Orientadores: Dalton Soares Arantes, Fabbryccio Akkazzha Chaves Machado Cardoso / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-24T01:49:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Garcia_FabioLumertz_D.pdf: 40460342 bytes, checksum: 576d63ee41c2ab7aa3312f22902103b5 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Esta tese apresenta um novo método para recuperação de portadora e fase, sem o emprego de Phase-Locked Loops, com aplicação em um sistema óptico coerente com modulação 16-QAM, taxa de 112Gb/s e multiplexação por polarização. A estrutura desenvolvida viabiliza uma Operação de Alinhamento dos símbolos modulados em fase e quadratura da constelação QAM, possibilitando a estimação eficiente dos desvios de freqüência e fase. Um projeto especial de preâmbulo foi concebido para o uso desta estrutura, possibilitando uma comutação suave para o segmento de dados com o auxílio de um esquema denominado Conjugado Virtual. Esses conceitos possibilitam correção de desvios de freqüência superiores a 1,5 GHz e operação com faixas de ruído de fase da ordem de 3,5 MHz (' DELTA' v × TS = 2.5 × 10?4), quando operando na taxa de 14 GBaud e em ambientes bastante degradados. Resultados de simulação apontam que nesses cenários degradados a equalização não-fracionária não é capaz de realizar a inversão do canal óptico. Essa conclusão é particularmente ilustrada por uma imagem bidimensional relacionando as taxas de erro de bit (BERs) em função de pares de amostras. Finalmente, o sistema óptico foi emulado com o software VPI Photonics. / Abstract: This thesis presents a novel method for Carrier Phase Estimation (CPE), without Phase-Locked Loops, with application to a 112 Gb/s Dual-Polarization 16-QAM Coherent Optical System. The developed structure allows for an Alignment Operation that performs the alignment of the symbols of the QAM constellation, resulting in more efficient estimation of carrier frequency and phase. An especial preamble design was conceived for this structure, enabling a soft switching from preamble to data segment using an especial Virtual Conjugation scheme. These concepts enable frequency mismatch correction over to 1.5 GHz and operation with phase noise linewidth in the order of 3.5 MHz (' DELTA' v × TS = 2.5 × 10?4), when operating at the rate of 14 GBaud and highly degraded channel conditions. Simulation results show that, in these scenarios, baudrate equalization is not able to perform channel inversion. This conclusion is especially illustrated by a bidimensional image which depicts Bit Error Rates (BERs) as a function of pairs of samples. Finally, the optical system was emulated using VPI Photonics Simulation Software. / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Aldário Chrestani Bordonalli, Júlio César Rodrigues Fernandes de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-24T05:17:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Diniz_JulioCesarMedeiros_M.pdf: 3463779 bytes, checksum: 7779aef72110b0e57aedeef25fc53b07 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Sistemas de comunicações ópticas coerentes digitais permitem a utilização de formatos de modulação que carregam informação através de fase, amplitude e polarização do sinal óptico. Com o processamento digital dos sinais ópticos, é possível compensar as distorções inerentes à transmissão óptica, bem como realizar o sincronismo entre transmissor e receptor. Assim, junto ao avanço da eletrônica digital, a transmissão e recepção de sinais a centenas de gigabits por segundo se torna possível. Dentro desse cenário, os métodos comuns para a estimação de fase da portadora que chega ao receptor possuem baixa tolerância à dessintonia em frequência entre a portadora transmitida e o laser oscilador local. Nesta dissertação, é proposto e experimentalmente demonstrado um método de estimação de desvios de frequência de alimentação direta, com amplo alcance de estimação, eficiente, no ponto de vista de hardware, e compatível com os requisitos definidos pelo Fórum de Interconexões Ópticas (OIF ¿ Optical Internetworking Forum). Resultados obtidos experimentalmente mostram que o método proposto possui alta tolerância à assimetria espectral causada por filtragens no sinal / Abstract: Digital coherent optical systems allow the use of modulation formats that carry information through optical signal phase, amplitude and polarization. With digital processing of optical signals it is possible to compensate for distortions associated with optical transmission, as well as to perform timing and carrier synchronization. Thus, by also taking into account the current high speed electronic progress, transmission and reception of signals at hundreds gigabits per second has became possible. In this scenario, common carrier phase estimation methods have low tolerance to frequency offsets between transmitted carrier and local oscillator laser. This dissertation proposes and experimentally demonstrates a hardware-efficient, feed-forward, wide-range frequency offset estimator, compliant with Optical Internetworking Forum (OIF) requirements. Experimental results show that this