[pt] O dimensionamento de enlaces digitais de comunicação e realizado com base em objetivos de desempenho a serem satisfeitos por determina- dos parâmetros, considerando o comportamento aleatório das fontes de degradação do sinal. Em sistemas de comunicação móvel por satélite, o de- sempenho pode ser fortemente afetado pelo erro de apontamento da antena provocado pelo movimento da plataforma. Neste estudo,é apresentada uma metodologia para a caracterização estatística da degradação conjunta por erro de apontamento e por atenuação por chuvas, e avaliado o efeito dessas fontes de degradação nos diversos parâmetros de desempenho. A metodolo- gia proposta permite dimensionar o sistema de comunicações móveis por satélite, e determinar restrições a serem impostas ao comportamento es- tatístico do erro de apontamento da antena. / [en] The design of digital communication links is based on performance objec- tives to be satisfied by certain link parameters. In mobile satellite com- munication systems, performance can be strongly affected by the antenna pointing error due to the platform motion. This study presents a method- ology for the statistical characterization of the joint degradation due to pointing error and to rain, and evaluates the effect of these degradation sources on the various performance parameters. The proposed methodology allows for the design of the mobile satellite communication systems, and for the determination of constrains to be imposed on the statistical behavior of the antenna pointing errors.

[pt] O desempenho de sistemas de comunicações modernos que utilizam técnicas de modulação multiportadora como, por exemplo, o OFDM (Orthogonal frequency division multiplexing), é altamente sensível às distorções não lineares geradas principalmente por amplificadores de alta potência (HPAs). De modo a caracterizar completamente estas distorções, os efeitos de memória destes dispositivos têm que ser considerados. Estes efeitos tornam-se mais importantes à medida que a largura de banda do sinal aumenta. Por outro lado, o aumento na duração do símbolo dos sistemas multiportadora torna-o mais sensível às variações de tempo dos canais móveis. Em particular o efeito doppler tende a prejudicar a ortogonalidade entre as sub-portadoras, gerando interferências entre sub-portadoras (Inter-Carrier Interference - ICI). Assim, torna-se importante o estudo dos efeitos de não-linearidades e canais variantes no tempo em sistemas OFDM, principalmente em sistemas de comunicações móveis. Os trabalhos atualmente disponíveis na literatura se limitam a avaliar os efeitos de não linearidades invariantes no tempo ou o efeito de canais lineares variantes no tempo. Assim, no presente trabalho são desenvolvidas expressões matemáticas que permitem avaliar o efeito conjunto de não-linearidades e canais variantes no tempo sobre sinais OFDM. A investigação deste efeito é realizada em dois níveis: efeito sobre o espectro do sinal OFDM e efeito sobre o desempenho do sistema. As expressões analíticas obtidas para ambos os níveis de investigação consideraram a modelagem do canal não-linear variante no tempo por uma Série de Volterra. Resultados numéricos que avaliam o espalhamento espectral e o impacto sobre a taxa de erro de bits em situações específicas são apresentados. / [en] The performance of modern communications systems that use multicarrier modulation techniques such as, for example, OFDM(Orthogonal frequency division multiplexing), is highly sensitive to nonlinear distortions generated mainly by high power amplifiers (HPAs). In order to fully characterize these distortions, the memory effects of these devices must be considered. These effects become more important as the signal bandwidth increases. On the other hand, the increase in symbol duration makes multicarriers systems more sensitive to time variations as those in mobile channels. In particular, the Doppler effect tends to impair the orthogonality between sub-carriers, resulting in inter-carrier interference (ICI). Therefore, the study of the effects of nonlinearities and time-varying channels on OFDM systems performance becomes important, mainly in mobile communications systems. The studies currently available in the literature are limited to evaluating the effects of time invariant non-linearities or the effects of linear time varying channels. In this work, mathematical expressions are developed to evaluate the joint effect of nonlinearities and time-varying channels on OFDM systems. The investigation of these effects is performed at two levels: the effect on the spectrum of OFDM signal and effect on the system s performance. In deriving the analytical expressions related to both levels of investigation the time-varying non-linear channel was modeled by a Volterra Series. Numerical results, obtained for specific situations, illustrate the resulting impact on the OFDM spectrum (spreading) and on the system s bit error rate performance.

