02 - Mestrado - Engenharia Elétrica
URI Permanente para esta coleção
Navegar
Navegando 02 - Mestrado - Engenharia Elétrica por Autor "Angélico, Bruno Augusto"
Agora exibindo 1 - 8 de 8
Resultados por página
Opções de Ordenação
Item Análise, modelagem e implementação de um sistema de comunicação via rede elétrica para domóticaMathias, Luis Carlos; Melo, Leonimer Flávio de [Orientador]; Abrão, Taufik; Angélico, Bruno Augusto; Dias Neto, Fernando Ciriaco; Abrão, Taufik [Coorientador]Resumo: Os sistemas domoticos ainda sao pouco explorados no Brasil Impedimentos para a sua popularizacao devem-se ao alto custo da tecnologia e o nao estabelecimento de um padrao nacional Neste contexto, a tecnologia de comunicacao por meio de cabos da propria instalacao eletrica (PLC – Power Line Communication) pode contribuir para uma solucao mais eficiente e economica, por nao exigir antenas ou cabeamento adicional, bem como ter disponivel para uso uma elevada largura de banda de frequencias Entretanto, ainda nao e encontrado na literatura a caracterizacao do canal com parametros de modelo tipicos brasileiros Deste modo, por meio de medicoes no canal PLC sob circunstancias gerais das instalacoes eletricas residenciais brasileiras, o presente trabalho sugere uma metodologia de extracao de parametros e os aplica em tres modelos de resposta do canal PLC discutidos na revisao de literatura Como resultado, o modelo por Matriz de Transferencia ABCD e o que se apresentou mais eficiente e flexivel a incorporacao de alteracoes no percurso Ja a medicao, caracterizacao e simulacao dos diferentes tipos de ruido deste canal corroboram a possibilidade de implementacao de um emulador regido por parametros deterministicos e estocasticos por meio de cadeias de Markov Por fim, e demonstrado que tanto por simulacao como por implementacao em circuito, a demodulacao FSK nao coerente atendendo as especificidades da camada fisica do protocolo KNX PL-132, que diferentemente de outros sistemas domoticos tambem analisados, utiliza-se de apenas um chip microcontrolador de 8 bits e demais componentes discretos Os resultados das simulacoes demonstraram admissivel degradacao de desempenho do sistema implementado quando comparado a um detector otimoItem Controle de potência em redes ópticas de multiplo acesso OCDMAStábile Filho, Moanir; Abrão, Taufik [Orientador]; Angélico, Bruno Augusto; Durand, Fábio Renan; Proença Junior, Mario LemesResumo: A utilização da técnica de acesso múltiplo por divisão de códigos (CDMA) em redes puramente ópticas foi proposta levando-se em consideração sua ampla largura de banda óptica O CDMA óptico é uma técnica que permite a múltiplos usuários compartilharem simultaneamente o mesmo canal de fibra de modo assíncrono, sem atraso e sem a necessidade de gerenciamento de recursos (scheduling) No entanto, os níveis de interferência de múltiplo acesso (MAI) são significativos nesses sistemas devido a natureza da detecção de potência à incoerente A redução desse efeito de interferência é crucial na melhoria de desempenho dos sistemas CDMA ópticos Neste sentido, propõe-se a utilização de mecanismos de alocação de recursos, particularmente de potência, que garantam a cada usuário um desempenho mínimo aceitável em termos de taxa de erro de bit (BER) Utiliza-se a estratégia do controle de potência centralizado e particionado (onde a rede óptica é dividida em rede de acesso e rede de broadcast) Neste trabalho, analisa-se o problema do controle de potência para redes ópticas CDMA particionadas (p-OCDMA), sob dois pontos de vista distintos: a) modelo matemático de crescimento populacional de Verhulst; b) abordagem heurística denominada inteligência swarm (PSO – Particle Swarm Optimization) Extensivas simulações e resultados numéricos indicaram que tanto o modelo de Verhulst quanto o PSO são adequados para resolver o problema do controle de potência em redes p-OCDMA, com resultados de convergência satisfatórios para uma variedade de cenários de operação para o sistema p-OCDMA Uma análise de complexidade, em termos de número de operações, é realizada no sentido de se obter um quadro comparativo mais realista para as duas