equalização sob ruído gaussiano que prescindem do uso de codificação diferencial, ao contrário dos métodos existentes. Empregando técnicas de evolução artificial de parâmetros, estendemos estes resultados para o caso de ruído aditivo com distribuição não-gaussiana. Em seguida, desenvolvemos novos métodos baseados nos mesmos princípios para equalizar e decodificar conjuntamente sistemas de comunicação que empregam códigos convolucionais ou em bloco. Através de simulações numéricas, observamos que os algoritmos propostos apresentam desempenhos, medidos em termos de taxa média de erro de bit e velocidade de convergência, marcadamente superiores aos de métodos tradicionais, freqüentemente aproximando o desempenho dos algoritmos ótimos (MAP) treinados. Além disso, observamos que os métodos baseados em filtros de partículas determinísticos exibem desempenhos consistentemente superiores aos dos demais métodos, sendo portanto a melhor escolha caso o modelo de sinal empregado permita a marginalização analítica dos parâmetros desconhecidos do canal. / In this thesis, we propose and analyze blind equalization methods suitable for linear FIR communications channels, focusing on the development of algorithms based on particle filters - recursive methods for approximating Bayesian solutions to stochastic filtering problems. Initially, we propose new equalization methods for signal models with gaussian additive noise that dispense with the need for differentially encoding the transmitted signals, as opposed to the previously existing methods. Next, we extend these algorithms to deal with non-gaussian additive noise by deploying artificial parameter evolution techniques. We next develop new joint blind equalization and decoding algorithms, suitable for convolutionally or block-coded communications systems. Via numerical simulations we show that the proposed algorithms outperform traditional approaches both in terms of mean bit error rate and convergence speed, and closely approach the performance of the optimal (MAP) trained equalizer. Furthermore, we observed that the methods based on deterministic particle filters consistently outperform those based on stochastic approaches, making them preferable when the adopted signal model allows for the analytic marginalization of the unknown channel parameters.

É investigado o uso de redes neurais aplicadas à equalização de canais de comunicação, sendo consideradas três tipos de redes: MLP (Multilayer Perceptron), RBF (Radial Basis Function) e RNN (Recurrent Neural Network). Os equalizadores não-lineares baseados nestas redes foram comparados com o equalizador linear transversal e com os equalizadores ótimos segundo os critérios de Bayes e da máxima verossimilhança. Nestas comparações foram utilizados um alfabeto binário e um quaternário transmitidos em modelos de canais cuja resposta ao pulso unitário é finita. Além das versões usuais de equalizadores, foram consideradas versões com realimentação de decisões sempre que isso se mostrou adequado. O treinamento desses equalizadores foi feito de forma supervisionada, ou seja, na fase de treinamento a seqüência de símbolos transmitida era conhecida no receptor. Além disso, foi realizado um estudo comparativo dos algoritmos de treinamento das redes. Neste âmbito, foi obtido um algoritmo do tipo acelerador para o treinamento de redes MLP. Com o intuito de se obter uma estrutura não-linear menos complexa e mais flexível, foi proposto ainda um equalizador híbrido constituído de uma combinação do equalizador linear e da rede RNN que faz uso de realimentação de decisões. Resultados de simulações indicam que o seu uso pode ser vantajoso tanto para canais não-lineares como lineares. / Equalization of communication channels using neural networks is investigated by considering three kinds of networks: MLP (Multilayer Perceptron), RBF (Radial Basis Function) and RNN (Recurrent Neural Network). The performance of the nonlinear equalizers based on these networks are compared with the linear transversal equalizer and the optimal equalizers given by the bayesian and maximum likelihood criteria. Binary and quaternary alphabets are used and transmitted over finite pulse response channel models. Decision feedback is considered whenever it is worthwhile. The training of these equalizers is considered in the supervised form and a comparison of some training algorithms has been performed. In this scope, a new algorithm based on parameter acceleration is introduced for the training of MLP networks. Moreover, a hybrid equalizer composed of a linear transversal equalizer and a RNN network is proposed. It is a simple and flexible nonlinear structure making use of decision feedback. imulation results show that it may be advantageously used to equalize linear and nonlinear channels.

