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Uma abordagem para otimização do período de sensoriamento em rádio cognitivo com algoritmo genético multiobjetivo
(Universidade Federal do Pará, 2011-08-25) YOSHIOKA, Peterson Marcelo Santos; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122
A eficiência espectral em redes baseadas na tecnologia de Rádio Cognitivo (RC) pode ser comprometida caso o rádio seja utilizado por muito tempo para a detecção em vez da transmissão de dados. Por isso, tornam-se necessários esquemas de sensoriamento que tenham o objetivo de obter o máximo possível de utilização do espectro, evitando sensoriamento desnecessário, bem como, obtendo o mínimo de interferência na transmissão do usuário primário decorrente de detecção incorreta de sua transmissão. Neste trabalho, propomos a utilização de Algoritmos Genéticos para realizar a adaptação do período de sensoriamento. O objetivo é obter um período de sensoriamento ótimo para os canais com vistas a maximizar a descoberta de oportunidades no espectro e minimizar o overhead decorrente do sensoriamento. A maioria dos trabalhos relacionados a este assunto considera que o overhead de sensoriamento é fixo, não levando em conta que alguns canais podem ter menor tolerância à interferência que outros. A proposta apresentada neste trabalho pode adaptar-se aos requisitos de tolerância à interferência no canal licenciado por meio da determinação de um período de sensoriamento que otimize as oportunidades para qualquer valor de overhead definido. Nossa proposta consegue obter um ganho de até 90% em relação às técnicas não otimizadas no número de oportunidades encontradas, até 40,9% no ganho de transmissão útil e obteve uma redução no tempo de interferência de 66,83%, bem como resultados similares aos obtidos por uma proposta otimizada presente na literatura, com a vantagem de permitir a adaptação do overhead de sensoriamento.
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Acoplamento de modos guiados em cabos de pares trançados utilizando antenas com simetria radial no cenário terabit DSL
(Universidade Federal do Pará, 2020-03-26) SOUSA, Brenda Penedo Tavares de; COSTA, João Crisóstomo Weyl Albuquerque; http://lattes.cnpq.br/9622051867672434
O desenvolvimento dos padrões de transmissão de dados e tecnologias de acesso sempre vem atrelado com a necessidade de suprir altas taxas de dados. Assim, tecnologias já implantadas, como exemplo o sistema DSL (Digital Subscriber Line) que utiliza pares trançados para transmissão, vem se ajustando para conseguir atender essa crescente demanda de dados. No sistema DSL, os pares trançados são utilizados como linha de transmissão, utilizando o modo transversal eletromagnético (TEM). Entretanto, as limitações físicas do par trançado como linha de transmissão impedem que o sistema alcance taxas mais elevadas, necessárias para suportar aplicações da quinta geração (5G). Recentemente, foi proposta a utilização de outros modos de transmissão no par trançado, os modos guiados de ordem superior, como alternativa para que essa infraestrutura consiga suportar taxas de transmissão da ordem de Terabits por segundo (Tbps), denominada como a tecnologia Terabit DSL (TDSL). Porém, um dos desafios para esta implementação é o acoplamento dos modos guiados no par trançado, já que não são amplamente explorados no contexto de propagação dos modos guiados de ordem superior, como acontece com guias de onda mais simples, como exemplo de Sommerfeld e Goubau. Neste cenário, esta dissertação tem como objetivo avaliar o acoplamento do sinal radiado entre uma antena com propagação radial e um cabo de pares trançados, analisando o comportamento eletromagnético das estruturas. Considerando que o cabo de pares trançados não tem um modelo analítico fechado para o comportamento dos modos de ordem superior, que se propagam ao longo deles, todos os resultados foram obtidos a partir de simulações numéricas no software HFSS (High Frequency Structure Simulator). Esses resultados são em termos do parâmetro de espalhamento da antena e do campo eletromagnético no cabo, sendo possível avaliar a eficiência de acoplamento, o guiamento do sinal e prever a taxa de transmissão disponível aos usuários. Os resultados obtidos mostraram que o acoplamento entre a antena e o cabo de pares trançados sem blindagem alcançou níveis de até 83,83% em frequências de 0,15 THz, demonstrando uma alta eficiência de acoplamento quando comparada com cenários mais simples da literatura, que alcançam níveis em média de 67%. Verificou-se que a utilização desses cabos para transmissão de dados é eficaz, conseguindo entregar taxas de até 1,737 Tbps em cabos de até 10 metros, enquanto que as previsões de taxa para o cenário TDSL que consideram o acoplamento 100% alcançam níveis de 2,013 Tbps.
