Muitas aplicações de redes de sensores sem fio exigem que nós, além de monitorar certo fenômeno, devem ser capazes de detectar e comunicar eventos assíncronos (e.g. alarmes), o que implica que eles deverão ouvir o meio em modo ocioso, o que é inerentemente um desperdício de energia. Nesse cenário, sincronização de relógio é crucial para operar com eficiência em ciclos de trabalho e minimizar o consumo de energia. Nesta dissertação, avaliamos o impacto do \textit{trade-off} entre a energia gasta com sincronizações mais frequentes e, em troca reduzir a janela de escuta ociosa necessária para que a confiabilidade desejada da comunicação seja atingida. A frequência ideal de sincronizações é obtida analiticamente e corroborada por resultados numéricos, mostrando que é possível gastar uma pequena fração da energia total com uma rede com sincronização mais precisa quando comparada com a manutenção da precisão do relógio mínima exigida pelo fenômeno que está sendo monitorado, aumentando significativamente a vida útil da rede. Além disso, uma solução fechada para o limite superior a este número ideal é derivada através da aproximação de que a energia gasta para transmitir ser muito menos significativa quando comparada à gasta para receber. Usando este resultado, pudemos prever através de simulações que este número ideal será aumentado pela energia de escuta, o número de vezes que um nó precisa ouvir o meio à espera de alarmes, ao nível de confiança em que o sistema foi concebido para trabalhar, ao intervalo de sincronização e à variância da frequência de oscilação relativa entre os nós. Por outro lado, este número será menor quando o custo energético de sincronização for maior (i.e. Quando a energia de comunicação aumentar). / Many applications of wireless sensor networks require that nodes, besides monitoring a given phenomenon, must be able to detect and communicate asynchronous events (e.g. alarms), implying that they have to often listen to the medium in idle mode, which is inherently energy wasteful. In such a scenario time synchronization is crucial to efficiently operate in duty-cycles and minimize energy consumption. In this work we assess the impact of the trade-off between spending energy with more frequent synchronizations and in return saving it by reducing the idle listening window necessary for the desired reliability of the communication. The optimal frequency of time synchronizations is obtained analytically and corroborated by numerical results, showing that several times less overall energy may be spent with a finer synchronization when compared with maintaining the minimum clock precision required by the phenomenon being monitored, greatly extending the life-span of the network.Furthermore, a closed form upper bound to this optimal number is derived by approximating transmit power being of much more significance when compared to receive power. Using this result, we predict and then simulate that this optimal number will be increased by the listening power, the number of times which a node has to listen to the medium idly, the level of confidence at which the system is designed to work, the synchronization interval and the variance of the relative oscillation frequency between synchronizing nodes. On the other hand, this number will be smaller when the energy cost of synchronization is higher (e.g. when active communication energy increases).

CNPq;CAPES / Neste trabalho é investigado o uso de codificação analógica conjunta fonte-canal em uma rede de sensores sem fio onde a fonte de informação é alimentada pelo destino por meio de transmissões de rádio frequência. É assumido que o destino não possui restrições energéticas. Logo após coletar energia do destino, a fonte transmite sua informação utilizando a energia recebida. As fases de transferência de energia e de transmissão de informação são multiplexadas no tempo. Como uma fração do intervalo de transmissão é utilizado para transferência de energia, as amostras da fonte são armazenadas e comprimidas utilizando tanto códigos analógicos paramétricos quanto não paramétricos com compressão de dimensão (ou largura de banda) N:K para transmiti-las utilizando a fração do intervalo restante. São analisados tanto esquemas com largura de banda casadas e não casadas entre fonte e canal. Além disso, é investigado também o parâmetro de compartilhamento de tempo ótimo o qual otimiza o desempenho da transmissão analógica. Por fim, é demonstrado que os esquemas analógicos propostos