method has high tolerance to the spectrum asymmetry caused by signal filtering / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Romis Ribeiro de Faissol Attux, Ricardo Suyama / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T01:01:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nadalin_EvertonZaccaria_D.pdf: 2615054 bytes, checksum: 5d288f06df05b7075bf283243319df70 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Neste trabalho, foi estudado o problema de Separação Cega de Fontes (BSS), com ênfase nos casos chamados de subparametrizados, isto é, em que o número de fontes é maior do que o de misturas. A primeira contribuição proposta foi a de um limitante relacionado ao erro de inversão intrínseco ao problema quando é utilizada uma estrutura linear de separação. As outras contribuições estão relacionadas à hipótese de que as fontes são esparsas: i) uma proposta de metodologia híbrida, que se utiliza de conceitos baseados em independência e esparsidade dos sinais de forma simultânea para estimar tanto o sistema misturador quanto o número de fontes existentes em misturas com dois sensores; ii) a utilização de ferramentas de otimização baseadas na operação do sistema imunológico para a estimação do sistema misturador em problemas intrinsecamente multimodais; por fim, iii) uma proposta de utilização de um critério baseado em esparsidade para separação de fontes, sendo derivado um processo de otimização baseado na norma ?1 para este fim / Abstract: In this work, we studied the problem of Blind Source Separation (BSS), with emphasis on cases referred to as underdetermined, which occur when the number of sources is greater than the number of mixtures. The first contribution was a proposal of a bound to the inversion error that is intrinsic to the problem when a linear structure is used to perform separation. The other contributions are related to the hypothesis that the signals of the sources are sparse: i) the proposal of a hybrid methodology that employs concepts based on signal independence and sparsity to simultaneously estimate both the mixing system and the number of existing sources in mixtures with two sensors; ii) the use of optimization tools based on the modus operandi of the immune system to estimate the mixing system in problems that are inherently multimodal; finally, iii) the use of a criterion based on sparsity for source separation, which is derived from an optimization process based on the ?1 norm / Doutorado / Engenharia de Computação / Doutor em Engenharia Elétrica

[pt] O efeito causado por interfaces de topografias irregulares próximas à superfície nas reflexões de interesse provenientes de camadas mais profundas é um problema bem conhecido no processamento digital de dados sísmicos. Devido ao forte contraste de velocidades imposto por tais interfaces, estas reflexões perdem sua característica hiperbólica. Em conseqüência, o empilhamento CMP que possui como premissa básica reflexões aproximadamente hiperbólicas no sinal registrado, falha em seus objetivos de aumentar a razão sinal ruído da seção sísmica. Visando solucionar este problema, técnicas de pré-processamento se fazem necessárias de modo a recuperar completa ou parcialmente, o padrão hiperbólico destas reflexões. Neste contexto, este trabalho é dividido em duas partes. Na primeira, três algoritmos conhecidos para este fim, de diferentes níveis de precisão e de demanda computacional, são discutidos. A seguir um novo método, onde técnicas de traçamento de raios são integradas à mecanismos precisos de extrapolação do campo de ondas, é proposto. O seu desempenho é verificado no processamento de grupos de tiro comum e ponto médio comum sintéticos. Finalmente, estes resultados são comparados com outros obtidos de um dos algoritmos apresentados anteriormente, de forma a evidenciar as vantagens e limitações da técnica proposta. / [en] The effect of near surface interfaces with irregular topography on the target reflections from deeper layers is a well known problem in digital seismic data processing. Due to strong contrast of velocities imposed by such interfaces, theses reflections lose their hyperbolic characteristic. As a consequence, the CMP stack procedure, which main assumption is the hyperbolic shaped reflections, fails in its attempt to improve the signal to noise ratio of the seismic section. To overcome this difficulty, a preprocessing technique which recovers fully or partially the hyperbolic pattern of these reflections is necessary. In this context, this work is divided in two parts. First, three known different algorithms used for the solution of this problem, with distinct levels of precision and computational cost, are discussed. Following that, a new algorithm which integrates accurate wave field extrapolation mechanisms with ray tracing techniques, is proposed. The performance of the new method is demonstrated on synthetic common mid point gathers and common shot gathers. Finally, these results are then compared with those obtained from one of the algorithms previously described, in order to assess the limitations and advantages of the proposed technique.

