Submitted by Nathalya Silva (nathyjf033@gmail.com) on 2017-06-28T18:58:53Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AntenaGrafenoComposta.pdf: 4555414 bytes, checksum: 147ba9fe429be0b537311893a53e2bb9 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-08-17T12:53:04Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AntenaGrafenoComposta.pdf: 4555414 bytes, checksum: 147ba9fe429be0b537311893a53e2bb9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-17T12:53:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AntenaGrafenoComposta.pdf: 4555414 bytes, checksum: 147ba9fe429be0b537311893a53e2bb9 (MD5) Previous issue date: 2017-02-17 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Neste trabalho é apresentada uma antena de grafeno composta por um dipolo planar e uma espira circular para aumento da largura de banda na faixa do terahertz. O dipolo é alimentado por uma fonte de tensão no seu gap e a espira circular é uma antena parasita sem alimentação via conexão física com o dipolo. É utilizado o método dos momentos bidimensional (MoM-2D) com impedância superficial para análise numérica dessa antena composta. São investigadas a influência da geometria e do potencial químico da antena parasita sobre a impedância de entrada e a largura de banda, com o objetivo de se obter operação em banda larga. / This work presents a graphene antenna composed by a planar dipole and a circular loop for increasing bandwidth in the terahertz range. The dipole is fed by a voltage source in its gap and the circular loop is a parasitic antenna without physical connection with dipole. The two-dimensional method of moments (MoM-2D) with surface impedance is used for numerical analysis of this antenna compound antenna. It is investigated the influence of geometry and the chemical potential of loop element on the input impedance and bandwidth of the dipole element, with objective to obtain broadband operation.

The topic of this dissertation is related to the telecommunications industry in very important academic and business. The signal transmission through radio links is critical to meeting a specific locality or a season of a telecommunications carrier, and the transmission capacity of its greatest limitation. The microwave links has several benefits, being the period of deployment and cost are more favorable compared to optical fiber, since the latter requires that the service is over small distances so that there is no encumbrance design service. Currently , urban centers are increasingly embedded systems of care through radio, because of the difficulty of operation and maintenance (O&M) found in fiber optic systems . The radio link is coming from indoor and outdoor equipment , which capture and transmit radio signals from the transmitting and receiving antennas operating with electromagnetic waves . According to the frequency set in the radio link and via software accurate , the engineer in charge can make a project sizing radio without the need to participate in the field survey. A decisive factor for the development of a project is the infrastructure which will be installed vertical antennas , because depending on that , the antennas will be at a height that will not be conducive to a good performance of the radio link , because every project requires a scaling special attention to the correction factor of the earth - ke to release all or part of the Fresnel zone . Through these parameters mentioned , the designer can detail your project according to the frequency and distance of the link being built through trusted software . The radio links operating above 10 GHz are subject to attenuation due to rain , since the relationship between the frequency are directly proportional , but every link is designed in accordance with a conventional safety margin because attenuation can occur and if it happens to a value higher than expected , the link may lose communication . The adaptive modulation is an important feature because radio links that are susceptible to attenuation due to rain may lose communication , but this function will switch the link below to modulations causing an increase in the threshold of reception and transmission power while maintaining the link in communication , but with a lower transmission rate. / O tema abordado nesta dissertação está relacionado a uma área de telecomunicações muito importante no ramo acadêmico e empresarial. A transmissão de sinal através de enlaces de rádio é fundamental no atendimento de uma localidade em específico ou em uma estação de uma operadora de telecomunicações, sendo a capacidade de transmissão a sua maior limitação. Os enlaces de microondas possui inúmeras vantagens, sendo o prazo de implantação e o custo são mais favoráveis em relação a fibra óptica, pois essa última necessita que o atendimento seja em pequenas distâncias para que não haja uma oneração do projeto de atendimento. Atualmente, os centros urbanos são incorporados cada vez mais a sistemas de atendimento através de rádio, devido a dificuldade de operação e manutenção (O&M) encontrado em sistemas por fibra óptica. O link de rádio é proveniente de equipamentos indoor e outdoor, o qual transmitam e captam os sinais de rádio provenientes das antenas transmissoras e receptoras que operam com ondas eletromagnéticas. De acordo com a frequência configurada no enlace de rádio e através de softwares precisos, o engenheiro responsável poderá realizar um projeto de dimensionamento de rádio sem a necessidade de participar de vistoria em campo. Um fator determinante para a elaboração de um projeto está na infraestrutura vertical onde será instalada as antenas, pois dependendo dessa, as antenas ficarão em uma altura que não será favorável para uma boa performance do enlace de rádio, pois todo projeto de dimensionamento necessita de uma atenção especial para o fator de correção da terra k e para a liberação total ou parcial da zona de Fresnel. Através destes parâmetros citados, o projetista poderá detalhar o seu projeto de acordo com a frequência e a distância do link a ser construído através de softwares confiáveis. Os enlaces de rádio que operam acima de 10 GHz estão sujeitos a atenuações devido à chuvas, pois a relação entre a frequência são diretamente proporcionais, mas todo enlace é projetado de acordo com uma margem de segurança convencional, pois atenuações podem ocorrer e caso aconteça com um valor acima do esperado, o link poderá perder a comunicação. A modulação adaptativa é uma funcionalidade importante pois links de rádio que estão susceptíveis as atenuações devido à chuva podem perder a comunicação, mas com essa função o link irá comutar para modulações inferiores ocasionando um aumento do limiar de recepção e da potência de transmissão mantendo o enlace em comunicação, mas com uma taxa de transmissão mais baixa. / Mestre em Ciências