metodologias de otimização, com indicativo de superioridade da abordagem analítica-interativa de Verhulst para o problema do controle de potência em redes p-OCDMA Finalmente, uma quarta análise é desenvolvida utilizando o modelo de Verhulst para o controle de potência óptica, considerando-se no entanto a adições dos efeitos da dispersão dos modos de polarização (PMD) e da dispersão da velocidade de grupo (GVD)Item Desempenho e otimização de sistemas de comunicação sem-fio MIMO com elevado número de antenas(2014-11-19) Marinello Filho, José Carlos; Abrão, Taufik; Panazio, Cristiano Magalhães; Angélico, Bruno AugustoNeste trabalho, diferentes aspectos de sistemas de comunicação sem-_o empregando múltiplas antenas transmissoras e receptoras (multiple-input-multiple-output) (MIMO) são abordados, privilegiando a análise dos sistemas com elevada dimensionalidade, de forma a avaliar cenários onde características MIMO desejáveis possam ser exploradas. Assim, na primeira parte deste trabalho, um esquema de detecção aplicado ao uplink de tais sistemas é proposto, o qual combina as técnicas de redução treliça (lattice reduction) (LR) e otimização por colônia de formigas (ant colony optimization) (ACO), sendo o seu desempenho avaliado para elevadas dimensões do sistema (até 20_20, 4-QAM) e canais espacialmente correlacionados, apresentando um bom compromisso desempenho X complexidade. Na segunda parte do trabalho, o foco passa a ser a otimização do downlink de sistemas MIMO: uma formulação convexa para o problema da transmissão multiusuário (multiuser transmission) (MuT) visando a minimização da taxa de erro de bit (MinBER) é desenvolvida, a partir da qual diversos métodos de otimização determinísticos e heurísticos são aplicados. Ao final da análise desenvolvida, conclui-se que a técnica proposta busca em linha quase-Newton - função penalidade (line search quasi- Newton - penalty function) (LSQN-PF) apresentou o melhor compromisso desempenho X complexidade para elevadas dimensões de sistema. Na terceira parte do trabalho, analisa-se sistemas multi-celulares não cooperativos baseados em duplexagem por divisão de tempo (time division duplex ) (TDD), em que uma enorme quantidade de antenas é empregada na estação rádio-base (base station) (BS), sendo a informação de estado do canal (channel state information) (CSI) estimada por meio da transmissão de sequências piloto no uplink. Nesse cenário, caracterizase o desempenho sob a métrica da taxa de erro de bit (bit-error-rate) (BER) para a condição limite do número de antenas na BS tendendo a infinito, derivando-se expressões e comprovando sua validade por meio de simulações computacionais. Então, com base na expressão derivada e em outras presentes na literatura, uma metodologia de otimização do sistema é proposta, a qual consiste em distribuir as sequências de treinamento entre os usuários da célula de forma eficiente.Item Detecção de sinais por relaxação semidefinida em canais MIMOMussi, Alex Miyamoto; Abrão, Taufik [Orientador]; Jeszensky, Paul Jean Etienne; Angélico, Bruno AugustoResumo: Técnicas de comunicação baseadas em múltiplas antenas transmissoras e receptoras (MIMO - multiple input multiple output) têm sido cada vez mais exploradas tendo em vista a obtenção de sistemas de comunicação de alta capacidade e vazão, face ao cenário de escassez crescente de espectro Neste contexto, encontra-se a detecção de sinais por relaxação semidefinida (SDR - semidefinite relaxation) Dado a proibitiva complexidade (exponencial) do detector ótimo de máximaverossimilhança (ML - maximum likelihood), a estratégia de detecção sub-ótima SDR torna-se bastante promissora, principalmente quando a ordem de modulação e/ou o número de antenas transmissoras e receptoras crescem, devido ao desempenho muito próximo ao alcançado pelo detector ótimo ML, porém, realizada em tempo polinomial Inicialmente, este trabalho analisa o desempenho do detector SDR em canais MIMO face aos erros nas estimativas dos coeficientes de canal, avalia a melhoria de desempenho quando do uso da técnica de seleção de antenas, bem como também propõe combinar, de forma inédita, o uso da técnica heurística por