A necessidade de aumento de produção, da redução de custos e do aumento da qualidade de bens de consumo, tem motivado a constante evolução dos sistemas de produção, migrando os tradicionais sistemas de produção para os modernos e complexos sistemas de manufatura, onde a performance depende da eficiência dos equipamentos e do controle do processo. Por outro lado, a eficiência dos equipamentos depende de sua confiabilidade e manutenabilidade. Neste trabalho a análise de performance é avaliada com o uso de Rede de Petri p-t-Temporizada e através de simulações, incluindo a avaliação da confiabilidade do processo pela análise da otimização da saída do sistema, isto é, quantidade de itens produzidos. Nesta abordagem, uma lógica linear foi desenvolvida e validada utilizando-se uma comparação de resultados das classes de estados do algoritmo proposto com a ferramenta de simulação Tina para um modelo de um esquema produtor consumidor. Apresenta-se um estudo de caso na indústria automotiva, consistindo na análise dos problemas reais enfrentados em uma fábrica de carrocerias, com o uso da Rede de Petri p-t-Temporizada. / The necessity of growing in production, with reduction of costs and improvement in the quality of consumption good, has motivated the constant evolution of production systems, transforming traditional production systems into the modern and complex manufacturing systems, where the performance depends on the efficiency of the equipment and process control. On the other hand, the equipment efficiency depends of their reliability and maintainability. In this work it is proposed a performance evaluation and analysis with the use of p-t- Timed Petri Nets using simulations, including process reliability analysis of the system through the throughput optimization, i.e., produced amount of goods. In this approach, a linear logic statement was developed and validated using a comparison of results of classes of states between the Tina simulation environment and the algorithm considered for a model of a producing consuming system. A case study in the automotive industry is presented, consisting of the analysis of the real problems found in a body shop plant, with the use of Timed Petri Net.

Submitted by Haroudo Xavier Filho (haroudo.xavierfo@ufpe.br) on 2016-03-11T15:42:40Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) jrmn_dissertacao_v.final_biblioteca.pdf: 4430943 bytes, checksum: 6417f221e28ed4c7dfe23d929b24fe60 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-11T15:42:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) jrmn_dissertacao_v.final_biblioteca.pdf: 4430943 bytes, checksum: 6417f221e28ed4c7dfe23d929b24fe60 (MD5) Previous issue date: 2015-08-03 / FACEPE / É notável a propagação de dispositivos móveis inteligentes em todo o mundo. Em 2016, espera-se que o número de smartphones supere os 2 bilhões. A entrada desses aparelhos no mercado têm mudado o estilo de vida das pessoas, oferecendo soluções com mais facilidade e praticidade, como por exemplo, a realização de transações bancárias. A variedade e facilidade de acesso aos serviços oferecidos pelos mesmos têm ajudado nesta mudança. Além disso, o número de aplicativos nos marketplaces para satisfazer as mais diferentes necessidades dos usuários tem aumentado bastante. Por estes motivos, as aplicações móveis têm ganhado cada vez mais destaque na indústria de Tecnologia da Informação e Comunicação (TIC). Contudo, apesar da evolução da computação móvel na última década, a tecnologia das baterias desses dispositivos não evoluíram na mesma velocidade. Sendo, portanto, o curto tempo de vida das baterias uma das maiores preocupações entre fabricantes de hardware e software para dispositivos móveis. É comum o uso de modelos analíticos para analisar o comportamento dos sistemas. Modelos formais como cadeias de Markov e redes de Petri são bastante utilizadas com esse propósito. Estes tipos de modelos tem fundamentação matemática sólida, e portanto, são eficientes para realização de análises quantitativas e verificação de propriedades dos sistemas representados. Entretanto, sua construção requer conhecimento especializado por parte dos projetistas de sistemas. Por outro lado, modelos semiformais, como System Modelling Language (SysML) e Unified Model Language (UML), possuem uma notação mais flexível e são bastante difundidos no mercado. Contudo, esses modelos semiformais, por não possuírem uma fundamentação formal rígida, não oferecem suporte para o desenvolvimento de técnicas para análises numéricas e verificações de propriedades. Dessa forma, torna-se interessante a combinação do uso de modelos formais e modelos semiformais. Nesse contexto, este trabalho propõe uma abordagem para avaliação de métricas de desempenho, consumo de energia e disponibilidade de aplicações móveis utilizando modelos estocásticos. Para facilitar a construção destes modelos, a abordagem proposta adota a criação de regras de mapeamento, para obtenção de Redes