Teses em Engenharia Elétrica (Doutorado) - PPGEE/ITEC

URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/2317

O Doutorado Acadêmico inicio-se em 1998 e pertence ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) do Instituto de Tecnologia (ITEC) da Universidade Federal do Pará (UFPA).

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Acesso aberto (Open Access)
Aplicação de redes neurais artificiais para predição de RSSI e SNR em ambiente de bosque amazônico
(Universidade Federal do Pará, 2024-06-11) BARBOSA, Brenda Silvana de Souza; ARAÚJO, Jasmine Priscyla Leite de; http://lattes.cnpq.br/4001747699670004; https://orcid.org/0000-0003-3514-0401; BARROS, Fabrício José Brito; http://lattes.cnpq.br/9758585938727609
A presença de áreas verdes em cidades urbanizadas é crucial para reduzir os impactos negativos da urbanização. No entanto, essas áreas podem influenciar a qualidade do sinal de dispositivos IoT que utilizam comunicação sem fio, como a tecnologia LoRa. A vegetação atenua as ondas eletromagnéticas, interferindo na transmissão de dados entre dispositivos IoT, resultando na necessidade de modelagem de propagação de sinal que considere o efeito da vegetação em sua propagação. Neste contexto, esta pesquisa foi conduzida na Universidade Federal do Pará, utilizando medições em um ambiente arborizado composto pela espécie Pau-Mulato, típica da Amazônia. Dois modelos de propagação baseados em aprendizado de máquina, GRNN e MLPNN, foram desenvolvidos para considerar o efeito das árvores amazônicas na propagação, analisando diferentes fatores, como a altura do transmissor em relação ao tronco, o início da folhagem e o meio da copa da árvore, bem como o fator de espalhamento LoRa (SF) 12 e a copolarização das antenas do transmissor e do receptor. Os melhores modelos foram os de aprendizado de máquina, GRNN e MLPNN, que demonstraram maior precisão, alcançando valores de erro quadrático médio (RMSE) de 3,86 dB e 3,8614 dB, e desvio padrão (SD) de 3,8558 dB e 3,8564 dB, respectivamente. Por outro lado, comparando com modelos clássicos da literatura, o que teve melhor desempenho foi o modelo Floating Intercept (FI), com erro RMSE e SD em torno de 7,74 dB e 7,77 dB, respectivamente, enquanto o modelo FITU-R teve o maior erro RMSE e SD, em torno de 26,40 dB e 9,65 dB, respectivamente, para todas as alturas e polarizações. Além disso, a importância deste estudo reside em seu potencial para impulsionar as comunicações sem fio em ambientes arborizados, uma vez que, mesmo em distâncias curtas nas alturas de 12 m e 18 m, o SNR (relação sinal ruído) teve valores mais baixos devido à influência das folhagens, porém, foi possível enviar e receber dados. Por fim, foi mostrado que a polarização vertical foi a que obteve os melhores resultados para o ambiente de bosque amazônico
Acesso aberto (Open Access)
Uma metodologia temporal para avaliação do desempenho de códigos concatenados em sistemas OFDM para transmissão de vídeo 4K-UHD
(Universidade Federal do Pará, 2024-08-16) COSTA, Thiago de Araújo; CASTRO, Bruno Souza Lyra; http://lattes.cnpq.br/1897829604434609; BARROS, Fabrício José Brito; http://lattes.cnpq.br/9758585938727609
O canal de comunicação é uma parte crítica do processo de degradação da informação. No domínio da transmissão de vídeo de ultra-resolução 4K, o canal de comunicação é uma parte crucial onde ocorre a degradação da informação, levando inevitavelmente a erros durante a recepção. Para melhorar o processo de transmissão em termos de fidelidade, tecnologias avançadas como digital video broadcasting terrestrial (DVB-T) e seu sucessor evolutivo, digital video broadcasting terrestrial second generation (DVBT2), são utilizadas para mitigar os efeitos dos erros de transmissão de dados. Dentre as mudanças realizadas com esta transição, destaca-se a troca dos pares concatenados da codificação de canal. Dentro deste cenário, esta pesquisa apresenta uma metodologia inovadora para a análise temporal da qualidade de vídeo de ultra-resolução 4K sob a influência de ruído gaussiano branco aditivo (AWGN) e canais Rayleigh. Este esforço analítico é facilitado pela aplicação de esquemas de codificação concatenados, especificamente, Bose-Chaudhuri-Hocquenghem concatenado com lowdensity parity check (BCH-LDPC) e Reed-Solomon concatenado com códigos covolucionais (RS-CONV). Uma compreensão mais abrangente da qualidade do vídeo pode ser alcançada considerando as suas variações temporais, um aspecto crucial da evolução contínua dos paradigmas tecnológicos. Neste estudo, o Structural Similarity Index (SSIM) serve como principal métrica para avaliação da qualidade durante as simulações. Além disso, os valores simulados da Peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR) validam essas descobertas, exibindo alinhamento consistente com as avaliações baseadas em SSIM. Além disso, o desempenho do BCH-LDPC supera significativamente o do RS-CONV sob o esquema de modulação 64-QAM, produzindo níveis de qualidade de vídeo superiores que se aproximam ou superam aqueles alcançados pelo RS-CONV sob a modulação QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), levando para um aumento na eficiência espectral. Esta melhoria é evidenciada pelos ganhos do SSIM superiores a 78%, em média. O cálculo dos ganhos médios entre tecnologias distintas na análise da qualidade de vídeo fornece uma estrutura de avaliação robusta e abrangente, capacitando as partes interessadas a tomar decisões informadas neste domínio.