busca local à técnica de otimização por relaxação semidefinida Em uma segunda etapa, este trabalho propõe uma nova estratégia híbrida de detecção, a qual combina a técnica de redução treliça (LR - lattice reduction) no estágio de pré-detecção ao uso do detector SDR na detecção de sinais MIMO Este detector MIMO híbrido denominado LR-SDR, torna-se promissor especialmente para configurações com elevadas ordens de modulação QAM (quadrature amplitude modulation) e número de antenas Uma extensa análise de desempenho e complexidade para o detector híbrido LR-SDR sob canais MIMO é desenvolvida, comprovando sua superioridade em termos do compromisso complexidade-desempenho sobre o detector SDR clássico, especialmente para cenários de elevada ordem de modulação, grande número de antenas Tx-Rx e erros nas estimativas de canalItem Detecção, alocação de potência e sensoriamento espectral em sistemas de comunicaçãoKobayashi, Ricardo Tadashi; Abrão, Taufik [Orientador]; Angélico, Bruno Augusto; Durand, Fábio RenanResumo: Ao longo deste trabalho, temas vinculados a sistemas com múltiplas antenas (MIMO - Multiple-Input Multiple-Output) e ao sensoriamento espectral em rádios cognitivos são abordados com o intuito de associá-los a um contexto contemporâneo em telecomunicações Inicialmente, o desempenho de uma série de detectores MIMO é avaliado para o uplink considerando-se canais correlacionados, provenientes da alta densidade de antenas advinda de sistemas MIMO de larga escala Sob tal cenário, alguns detectores MIMO, como o detector MMSE combinado ao cancelamento sucessivo de interferência ordenado (MMSE-OSIC), podem operar de forma bastante peculiar O detector MMSE-OSIC apresentou um comportamento inesperado e negativo proveniente da decomposição QR ordenada, que rendeu um estudo estatístico de tal decomposição almejando-se sanar as anomalias do detector afetado Outro assunto abrangido neste trabalho foi a distribuição de potência ótima em sistemas MIMO operando sob a técnica eigen-beamforming Em especial, o problema de alocação de potência para a BER ótima foi solucionado através das condições de KKT e da função W de Lambert, evitando-se o uso de métodos numéricos como os métodos da barreira ou da penalidade Adicionalmente, foi estudado os efeitos do assincronismo em sistemas MIMO massivo, dada a tendência dos sistemas de telecomunicação operarem em frequências cada vez mais elevadas (dezenas de GHz no contexto 5G) Neste contexto, verificou-se os efeitos do assincronismo no treinamento de canal, quer seja sobre o erro das estimativas, quer seja no desempenho final dos sistemas MIMO, dado o uso de sequências clássicas de treinamento como as de Walsh-Hadamard, Gold e Quaternária Por fim, este trabalho também lida com o sensoriamento espectral multi-banda através de um esquema proposto baseado no produto de wavelets Neste contexto, deu-se ênfase ao estudo e análise do sensoriamento de sinais OFDM realizado pelo método propostoItem Detectores de baixa complexidade para sistemas de comunicação CDMA com múltiplas antenasOliveira Junior, Reinaldo Götz de; Abrão, Taufik [Orientador]; Scalassara, Paulo Rogério; Angélico, Bruno AugustoResumo: Detectores subótimos de baixa complexidade para sistemas de comunicação equipados com única antena no transmissor e múltiplas antenas no receptor (SIMO) são analisados sob o ponto de vista do compromisso desempenho-complexidade Como contribuição, nesta Dissertação é proposta e extensivamente caracterizada uma topologia de detecção multiusuário híbrida baseada na expansão polinomial (PE-MuD - Polynomial Expansion Multiuser Detector), com estimação do parâmetro a determinada pelo Teorema dos círculos de Gerschgorin (GCT - Gerschgorin Circles Theorem), seguido por um procedimento de busca local de baixa complexidade para sistemas SISO e SIMO DS/CDMA Resultados numéricos de simulação confirmam um ganho substancial no compromisso desempenho-complexidade para o detector híbrido PE-LS-MuD, em relaçãao aos detectores lineares clássicos, particularmente o detector baseado na minimização do erro quadrático médio (MMSE - Minimum Mean-Squared Error), evidenciando a potencialidade do detector