de Petri stocásticas e Determinísticas (DSPNs) a partir de diagramas da SysML. Desta forma, projetistas que possuem pouco conhecimento em modelagem estocástica podem realizar análises relacionadas ao desempenho e consumo de energia de aplicações móveis de forma rápida e menos custosa que o desenvolvimento de protótipos, ainda na fase de planejamento do projeto. Por fim, são apresentados estudos de casos que demonstram a aplicabilidade da abordagem. / It is remarkable smart mobile devices spread around the world. In 2016, it is expected that the number of smartphones exceeds 2 billion. These devices entrace on the market have changed the people lifestyle, offering solutions with more ease and practicality, for example, conducting banking transactions. The variety and easy access to services offered by them have helped this change. Also, the number of applications in the marketplaces to meet the many different users needs has greatly increased. For these reasons, mobile applications have gained more prominence in the Information and Communication Technology (ICT) industry. However, despite the mobile computing progress in the last decade, the battery technology of these devices have not evolved at the same speed. It is, therefore, the short lifetime of batteries a major concern between hardware and software manufacturers to mobile devices. Analytical models are usually used to analyze the systems behavior. Formal models as Markov chains and Petri nets are widely used for this purpose. These types of models have a solid mathematical basis, and therefore, are effective in carrying out quantitative analyzes and verification systems properties. Nevertheless, their construction requires specialized knowledge by the system designers. Moreover, semiformal models, such as System Modelling Language (SysML) and Unified Model Language (UML) have a more flexible notation and are fairly widespread in the market. Meanwhile, these semi-formal models, for not having a rigid formal basis, do not support techniques for numerical analysis and property checks. Therefore, it becomes interesting to use the combination of formal and semi-formal models. In this context, this work proposes an approach to evaluation performance, power consumption and availability metrics of mobile applications using stochastic models. In order to facilitate construction of such models, the proposed approach adopts the creation of mapping rules for obtaining Stochastic Petri Nets and deterministic (DSPNs) from SysML diagrams. In this way, designers who have little knowledge in stochastic modeling can perform analyzes related to the performance and power consumption in mobile applications quickly and less costly to develop prototypes, still in the project planning phase. Finally, case studies are presented to demonstrate the approach applicability.

Orientador também citado por: CASTOR FILHO, Fernando / Submitted by Rafael Santana (rafael.silvasantana@ufpe.br) on 2017-05-04T19:07:33Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) dissertacao-final.pdf: 950190 bytes, checksum: 71ffd939c48d9c920666a09a05dc0c53 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-04T19:07:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) dissertacao-final.pdf: 950190 bytes, checksum: 71ffd939c48d9c920666a09a05dc0c53 (MD5) Previous issue date: 2016-09-06 / Energy-efficiency has concerned hardware and low-level software designers for years. However, the rapid proliferation of battery-powered mobile devices combined with the growing worldwide movement towards sustainability have caused developers and researchers to study the energy impact of application software in execution. Recent work has studied the effect that factors such as code obfuscation, object-oriented refactorings, and data types have on energy efficiency. In this work, we attempt to shed light on the energy behavior of concurrent programs written in a purely functional language, Haskell. We conducted an empirical study to assess the performance and energy behavior of three different thread management approaches and three primitives for concurrency control using nine different benchmarks with an experimental space exploration of more than 400 configurations. In this study, we found out that small changes can make a big difference in terms of energy consumption. For instance, in one of our benchmarks, under a specific configuration, choosing one concurrency control primitive (MVar) over another (TMVar) can yield 60% energy savings. Also, the relationship between energy consumption and performance is not always clear. We found scenarios where the configuration with the best performance also exhibited the worst energy consumption. To support developers in better understanding this complex relationship, we have extended two existing performance analysis tools also to collect and present data about energy consumption. In addition, based on the results of our empirical study, we provide a