[pt] A pervasividade em jogos pode ser reconhecida cada vez que as fronteiras do jogo se expandem do mundo virtual para o mundo real. Sensores, aparelhos móveis, redes de computadores e a internet tornam possível a existência dos jogos pervasivos. Neste trabalho, consideramos como jogos pervasivos móveis os jogos que usam ciência de contexto e aparelhos móveis. Consideramos também que os smartphones são o veículo ideal para a viabilização dos jogos pervasivos. Até onde sabemos, este é o primeiro trabalho sobre projeto geral de jogos pervasivos móveis. Esta tese propõe uma metodologia para apoiar a etapa de projeto conceitual de jogos pervasivos móveis. As contribuições principais deste trabalho são duas: (1) uma lista de características peculiares e importantes de jogos pervasivos, identificadas na literatura do assunto e em projetos de jogos pervasivos existentes. Cada característica possui também um conjunto de perguntas de verificação. Essa lista de características (e as perguntas de verificação) podem ser usadas para inspirar novas ideias de jogos e também para ajudar a descobrir requisitos funcionais e não-funcionais para jogos pervasivos móveis. (2) Uma linguagem específica de domínio para ajudar a especificar atividades em jogos pervasivos móveis que usem aparelhos móveis, sensores e atuadores como elementos principais de interface. Com essa metodologia, os projetistas podem discutir, identificar, verificar e aplicar características importantes de jogos pervasivos móveis. Também, por se tratar de uma metodologia de natureza leve, os projetistas podem trabalhar no nível geral dos jogos (projeto), ao manterem-se focados na especificação das atividades e evitando se preocupar com detalhes de implementação e código-fonte. / [en] Pervasiveness can be recognized in game playing every time the boundaries of playing expand from the virtual (or fictional) world to the real world. Sensor technologies, mobile devices, networking capabilities, and the internet make pervasive games possible. In the present work, we consider pervasive mobile games as context-aware games that necessarily use mobile devices. Also we consider that smartphones are the main driver to fulfill the promises of pervasive game playing. As far as we are aware, this is the first general work on pervasive mobile game design. This thesis proposes a methodology to support the conceptual design stage of pervasive mobile games. The main contributions of this research work are twofold: (1) A novel list of prominent features of pervasive games, identified from game projects and the literature, and checklists for each feature. This feature list (and corresponding checklists) can be used to spark novel game ideas, and to help in discovering functional and non-functional requirements for pervasive mobile games. (2) A domain specific language to help in specifying activities in pervasive mobile games that use mobile devices, sensors, and actuators as the main interface elements. With the proposed methodology, designers can discuss, identify, verify, and apply important features of pervasive mobile games. Also, due to the lightweight nature of the methodology, designers can easily catch the big picture of the games by keeping focused on the intents of the game activities, and not getting lost in the source code.

[pt] Este trabalho é um estudo sobre radio-localização de terminais móveis em sistemas de tecnologia TDMA. Pela legislação americana e também pela extrema competitividade entre operadores de telefonia na conquista de novos mercados e de provisão de novos serviços, técnicas que permitam a localização do terminal móvel têm sido intensamente pesquisadas. Uma dessas técnicas usa o tempo de chegada (TOA) para estimar a posição do móvel. Como não se tem acesso à medida original de TOA, deve-se estimar TOA a partir de TA (Timing Advance). O valor de TA é enviado pela ERB a EM por meio de um canal de sinalização, que é designado a partir de um conjunto finito de valores discretos que permite que se extraia contornos circulares em torno de cada antena de recepção, a posição do móvel é melhor na interseção de todos aqueles contornos estimados. O erro resultante na estimação do TOA pode ser grande pela ação do erro aleatório e se o TA errado for selecionado. Dado que se sabe somente o TA, o problema é encontrar um estimador e seu erro para o TOA real. Embora a literatura cite diversos processos para solução desse problema, a título de distinguir entre estes e o aqui proposto, denominaremos o processo aqui discutido de Refinamento Sucessivo da Incerteza. / [en] This work is a study about radiolocation of mobile terminals in TDMA systems. In agreement with the American legislation and also because of the extreme competitiveness among wireless operators in order to conquer new markets and provision new services, techniques that allow the localization of the mobile terminal have been intensely researched. One of these techniques uses time of arrival (TOA) to estimate the mobile position. Since the original TOA measurement is not accessible, TOA should be estimated from TA (Timing Advance). The value of TA is sent by the BTS to the MS by means of a signaling channel, which is assigned from a set of discrete values that allows one to draw circular contours around each receiving antenna, the location of the mobile is the best intersection of all those estimated contours. The resultant error in estimated TOA might be large by random error and if the wrong TA will be selected. Given that only TA is know, the problem is to find an estimator and its error for the actual TOA. Although literature mentions diverse processes to solve this problem, in order to distinguish between these and the considered here, we will call the process discussed here of Successive Refinement of the Uncertainty.