podem superar um sistema digital em termos de relação sinal-distorção. / We investigate the use of discrete-time analog joint source channel coding (JSCC) in a wireless sensor network (WSN) where the source of information is wirelessly powered by the destination, which does not have energy constraints. Right after harvesting energy from the destination, the source transmits its information using the energy harvested. Wireless energy transfer and information transmission are multiplexed via a time-switching protocol. As a fraction of the time slot is spent for energy transfer, the source samples are saved and compressed using either parametric or non-parametric N:K dimension compression analog JSCC to transmit the information in the remaining fraction of the time slot. We analyze both matched and unmatched source and channel bandwidths. Moreover, we investigate the time-sharing parameter that optimizes the analog system performance and show that the proposed analog scheme can outperform a fully digital system.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Este trabalho apresenta estudos sobre sistemas de comunicaÃÃo cujos sinais utilizados para a transmissÃo das informaÃÃes sÃo nÃo-ortogonais, superpostos em frequÃncia, e com espaÃamento entre portadoras menor do que a taxa de sÃmbolo. As pesquisas estÃo direcionadas na obtenÃÃo de estruturas de transmissor e receptor Ãtimos e sub-Ãtimos, na modelagem e anÃlise matemÃtica dos sistemas incluindo o canal, em propostas de estratÃgias para detecÃÃo de sÃmbolo, e na avaliaÃÃo de desempenho. SÃo propostas sete estratÃgias de recepÃÃo de N sinais m-QAM nÃo-ortogonais atravÃs do canal AWGN. Dentre as estratÃgias de detecÃÃo duas sÃo Ãtimas e as outras cinco sÃo subÃtimas. As duas estruturas de receptores Ãtimos apresentados neste trabalho sÃo: o receptor de mÃxima verossimilhanÃa (ML) clÃssico e o receptor de mÃxima verossimilhanÃa com base na decomposiÃÃo de Gram-Schmidt. Os receptores sub-Ãtimos desenvolvidos neste trabalho sÃo de dois tipos: receptores com equalizaÃÃo linear e receptores com equalizaÃÃo nÃo-linear. O primeiro tipo de receptor à desenvolvido com base nos critÃrios de erro quadrÃtico mÃdio mÃnimo (MMSE) e o de forÃagem a zero (ZF). à apresentado o desenvolvimento analÃtico do projeto de cada uma das arquiteturas de receptores lineares, assim como à determinado o erro dos estimadores. Os receptores com equalizaÃÃo nÃo-linear sÃo baseados no cancelamento de interferÃncia sucessiva (SIC). Neste trabalho, à proposta uma modificaÃÃo no algoritmo do SIC original, resultando em uma nova arquitetura de equalizaÃÃo. O desempenho dos receptores propostos à avaliado em diferentes condiÃÃes de nÃmero de portadoras e de grau de superposiÃÃo espectral atravÃs de simulaÃÃo computacional. Por fim, sÃo apresentados as conlusÃes e as perspectivas futuras de pesquisa. / This work presents studies on communication systems, whose signals used for transmission of information are non-orthogonal, overlapping in frequency and carrier spacing less than the rate of symbols. The research is aimed to obtain structures of transmitter, optimal and sub-optimal receivers using modeling and mathematical analysis of systems including the channel. Furthermore, propose strategies for symbol detection and performance evaluation. Seven strategies of reception to N signals m-QAM non-orthogonal through the AWGN channel. Among the strategies of detection two are optimal and the others five are suboptimal. The two optimal receivers structures presented in this paper are: the classical receiver maximum likelihood (ML) receiver and maximum likelihood based on the Gram-Schmidt decomposition. The suboptimal receivers in this work are of two types: receivers with linear and nonlinear equalization. The first type of receiver is developed based on the criteria of minimum mean square error (MMSE) and the zero forcing (ZF). It is presented the development of analytical design of each linear receiver architectures, as well as determined the error of the estimators. The receivers with nonlinear equalization are based on successive interference cancellation (SIC). In this paper, we propose a modification to the original algorithm of SIC, resulting in a new architecture of equalization. The performance of the proposed receivers is evaluated under different number of carriers and the degree of spectral overlap using computer simulation. Finally, we present the conclusions of this work and future prospects of the research.