[pt] Muitas das atuais técnicas de simulação de redes elétricas de potência são baseadas em plataformas computacionais do tipo EMTP. Basicamente, este método de simulação transforma os componentes elétricos a parâmetros concentrados e a topologia da rede em um procedimento matemático recursivo. Para cada nova iteração, a solução da rede é estimada como uma função de estados prévios e valores de entrada atuais. Passos de integração pequenos geram soluções precisas por estender a banda de freqüências representada. No entanto, isto também aumenta a carga computacional limitando o tamanho da rede, a faixa de freqüência ou afetando o tempo de resposta do processo. Esta situação conflitante tem sido atacada por vários pesquisadores, muitos procurando formas alternativas de aumentar o passo de integração. Este trabalho introduz um novo método para simulação de redes elétricas lineares. Mesmo baseando nas técnicas utilizadas no EMTP, o método leva a um conjunto diferente de equações convenientes para conjugar com técnicas de filtragem digital multitaxa. O resultado final é a decomposição de sinais e da rede em sub-bandas de freqüências. Cada uma das simulações em sub-bandas da rede elétrica é feita com um passo de integração máximo, sempre representando carga computacional mínima. Além disso, o procedimento permite uma estimativa on-line se uma saída de sub-banda tem contribuição irrelevante ao resultado final da simulação, suspendendo o correspondente módulo de operação e, consequentemente, reduzindo a carga computacional. Como resultado, tem-se um simulador capaz de adaptar a complexidade do modelo de acordo com os dados da simulação.Modelos de linhas de transmissão a parâmetros distribuídos são introduzidos, conectados ao modelo da rede a parâmetros concentrados. Um método de computação específica é desenvolvido para uma operação global do sistema.Casos ilustrativos são incluídos mostrando a eficiência do simulador proposto em comparação com técnicas tradicionais. / [en] Most of present day electric power network simulation techniques are based on computational platforms of the EMTP type. Basically, following this approach, the simulation method transforms the electric lumped components and the network topology into a recursive mathematical procedure. For each new integration step the network solution is evaluated as a function of previous state and present input values. Small integration steps increase solution accuracy, by extending the frequency band. However, this also increases computational requirements, limiting network size, frequency bandwidth or affecting the procedure response time. This conflicting situation hes been attacked by many researchers, mostly looking for different forms of increasing the integration step.This work introduces a new approach to linear electric network simulation. Although closely following the EMTP basic techniques, the method leads to a different set of equations, more convenient to conjugate with multirate digital filtering techniques. The final result is the decomposition of signal and network models into subbands of frequencies. Each of the network subband simulations is performed with maximum integration time step, always representing minimum computational burden. Moreover, the procedure allows to on-line estimate if a particular subband model output has negligible contribution to the final simulation result. While this situation remains, the corresponding module operation is suspended, reducing the computational load. As a result, the simulator is able to adapt its model complexity, on line, according to the simulation requirements. Distributed transmission line models are introduced, connected to the lumped network parameter models. A specific computational procedure is shown to operate the overall system.Illustrative cases are included, supporting the simulator proposed efficiency when compared to conventional procedures.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-01-30T12:41:04Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2987071 bytes, checksum: 34348211c3a40a317c2cc7c287c70971 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-30T12:41:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2987071 bytes, checksum: 34348211c3a40a317c2cc7c287c70971 (MD5) Previous issue date: 2016-07-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A Mata Atlântica cobria uma vasta área do território brasileiro e hoje está reduzida a um pequeno percentual de sua área original. No entanto, devido às condições socioeconômicas e à migração da população para a cidade, observa-se um aumento da área de mata devido à regeneração natural, que pode correr de maneira mais expressiva em faces Leste e Sul, devido a menor temperatura/ressecamento das mesmas. No presente trabalho, desenvolvido na região de Santa Rita de Jacutinga (MG), com variação altimétrica de 413 a 1745 m, analisou-se a evolução das áreas de floresta nos anos de 1966, 1985 e 2015. Na primeira data extraiu-se a informação temática das cartas topográficas, derivadas de aerofotografias e, nos dois anos sucessivos, realizou-se a fotointerpretação em cenas TM/Landsat-5 e OLI/Landsat-8, respectivamente. Devido à morosidade do processo de fotointerpretação, verificou-se a exatidão de classificação automática (Máxima Verossimilhança) após o uso de modelos de correção atmosférica DOS4 (Dark Object Subtraction), e FLAASH (Fast Line-of-sight Atmospheric Analysis of Spectral Hypercubes) e topográfica Minnaert e SCS em diferentes combinações dos mesmos, utilizando o modelo digital de elevação derivado do ASTER/Terra. Por último, verificou-se a possibilidade de modelagem do incremento de floresta 1985-2015, a partir de uma Rede MLP (Perceptrons de Múltiplas Camadas) treinada com o