[pt] Embora os sistemas multimídia tradicionais se concentrem na codificação e no armazenamento eficientes de tipos de mídia e suas relações temporais, a demanda atual por experiências mais ricas e personalizadas exige uma compreensão mais profunda do conteúdo semântico dessas mídias. Neste estudo, propomos a integração do processamento de nível semântico aos sistemas multimídia, enriquecendo o conteúdo com informações sobre entidades do mundo real, como objetos, ações, agentes e interpretação de linguagem. A principal contribuição desta dissertação é a apresentação de uma arquitetura para enriquecimento de dados multimídia em tempo real que usa técnicas de aprendizado de máquina para extrair representações semânticas incorporando as ao fluxos de dados multimídia como um serviço nativo e básico. Para demonstrar concretamente a proposta, implementamos dois casos de uso que servem como provas de conceito, mostrando a viabilidade da arquitetura e sua eficácia em cenários práticos. / [en] While traditional multimedia systems focused on efficient coding and storage of media types and their temporal relationships, the current demand for rich and customized experiences calls for a deeper understanding of semantic content. In this study, we propose the integration of semantic-level processing into multimedia systems, enriching content with information about real-world entities, such as objects, actions, agents, and language interpretation. The main contribution of this dissertation is the proposal of an architecture for real-time multimedia data enhancement that is able to use machine learning techniques to extract semantic representations and incorporating it into multimedia data streams as a native and basic service. To provide a concrete demonstration of the proposal, we implement two use cases that serve as proofs-of-concept, showing the feasibility of the architecture and showcasing its effectiveness in practical scenarios.

[pt] O problema de localização de estações móveis pessoais em sistemas celulares de comunicações vem recebendo grande atenção nos últimos anos, tanto por questões ligadas à segurança como por suas amplas aplicações comerciais no desenvolvimento de novos serviços e aplicações. Nesta dissertação foi desenvolvido um ambiente de simulação de localização de estações móveis em ambiente micro celulares empregando um programa de traçado de raios pelo método da força bruta (lançamento de raios), já disponível, para estimar os comprimentos de percursos e tempos de chegada entre diversas estações rádio base e a estação móvel em cenários urbanos modelados por sólidos multifacetados. Os perfis de retardo gerados por este programa são usados como dados de entrada para um programa desenvolvido nesta dissertação que estima a localização dos móveis utilizando os métodos de Taylor e de Chan. O processo desenvolvido foi testado em ambientes de geometria simples fornecendo resultados bastante consistentes e mostrando que a técnica de traçado de raios é uma ferramenta útil para a simulação e desenvolvimento de algoritmos de localização, cujo teste em situações reais exige grande volume de medidas de alta complexidade cujos exemplos na literatura técnica são escassos. Com base nas simulações foi investigadas a influência do número de estações rádio base na precisão das estimativas de localização e realizada uma comparação do desempenho dos métodos em situações com visibilidade (LOS) e sem visibilidade (NLOS). Foi analisado ainda o efeito da altura das estações na precisão dos resultados de localização. / [en] The location of mobile terminals in mobile cellular systems has been receiving increasing attention in the last few years. This interest in focused not only in security aspects but also in the development of new services for commercial application. In this Dissertation a simulation environment for mobile stations location in microcellular systems was developed. The simulation tools include a ray tracing software, previously implemented using the ray launching technique, to estimate the path lengths and time of arrival of signals from the mobile station to several radio base stations, and new software implementing terminal location methods using the Taylor linearization and the Chan methods. The simulation tools were tested in scenarios of simple geometry producing consistent results and showing that ray tracing can be a useful tool for simulation and development of location algorithms. The simulations allowed the investigation of location precision dependence on the number of radio bases employed and the evaluation of the estimation methods in visibility (LOS) and non- visibility (NLOS) conditions. The influence of base station antennas heights was also investigated.