CAPES / Nesta dissertação, o uso de antenas direcionais em sistemas de verificação de localização é analisado, considerando um cenário realista para redes veiculares. O objetivo é propor um método para a utilização das antenas direcionais nestes sistemas e verificar quais os benefícios proporcionados em termos de desempenho, que representa a capacidade em diferenciar usuários legítimos e maliciosos. Um sistema que utiliza o modelo de propagação log-normal é inicialmente estudado, seguido de uma analise das alterações necessárias para a utilização de um modelo mais realista. Utilizando este modelo, é demonstrado então como o uso de antenas direcionais pode ser introduzido no sistema, adicionando ao processo de verificação uma etapa adicional. Resultados numéricos são obtidos para verificar as expressões analíticas, seguido das comparações entre os desempenhos de cada um dos sistemas apresentados. Através destes resultados, é constatado que a utilização das antenas direcionais proporciona um aumento considerável no desempenho do sistema e, mesmo quando considerado apenas a etapa adicional de verificação, o desempenho é satisfatório. É feita também uma análise da influência do desvanecimento em pequena escala no sistema, demonstrando qual a relação entre o número de amostras e a porcentagem de erro no desempenho do esquema apresentado. / In this master thesis, a performance analysis of an information-theoretic location verification system using directional antennas is performed, considering a vehicular network scenario. Our goal is to develop a method using directional antennas to improve the system performance. First, a recently introduced scheme that uses a simple propagation model is studied, then it is described the modifications needed when a realistic propagation model is considered. Based on the described scheme, it is shown how the use of directional antennas can be introduced into the system, creating a new validation stage called directional verification. Numerical results are used to validate the analytical expressions, showing also the performance differences between the described systems. Using the obtained results, it is shown that the use of directional antennas increase the system performance and that, even when using only the directional verification stage, the performance is satisfactory. An analysis of the relation between the number of samples and the system's error percentage is also performed, when considered a small scale fading model.

CAPES / Nesta dissertação, o uso de antenas direcionais em sistemas de verificação de localização é analisado, considerando um cenário realista para redes veiculares. O objetivo é propor um método para a utilização das antenas direcionais nestes sistemas e verificar quais os benefícios proporcionados em termos de desempenho, que representa a capacidade em diferenciar usuários legítimos e maliciosos. Um sistema que utiliza o modelo de propagação log-normal é inicialmente estudado, seguido de uma analise das alterações necessárias para a utilização de um modelo mais realista. Utilizando este modelo, é demonstrado então como o uso de antenas direcionais pode ser introduzido no sistema, adicionando ao processo de verificação uma etapa adicional. Resultados numéricos são obtidos para verificar as expressões analíticas, seguido das comparações entre os desempenhos de cada um dos sistemas apresentados. Através destes resultados, é constatado que a utilização das antenas direcionais proporciona um aumento considerável no desempenho do sistema e, mesmo quando considerado apenas a etapa adicional de verificação, o desempenho é satisfatório. É feita também uma análise da influência do desvanecimento em pequena escala no sistema, demonstrando qual a relação entre o número de amostras e a porcentagem de erro no desempenho do esquema apresentado. / In this master thesis, a performance analysis of an information-theoretic location verification system using directional antennas is performed, considering a vehicular network scenario. Our goal is to develop a method using directional antennas to improve the system performance. First, a recently introduced scheme that uses a simple propagation model is studied, then it is described the modifications needed when a realistic propagation model is considered. Based on the described scheme, it is shown how the use of directional antennas can be introduced into the system, creating a new validation stage called directional verification. Numerical results are used to validate the analytical expressions, showing also the performance differences between the described systems. Using the obtained results, it is shown that the use of directional antennas increase the system performance and that, even when using only the directional verification stage, the performance is satisfactory. An analysis of the relation between the number of samples and the system's error percentage is also performed, when considered a small scale fading model.