nÃo hà / De modo a suprirem o aumento de trÃfego previsto para os prÃximos anos, os sistemas de comunicaÃÃes mÃveis da prÃxima geraÃÃo contam com tecnologias avanÃadas, como mÃltiplas subportadoras ortogonais e coordenaÃÃo entre pontos de transmissÃo. Os recursos de rÃdio passam a ser organizados em um nÃmero maior de dimensÃes, tornando mais complexas tarefas como a alocaÃÃo de recursos e a avaliaÃÃo de desempenho do enlace. Com base em tÃcnicas de aprendizagem de mÃquinas, foram investigadas novas maneiras de abordar essas tarefas, de modo a realizÃ-las eficientemente. Esta tese traz duas propostas: (i) agrupamento de pontos de transmissÃo e (ii) realizaÃÃo de interface enlace-a-sistema. Na proposta (i), utiliza-se o algoritmo k-mÃdias para identificar os vetores de forÃa do sinal similares, resultando em reduÃÃo na complexidade de cooperaÃÃo. Na proposta (ii), utilizam-se redes neurais artificiais para que o comportamento de simulaÃÃes de enlace possa ser aprendido, resultando em uma interface enlace-a-sistema mais confiÃvel para certas situaÃÃes na regiÃo de borda de cÃlula. Os resultados obtidos em ambas as propostas confirmam a aprendizagem de mÃquinas como abordagem apropriada aos problemas tratados, sendo capaz de conduzir a interpretaÃÃes alternativas e soluÃÃes eficientes. / In order to bear the growth in the traffic volume expected for the coming years, the next generation of mobile communication systems relies on advanced technologies such as multiple orthogonal subcarriers and coordination of multiple transmission points. The radio resources are organized in a higher number of dimensions, making resource allocation and assessment of link-level performance more complex tasks. Based on techniques from machine learning, we investigated novel ways of addressing these tasks in order to perform them efficiently. This thesis provides two proposals: (i) clustering of transmission points and (ii) design of a link-to-system interface. In proposal (i), the k-means algorithm is used to identify the strength signal vectors that are similar to each other, leading to a decrease on the cooperation complexity. In proposal (ii), we make use of artificial neural networks to learn the behavior of link-level simulations, resulting in a link-to-system interface more reliable for certain situations on the cell-edge region. The results obtained in both proposals confirm machine learning as an appropriate approach to the problems addressed, being able to lead to alternative interpretations and efficient solutions.

nÃo hà / Neste trabalho foi realizado um estudo numÃrico do interferÃmetro de Sagnac baseado em cristais fotÃnicos e de acoplador Ãptico de metamaterial. Na simulaÃÃo do interferÃmetro foram analisados os efeitos da propagaÃÃo da luz, considerando-se a dispersÃo de velocidade de grupo (GVD) e de terceira ordem (TOD), espalhamento Raman intrapulso, auto-inclinaÃÃo (Self-steepening) e auto-modulaÃÃo de fase na equaÃÃo nÃo linear de SchrÃdinger generalizada. No primeiro momento foi realizado o estudo para quatro fatores de razÃo de divisÃo da potÃncia incidente em uma das portas do dispositivo e trÃs dimensÃes para o comprimento do anel do dispositivo. Para caracterizar o desempenho do sistema, foram analisadas as curvas de transmissÃo, taxa de extinÃÃo, crosstalk e fator de compressÃo do pulso transmitido. No segundo momento, foi verificada a performance do chaveamento nÃo-linear para obtenÃÃo de porta lÃgica sob ModulaÃÃo por Amplitude de Pulsos (PAM). Excitando-se as duas portas de entrada do dispositivo com nÃveis lÃgicos "0" e "1", observando o seu comportamento em uma das saÃdas do dispositivo. Inicialmente, variou-se o parÃmetro de ajuste da modulaÃÃo (|ε|), obtendo-se apenas a porta lÃgica OR. E, em uma segunda aplicaÃÃo, manteve-se o parÃmetro da modulaÃÃo fixa e variou-se a fase de uma das portas de entrada, de 0 a 2π rad, encontrando-se portas lÃgicas do tipo OR, AND e XOR. TambÃm foram estudadas as caracterÃsticas de um guia metamaterial que possui a parte real da permissividade elÃtrica e da permeabilidade magnÃtica negativas. Esse guia metamaterial à acoplado com um guia convencional, observando-se as caracterÃsticas de transmissÃo e potÃncia crÃtica desse tipo de acoplador e, comparando-se com um acoplador convencional. Para essa anÃlise foi utilizado um perfil de automodulaÃÃo decrescente linearmente com cinco valores mÃnimo, observando-se um comportamento de histerese. / In this paper we present a numerical study of the Sagnac interferometer based on photonic crystals and optical coupler metamaterial. In the simulation of the interferometer effects of light propagation were analyzed, considering the dispersion of the group velocity (GVD) and third order (TOD), intrapulse Raman scattering, self-slope (self-steepening) and self-modulation phase in the generalized non-linear SchrÃdinger equation. The first time the study was conducted for four power division ratio of factors incident in one of the device ports and three dimensions for the device ring length. To characterize the system performance, were analyzed the transmission curves, extinction ratio, crosstalk and compression factor of the transmitted