Neste trabalho, investigam-se técnicas autodidatas baseadas em estatísticas de ordem superior, aplicadas à equalização de canais de comunicação. Inicialmente, obtém-se um intervalo do passo de adaptação que assegura a convergência do algoritmo do Módulo Constante com o gradiente exato. Algoritmos como o CMA (Constant Modulus Algorithm) e o SWA (Shalvi-Weinstein Algorithm) são revisitados e suas capacidades de tracking analisadas, utilizando-se uma relação de conservação de energia. Além disso, é proposto um algoritmo autodidata denominado AC-CMA (Accelerated Constant Modulus Algorithm) que utiliza a segunda derivada (“aceleração") da estimativa dos coeficientes. Esse algoritmo pode apresentar um compromisso mais favorável entre complexidade computacional e velocidade de convergência que o CMA e o SWA. Esses resultados são estendidos para o caso multiusuário. Através de simulações, os algoritmos são comparados e as análises de convergência e tracking validadas. Considerando o DFE (Decision Feedback Equalizer) no caso monousuário com o critério do módulo constante, é proposto um algoritmo concorrente que evita soluções degeneradas e apresenta um desempenho melhor do que os existentes na literatura. Com o intuito de evitar propagação de erros, é proposta uma estrutura híbrida que utiliza uma rede neural recorrente na malha de realimentação. Resultados de simulações indicam que seu uso pode ser vantajoso para canais lineares e não-lineares. / The equalization of communication channels is addressed by using blind techniques based on higher order statistics. A step-size interval is obtained to ensure the convergence of Steepest-Descent Constant Modulus Algorithm. The Shalvi-Weinstein Algorithm (SWA) and Constant Modulus Algorithm (CMA) are revisited and their tracking capabilities are analyzed by using an energy conservation relation. Moreover, a novel blind algorithm named Accelerated Constant Modulus Algorithm (AC-CMA) is proposed. It adjusts the second derivative (“acceleration") of the coefficient estimates and presents a more favorable compromise between computational complexity and convergence rate than CMA or SWA. These results are extended to the MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) case. By means of simulations, the algorithms are compared and the convergence and tracking analysis are validated. The Decision Feedback Equalizer (DFE) is considered in the SISO (Single-Input Single-Output) case with the Constant Modulus criterion and a concurrent algorithm is proposed. It avoids degenerated solutions and shows better behavior than the others presented in the literature. In order to avoid error propagation, a hybrid DFE is also proposed. It includes a recurrent neural network in the feedback filter and may be advantageously used to equalize linear and nonlinear channels.

Neste trabalho, investigam-se técnicas autodidatas baseadas em estatísticas de ordem superior, aplicadas à equalização de canais de comunicação. Inicialmente, obtém-se um intervalo do passo de adaptação que assegura a convergência do algoritmo do Módulo Constante com o gradiente exato. Algoritmos como o CMA (Constant Modulus Algorithm) e o SWA (Shalvi-Weinstein Algorithm) são revisitados e suas capacidades de tracking analisadas, utilizando-se uma relação de conservação de energia. Além disso, é proposto um algoritmo autodidata denominado AC-CMA (Accelerated Constant Modulus Algorithm) que utiliza a segunda derivada (“aceleração”) da estimativa dos coeficientes. Esse algoritmo pode apresentar um compromisso mais favorável entre complexidade computacional e velocidade de convergência que o CMA e o SWA. Esses resultados são estendidos para o caso multiusuário. Através de simulações, os algoritmos são comparados e as análises de convergência e tracking validadas. Considerando o DFE (Decision Feedback Equalizer) no caso monousuário com o critério do módulo constante, é proposto um algoritmo concorrente que evita soluções degeneradas e apresenta um desempenho melhor do que os existentes na literatura. Com o intuito de evitar propagação de erros, é proposta uma estrutura híbrida que utiliza uma rede neural recorrente na malha de realimentação. Resultados de simulações indicam que seu uso pode ser vantajoso para canais lineares e não-lineares. / The equalization of communication channels is addressed by using blind techniques based on higher order statistics. A step-size interval is obtained to ensure the convergence of Steepest-Descent Constant Modulus Algorithm. The Shalvi-Weinstein Algorithm (SWA) and Constant Modulus Algorithm (CMA) are revisited and their tracking capabilities are analyzed by using an energy conservation relation. Moreover, a novel blind algorithm named Accelerated Constant Modulus Algorithm (AC-CMA) is proposed. It adjusts the second derivative (“acceleration”) of the coefficient estimates and presents a more favorable compromise between computational complexity and convergence rate than CMA or SWA. These results are extended to the MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) case. By means of simulations, the algorithms are compared and the convergence and tracking analysis are validated. The Decision Feedback Equalizer (DFE) is considered in the SISO (Single-Input Single-Output) case with the Constant Modulus criterion and a concurrent algorithm is proposed. It avoids degenerated solutions and shows better behavior than the others presented in the literature. In order to avoid error propagation, a hybrid DFE is also proposed. It includes a recurrent neural network in the feedback filter and may be advantageously used to equalize linear and nonlinear channels.