list of guidelines for developers with good practices for writing energy-efficient code in this environment. / Há anos eficiência energética é uma preocupação para designers de hardware e software baixonível. Entretanto, a rápida proliferação de dispositivos móveis alimentados por bateria combinado com o crescente movimento global em busca de sustentabilidade tem motivado desenvolvedores e pesquisadores a estudar o impacto energético de softwares de aplicação em execução. Trabalhos recentes tem estudado o efeito que fatores como obsfucação de código, refatorações em linguagem orientadas à objetos e tipos de dados tem em eficiência energética. Este trabalho tenta lançar luz sobre o comportamento energético de programas concorrentes escritos em uma linguagem puramente funcional, Haskell. Nós conduzimos um estudo empírico para avaliar o desempenho e o comportamento energético de três diferentes abordagens para gerenciamento de threads e três primitivas para controle de concorrência usando nove diferentes benchmarks com um espaço de exploração experimental de mais de 400 configurações. Neste estudo, descobrimos que pequenas mudanças podem fazer uma grande diferença em termos de consumo de energia. Por exemplo, em um dos benchmarks, sob uma configuração específica, escolher uma primitiva de controle de concorrência (MVar) ao invés de outra (TMVar) pode acarretar em uma economia de 60% em consumo de energia. Percebemos também que nem sempre a relação entre consumo de energia e desempenho é clara. Em alguns cenários analisados, a configuração com melhor desempenho também apresentou o pior consumo de energia. Para ajudar desenvolvedores a entender melhor essa complexa relação, nós estendemos duas ferramentas de análise de desempenho existentes para coletar e apresentar dados sobre consumo de energia. Adicionalmente, baseado nos resultados do nosso estudo empírico, listamos um conjunto de recomendações para desenvolvedores com boas práticas de como escrever código energeticamente eficiente nesse ambiente.

Made available in DSpace on 2015-04-11T13:57:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao-Ana Maria Lima dos Santos.pdf: 1333347 bytes, checksum: 4c7a8a1e11a1427d62c7c96abf2e5ef4 (MD5) Previous issue date: 2009-09-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The study focuses on the performance assessment of public management in indirect Federal Entities in the Municipal District of Manaus, with a view to making information that enables a greater understanding as to the management of public resources to their managers and to society in general. The following are used as foundation: the importance of the accounting information, its structure in public accounting, including the budgeting cycle and the account systems whereby the public administration facts and acts are accounted for; the evidence of the accounting demonstrations as required in the public area; the accounting indicators and the balance analysis techniques, which interpret the accounting statements through such indicators. As to the methodological aspects, a descriptive research, through case study by using the documental and content analysis in order to treat the data. As the main source of study, the accounting statements of four Entities in a total of 16 balances as objects of examination. The ensuing results have enabled us to assess the budgeting, financial and economic performance, relative to 2006 fiscal year, in addition to allowing comparisons among the Entities. It was concluded that the budgeting situation of the four Units was found to be deficient, whist the financial situation showed a small deficit in one of the Units and equilibrium in the other three. The other indicators showed an equity increase in two Entities and a decrease in the other two. / O estudo centra-se na avaliação do desempenho da gestão pública em Entidades Federais indiretas do Município de Manaus, com vistas a disponibilizar, para seus gestores e a sociedade em geral, informações que proporcionem um maior entendimento acerca da gestão dos recursos públicos. Para tanto, se utiliza como fundamento: a importância da informação contábil, sua estruturação na contabilidade pública, incluindo o ciclo orçamentário e os sistemas de contas nos quais são contabilizados os fatos e atos da administração pública; a evidenciação das demonstrações contábeis exigidas na área pública; os indicadores contábeis e as técnicas de análise de balanço que interpretam os demonstrativos contábeis por meio desses indicadores. Relativamente, aos aspectos metodológicos, realizou-se uma pesquisa descritiva, por meio de estudo de caso, utilizando-se, para tratar os dados, a análise documental e de conteúdo. Como fonte principal de consulta adotou-se os demonstrativos contábeis de quatro Entidades, totalizando 16 balanços objetos de exame. Os resultados encontrados possibilitaram avaliar os desempenhos orçamentário, financeiro e econômico, relativo ao exercício de 2006, além de permitir comparações entre as Entidades. Concluiu-se que a situação orçamentária nas quatro Unidades apresentou-se deficitária, enquanto a situação financeira apresentou um pequeno déficit em uma Unidade e equilíbrio nas outras três. Os demais indicadores mostraram que houve aumento patrimonial em duas Entidades e nas outras duas houve redução.