pulse. In the second moment, the performance of the non-linear switching was observed for obtaining gate under Pulse Amplitude Modulation (PAM). Exciting the two device input ports with logical levels "0" and "1", observing their behavior in one of the device outputs. Initially, the modulation is varied adjustment parameter (| ε |), obtaining only the logical OR gate. And in a second application, the fixed modulation parameter remained and was varied the phase of the input ports 0 to 2π rad, lying type logic gate OR, AND and XOR. The characteristics of a metamaterial guide that has the real part of electrical permittivity and magnetic permeability negatives were also studied. This metamaterial guide is coupled to a conventional guide, observing the transmission characteristics and critical power of this type of coupler and compared with a conventional coupler. For this analysis we used a decreasing automodulation profile linearly with five minimum, observing a hysteresis behavior.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / In the last two decades, multiple input multiple output (MIMO) wireless systems have been subject of intense research due to the theoretical promise of the proportional increase of the communications channel capacity as the number of antennas increases. This outstanding property supposes an efficient use of spatial diversity at both the transmitter and receiver. An important and not well explored path towards improving MIMO system performance using spatial diversity takes into account the interactions among the antennas and the (physical) propagation medium. By understanding these interactions, the transmit and receive antenna arrays can be designed to best âmatchâ the propagation medium so that the link quality and capacity can be further improved in a MIMO system. In this work, we consider the use of spherical harmonics and tensor decompositions in the problem of MIMO channel modeling and estimation. The use of spherical harmonics allows to represent the radiation patterns of antennas in terms of coefficients of an expansion, thus decoupling the transmit and receive antenna array responses from the physical propagation medium. By translating simple propagation-motivated channel models with polarization information into the spherical harmonics domain, we study how propagation parameters themselves and antenna configurations affect MIMO performance in terms of capacity and correlation. A second part of this work addresses the problem of estimating directional MIMO channels in the spherical harmonics domain using tensor decompositions. Considering both single-scattering and double-scattering propagation scenarios, we make use of the parallel factor (PARAFAC) and PARATUCK-2 decompositions, respectively, to estimate the propagating spherical modes, from which the directions of arrival (DoA) and directions of departure (DoD) can be extracted. Finally, we propose and compare two methods for optimizing the coefficients of the spherical harmonics expansion of an antenna array for a prespecified MIMO channel response. / Nas Ãltimas dÃcadas, sistemas de comunicaÃÃo sem fio de mÃltiplas antenas (MIMO - Multiple Input Multiple Output) tÃm sido objetos de intensas pesquisas devido à promessa teÃrica do aumento proporcional da capacidade com o aumento do nÃmero de antenas. Esta propriedade excepcional supÃe um uso eficiente da diversidade espacial no transmissor e receptor. Um caminho importante e nÃo bem explorado no sentido de melhorar o desempenho de sistemas MIMO usando diversidade espacial leva em conta a interaÃÃo entre as antenas e meio de propagaÃÃo (fÃsico). AtravÃs da compreensÃo dessas interaÃÃes, arranjos de antenas de recepÃÃo e transmissÃo podem ser projetados para melhor "casar" com o meio de propagaÃÃo, tal que a qualidade do link de comunicaÃÃo e capacidade possam ser melhoradas em um sistema MIMO. Neste trabalho, consideramos o uso de harmÃnicos esfÃricos e decomposiÃÃes tensoriais no problema de modelagem de canal MIMO e estimaÃÃo. O uso de harmÃnicos esfÃricos permite representar os padrÃes de radiaÃÃo de antenas em termos de coeficientes de uma expansÃo, assim desacoplando as respostas dos arranjos de antenas (transmissoras e receptoras) do meio de propagaÃÃo fÃsica. Traduzindo modelos simples de canais baseados em propagaÃÃo, com informaÃÃes de polarizaÃÃo, para o domÃnio dos harmÃnicos esfÃricos, estudamos como os parÃmetros de propagaÃÃo si e configuraÃÃes especÃficas de antenas afetam o desempenho do sistema MIMO em termos de capacidade e de correlaÃÃo. A segunda parte deste trabalho aborda o problema de estimar canais direcionais MIMO no domÃnio dos harmÃnicos esfÃricos usando decomposiÃÃes por tensores. Considerando tanto cenos de espalhamento simples e de duplo espalhamento, fazemos uso das decomposiÃÃes PARAFAC e PARATUCK2, respectivamente, para estimar os modos esfÃricos propagantes, a partir das quais as direÃÃes de chegada (DoA) e as direÃÃes de saÃda (DoD) podem ser extraÃdas. Finalmente, propomos e comparamos dois mÃtodos de otimizaÃÃo dos coeficientes da expansÃo em harmÃnicos esfÃricos de arranjos de antenas para respostas de canais MIMO prÃ-especificados .