Acesso aberto (Open Access)
Modelagem da perda de qualidade de videos H.264 em redes sem fio considerando perdas de PSNR e de frames
(Universidade Federal do Pará, 2019-08-16) CARMONA, João Victor Costa; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382; BARROS, Fabrício José Brito; http://lattes.cnpq.br/9758585938727609
As aplicações multimídia vêm crescendo bastante nos últimos anos; novos consumos como jogos online, videoconferência, vídeo sob demanda e telefonia IP são algumas dessas. Porém, percebe-se um destaque maior na busca relacionada à vídeos e streamings, atualmente em altas resoluções e, trafegados majoritariamente sobre redes de comunicações sem fio. Principalmente por conta da proliferação de dispositivos móveis e aumento significativo das redes de acesso, que tornam mais cômodo e fácil o provimento a essas informações. Assim, como consequência imediata,desse tipo de fluxo, surge a necessidade de investimentos em técnicas e mecanismos que proporcionem ao usuário final a qualidade e satisfação desejadas diante de um conteúdo de alta definição. Este trabalho visa realizar a modelagem da perda de qualidade de vídeos, através da análise de desempenho destes em diversas resoluções, especificamente padrões em HD e UHD, em 720p, 1080p e 2160p. Nesse sentido, uma investigação de correlação entre as métricas extraídas dos vídeos é aplicada, através do coeficiente de correlação de Pearson, e fundamentos da área em questão. Propõem-se também equações para a modelagem de perda de qualidade, baseadas em análise de métricas associadas à perda de pacotes, em que ao final do estudo e conforme apontamentos realizados ao longo do texto, utilizou-se para a equação geral da modelagem, os parâmetros de Perda de PSNR e Perda de Frames Total. O resultado obtido mostra valores máximos de RMSE e Desvio Padrão, de 0,793 dB e 0,810 dB, respectivamente, tornando o modelo desenvolvido muito bom para o conjunto de vídeos testado e suas resoluções.
Acesso aberto (Open Access)
Redução de ruído em imagem usando limiarização wavelet adaptativa baseada no fator de predição linear
(Universidade Federal do Pará, 2025-10-22) PEREIRA NETO, Ananias; BARROS, Fabrício José Brito; http://lattes.cnpq.br/9758585938727609; RAMALHO, Leonardo Lira; ZAMPOLO, Ronaldo de Freitas; COSTA, Allan Douglas Bento da; BEZERRA, Johelden Campos; http://lattes.cnpq.br/7565458988876048; http://lattes.cnpq.br/9088524620828017; http://lattes.cnpq.br/2599065838802816; http://lattes.cnpq.br/1484176851846144; https://orcid.org/0000-0003-3165-1941; https://orcid.org/0000-0002-2460-3135; https://orcid.org/0000-0002-7068-8889; xxx
As técnicas de limiarização wavelet, através de ajustes dos coeficientes wavelets, têm como função básica reduzir ou eliminar efeitos indesejados em meios de comunicação de dados, em especial aplicativos computacionais, armazenamento digital, em alguma etapa desse processo as informações podem ser modificadas por diversas interferências, principalmente devido ao ruído. A redução ou eliminação de ruído em imagem se tornou um procedimento importante para melhorar os problemas encontrados nas características visuais desse tipo de sinal. A eficiência das funções de limiarização baseadas na transformada wavelet para redução de ruído é fundamental para a qualidade da imagem, devido apresentar menos efeitos de bordas e texturas, além da redução de ruído ser mais uniforme. Diversas funções de limiarização são propostas para melhorar o desempenho na redução do ruído em imagem, no entanto, alguns desses métodos apresentam problemas incluindo ausência de bordas e texturas, baixa suavidade, descontinuidade da função, além de parâmetros determinados por tentativa e erro. Este trabalho, para aprimorar essas deficiências, propõe um método de redução de ruído de imagem de ressonância magnética cerebral, na proposta, utiliza-se a limiarização wavelet adaptativa reduzindo ou anulando os coeficientes ruidosos da transformada wavelet que são considerados irrelevantes para a imagem processada, além do ajuste do limiar com base no Fator de Predição Linear, que considera a correlação entre a imagem original e ruidosa. O parâmetro de predição linear utiliza as informações temporais das imagens, de acordo com as características das imagens ruidosa e original, ponderando um novo limiar que é aplicado na função de limiarização para o ajuste dos coeficientes da transformada, resultando na redução do ruído. A técnica proposta foi comparada com técnicas tradicionais na literatura. Os resultados experimentais mostram que o método apresenta melhorias significativas em métricas de MSE (Mean Squared Error), PSNR (PeakSignal-to-Noise Ratio) e SSIM (Structural Similarity Index).

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