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Os avanÃos alcanÃados na computaÃÃo mÃvel e na comunicaÃÃo sem o levaram ao desenvolvimento do Sistema Inteligente de Transporte, onde se pode destacar as redes veiculares. Nelas, o roteamento à uma tarefa desaadora devido à alta mobi- lidade dos nÃs, à instabilidade dos enlaces sem-o e a diversidade de cenÃrios. Por essa razÃo, diversos protocolos de roteamento foram projetados com o objetivo de solucionar um ou mais problemas especÃcos de cada cenÃrio. Entretanto, apesar de existirem vÃrias soluÃÃes propostas para o problema do roteamento em redes veicu- lares, nenhuma delas alcanÃou um desempenho satisfatÃrio em mais de um cenÃrio, como urbano e rodovia. Sendo assim, nesta dissertaÃÃo, analisamos atravÃs de si- mulaÃÃes o impacto da densidade, da carga da rede e da mobilidade no desempenho de um protocolo de roteamento para fornecer diretrizes para os projetistas de redes veiculares desenvolverem protocolos de roteamento ecientes, capazes de se adaptar aos cenÃrios urbano e de rodovia. Para alcanÃar esse objetivo, quatro protocolos existentes na literatura foram avaliados nos cenÃrios urbano e de rodovia, dois deles voltados diretamente para redes veiculares e os outro dois tradicionais de redes âd hoâ. / Advances in mobile computing and wireless communications have made possible the development of the Intelligent Transportation System, which contain the vehi- cular networks. There, routing is a challenging task due to the high node mobility, the instability of wireless links and the diversity of scenarios. For this reason, several routing protocols have been designed with the goal of solving one or more specic problems of each scenario. However, although there are several proposed solutions to the routing problem in vehicular networks, none of them has achieved a satisfac- tory performance in more than one scenario, such as urban and highway. Thus, in this work, we rst analyze with simulations the impact of density, the network load and the mobility pattern in the performance of routing protocols for these networks. Then, we provide new directions for designing ecient vehicular network routing protocols, able to adapt to urban and highway scenarios. To achieve this goal, four existing protocols were evaluated in urban and highway scenarios.

Esta dissertação tem como base de estudo a análise do desempenho técnicoconstrutivo dos edifícios forenses designados pela Secretaria da Justiça e da Cidadania do Estado de São Paulo como sendo o tipo F1, que foram projetados e construídos nos anos de 1970, para comportarem apenas uma Vara Judicial e seu respectivo Cartório, e área construída de 1.121,40 m². Os edifícios objetos desta dissertação deste mestrado (tipo F1) estão situados em comarcas distantes até 200 (duzentos) quilômetros da Capital, quais sejam: Cotia, Mairiporã, Franco da Rocha, Salto, Itanhaém e Angatuba. Dentro de um raciocínio crítico foi aplicado a metodologia da análise do desempenho técnico-construtivo de edifício em função das suas patologias construtivas originadas pelas deficiências do projeto, da execução da obra, dos materiais utilizados na época de sua implantação e sua situação atual de manutenção, considerando seus reflexos e influências nos itens do desempenho dos materiais e técnicas construtivas utilizadas em cada órgão/elemento dos edifícios que serão analisados segundo os requisitos dos usuários ISO 6241. / This master thesis deals has as study base the analysis of the technicalconstructive performance of the forensic buildings assigned by the Secretariat of the Justice and the Citizenship of the State of São Paulo as being the type F1, that projected and they had been constructed in the years of 1970, to hold only one Judicial Pole and its respective Notary\'s office, and constructed area of 1.121, 40 m ². The buildings objects of this master thesis (type F1) they are situated in distant judicials district even 200 (two hundred) kilometers of the Capital, which are: Cotia, Mairiporã, Franc of the Rock, Jump, Itanhaém e Angatuba. Inside of a critical reasoning the methodology of the analysis of the technicianconstructive performance of building in function of its constructive pathologies resultant from lack and deficiencies of the design, construction, materials at the time of its implantation and its current situation of maintenance, considering its consequences and influences in the item of the performance of the materials and constructive techniques used in each agency/element of the buildings that will be analyzed according to requisite of users - ISO 6241.