cenário/incremento florestal de 1966-1985, tendo como dados de entrada a área florestal, o mapa de distância e o azimute (exposição) do terreno. Quanto ao primeiro objetivo verificou-se que o incremento florestal no intervalo 1966-1985 foi de 28.965, 33 ha, predominantemente na face Sul e, no intervalo 1985-2015 foi de 14.345,1 ha, predominantemente na face Norte. Quanto ao segundo objetivo constatou-se que a combinação dos modelos DOS4 + Minnaert foi aquela que apresentou maior redução da variabilidade intraclasse, produzindo uma exatidão global de 0,8713 para 2015 e 0,8135 para 1985. Por último, verificou-se que a modelagem por rede MLP conseguiu prever, corretamente, apenas 32% da regeneração, mostrando que novas variáveis devem ser consideradas para a correta predição da regeneração florestal. Palavras-chave: Processamento digital de imagens; Correção topográfica; Correção atmosférica. / The Atlantic Forest covered a large area of the Brazilian territory and, nowadays it is reduced to a low percentage of its original area. However, given the socioeconomics conditions and the population’s migration to counties, it is observed an increase in the area of forests due to natural regeneration, which may occur in a more expressive way in East and South aspects, given its lower temperature and dryness. In this work, developed in the region of Santa Rita de Jacutinga (MG) with elevation varying between 413 and 1745 meters, it was analyzed the evolution of forest areas in the years of 1966, 1985 and 2015. For the first date, it was extracted thematic information from topographic charts derived from aerial photographs and for the two successive years the visual interpretation of TM/Landsat-5 and OLI/Landsat-8 images was conducted. Given the slowdown of the process of visual interpretation, it was verified the automatic classification (Maximum Likelihood) accuracy after the use of the methods DOS4 (Dark Object Subtraction) and FLAASH (Fast Line-of-sight Atmospheric Analysis of Spectral Hypercubes) of atmospheric correction and the methods Minnaert and SCS (Sun-Canopy-Sensor) of topographic correction in different combinations, utilizing the digital elevation model of the ASTER/Terra. Ultimately, it was verified the possibility of modeling forest increase between 1985 and 2015 from a MLP (Multilayer Perceptrons) network trained with the forest increase between 1966 and 1985, the distance map and the terrain azimuth (aspect). For the first objective it was verified that the forest increase in the interval 1966-1985 was of 28,965.33 ha predominantly in South facing slopes and, in the interval 1985-2015 it was of 14,345.1 ha predominantly in North facing slopes. For the second objective it was found that the combination DOS4 + Minnaert was that which showed the greatest reduction of the intraclass variability, producing a global accuracy of 0.8713 for 2015 and 0.8135 for 1985. Lastly it was verified that the modeling through the MLP network was able to predict correctly only 32% of regeneration, showing that new variables most be accounted for the correct prediction of forest regeneration. Keywords: Digital image processing; Topographic correction; Atmospheric correction.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:31:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 iZA cARLA DE oLIVEIRA.pdf: 4854779 bytes, checksum: f358f6403c6890098ade27a8d2864c95 (MD5) Previous issue date: 2010-03-11 / The Cerrado biome has the national and international eminence, because it dimensions, around 205 millions ha. in the Brazil, beyond to emphasize like an areas of the global importance, call hotspots. With 9,2% of it is area in the parks and ecological reservation, studs of the mapping of the vegetation indicate a scenery of the conversion estimated between 40 % and 55 %, for areas of the pasture and agricultural. This work has the objective to evaluated the potential of discrimination of the natural and human target from the images with high resolution and high spectral resolution, accentuated amount the spectral dominion like temporal, to identify the better technique and protocols, which results in mapping semi-automatic of the landscape cover in the Cerrado biome, more accurate. It was selected an area test for this analyze, the municipality of Mineiros, the definition of the are was base in the environment importance, because inside of this municipality there is the fountainhead of the Araguaia - Tocantins River basin, the Prata basin and the Paraguai basin, beyond the strategic areas for conservation (Parque Nacional das Emas) and the biodiversity corridors (Cerrado Pantanal). The models of spectral enhancement NDVI, MLME and CP were apply in a LANDASAT TM (orbit/point: 224/73) from march 30 of 2008 (rain season) and august 21 of 2008 (dry season). The statistic analyses show the existence of one spectral confusion more intensify between Campo Sujo and Pasture and Cerrado Sensu Stricto, in all categories of the analyze data. Other results showing that the capacity of discriminate is bigger in the august, the dry season, when there is more distinction in the vegetation. And finally, between the spectral model, which presents better potential to distinction the class was observed by the images, component main, with 96 % of the sample classify correctly. Before the MLME presents results of 91 % in relation to NDVI, with 84 % of the capacity to define the class, this difference is because the number of the patchy in NDVI is less ( i.e NDVI use just two bands, red and infra-red) when compare to MLME and CP. Thus the work consider that application of the spectral enhancement in the image of the original digital values contribution in the distinction potential of the natural and anthropic, concluding that