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Algoritmo de Sleep Mode para redes LTE em conectividade dual
(Universidade Federal do Pará, 2015-09-18) ARAUJO, Ivanes Lian Costa; KLAUTAU JÚNIOR, Aldebaro Barreto da Rocha; http://lattes.cnpq.br/1596629769697284
Este trabalho realiza um minucioso estudo dos ganhos da conectividade dual em redes Long Term Evolution (LTE) e propõe um algoritmo de "sleep mode" que potencializa a eficiência da rede neste contexto. Dentre os algoritmos de "sleep mode" em conectiviclade dual da literatura, nenhum realiza abordagem envolvendo a capacidade do "backhaul" das "small cells" para a decisão da ativação das mesmas. A carência de um processo de "sleep mode" que possa abranger o "backhaul" pode resultar em gargalos na rede, maior latência e perda de pacotes. Dessa forma, o algoritmo proposto lança luz a um aspecto relevante na conjuntura de redes LTE, além de quantificar os benefícios advindos não apenas do uso do algoritmo, mas da conectiviclade dual em si. Para a análise destes benefícios, o estudo foi elaborado a partir de diversas simulações feitas no "software" Riverbect Modeler, embasadas em parâmetros do 3rd Generation Partnership Project (3GPP) e artigos atuais da área. Os resultados das simulações atestam que menores níveis de atraso podem ser alcançados com a conectiviclade dual, e ainda potencializados com o uso do algoritmo proposto, que contribui para o uso mais eficiente dos recursos da rede também do ponto de vista energético. Além destes ganhos, são analisados resultados em relação ao tráfego no "backhaul" tanto das "small cells" quanto do núcleo da rede. O conjunto destes resultados aponta diversas vantagens do uso de conectividade dual e do algoritmo proposto neste trabalho, em redes LTE.
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Análise comparativa das propriedades ressonantes de nanopartículas e de nanoantenas bowtie de ouro de diferentes geometrias
(Universidade Federal do Pará, 2012-12-14) SANTOS, Thaís Lira Tavares dos; COSTA, Karlo Queiroz da; http://lattes.cnpq.br/7932708321834647; DMITRIEV, Victor Alexandrovich; http://lattes.cnpq.br/3139536479960191
Este trabalho apresenta uma análise comparativa das propriedades ressonantes de nanopartículas e de nanoantenas bowtie de ouro com novas geometrias triangulares. As geometrias propostas são as seguintes: geometrias triangulares com lados encurvados e geometrias triangulares com um dos seus vértices formado por três pontas. As propriedades investigadas são as respostas ressonantes, as distribuições espaciais do campo elétrico próximo e os comprimentos de onda ressonantes. A densidade de corrente dentro das nanoestruturas também é analisada para melhor entendimento do realce do campo elétrico próximo. Para o caso das nanoantenas bowtie, a pesquisa também é focada no estudo da influência de um substrato de dióxido de silício nas suas propriedades ressonantes e no estudo das suas características na região de campo distante (seção reta de espalhamento e diagrama de radiação). Os resultados numéricos são obtidos nas regiões do visível e do infravermelho próximo do espectro eletromagnético, simulados pela técnica de integração finita. Para as nanopartículas isoladas, esses resultados mostram que as geometrias sugeridas possuem intensidade de campo elétrico próximo em torno de 160% mais alta e comprimento de onda ressonante 15% deslocado para o vermelho, comparadas com a geometria triangular equilateral. Já no caso das nanoantenas bowtie, as novas geometrias possuem intensidade de campo elétrico próximo em torno de 90% mais alta e comprimento de onda ressonante 15% deslocado para o azul, comparadas com a nanoantena bowtie triangular equilateral. Os resultados deste trabalho podem servir para modelagem, fabricação e projeto de nanopartículas e de nanoantenas bowtie de ouro para diferentes aplicações, tais como microscopia e sensores de fibra óptica.