[pt] A interação em ambientes virtuais de engenharia se caracteriza pelo alto grau de precisão necessário para a realização de tarefas típicas desse ipo de ambiente. Para isso, normalmente são utilizados dispositivos de interação específícos que possuem 4 graus de liberdade ou mais. As atuais aplicações envolvendo interação 3D utilizam dispositivos de interação para a modelagem de objetos ou para a implementação de técnicas de navegação, seleção e manipulação de objetos em um ambiente virtual. Um problema relacionado é a necessidade de controlar tarefas naturalmente não-imersivas, como a entrada de símbolos (e.g., texto, fotos).Outro problema é a grande curva de aprendizado necessária para manusear tais dispositivos não convencionais. A adição de sensores popularização os smartphones e tablets possibilitaram a utilização desses dispositivos em ambientes virtuais de engenharia. Esses dispostitivos se diferenciam, além da popularidade e presença de sensores, pela possibilidade de inclusão de informações adicionais e a realização de tarefas naturalmente não-imersivas. Neste trabalho é apresentada uma ferramenta de interação 3D para tablets, que permite agregar todas as principais técnicas de interação 3D como navegação, seleção, manipulação, controle de sistema e entrada simbólica. Para avaliar a ferramenta proposta foi utilizada aplicação SimUEOP-Ambsim, um simulador de treinamento em plataformas de óleo e guias que tem a complexidade necessária e permite o uso de todas as técnicas implementadas. / [en] Interaction in engineering virtual environments is characterized by the necessity of the high precision level needed for the execution of specic tasks for this kind of environment. Generally this kind of task uses specicinteraction devices with 4 or more degrees of freedom (DOF). Current applications involving 3D interaction use interaction devices for object modelling or for the implementation of navigation, selection and manipulation tecniques in a virtual environment. A related problem is the necessity of controlling tasks that are naturally non-immersive, such as symbolic input (e.g., text, photos). Another problem is the large learning curve to handle such non-conventional devices. The addition of sensors and the popularization of smartphones and tablets, allowed the use of such devices in virtual engineering environments. These devices, besides their popularity and sensors, dier by the possibility of including additional information and performing naturally non-immersive tasks. This work presents a 3D interaction tablet-based tool, which allows the aggregation of all major 3D interaction tasks, such as navigation, selection, manipulation, system control and symbolic input. To evaluate the proposed tool we used the SimUEP-Ambsim application, a training simulator for oil and gas platforms that has the complexity needed and allows the use of all techniques implemented.