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-01-13T10:55:38Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação - Gustavo Batista de Castro Souza - 2014.pdf: 11760996 bytes, checksum: 8245af285d79ff9e8079bafddb72e690 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-01-13T10:56:54Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação - Gustavo Batista de Castro Souza - 2014.pdf: 11760996 bytes, checksum: 8245af285d79ff9e8079bafddb72e690 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-01-13T10:56:54Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação - Gustavo Batista de Castro Souza - 2014.pdf: 11760996 bytes, checksum: 8245af285d79ff9e8079bafddb72e690 (MD5) Previous issue date: 2014-07-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Smart Grids systems have become widespread around the world. The RF mesh communication systems have contributed to make power systems smarter and reliable with implementation of Distributed Automation and Demand Response technologies. This work presents a methodology for positioning of GPRS concentrators in a energy meter ZigBee mesh network in order to attain the average network delay, thus aiming to improve the performance of the communication service. The proposed algorithm determines the amount and placement of concentrators using Integer Linear Programming and a Queuing Model for the Mesh Network. The solutions given by the proposed algorithm are validated by verifying the network performance through computer simulations based on real network scenarios. / Smart Grids tem se difundido em todo o mundo. Sistemas de comunicação RF Mesh (em malha) tem contribuído para deixar sistemas de potência mais inteligentes e confiáveis com a implantação de tecnolgias de Automação da Distribuição e Resposta à Demanda. Este trabalho apresenta um metodologia de posicionamento de concentradores GPRS em uma rede ZigBee mesh de medidores de energia elétrica com o objetivo de limitar o delay médio da rede e assim otimizar o desempenho do serviço de comunicação. O algoritmo proposto determina a quantidade e a localização de concentradores utilizando Programação Linear Inteira e um Modelo de Filas para Redes Mesh. As soluções obtidas pelo algoritmo proposto são validadas verificando o desempenho da rede através de simulações computacionais baseadas em cenários reais de redes.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Duas contribuiÃÃes caracteristicamente distintas, nÃo obstante correlacionÃveis num mesmo sistema de telecomunicaÃÃo, sÃo apresentadas. A primeira versa sobre antenas ressoadoras constituÃdas por novas cerÃmicas dielÃtricas à base de Fe2O3. Os materiais desenvolvidos foram caracterizados na faixa de micro-ondas. Tratam-se de dielÃtricos com baixa permissividade relativa, baixa tangente de perda, e, no caso das amostras monofÃsicas, com coeficiente de temperatura na frequÃncia de ressonÃncia negativo. Posteriormente, as antenas ressoadoras dielÃtricas de geometria cilÃndrica (CDRAs) suportadas em plano de terra retangular e alimentadas por sonda monopolar sÃo analisadas segundo critÃrios de desempenho de irradiaÃÃo, quais sejam: frequÃncia de ressonÃncia, impedÃncia de entrada, largura de banda e padrÃes de irradiaÃÃo. AlÃm de experimentaÃÃo, o seu estudo envolveu procedimento computacional, no que foi promovida a comparaÃÃo de resultados. O mÃtodo dos elementos finitos, no qual està baseado o programa comercial empregado, foi utilizado para anÃlise destas antenas. Resulta que para maiores valores de permissividade relativa de uma amostra, menores sÃo a frequÃncia em que a mesma ressoa e a sua largura de banda. Ainda, foi observado satisfatÃrio casamento de impedÃncia e padrÃes de irradiaÃÃo "broadside", o que candidata os novos materiais desenvolvidos a esta importante aplicaÃÃo. Adicionalmente, mediante empilhamento dos protÃtipos monofÃsicos examinados, foi verificada a remodelagem da largura de banda em relaÃÃo Ãs contrapartidas individuais, provavelmente devido à excitaÃÃo de modos de ordem elevada das CDRAs. A segunda contribuiÃÃo està enfocada no contexto dos guias de ondas dielÃtricos operando em frequÃncias Ãpticas. Neste cenÃrio, sÃo investigados acopladores refletores de Bragg a fibra (FBGCs), estruturas resultantes da combinaÃÃo de dois dispositivos reconhecidamente versÃteis e de ampla aplicaÃÃo: redes de Bragg e acopladores direcionais. Foram apreciados dois estudos de caso numÃricos nos quais se fez promover a interaÃÃo de sinais Ãpticos