Acesso aberto (Open Access)
Análise comparativa de nanoantenas plasmônicas no modo de recepção para a aplicação em nanocircuito óptico.
(Universidade Federal do Pará, 2020-01-30) LOPES, Patrik Coelho; COSTA, Karlo Queiroz da; http://lattes.cnpq.br/7932708321834647; https://orcid.org/0000-0003-4393-3217
Neste trabalho, é feito um estudo teórico para diferentes casos de nanoantenas ópticas. As análises numérica são realizadas pelo Método dos Elementos Finitos (FEM – Finite Element Method). A primeira parte da análise será feita com as nanoantenas isoladas consideradas: dipolo, dipolo-espira, espira e bastão-espira. Inicialmente é feita para o modo de transmissão para a obtenção de parâmetros importantes para o estudo das nanoantenas, como impedância de entrada, coeficiente de reflexão, eficiência de radiação e diagrama de ganho. Posteriormente no modo de recepção, excitadas por uma onda plana linearmente polarizada, variando a direção de polarização. Onde a potência recebida pela carga versus frequência e o campo elétrico próximo são investigados para antenas. Os resultados mostram que o caso da nanoantena dipolo-espira é o mais eficiente (atingindo até er = 81.25%) além de uma melhor banda de recepção. Já a segunda parte, é apresentado a aplicação de um nanocircuito óptico, composto pela espira de recepção conectado a uma linha de transmissão óptica bifilar (OTL – Optical Transmission Line) com um dipolo no terminal da linha. São investigados também, o campo próximo e a potência recebida para os nanocircuitos analisados separadamente, com uma carga no terminal da linha de transmissão. Por fim, a excitação do nanocircuito é feita através de uma sonda de abertura modelado por um feixe gaussiano, focalizado na espira receptora, transferindo energia para o dipolo emissor, com um padrão de onda estacionária, o acoplamento eletromagnético do nanocircuito espira com o feixe gaussiano, mostrou melhores resultados (com valor máximo atingido de PZC = −103 dBm) em comparação com a onda plana (com valor máximo de PZC = −125 dBm), com a potencia recebida na carga de ZC = 50Ω.
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Análise da eficiência de blindagem de estruturas indoors construídas com lâminas "finas" condutoras elétricas, através do método FDTD
(Universidade Federal do Pará, 2009-09-25) ROCHA, Rita de Cássia Florêncio; SOUZA SOBRINHO, Carlos Leônidas da Silva; http://lattes.cnpq.br/1450994881555781
Este trabalho apresenta os resultados para a análise da Eficiência de Blindagem utilizando estruturas indoor construídas com lâminas “finas” condutoras elétricas. As simulações foram realizadas utilizando o método das diferenças finitas no domínio do tempo, FDTD, no qual foi implementada uma formulação de sub-célula para o modelamento de estruturas finas. A simulação foi validada comparando-se os resultados obtidos com os disponíveis na literatura. Assim, várias geometrias foram testadas, modificando-se aberturas e o espaçamento entre paredes duplas blindadas. Por fim, um laboratório de alta-tensão foi construído virtualmente, com dimensões reais, e foram analisados os valores da Eficiência de Blindagem considerando a estrutura completamente fechada e com aberturas.