A comunicação em redes veiculares ad hoc (VANETs) é comumente dividida em dois cenários, chamados veículo-a-veículo (V2V) e veículo-a-infraestrutura (V2I). Objetivando estabelecer uma comunicação segura contra espiões, trabalhos recentes tem proposto a troca de chaves secretas baseado na variação da força do sinal recebido (RSS). Entretanto, o bom desempenho de tal método depende da taxa de variação do canal, sendo mais apropriado a cenários em que o canal varia rapidamente, como geralmente é o caso da comunicação V2V. Já na comunicação V2I, o canal normalmente possui desvanecimento lento. Neste trabalho, é proposta a utilização de múltiplas antenas com o intuito de gerar artificialmente um canal de desvanecimento rápido, permitindo assim a extração de chaves secretas através da RSS em um cenário V2I. Análises numéricas mostram que o modelo proposto pode obter desempenho superior, em termos de taxa de extração de bits secretos, do que o modelo de salto em frequência proposto na literatura. / The communication in vehicular ad hoc networks (VANETs) is commonly divided in two scenarios, namely vehicle-to-vehicle (V2V) and vehicle-to-infrastructure (V2I). Aiming at establishing secure communication against eavesdroppers, recent works have proposed the exchange of secret keys based on the variation in received signal strength (RSS). However, the performance of such scheme depends on the channel variation rate, being more appropriate for scenarios where the channel varies rapidly, as is usually the case with V2V communication. In the communication V2I, the channel commonly undergoes slow fading. In this work we propose the use of multiple antennas in order to artificially generate a fast fading channel so that the extraction of secret keys out of the RSS becomes feasible in a V2I scenario. Numerical analysis shows that the proposed model can outperform, in terms of secret bit extraction rate, a frequency hopping-based method proposed in the literature.

A comunicação em redes veiculares ad hoc (VANETs) é comumente dividida em dois cenários, chamados veículo-a-veículo (V2V) e veículo-a-infraestrutura (V2I). Objetivando estabelecer uma comunicação segura contra espiões, trabalhos recentes tem proposto a troca de chaves secretas baseado na variação da força do sinal recebido (RSS). Entretanto, o bom desempenho de tal método depende da taxa de variação do canal, sendo mais apropriado a cenários em que o canal varia rapidamente, como geralmente é o caso da comunicação V2V. Já na comunicação V2I, o canal normalmente possui desvanecimento lento. Neste trabalho, é proposta a utilização de múltiplas antenas com o intuito de gerar artificialmente um canal de desvanecimento rápido, permitindo assim a extração de chaves secretas através da RSS em um cenário V2I. Análises numéricas mostram que o modelo proposto pode obter desempenho superior, em termos de taxa de extração de bits secretos, do que o modelo de salto em frequência proposto na literatura. / The communication in vehicular ad hoc networks (VANETs) is commonly divided in two scenarios, namely vehicle-to-vehicle (V2V) and vehicle-to-infrastructure (V2I). Aiming at establishing secure communication against eavesdroppers, recent works have proposed the exchange of secret keys based on the variation in received signal strength (RSS). However, the performance of such scheme depends on the channel variation rate, being more appropriate for scenarios where the channel varies rapidly, as is usually the case with V2V communication. In the communication V2I, the channel commonly undergoes slow fading. In this work we propose the use of multiple antennas in order to artificially generate a fast fading channel so that the extraction of secret keys out of the RSS becomes feasible in a V2I scenario. Numerical analysis shows that the proposed model can outperform, in terms of secret bit extraction rate, a frequency hopping-based method proposed in the literature.