the analyze of the main components increase with the precision of the semi-automatic mapping of use land cover. / O bioma Cerrado tem destaque nacional e internacional em virtude de sua dimensão, cerca de 205 milhões de hectares do território, além de se destacar como uma das áreas de importância global para a biodiversidade. Com 9,2% de sua área assegurada na forma de parque ou reserva ecológica, estudos do mapeamento da cobertura vegetal apontam um cenário de conversão estimado entre 40% a 55% de seu território, em áreas de pastagens e culturas anuais. Desta forma, este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial de discriminação de alvos naturais e antrópicos a partir de imagens de alta resolução espacial e espectral, realçadas tanto no domínio espectral quanto temporal, com vistas a identificar técnicas e protocolos mais adequados, os quais resultem em mapeamentos semi-automáticos da cobertura e uso da terra no bioma Cerrado mais acurados. Foi selecionado uma área de estudo, no caso o município de Mineiros, a definição da área foi baseada na importância ambiental ao sediar em seu território parte das nascentes da bacia hidrográfica do Rio Araguaia - Tocantins, bacia do Prata e bacia do Paraguai, além de às áreas estratégicas de conservação (Parque Nacional das Emas) e Corredores de Biodiversidade (Cerrado pantanal). Os modelos de realce espectral NDVI, MLME e CP foram aplicados sobre uma cena do sensor Landsat TM (órbita/ponto:224/72 e 73) de 30 de março de 2008 (estação de chuvas) e 21 de agosto de 2008 (estação seca). As análises estatísticas demonstraram a existência de uma confusão espectral mais intensa entre o Campo Sujo e Pastagem e Cerrado Sensu Stricto, em todas as categorias de dados analisadas. Outros resultados demonstraram que a capacidade discriminante é significativamente maior em agosto, no período de seca, quando há uma maior diferenciação na cobertura verde. E por fim, entre os modelos de realce espectral, o que apresentou melhor potencial de discriminar classes foi observado pelas imagens componentes principais, com 96% de amostras classificadas corretamente. Em seguida o MLME apresentou resultados de 91%, em relação ao NDVI, com 84% de capacidade de definir classes, essa diferença se deve ao fato do numero de variáveis no NDVI serem menor (i.e. NDVI usa apenas duas bandas, vermelho e infra-vermelho) quando comprado ao MLME e CP. Assim o trabalho considera que a aplicação de realce espectral em imagem de valores digitais originais, auxilia no potencial de discriminação de alvos naturais e antrópicos, concluindo que a análise das componentes principais aumenta a precisão no mapeamento semi-automático de uso e cobertura da terra.

Made available in DSpace on 2015-04-11T14:03:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ruan Josemberg Silva Belem.pdf: 270710 bytes, checksum: 6becb4184530c335870aefc5042c2116 (MD5) Previous issue date: 2006-05-12 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / The World Wide Web is a huge source of diverse information, including offensive material such as pornography related content. This poses the problem of automatcally detecting offensive content as a way to avoid unauthorised access, for instance, by children or by employees during working hours. Although this sort of information is published in many forms, including text, sound and video, images are the most common form of publication of offensive content on the Web. Detecting offensive images can be considered as a classification problem. Given that images are part of Web pages, textual information can be used as important evidence along with the content extracted from images, such as colour, texture and shapes. This dissertation proposes two distinct approaches for automatic detection of offensive images on the Web. The first is based on image content, specifically colour. The second approach is based on textual terms extracted from the Web page that present the images. After evidence extraction the classification is performed using the SVM technique, based on a collection of 1000 offensive images and 1000 non-offensive images for training. Experiments carried out have shown that both approaches are effective, although they rely on simple algorithms for extracting evidences related to the images. / A World Wide Web (Web) é uma fonte de informação com grande quantidade e diversidade de conteúdo, incluindo material de caráter ofensivo relacionado á pornografia. Diante deste cenário, existe a necessidade de detectar tal conteúdo ofensivo de maneira a evitar que o mesmo seja indevidamente acessado por crianças ou por funcionários de empresas, onde o acesso a este tipo de conteúdo geralmente não é permitido. Embora este tipo de informação possa estar presente na Web em forma de texto, vídeo ou sons, grande parte deste conteúdo está disponibilizado na forma de imagens. O problema de identificação de imagens ofensivas pode ser visto como um problema de classificação. Como as imagens em questão estão inseridas em páginas web, além das informações que podem ser extraídas da própria imagem, também têm-se as informações textuais encontradas nas páginas que possuem as imagens. Aptos a extração de evidências a classificação é realizada usando-se um classificador baseado em SVM treinado com uma coleção de 1000 imagens ofensivas e 1000 imagens não-ofensivas. Este trabalho apresenta duas abordagens diferentes para detecção de imagens ofensivas na Web: a primeira, baseada no conteúdo da imagem e a segunda, baseada em evidências textuais extraídas das páginas web onde se encontram as imagens. Ambas as abordagens se mostraram efiazes na detecção de imagens ofensivas, apesar de utilizarem algoritmos simples para a extração de informações relacionadas às imagens.