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Análise da influência do monitoramento OTDR em WDM-PON: um estudo baseado em simulação
(Universidade Federal do Pará, 2013-11-08) COSTA, Ulisses Weyl da Cunha; FRANCÊS, Carlos Renato Lisboa; http://lattes.cnpq.br/7458287841862567
Redes Ópticas Passivas estão cada vez mais difundidas como rede de acesso de banda larga. Devido à sua importância, tais redes necessitam constantemente de supervisão. Diversas técnicas vêm sendo empregadas para supervisão de redes ópticas, dentre as quais se destacam as que utilizam reflectometria, pois agregam vantagens, tais como: baixo custo, em comparação com outros métodos de supervisão, e não exigência de intervenção na casa do usuário. Esta dissertação apresenta uma estratégia capaz de quantificar, por meio de simulações, o impacto que a técnica de reflectometria no domínio do tempo gera como interferência em transmissões típicas de uma rede WDM-PON.
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Análise de canal para frequência de 3,5 GHz em aeroporto
(Universidade Federal do Pará, 2022-01-28) MACEDO, Alex Sanches; BARROS, Fabrício José Brito; http://lattes.cnpq.br/9758585938727609; http://lattes.cnpq.br/9758585938727609
Com a constante evolução dos sistemas de tecnologia e comunicação reforçou o aumento na troca de dados, velocidade e a confiabilidade quanto ao acesso a rede móvel. Diversas causas como a deficiência espectral, dificuldades na cobertura do sinal, problemas com antenas e rádio-enlace, são obstáculos a serem trabalhados e melhorados de forma a atender os serviços com maior qualidade dentro de uma infraestrutura da rede de comunicação móvel. Para atender o aumento vertiginoso do consumo de usuários e equipamentos conectados em rede móvel, diversos trabalhos e pesquisas estão sendo propostas e desenvolvidas. No Brasil, está prevista a chegada da tecnologia de quinta geração (5G) a partir de 2021, e que utilizará a faixa de frequência de 3, 5 GHz. Dessa forma, a necessidade de comunicação em ambientes de grande movimento de pessoas, pois o 5G promete conectividade rápida com mais usuários abrangendo serviços e aplicações que exigem altas taxas de dados em uma ampla área de cobertura. Em particular, nesta frequência que representa uma banda sub-6 GHz a ser usada para o 5G no Brasil. Quanto ao comportamento do canal, a caracterização deste canal é de importante relevância. Assim motivou-se, nesta dissertação, o estudo sobre a análise de canal para a frequência de 3, 5 GHz em um grande ambiente indoor, este cenário é em um saguão do Aeroporto Internacinal Val de Cans, em Belém do Pará. A campanha de medições foram realizadas para Line-Of-Sight (LOS) e por meio da sondagem de canal são extraídos os parâmetros de dispersão do canal de pequena escala. Estes parâmetros são o retardo médio RMS e espalhamento médio RMS, também foi verificada a banda de coerência do canal e o perfil de potência e retardos. Entender a propagação do sinal em larga escala é importante para construção de projetos de sistemas de rádio móvel. Também foi investigado o sinal através dos modelos Floating-Intercept (FI), Close-In (CI) e suas variações são aplicados e analisados para avaliar a perda de percurso para co-polarização (V-V e H-H) e polarização cruzada (V-H e H-V). Pode-se inferir que a metologia aplicada em larga escala mostrou-se adequada com os dados e, quando estes comparados a outros tipos de ambientes e outras frequências encontrados na literatura.