híbrido PE-LS-MuD proposto para integrar soluções tecnológicas em sistemas de comunicação sem fio de quarta geraçãoItem Filtragem de partículas na estimação dos parâmetros de canais rádio móvelRibeiro, Rafael de Oliveira; Abrão, Taufik [Orientador]; Durand, Fábio Renand; Angélico, Bruno Augusto; Casella, Ivan Roberto SantanaResumo: Este trabalho analisa os principais métodos de reamostragem associados à técnica da estimação Bayesiana por Filtragem de Partículas (Particle Filter), tendo em vista o desenvolvimento de eficientes estimadores de parâmetros de canal em sistemas de comunicação sem fio O trabalho procura estabelecer uma classificação para os métodos de reamostragem segundo o critério de compromisso desempenho × complexidade Discutem-se aspectos de implementação computacional e de desempenho dos estimadores de canal (módulo e fase dos coeficientes) rádio móvel utilizando a técnica Bayesiana por Filtragem de Partículas (PF), especificamente aqueles aplicáveis a sistemas e redes de comunicação DS/CDMA sujeitos a canais com desvanecimento Rayleigh e à interferência de múltiplo acesso (MAI) Resultados de simulação indicaram que o estimador PF do tipo bootstrap é capaz de prover valores para a raiz quadrada do erro quadrático médio (RMSE) no intervalo [1-3; 1-2] para uma ampla faixa, tanto de relação sinal-ruído (SNR) de pré-deteccão, quanto de relação sinal-ruído mais interferência de múltiplo acesso (SINR), sendo ainda bastante robusto ao efeito near-far (NFR) O desempenho e a complexidade do estimador Bayesiano por Filtragem de Partículas foram avaliados e comparados sob diferentes sistemas e configurações de comunicação, incluindo o DS/CDMA, MC-CDMA e canais MIMOItem Modulação espacial em sistemas de comunicação sem fio : compromisso complexidade-desempenhoSouza, Reginaldo Nunes de; Abrão, Taufik [Orientador]; Dias Neto, Fernando Ciriaco; Angélico, Bruno Augusto; Fraidenraich, GustavoResumo: Este trabalho desenvolve uma análise abrangente relativa aos principais esquemas de modulação espacial (SM) aplicados a sistemas de comunicação sem fio Complexidade, desempenho e ganho de diversidade associados aos três principais esquemas SM propostos para sistemas de comunicação com múltiplas-entradas-múltiplas-saídas (MIMO) são analisados e comparados com o sistema MIMO V-BLAST convencional Os três esquemas SM, denominados a) modulação espacial, b) modulação por chaveamento espacial (SSK), e c) modulação por chaveamento espacial generalizado (GSSK), oferecem baixa complexidade, alta taxa de dados, especialmente quando comparados aos esquemas de comunicação com entrada-única-saída-única (SISO), obtendo-se assim flexibilidade de projeto Especificamente, este trabalho tem como objetivo explorar as características dos principais esquemas de modulação espacial, bem como avaliar o compromisso desempenho-complexidade, sob a perspectiva da eficiência espectral e energética A complexidade destes esquemas de modulação espacial em termos de número de operações complexas e número de operações de ponto flutuante (flop) é cuidadosamente comparada sob a mesma eficiência espectral Os resultados numéricos mostram ganhos de desempenho em termos de taxa de erro de bit enquanto tais esquemas mantém complexidade menor que o esquema clássico V-BLAST para eficiência espectral abaixo de 12 bits por intervalo de transmissão e mesma largura de banda Complementarmente, o desempenho do detector ótimo SM é avaliado considerando canais correlacionados com desvanecimento Nakagami-m Resultados mostram que em condições severas de canal, a técnica SM torna-se interessante, pois quanto mais informação é codificada pelos índices das antenas, melhor é o desempenho Adicionalmente, neste trabalho, a técnica SM com detecção ótima é avaliada e comparada à técnica V-BLAST quando há estimativa imperfeita dos coeficientes de canal na recepção, bem como a aplicação da técnica SM ao contexto MIMO denso também é introduzido Resultados de simulação Monte Carlo mostram a maior robustez de SM em relação ao quesito erros nas estimativas de canal, bem como sugerem uma grande potencialidade da técnica SM quando utilizada em canal MIMO denso