Os processos de negócio desempenham um papel muito importante na indústria, principalmente pela evolução das tecnologias da informação. As plataformas de computação em nuvem, por exemplo, com a alocação de recursos computacionais sob demanda, possibilitam a execução de processos altamente requisitados. Para tanto, é necessário definir o ambiente de execução dos processos de tal modo que os recursos sejam utilizados de forma ótima e seja garantida a correta funcionalidade do processo. Nesse contexto, diferentes métodos já foram propostos para modelar os processos de negócio e analisar suas propriedades quantitativas e qualitativas. Há, contudo, vários desafios que podem restringir a aplicação desses métodos, especialmente para processos com alta demanda (como os workflows de numerosas instâncias) e que dependem de recursos limitados. A análise de desempenho de workflows de numerosas instâncias via modelagem analítica é o objeto de estudo deste trabalho. Geralmente, para a realização desse tipo de análise usa-se modelos matemáticos baseados em técnicas Markovianas (sistemas estocásticos), que sofrem do problema da explosão do espaço de estados. Entretanto, a Teoria do Campo Médio indica que o comportamento de um sistema estocástico, sob certas condições, pode ser aproximado por o de um sistema determinístico, evitando a explosão do espaço de estados. Neste trabalho usamos tal estratégia e, com base na definição formal de aproximação determinística e suas condições de existência, elaboramos um método para representar os workflows, e seus recursos, como equações diferenciais ordinárias, que descrevem um sistema determinístico. Uma vez definida a aproximação determinística, realizamos a análise de desempenho no modelo determinístico, verificando que os resultados obtidos são uma boa aproximação para a solução estocástica. / Business processes play a very important role in the industry, especially by the evolution of information technologies. Cloud computing platforms, for example, with the allocation of on-demand computing resources enable the execution of highly requested processes. Therefore, it is necessary to define the execution environment of the processes in such a way that the resources are used optimally and the correct functionality of the process is guaranteed. In this context, different methods have already been proposed to model business processes and analyze their quantitative and qualitative properties. There are, however, a number of challenges that may restrict the application of these methods, especially for high-demanded processes (such as workflows of numerous instances) and that rely on resources that are limited. The analysis of the performance of workflows of numerous instances through analytical modeling is the object of study of this work. Generally, for the accomplishment of this type of analysis, mathematical models based on Markovian techniques (stochastic systems) are used, which suffer the problem of the state space explosion. However, the Mean Field Theory, indicates that the behavior of a stochastic system, under certain conditions, can be approximated by that of a deterministic system, avoiding the explosion of the state space. In this work we use such a strategy, based on the formal definition of deterministic approximation and its conditions of existence, we elaborate a method to represent the workflows, and their resources, as ordinary differential equations, which describe a deterministic system. Once the deterministic approximation has been defined, we perform the performance analysis in the deterministic model, verifying that the obtained results are a good approximation for the stochastic solution.

This work proposes a methodology to evaluate the performance of operating wind farms via the use of Supervisory Control and Data Acquisition System (SCADA) and modeled data. The potential annual energy is calculated per individual turbine considering underperforming/loss events to have their power output in accordance with a representative derived operational power curve. Losses/underperformance events are calculated and categorized into several groups aiming at identifying and quantify their causes. The methodology requires both anemometry data from SCADA system as well as modeled data. The discrepancy of the data representing the valid points of the power curve is taken into consideration as well when assessing the performance, i.e. wind speed vs power output of events that are not loss/underperformance. Production loss and relative standard deviation of power output of what is defined as “valid sample” in this work (per each turbine) are the main results obtained in this work. Finally, a number of optimization measures are suggested in order to enhance the performance, which can lead to a boost in the financial output of a wind farm. Aiming at judging the reliability of the proposed methodology, a case study is conducted and evaluated. The investigated case study shows that the methodology is capable of determining potential energy and associated losses/underperformance events. Several questions were raised during the assessment and are discussed in this report, recommendation for optimization measures are presented at the end of the study. Also, a discussion on the limitations and uncertainties associated to the presented methodology and the case study.