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Análise de desempenho de códigos concatenados em canais AWGN e com multipercursos: uma abordagem baseada em transmissão de vídeo em 4K codificado em H.264
(Universidade Federal do Pará, 2017-03-10) COSTA, Thiago de Araújo; PELAES, Evaldo Gonçalves; http://lattes.cnpq.br/0255430734381362
Dentro do processo de transmissão digital o canal de comunicação pode adicionar uma série de imperfeições na informação transmitida. A fim de melhorar a qualidade na transmissão multimídia digital, várias tecnologias, como DVB-T (Digital Video Broadcasting Terrestrial) e DVB-T2 (Digital Video Broadcasting Terrestrial-2nd Generation) que empregam as técnicas de codificação de canal foram desenvolvidas. Dentro desse contexto, as técnicas de codificação de canal tem grande importância, pois minimizam a probabilidade de erro durante a transmissão da informação. Assim torna-se importante avaliar o desempenho dos codificadores de canal. Esta dissertação realiza uma análise comparativa dos codificadores concatenados RS-CONV e BCH-LDPC, implementados na TV Digital, sobre os canais AWGN e Rayleigh; tanto em termos da BER, bem como em relação a qualidade de vídeo, através das métricas PSNR e SSIM. Nas simulações sobre o canal AWGN o par concatenado BCH-LDPC obteve o melhor desempenho em conjunto com a modulação QPSK, atingindo o valor de BER igual a 0 quando 𝐸𝑏/𝑁0 é igual a 1 dB. Nas simulações sobre o canal Rayleigh, a associação BCH-LDPC com a modulação QPSK apresentou os melhores resultados, alcançando BER igual a 0 a partir de 𝐸𝑏/𝑁0 igual a 3 dB. Na avaliação de qualidade de vídeo o par concatenado BCH-LDPC demonstrou uma superioridade em relação ao RS-CONV nos canais estudados, de tal forma que conferiu um aumento (ganho) na média da PSNR em relação ao RS-CONV, que para o canal AWGN foi de aproximadamente 2,2 dB, 6,4 dB e 6,7 dB, respectivamente para QPSK, 16-QAM e 64-QAM. No canal Rayleigh os valores foram aproximadamente de 3,9 dB, 4,2 dB e 1,6 dB, respectivamente para QPSK, 16-QAM e 64-QAM. Para ratificar os resultados, outra análise é realizada para uma determinada faixa do vídeo, apresentando um aumento na média dos resultados do BCH-LDPC em relação ao RS-CONV, que para o canal AWGN foi de 15,8 dB para QPSK; 22,23 dB para 16-QAM e 14,3 dB para 64-QAM. Enquanto para canal Rayleigh o aumento foi de 16,8 dB, 10,3 dB e 1,4 db, respectivamente, para QPSK, 16-QAM e 64-QAM.
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Análise de ressonâncias eletromagnéticas em estrutura periódica de discos de grafeno magnetizadosd na faixa de terahertz
(Universidade Federal do Pará, 2023-02-27) SILVA, Amanda Evangelista da; OLIVEIRA, Cristiano Braga de; http://lattes.cnpq.br/2012907724305086; DMITRIEV, Victor Alexandrovich; http://lattes.cnpq.br/3139536479960191
Desde seu isolamento em 2004, o grafeno tem se mostrado um material promissor, pois permite forte interação de portadores de carga com radiação terahertz (THz). Esta extensa interação com a luz se deve à excitação de polaritons de plasmon de superfície (SPPs) proporcionando assim diversas aplicações nas áreas de fotônica THz. Na presença de um campo magnético externo, a ressonância de cíclotron domina nos espectros THz. Neste trabalho analisamos vários modos de ressonância (dipolo, quadrupolo, hexapolo e os modos com simetria azimutal) que podem existir no disco de grafeno em um arranjo com células unitárias quadradas periódicas. Calculamos as ressonâncias com magnetização por campo magnético externo DC variando até 3T e as comparamos com o caso da mesma estrutura sem magnetização, onde observou-se que a presença do campo magnético resulta no desdobramento de alguns modos ressonantes. As características ressonantes são obtidas numericamente usando o software COMSOL Multiphysics em dois estudos distintos e complementares: o regime de cálculo de autofrequência referente aos modos naturais de ressonância e o de excitação por onda plana (plane wave) com incidência normal. As condições de contorno Floquet nos quatro lados das células unitárias são usadas para simular a estrutura periódica no plano do grafeno. O lado da célula unitária (ou seja, o período da matriz) usado no cálculo numérico é A = 9µm, o raio do disco de grafeno é D = 3µm. O problema da excitação de alguns modos por incidência de onda plana é discutido do ponto de vista da simetria circular