Em sistemas de comunicação viva-voz, o eco acústico origina-se da reprodução do sinal de fala que, posteriormente, sofre modificação e atraso devido à reflexão nas superfícies do ambiente e, finalmente, é captado e retorna ao seu emissor causando perturbação na conversação. Os dispositivos empregados no cancelamento de eco acústico (AEC, do inglês Acoustic Echo Cancellation) são essenciais na garantia da qualidade da comunicação em sistemas viva-voz, tendo em vista a característica de depreciação da clareza na conversa introduzida pela presença do eco. No presente trabalho propõe-se um sistema de cancelamento de eco acústico pré-filtrado (PAEC, do inglês Pre-Filtered AEC), que emprega um bloco de préprocessamento não-linear (NLP, do inglês Nonlinear Preprocessing) em cascata com um filtro adaptativo linear, definindo uma configuração de AEC com préfiltragem não-linear (NLPAEC, do inglês Non-linearly pre-Filtered AEC). Inicialmente, o bloco de NLP foi constituído de um modelo de alto-falante não-linear e com memória (NLML) baseado em um filtro de Volterra convencional com núcleos calculados a partir de um modelo físico que se mostrou preciso no modelamento de um alto-falante real. Assim, o sistema proposto NLPAEC(NLML) dispensaria o uso de um filtro adaptativo não-linear, com importante redução de complexidade. Realizou-se um estudo do desempenho de algoritmos adaptativos lineares considerando condições de linearidade e não-linearidade, com o intuito de comprovar o ganho do sistema proposto em relação ao cancelamento linear convencional, assim como a superioridade do modelo não-linear adotado em relação ao modelo polinomial adotado na literatura. O desempenho dos algoritmos foi analisado segundo os indicadores mais utilizados na literatura para a avaliação da performance de canceladores de eco, tais como: tempo de convergência, que fornece a informação de quão rápida é a adaptação do algoritmo; e redução do nível de eco acústico (ERLE). Além do sistema proposto já descrito, foram considerados para fins de comparação o uso de AEC linear convencional com quatro tipos de alto-falantes: AEC(IL), com um alto-falante ideal; AEC(NLIL) com um modelo não-linear polinomial sem memória, largamente empregado na literatura para verificar o efeito da não-linearidade do alto-falante na adaptação de algoritmos de AEC; AEC(NLML), com o modelo não-linear do alto-falante mencionado acima e, finalmente, AEC(LL), com o alto-falante linear dado pelo núcleo de primeira ordem do mesmo modelo. Também para fins de comparação, foi considerado o uso de AEC com pré filtragem linear com o modelo não-linear do alto-falante, LPAEC(NLML). Com a realização de simulações, pode-se observar um ganho considerável de ERLE alcançado pelo sistema proposto (NLPAEC) no caso do modelo de altofalante NLML. Portanto, a necessidade do uso do sistema proposto em casos de altas não-linearidades ficou evidenciada nessa primeira parte do presente trabalho. Ainda que o projeto do bloco não-linear no sistema proposto pressuponha, idealmente, o conhecimento das características do alto-falante, a questão da escolha da implementação exata deste bloco permanecia em aberto, pois existe um compromisso importante entre complexidade computacional e desempenho do sistema, que precisava ser investigado neste contexto particular. A obtenção da resposta à essa questão foi o objetivo da segunda parte do presente trabalho. A opção de implementação do bloco não-linear que resultaria na maior precisão na aproximação do alto-falante seria a utilização de recursos de integração numérica de equações diferenciais, mas a carga computacional desta implementação seria proibitiva para um sistema de cancelamento de eco prático. Assim, esse método de implementação do modelo não-linear foi empregado especificamente para a implementação do modelo físico do alto-falante a fim de se obter um cenário de simulação mais realista. Adicionalmente ao filtro de Volterra Convencional empregado inicialmente no sistema proposto na primeira parte deste trabalho, outras possibilidades de implementação são estruturas alternativas relacionadas com o filtro de Volterra, tais como os modelos de Volterra Esparso Interpolado e PARAFAC-Volterra, além de discretizações pelo método de Euler das equações de espaço de estados do modelo físico real e de um sistema bilinear descrito em espaço de estados. Com o objetivo de analisar o efeito do processo de adaptação no comportamento do sistema proposto foram realizadas simulações na condição de ausência de ruído, caso no qual o desempenho do cancelador é resultado apenas da ação do filtro adaptativo. Os resultados dessas simulações revelaram o fato de que o filtro adaptativo, mesmo que puramente linear, compensa pequenas imperfeições do modelo do alto-falante não-linear, tendo um papel fundamental no desempenho alcançado