Abstract In this thesis we study Full-Duplex (FD) cooperative networks from different perspectives, using concepts of information theory, communication theory and applied statistics. We provide a comprehensive performance analysis of cooperative communications systems operating with FD relays. We demonstrate that FD relaying is feasible even when experiencing strong self-interference, and we show its application under different scenarios. More importantly, the results attained through this work serve as a benchmark for design as well as deployment of current and future wireless communications technologies. Our first contribution is a comprehensive overview of the state-of-the-art on FD communications, more specifically on FD relaying, and we revisit some of the main properties of cooperative schemes. Another contribution comes from an extensive analysis of outage probability, throughput and energy efficiency of FD relaying over Rayleigh fading channels. Besides the mathematical framework introduced herein, we also show that in some cases cooperative Half-Duplex (HD) schemes achieve better performance than FD relaying with self-interference. Therefore, we draw a discussion on the trade-offs between HD and FD schemes as well as between throughput and energy efficiency. Then, we investigate the performance of FD relaying protocols under general fading settings, namely Nakagami-m fading. Our findings allow a better understanding of effects of the residual self-interference and line-of-sight on a FD relaying setup. Our final contribution lies on the performance analysis of secure cooperative networks relying on information theoretical metrics to provide enhanced privacy and confidentiality to wireless networks. Thus, we provide a comprehensive mathematical framework for composite fading channels. Even though experiencing strong self-interference, we demonstrate that FD relaying is feasible also under secrecy constraints, thus perfect secrecy can be achieved. / Tiivistelmä Tässä työssä tutkitaan kaksisuuntaisia (Full-Duplex, FD) yhteistoiminnallisia verkkoja informaatioteorian, tietoliikenneteorian ja sovelletun tilastotieteen näkökulmista. Työssä suoritetaan kattava suorityskykyarviointi yhteistoiminnallisten FD-välittimien muodostamassa tietoliikenneverkossa. FD-releointi osoitetaan toimintakelpoiseksi useissa toimintaympäristöissä ja sovelluksissa jopa voimakkaan omahäiriön vallitessa. Mikä tärkeintä, työssä saavutetut tulokset muodostavat vertailukohdan sekä nykyisten että tulevien langattomien verkkoteknologioiden suunnitteluun ja toteutukseen. Aluksi esitetään perusteellinen katsaus uusimpiin FD-tiedonsiirtomenetelmiin, etenkin FD-välitykseen, sekä kerrataan yhteistoiminnallisten tekniikoiden pääpiirteet. Seuraavaksi analysoidaan laajasti FD-välitinyhteyden luotettavuutta sekä spektrinkäyttö- ja energiatehokkuutta Rayleigh-häipyvissä radiokanavissa. Matemaattisen viitekehyksen lisäksi osoitetaan myös, että joissain tapauksissa yhteistoiminnalliset vuorosuuntaiset (Half-Duplex, HD) menetelmät ovat parempia kuin FD-releointi omahäiriön vallitessa. Niinpä työssä käydään keskustelua kaupankäynnistä HD- ja FD -menetelmien kesken kuten myös spektrinkäyttö- ja energiatehokkuuden kesken. Seuraavaksi tutkitaan FD-releoinnin suorityskykyä yleistetymmässä häipymäympäristössä eli Nakagami-m -kanavassa. Saavutetut tulokset auttavat ymmärtämään paremmin jäljelle jäävän omahäiriön ja näköyhteyslinkkien vuorovaikutussuhteet FD-välitinjärjestelmän suunnittelussa. Lopuksi käsitellään tietoturvattuja yhteistoiminnallisia verkkoja informaatioteoreettisin mittarein, joilla pyritään tarjoamaan langattomien verkkojen käyttäjille parempaa yksityisyyden suojaa ja luottamuksellisuutta. Tätä varten työssä esitetään perusteelliset matemaattiset puitteet yhdistettyjen häipyvien kanavien tutkimiseen. Tuloksena osoitetaan, että myös salassapitokriteerien kannalta on mahdollista käyttää voimakkaan omahäiriön kokemaa FD-releointia vahvan salauksen saavuttamiseen.