que, para gerar os picos de ressonância neste regime, precisou ser quebrada através de um corte sutil no formato de fenda retangular de tamanho Lx = 10nm por Ly = 550nm, partindo axialmente da borda. O disco é modelado como elemento bidimensional, e isso fornece uma boa aproximação da espessura atômica de uma única camada desse material. A condutividade é modelada pelo modelo semi-clássico de Drude. A discussão das propriedades do ressonador é cumprida em termos de correntes no grafeno e campos eletromagnéticos fora do grafeno. As aplicações potenciais dos resultados obtidos são rotadores Faraday e Kerr, filtros controláveis e absorvedores para circuitos fotônicos THz
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Análise do QoE para streaming de vídeo em redes aéreas 5G mmWave de conectividade dupla
(Universidade Federal do Pará, 2022-02-18) PEREIRA, Ronilson Williame da Silva; SILVA, Marcelino Silva da; http://lattes.cnpq.br/7080513172499497
A evolução nas telecomunicações móveis tem permitido o aparecimento de novos formatos de redes visando atender à crescente demanda de dados sem fio, alimentado principalmente por mais visualização de conteúdo de vídeo. O espectro escasso disponível nas atuais redes celulares, não parece ser capaz de atender a essa explosão de dados sem fio, motivando uma mudança para explorar novas bandas de frequências. Atualmente, um dos grandes problemas das redes móveis atuais é o congestionamento em áreas mais densas como exemplo shows, eventos esportivos e festivais (eventos temporários), pois, temos uma maior concentração de usuários, consequentemente aumentando o volume no tráfego de dados. A comunicação de ondas milimétricas (mmWave, do inglês millimeter wave), bandas de frequência, entre 30 a 300 GHz surge como parte essencial para a próxima geração de redes celulares de quinta geração (5G), pois adotam frequências portadoras mais altas oferecendo alta largura de banda e menor latência. No entanto, o desempenho do sistema se degrada devido à alta perda de propagação e à sensibilidade dos links para obstáculos. Para mitigar tais fatores, nesta dissertação é proposta uma arquitetura 5G mmWave de conectividade dupla utilizando o LTE (Long Term Evolution) e a utilização de UAVs (do inglês, Unmanned Aerial Vehicles) como estações bases aéreas para fornecer garantias de conectividade e qualidade de experiência em streaming de vídeo, um cenário onde a proposta pode ser uma solução adequada, é para fornecer cobertura para eventos temporários. Através de simulações, foi a apresentada uma análise da Qualidade de Experiência (QoE), acerca da transmissão de vídeos 4K com o objetivo de avaliar a transmissão e qualidade dos vídeos percebidos pelos usuários. Os resultados simulados apontam a eficiência do sistema para aplicações multimídia utilizando vídeos, melhorando a QoE dos usuários sem fio em 43%.
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Análise numérica de sensor de ressonância plasmônica de superfície baseado em grafeno na faixa de terahertz
(Universidade Federal do Pará, 2022-06-24) SILVA, Wêndria Cunha da; COSTA, Karlo Queiroz da; http://lattes.cnpq.br/7932708321834647
Este trabalho propõe um sensor de índice de refração plasmônico em Terahertz baseado em Single-Layer Graphene operando como refratômetro na faixa de Terahertz. A configuração utilizada é Kretschmann, onde uma das variáveis que monitora a refletividade é o potencial químico. O sensor foi analisado através do método dos elementos finitos (FEM), utilizando o modelo baseado em estruturas bidimensionais. Foram calculadas as refletividades e as distribuições do campo magnético para diferentes parâmetros, tais como a espessura da amostra, frequência de operação, ângulo de incidência, variação do potência químico e da permissividade elétrica. Primeiramente foi feito um estudo para determinar a melhor frequência de operação, ângulo de incidência do sensor e espessura mínima que a amostra deveria possuir. Posteriormente comparou-se o modelo numérico com o analítico obtido através de duas literaturas. A partir dos resultados numéricos foram feitas análises paramétricas para verificar as variações na sensibilidade, largura a meia altura (FWHM) e resolução, todos parâmetros de qualidade do dispositivo. Os resultados numéricos são comparados com conceitos teóricos disponíveis na literatura e em trabalhos publicados recentemente.