[pt] O acesso sem fio de banda larga está se tornando uma realidade, não apenas para uso corporativo e doméstico, mas para usuários com mobilidade. Dos estimados 1.8 bilhão de pessoas que já utilizam banda larga desde 2012, cerca de dois terços serão consumidores de banda larga móvel e a maioria será servida por redes HSPA (High Speed Packet Access) e LTE-A (Long Term Evolution-Advanced), uma evolução para as redes 4G,capaz de oferecer velocidades acima de 500 Mbps. O planejamento celular tem como objetivo estabelecer a rede de rádio adequada e eficiente em termos de cobertura, capacidade, qualidade de serviço (QoS), custo, utilização de frequências, a implantação de equipamentos e desempenho. O objetivo deste trabalho é estudar dos métodos de planejamento de cobertura e capacidade de sistemas celulares LTE-Advanced e propor uma metodologia passo-a-passo para o planejamento inicial e dimensionamento do número de estações rádio base necessárias para atender uma determinada área de serviço com a capacidade requerida. Um estudo de caso é apresentado, ilustrando a aplicação da metodologia proposta. É apresentada também uma análise comparativa dos recursos requeridos para atender às especificações do projeto quando são utilizadas as bandas de frequência de 2.6 GHz, atualmente autorizada no Brasil, e a banda de 700 MHz, que está em consideração para uso futuro. Os resultados quantificam claramente as vantagens do uso da banda de 700 MHz em relação à banda de 2.6 GHz. / [en] The wireless broadband is becoming a reality, not only for corporate and domestic use, but for mobile users. Of the estimated 1.8 billion people already using broadband since 2012, about two thirds will be mobile broadband consumers and the majority will be served by HSPA (High Speed Packet Access) and LTE-A (Long Term Evolution-Advanced), an evolution to 4G networks, able to offer speeds up to 500 Mbps. The cell planning establishes a radio network properly and efficiently in terms of coverage, capacity, quality of service (QoS), cost, frequency usage, deployment of equipment and performance. The objective of this work is to study the methods of planning coverage and capacity of LTE-A cellular systems and propose a methodology step-by-step for the initial planning and dimensioning of the number of base stations required to meet a given service area with the required capacity. A study case is presented, illustrating the application of the proposed methodology. It also presented a comparative analysis of the required resources to meet the project specifications when used frequency bands of 2.6 GHz, nowadays licensed in Brazil, and the 700 MHz band, which is under consideration for future use. The results clearly quantify the advantages of the use of the 700 MHz band relative to the 2.6 GHz band.

[pt] A telefonia celular no Brasil representa um segmento de notável sucesso comercial nos últimos anos, apresentando um crescimento muito rápido e uma penetração que superou em muito as melhores expectativas das próprias operadoras. Parte importante deste sucesso é devido à adoção da telefonia celular pelas camadas de menor renda da população. Considerando este contexto, esta pesquisa tem como objetivo estudar os impactos da telefonia celular para este segmento, levantando as motivações para uso do serviço, os impactos no dia-a-dia dos usuários e o processo de aprendizado e uso dos serviços disponíveis. A pesquisa foi feita por intermédio de entrevistas em profundidade com usuários de baixa renda familiar per capita. Como resultado, notamos que a telefonia celular contribuiu para uma melhoria na qualidade de vida, pelas oportunidades de relacionamento social e inserção no mercado de trabalho. Por outro lado, nota-se uma oportunidade em potencializar o uso do telefone celular entre os usuários de baixa renda, simplificando seu uso e divulgando as vantagens dos serviços disponíveis. / [en] During the last years, mobile telecommunication has been a segment with remarkable commercial success in Brazil, presenting a fast user base growth and a market penetration that exceeded the best expectations from the own operators. A significant part of this success is due to the adoption of cell phone by lower income users. Considering this context, this research aims to study the impacts of mobile telecommunication for this specific segment, by depicting the motivations for its usage, the impacts on user´s daily life and how they learned and use available services. Based on extensive interviews with lower median family income users, the research indicates that the cell phone can help improve life quality, through social integration and greater work opportunities. On the other hand, we can note an opportunity to improve cell phone usage among lower income users, by simplifying and divulgating the benefits of existing services.