Pour les prochaines générations de systèmes de communications sans fil, un défi majeur est de poursuivre l'augmentation de l' efficacité spectrale de ces systèmes pour satisfaire la montée croissante des demandes en débit, tout en revoyant à la baisse la consommation énergétique des équipements et répondre ainsi aux objectifs des ''communications vertes’’. L'une des stratégies permettant de traiter ce problème sont les communications multiantennes multi-utilisateurs (MU-MIMO), notamment lorsque le nombre d'antennes devient très grand (Massive MIMO). Il est alors possible d'adresser de multiples utilisateurs simultanément grâce à une opération linéaire de précodage spatial. Le but de cette thèse consiste à optimiser l’efficacité spectrale des systèmes MU-MIMO dans le cas d'un nombre d'antennes qui reste modéré, et une consommation énergétique faible. Nous avons donc étudié les techniques de précodage à haute efficacité énergétique basées sur la notion de filtre adapté au canal, tels que la technique MRT (maximum ratio transmission), EGT (equal gain transmission) et TR (time reversal). Notre travail s'est concentré sur l’analyse théorique des performances de ces techniques. Nous avons de plus introduit un nouveau schéma de transmission, nommé PFBO (partial frequency bandwidth overlay), visant à améliorer l’efficacité spectrale des systèmes MU-MIMO à faible nombre d'antennes et pour de faibles niveaux de rapports signal à bruit (SNR). Dans une première partie, nous avons étudié l'efficacité spectrale du schéma PFBO dans le cas de transmissions mono-porteuses et multi-porteuses. Les taux de recouvrement optimaux fournissant une capacité système maximale dans le cas de transmissions MISO et MIMO à deux utilisateurs ont été identifiés. Puis l'étude a été étendue aux cas MU-MIMO avec un nombre arbitraire d'utilisateurs. Nous avons modélisé précisément le comportement du canal équivalent après précodage, en utilisant respectivement les techniques EGT, TR et MRT. De nouvelles bornes de capacité non disponibles dans la littérature ont alors été obtenues et ont montré une précision satisfaisante. Dans la deuxième partie, le taux d'erreur binaire pour le schéma PFBO a été étudié sur canal plat et canal de Rayleigh. Les expressions du taux d'erreurs binaires ont été obtenues. En particulier, nous avons proposé un modèle statistique pour rendre compte du comportement du canal après précodage ainsi que de l'interférence inter-utilisateur. Une première proposition de modèle a été introduite pour les systèmes EGTMIMO à deux utilisateurs utilisant une modulation BPSK. Ce modèle a été également validé dans le cas d'une modulation QPSK ou pour de multiples utilisateurs. Dans la dernière partie, nous avons combiné le principe du schéma PFBO aux systèmes OFDM à spectre étalé (SSOFDM). Nous avons analysé les performances théoriques de ce système sur canal plat et canal de Rayleigh. Les expressions de taux d'erreurs binaires ont été établies et validées par simulations. Nous avons alors pu montrer que la composante SS permettait d'améliorer les performances du schéma PFBO lorsque le taux de recouvrement restait modéré. / For the next generations of wireless communication systems, getting higher spectral efficiencies is remaining a big challenge to answer the explosively increasing demand of throughput. Meanwhile, the energy consumption of equipments and the transmitting power density have to be reduced to achieve the objective of ‘’green communications’’. One of the most promising strategies to deal with such issues is using multi-user multiple-input multiple-output (MU-MIMO) schemes, namely for large-scale antenna systems. It becomes then possible to simultaneously serve multiple simple device users using linear spatial precoding techniques. The objective of this thesis is to optimize the spectral efficiency of MU-MIMO systems in the context of moderate-scale antenna arrays and low energy consumption. Hence, we studied different high-energy efficiency precoding techniques based on matched filtering approach, such as maximum ratio transmission (MRT), equal gain transmission (EGT) and time reversal (TR). We were interested in the theoretical performance analysis of these techniques. In addition, we introduced a scheme based on partial frequency bandwidth overlay (PFBO) to improve and adapt the spectral efficiency of a MU-MIMO system at low signal to noise ratio (SNR) regime. In a first part, we studied the spectral efficiency of the proposed PFBO scheme with both single-carrier and multi-carrier modulations. We identified the optimal bandwidth overlap ratios that provide the maximum achievable rate for two-user SIMO and MIMO systems. Then the study was extended to a more general MU-MIMO case with an arbitrary number of users. We precisely modeled the channel behavior after precoding when using EGT, TR and MRT techniques. New closed-form capacity lower bounds not available in the literature were then obtained and shown to be satisfactory accurate. In the second part, the bit error rate (BER) performance of PFBO scheme was studied for both flat fading channels and theoretical Rayleigh channels. Closed-form BER equations were obtained. Particularly, we proposed a statistical model to reflect the behavior of the non-flat fading channel after precoding and to take into account the correlated interference terms that occur in a two-user EGT-MIMO system using BPSK modulation. This model was also validated in case of QPSK modulation and with more users. In the last part, we proposed to combine our PFBO principle with spread-spectrum OFDM techniques (SS-OFDM). We analyzed the theoretical BER performance of such a scheme using flat fading channels and theoretical Rayleigh channels. New closed-form BER approximation equations were then established and compared through simulations. Eventually, we showed that the SS component of the proposed system provides performance gains that depend on the overlap ratio used in the PFBO scheme.