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Analysis of classical and advanced control techniques tuned with reinforcement learning
(Universidade Federal do Pará, 2023-09-01) SILVA, Daniel Abreu Macedo da; SILVEIRA, Antonio da Silva; http://lattes.cnpq.br/1828468407562753
A teoria de controle é utilizada para estabilizar sistemas e obter respostas específicas para cada tipo de processo. Controladores clássicos, como o PID utilizado nesta pesquisa, são difundidos globalmente nas indústrias, isto por possuírem topologias bem estudadas pela literatura e serem facilmente aplicados em microcontroladores ou controladores lógico programáveis; já os avançados, como GMV, GPC e LQR também utilizados neste trabalho, possuem certa resistência em aplicações comuns das indústrias de base, mas são muito utilizados em sistemas de energia, aerospaciais e robóticos, pois a complexidade e estrutura desses métodos gera robustez e alcança desempenhos satisfatórios para processos de difícil controle. Neste trabalho, esses métodos são estudados e avaliados com uma abordagem de sintonia que utiliza o aprendizado por reforço. São aplicadas duas formas de sintonia para os controladores, estas são o método da Repetição e Melhora e o método de Jogos Diferenciais. O primeiro utiliza iterações offline, onde o agente do processo é a técnica de controle escolhida, que trabalha com os índices de desempenho e robustez como ambiente (métrica de como o processo está evoluindo), sendo capaz de organizar uma política de ajuste para o controlador, que se baseia em recompensar o fator de ponderação até obter o critério de parada do processo (resposta desejada). O segundo método se baseia em utilizar estratégias de reforço que recompensam o controlador conforme a resposta se modifica, assim o LQR aprende as políticas de controle ideais, adaptando se às mudanças do ambiente, o que permite obter melhor desempenho por recalcular os tradicionais ganhos encontrados com a equação de Ricatti para sintonia do regulador; neste método, os jogos diferenciais são utilizados como uma estrutura para modelar e analisar sistemas dinâmicos com múltiplos agentes. Para validar o que é apresentado, o Motor Tacogerador e o Ar Drone são escolhidos. O Motor Tacogerador é modelado com a estimação dos mínimos quadrados em uma estrutura ARX-SISO para avaliação do primeiro método de sintonia. O Ar Drone é modelado com uma abordagem em espaço de estados para avaliação do segundo método de sintonia.
Acesso aberto (Open Access)
Antena de grafeno composta de dipolo-espira para aumento da largura de banda
(Universidade Federal do Pará, 2017-02-17) AZEVEDO, Rodrigo Guimarães de; COSTA, Karlo Queiroz da; http://lattes.cnpq.br/7932708321834647
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.
Acesso aberto (Open Access)
Antena MIMO ultra banda larga para comunicações móveis
(Universidade Federal do Pará, 2015-07-10) LAGES, André Vinicius de Souza; DMITRIEV, Victor Alexandrovich; http://lattes.cnpq.br/0684541646225359
Propõe-se uma antena Ultra Banda Larga (Ultra-wideband/UWB) MIMO (Multiple input-Multiple output) com radiadores semielípticos, que operam em todas as faixas móveis entre 0.7-6 GHz, e adaptado para operar no espaço livre (FS) e perto da cabeça humana. Os elementos da antena são de forma idêntica e simétrica, alimentados por uma linha de microfita afunilada e formados por um monopólio semielíptico côncavo inclinado para atingir uma largura de banda maior, ocupando apenas um dos lados do substrato e promovendo um melhor aproveitamento do espaço. Um toco inclinado em 45° também foi adicionado para proporcionar a ressonância de baixa frequência. Além disso, o plano de terra tem cantos arredondados e uma cavidade no fim da linha de microfita para melhorar o casamento de impedância. Um ramo em forma de ‘’T’’ foi utilizado para melhorar o isolamento e correlação MIMO. Os resultados numéricos mostram bom isolamento e perdas de retorno. A eficiência de multiplexação é superior a - 3 dB no espaço livre e melhor do que - 8 dB perto do manequim da cabeça humana para quase todos os padrões de comunicações móveis no espectro de 0.7-6 GHz. A antena proposta é uma solução muito atraente para aplicações MIMO Ultra Banda Larga.