[pt] Processos Multicanal (PMC) estão presentes nas linhas de produção de muitos segmentos industriais, tais como na indústria alimentícia, farmacêutica, de fabricação de aço e de papel. No entanto, há poucos trabalhos na literatura dedicados ao controle estatístico de processos dessa natureza. O trabalho de Boyd (1950) é o primeiro deles. Neste trabalho são descritos os gráficos de controle de grupos (GCG). Este é o procedimento tradicional, recomendado em textos didáticos de CEP como Pyzdek (1992) e Montgomery (até a 3a edição, de 1997). Posteriormente, Mortell e Runger (1995) elaboram um modelo matemático mais realista para PMC, decompondo a fonte de variação do processo em duas componentes distintas: uma, comum a todos os canais e outra, correspondendo à variação individual de cada canal do processo. Tal modelo foi tão bem aceito na literatura que, desde a sua publicação, tem sido utilizado para o desenvolvimento de esquemas de controle mais eficientes para PMC. Dos esquemas desenvolvidos na versão Shewhart, para o controle estatístico das médias das componentes individuais de variação, devem ser destacados os gráficos de controle de Mortell e Runger (1995), de Runger, Alt e Montgomery (1996) e o GCG de Barbosa (2008). Dentre os esquemas mencionados, somente os dois primeiros foram desenvolvidos tanto em uma versão de Shewhart como em uma versão EWMA (Exponentially Weighted Moving Average), visando obter maior sensibilidade a pequenas alterações na média. Esta tese traz novas propostas para PMC bem representados pelo modelo de Mortell e Runger (1995). Propõe-se a análise da eficiência dos gráficos de controle existentes na detecção de aumentos na dispersão de um canal, bem como o desenvolvimento, na versão Shewhart e EWMA, de novos GCG especificamente destinados à sinalização de tais aumentos. Quando não é viável obter mais de uma observação por canal do processo, propõem-se os gráficos: GCG de MR das diferenças em relação ao nível-base (DNB) e GCG EWMA MR DNB. Já para as situações em que é possível obter mais de uma observação por canal, propõem-se: GCG de S(2) e GCG EWMA de ln[S(2)]. É importante ressaltar que todos os trabalhos desenvolvidos na literatura (seguindo o modelo de Mortell e Runger, 1995) foram dedicados exclusivamente ao controle estatístico da média das componentes individuais de variação, portanto, esta tese tem caráter inédito. Além das contribuições mencionadas, visando obter maior sensibilidade a alterações de pequena magnitude na média das componentes individuais, propõe-se e analisa-se uma versão EWMA do GCG de Barbosa (2008), o mais eficiente na versão Shewhart. Adicionalmente, para obter esquemas EWMA mais eficientes, são obtidos os projetos ótimos de todos os esquemas EWMA apresentados nesta tese, incluindo os gráficos de controle de EWMA de R(t) de Mortell e Runger (1995) e de MEWMA de S(2) de Runger, Alt e Montgomery (1996). São analisadas as curvas de desempenho de todos os esquemas de controle para uma variedade de situações. Nas análises de desempenho, pode-se observar que os esquemas propostos nesta tese são os mais eficientes. / [en] In a multiple stream process (MSP), a same quality variable is measured in several streams in parallel. The first tool proposed for monitoring MSPs was the Group Control Chart (GCC) by Boyd (1950). These schemes are recommended in textbooks and guides as Pyzdek (1992) and Montgomery (until 3rd edition, 1997). Its efficiency is impaired by the presence of cross correlation between streams. A useful model for MSPs (Mortell and Runger, 1995) represents the value of the quality variable in each stream at any time t as the sum of a random variable (or stochastic process) but that is common to all streams, which can be called base level, plus the individual variation of each stream relative to the base level. In the literature, three different Shewhart schemes were developed to control the individual variation of each stream: Mortell e Runger (1995), Runger, Alt and Montgomery (1996) and Barbosa (2008). Only the two first ones were developed both in a Shewhart-type and a EWMA (Exponentially Weighted Moving Average) version. All these schemes were devoted to monitoring the mean of the individual components of the streams; to the best of our knowledge, no previous work considered the case of increases in the variance of a stream. In this thesis four different GCCs for monitoring the inner variability of the individual streams are developed: a GCC of S(2), the sample variance of each stream (which is not the same as Runger, Alt and Montgomery’s statistics); a GCC of EWMA[lnS(2)]; a GCC of the Moving Ranges of the residuals of each stream to the estimated base level, and an EWMA version of it. The last two GCCs cater for the case where, at every sampling time, only individual observations per stream are feasible, which is frequent with a large number of streams. Beyond the mentioned contributions, aiming at more sensitivity to the small shifts in the mean of the individual components, this work proposes a EWMA version of the GCC by Barbosa (2008), the most efficient in the Shewhart version. The ARL performance of every one of these schemes is analyzed, in a variety of situations, including the case of increases in the variance of one stream when the schemes are designed for monitoring the means of individual streams. The results show that the proposed schemes are the fastest in detecting special causes that affect one individual stream.