com as estruturas propostas. Na medida em que descreve com satisfatÃria precisÃo as propriedades Ãpticas dos dispositivos de interesse, o modelo matemÃtico empregado à baseado na teoria dos modos acoplados. O tratamento numÃrico à realizado mediante codificaÃÃo, em linguagem de programaÃÃo FORTRAN, de um algoritmo preditivo-corretor. Considerando regimes pulsados em termos da potÃncia operacional, o problema foi analisado no domÃnio da frequÃncia e, sobretudo, no domÃnio do tempo. Em condiÃÃes especÃficas, a possibilidade de realizaÃÃo da extraÃÃo, reconfiguraÃÃo e comutaÃÃo de pulsos, exemplos de funÃÃes essenciais ao processamento totalmente Ãptico, reforÃam a importÃncia de tais estruturas hÃbridas. / Two heterogeneous contributions to modern communication systems â although fully possible to be correlated â are presented. The first one deals with resonant antennas consisting of new dielectric ceramics based on Fe2O3. These materials characterized at microwave frequency range possess low relative permittivity, low loss tangent and, concerned with the monophasic samples, negative temperature coefficient of resonant frequency. Subsequently, the cylindrical dielectric resonator antennas (CDRAs) supported on rectangular ground plane and fed by monopole are analyzed according to the following radiation performance criteria: resonant frequency, input impedance, bandwidth and radiation patterns. Besides experimentation, the study involved computational procedure, so that the results of both can be compared. A commercial software based on the finite element method was employed to examine the CDRAs. It follows that as higher is the permittivity of a material, the lower are the frequency at which it resonates as well as its bandwidth. Satisfactory impedance matching and broadside radiation patterns are observed, what enables the materials investigated to this relevant application. Additionally, the stacking of the monophasic CDRAs prototypes resulted in bandwidth enhancement, presumably due to their excited high order modes. The second contribution focuses on dielectric waveguides operating at optical frequencies, being fiber Bragg grating couplers (FBGCs) investigated in this scenario. Indeed, they result from a combination of two versatile and widely applied devices: fiber Bragg gratings and directional couplers. Two numerical case studies related to the interaction between optical signals and structures were performed. The theoretical model observed is based on the coupled mode theory since it provides a satisfactorily accurate description of the devices optical properties. By the way, the theoretical model is coded in FORTRAN programming language according to a predictor-corrector algorithm. In terms of operational power levels, analyses are carried out in frequency and (mainly) time domains. Under specific conditions, the capability of the extraction, reshaping and switching of pulses â examples of essential functions for all-optical processing â reinforces the importance of such hybrid structures.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:37:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jorge Enrifque Samanes Cardenas.pdf: 3561395 bytes, checksum: ba28ce6fbd3bd0e1573255ccacb30d17 (MD5) Previous issue date: 2012-02-17 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / Deep amplitude minima are observed in the daily records of Very Low Frequency (VLF, between 3 - 30 kHz) wave amplitudes. Amplitude minima are attributed to modal interference and modal conversion of waves propagating in the Earth - Ionosphere waveguide. The time of amplitude minima is related with the localization of the Terminator line and, therefore, is denominated of Terminator Time or TT time. In this work, we developed a methodology based on the monitoring of TT time to infer the distance of modal interference D and its temporal variation in relation to atmospheric and natural phenomena. For this purpose, we used data provided by the South America VLF Network (SAVNET) to the period 2007 - 2011. The results showed that the methodology is a promising tool to study the dynamics of the lower ionosphere, by means of the daily values of the undisturbed nighttime ionospheric height(hN). We identified short-term and long-term time variations of hN, where the long-term variation is possibly related with the solar activity cycle. We propose the use of this method to search for seismic- electromagnetic effects, and that it should be applied to