pelo cancelador de eco acústico não-linear proposto. Baseando-se nas análises das simulações do sistema de cancelamento de eco acústico não-linear, que se utiliza dessas estruturas não-lineares alternativas como bloco de pré-processamneto não-linear, determinou-se que o modelo PARAFACVolterra de 2a ordem é a melhor opção para implementação do bloco NLP, pois apresenta melhor compromisso entre desempenho do sistema proposto e carga computacional. Além disso, destaca-se o fato de que o filtro adaptativo, mesmo que puramente linear, compensa pequenas imperfeições do modelo do alto-falante não-linear, tendo um papel fundamental no desempenho alcançado pelo cancelador de eco acústico não-linear proposto. / In hands-free communication systems, acoustic echo originates from the speech signal that subsequently undergoes modification and delay due to reflection on the surfaces of the environment, and finally is picked up and returned to its sender causing disturbance in the conversation. Acoustic echo cancellers are essential in quality of communication in handsfree systems, due to the characteristic of depreciation of the clarity in the conversation introduced by the presence of the echo. In the present work we propose a pre-filtered acoustic echo cancellation system (PAEC), which employs a cascade nonlinear preprocessor (NLP) block with a linear adaptive filter, defining an AEC configuration with non-linear pre-filtering (NLPAEC). Initially, the NLP block consisted of a non-linear loudspeaker model with memory (NLML) based on a conventional Volterra filter with kernels calculated from of a physical model that was used in the modeling of a real speaker. Thus, the proposed NLPAEC(NLML) system would dispense the use of a nonlinear adaptive filter, with important reduction of complexity. We performed a study of the performance of linear adaptive algorithms considering linearity and non-linearity conditions, in order to prove the gain of the proposed system with respect to the conventional linear cancellation, as well as the superiority of the nonlinear model adopted in relation to the polynomial model adopted in the literature. The performance of the algorithms was analyzed according to the most used indicators in the literature to evaluate the performance of echo cancellers, such as: convergence time, which provides information on how fast the algorithm is adapted; and reduction of the acoustic echo level (ERLE). In addition to the proposed system already described, it was considered the use of conventional linear AEC with four types of loudspeakers: AEC(IL), with an ideal loudspeaker; AEC(NLIL) with a nonlinear model polynomial model without memory, widely used in the literature to verify the effect of the non-linearity of the loudspeaker in the adaptation of AEC algorithms; AEC(NLML), with the nonlinear loudspeaker model mentioned above and finally AEC(LL), with the linear loudspeaker given by the first-order kernel of the same model.. Also for purposes of comparison, it was considered the use of AEC with linear pre-filtering with the loudspeaker nonlinear model, LPAEC(NLML). With the realization of simulations, one can observe a considerable gain of ERLE reached by the proposed system (NLPAEC) in the case of the NLML loudspeaker model. Therefore, the need to use the proposed system in cases of high non-linearities was evidenced in this first part of the present work. Although the design of the NLP block in the proposed system ideally presupposes the knowledge of the characteristics of the loudspeaker, the question of choosing the exact implementation of this block remained open, since there is an important compromise between computational complexity and performance of the system, which needed to be investigated in this particular context. Obtaining the answer to this question was the objective of the second part of the present work. The option of NLP block implementation that would result in greatest precision in the loudspeaker model approximation would be the use of numerical integration features of differential equations, but the computational load of this implementation would be prohibitive for a practical echo cancellation system. Thus, this method of implementation of the nonlinear model was used specifically for the implementation of the physical model of the loudspeaker in order to obtain a more realistic simulation scenario. In addition to the conventional Volterra filter already used in the system proposed in the first part of this work, other possibilities of implementation are alternative structures related to the Volterra filter, such as the Sparse-Interpolated Volterra Filter and PARAFAC-Volterra models, besides discretizations by the Euler method of the state-space equations of the real physical model and a bilinear system described in space of states. In order to analyze the effect of the adaptation process on the behavior of the proposed system, simulations were performed in the no noise condition, in which case the performance of the canceller is only the result of the action of the adaptive filter. The results of these simulations have revealed the fact that the adaptive filter, even if purely linear, compensates the small imperfections of the loudspeaker nonlinear model, playing a key role in the performance achieved by the proposed non-linear acoustic echo canceller. Based on the simulations of the non-linear acoustic echo cancellation system, using these alternative nonlinear structures as NLP block, it was determined that the 2nd order PARAFAC-Volterra model is the best option for implementation of the NLP block, since it presents the best compromise between performance of the proposed system and computational load. In addition, the adaptive filter, even been purely linear, compensates small imperfections of the nonlinear loudspeaker model, playing a key role in the performance achieved by the proposed nonlinear acoustic echo canceller.

Nas últimas décadas, a poluição sonora tornou-se um grande problema para a sociedade. É por esta razão que a indústria tem aumentado seus esforços para reduzir a emissão de ruído. Para fazer isso, é importante localizar quais partes das fontes sonoras são as que emitem maior energia acústica. Conhecer os pontos de emissão é necessário para ter o controle das mesmas e assim poder reduzir o impacto acústico-ambiental. Técnicas como \"beamforming\" e \"Near-Field Acoustic Holography\" (NAH) permitem a obtenção de imagens acústicas. Essas imagens são obtidas usando um arranjo de microfones localizado a uma distância relativa de uma fonte emissora de ruído. Uma vez adquiridos os dados experimentais pode-se obter a localização e magnitude dos principais pontos de emissão de ruído. Do mesmo modo, ajudam a localizar fontes aeroacústicas e vibro acústicas porque são ferramentas de propósito geral. Usualmente, estes tipos de fontes trabalham em diferentes faixas de frequência de emissão. Recentemente, foi desenvolvida a transformada de Kronecker para arranjos de microfones, a qual fornece uma redução significativa do custo computacional quando aplicada a diversos métodos de reconstrução de imagens, desde que os microfones estejam distribuídos em um arranjo separável. Este trabalho de mestrado propõe realizar medições com sinais reais, usando diversos algoritmos desenvolvidos anteriormente em uma tese de doutorado, quanto à qualidade do resultado obtido e à complexidade computacional, e o desenvolvimento de alternativas para tratamento de dados quando alguns microfones do arranjo apresentarem defeito. Para reduzir o impacto de falhas em microfones e manter a condição de que o arranjo seja separável, foi desenvolvida uma alternativa para utilizar os algoritmos rápidos, eliminando-se apenas os microfones com defeito, de maneira que os resultados finais serão obtidos levando-se em conta todos os microfones do arranjo. / In recent decades, noise pollution has become a major problem for society. It is for this reason that the industry has increased its efforts to reduce the emission of noise. To do this, it is important to find out which parts of the sound sources are emitting greater acoustic energy. Knowing the emission points is required to keep track of them and thus be able to reduce acoustic and environmental impact. Techniques such as \"beamforming\" and \"Near-Field Acoustic Holography\" (NAH) allow obtaining acoustic images. These images are obtained using an array of microphones located at a relative distance from a noise source. Once acquired experimental data, one can obtain the location and the magnitude of the main points of noise emission. Similarly, we can find aeroacoustic and vibroacoustic sources, because they are general-purpose tools. Usually, these types of sources work in different frequency bands of the emission. Recently, a Kronecker Array Transform (KAT) was developed to microphone arrays, which provides a significant reduction in computational cost when applied to various image reconstruction methods, provided that the microphones are distributed in a separable array. This thesis proposes perform measurements with real signals using different algorithms previously developed in a dissertation about the quality of the obtained results and computational complexity, and the development of alternatives for data processing when some microphones of the array are defective. To reduce the impact of failures in microphones and maintain the condition that the array is separable, one alternative has been developed to use the fast algorithms by removing only the defective microphones, so that the final results will be obtained taking into account every microphone of the array.