medium and short propagation paths. Using the Long Wave Propagation Capability (LWPC) code, we simulated TT times and the results show good agreement with the observations, so a value for nighttime height hN = 88 km is suggested. This work will contribute to a greater viability of the use of the VLF technique for the study of the lower ionosphere and the forcings acting on this region of the atmosphere. / Pronunciados mínimos de amplitude são observados nos registros diários de sinais de muito baixa frequência ou VLF (do inglês Very Low Frequency, entre 3 - 30 kHz). A presença destes mínimos é atribuída a interferência e conversão modal de ondas se propagando no guia de onda Terra - Ionosfera. Os tempos de ocorrência destes mínimos são relacionados com a localização do Terminadouro e, por isso, são denominados de tempos de Terminadouro ou Tempos TT. Neste trabalho, desenvolvemos uma metodologia baseada no monitoramento dos tempos TT para inferir a distância de interferência modal D, e sua variabilidade temporal em relação a fenômenos atmosféricos e naturais. Para isso, utilizamos dados fornecidos pela rede SAVNET (South America VLF Network) durante o período 2007 - 2011. Os resultados mostraram que a metodologia é relevante para estudar a dinâmica da baixa ionosfera, através da obtenção de valores diários da altura noturna hN. Identificamos variabilidades de curto e longo período para hN, sendo estas últimas relacionadas ao ciclo de atividade solar. O método deverá ser aplicado à procura de efeitos sismo-eletromagnéticos utilizando caminhos com comprimento médios ou curtos. Foram realizadas simulações dos tempos TT, utilizando o código Long Wave Propagation Capability (LWPC), que mostraram boa concordância com as observações, sugerindo um valor de hN = 88 km para a altura noturna da baixa ionosfera. Os resultados apresentados neste trabalho contribuem para uma maior viabilização do uso da técnica de VLF, para o estudo da baixa ionosfera e os forçantes que agem sobre esta região da atmosfera terrestre.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:38:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fabio Siqueira Netto.pdf: 2272002 bytes, checksum: 7297f517b86e3947fb245ac2f4a404b0 (MD5) Previous issue date: 2009-08-05 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / Spread sprectrum is a modulation technique that uses a binary sequence to spread an information signal in frequency domain. Conventionally, the process of spreading uses pseudo-random sequences created by shift-registers. However, sequences created using chaotic signals can also be employed because they have compatible spectral and autocorrelation properties and their generation is easy. This work compares the pseudo-random sequences generated conventionally and using chaotic signals, which are used in communication systems based on spread spectrum. These comparisons are made in terms of autocorrelation and cross correlation functions, power spectral density estimated, computational complexity of generators and bit error rate. Our results confirm that the pseudo-random sequences created by chaotic signals can be used in spread spectrum systems. However, there is a critical point: the choice of non-linear map and its initial conditions affect their performance. / O espalhamento espectral é uma técnica de modulação que usa uma seqüência binária para espalhar um sinal de informação no domínio da freqüência. Convencionalmente, o processo de espalhamento é realizado por seqüências pseudoaleatórias geradas por registradores de deslocamento. Porém, seqüências criadas a partir de sinais caóticos também podem ser usadas, pois apresentam propriedades espectrais e de autocorrelação compatíveis, podendo ser geradas de forma simples. Este trabalho compara os geradores de seqüências pseudoaleatórias convencionais e baseadas em caos, ambas aplicadas em sistemas de comunicação por espalhamento espectral. Tais comparações são feitas em termos das funções de autocorrelação e correlação cruzada, de estimativas da densidade espectral de potência, da complexidade computacional dos geradores e da taxa de erro de bit. Os resultados desta dissertação ratificam que as seqüências pseudoaleatórias criadas a partir de sinais caóticos podem ser usadas em sistemas de espalhamento espectral. Porém, um ponto crítico do uso de caos em seqüências pseudoaleatórias é a escolha do mapa não-linear e das suas condições iniciais, pois esta escolha influencia o desempenho do sistema.