Acesso aberto (Open Access)
Aplicação de métodos teóricos na investigação da transferência auto-consistente de elétrons em nano-retificador orgânico
(Universidade Federal do Pará, 2009-02-11) ALEIXO, Vicente Ferrer Pureza; DEL NERO, Jordan; http://lattes.cnpq.br/5168545718455899
Neste trabalho apresentamos um estudo teórico da estrutura eletrônica de uma molécula do tipo Doador-dinitrobenzene e um grupo Aceitador-dihydrophenazine (D-A) com pontes poliênicas variando de π = 0 à π = 10. Trata-se de um sistema promissor para o desenvolvimento de retificadores moleculares, que sob dopagem química podem vir a adquirir propriedades elétricas de material condutor. E ainda, sob ação de campo elétrico externo apresenta comportamento equivalente ao de dispositivos usuais, mas com inúmeras vantagens como, por exemplo, tamanho extremamente reduzido e intensa resposta ótica em regime não-linear. Para estudar esse sistema, fizemos otimizações de geometria sistematicamente, levando em conta cálculos de ZINDO/S-CIS (Zerner´s Intermediate Neglect of Differential Orbital/Spectroscopic – Configuration Interaction Single) que utilizam 220 configurações em média. Observamos uma transferência eletrônica calculada por métodos derivados de Hartree-Fock. Nossos resultados mostram uma delocalização bem definida dos Orbitais Moleculares de Fronteira (OMFs) HOMO[LUMO] nos grupos D[A] para molécula com ponte poliênica relativamente grande. Para estruturas com ponte poliênica relativamente pequena o contrário é observado, e uma uniformidade dos OMFs nos terminais DA é verificada. O que indicaria que somente as estruturas com ponte poliênica relativamente grande seriam promissoras pra criação de dispositivos, tendo LUMO como canal de condução. Um estudo detalhado do rearranjo de carga molecular para a mesma estrutura, sob a ação de um campo elétrico externo mostrou que o transporte de carga no grupo D[A] independe do tamanho da ponte poliênica. A voltagem aplicada é intensa o bastante para criar um potencial de saturação para este sistema com grupos DA muito próximos (evidenciando uma região de saturação e uma região de operação para sistemas com pontes pequenas), normalmente presente e sistemas com ponte molecular relativamente grande e nos dispositivos semicondutores macroscópicos. Acreditamos que o OMF LUMO desempenha um papel importante no que diz respeito ao transporte de carga em estruturas relativamente grandes, seguido de falhas em estruturas moleculares onde o grupo D está muito próximo do A. Nossos resultados mostram que temos um retificador molecular que pode trabalhar corretamente como um retificador macroscópico.
Acesso aberto (Open Access)
Atenuação de oscilações magnetohidrodinâmicas em cuba de redução de alumínio usando estruturas periódica
(Universidade Federal do Pará, 2023-04-27) ANDERE, Thais Pascoal de Oliveira; OLIVEIRA, Rodrigo Melo e Silva de; http://lattes.cnpq.br/4768904697900863
A instabilidade magnetohidrodinâmica (MHD) em uma cuba de redução de alumínio surge da interação entre um fluido eletricamente condutor e um campo magnético gerado por correntes elevadas que percorrem os barramentos do circuito de alimentação da cuba. Tal fenômeno gera oscilações neste fluido, comprometendo a eficiência do processo de redução do alumínio. As cubas de redução consistem, em sua configuração usual, em um recipiente com paredes planas que acomodam o líquido. Neste trabalho é proposta uma nova geometria para o recipiente que acomoda o fluido baseada na inclusão de estruturas periódicas na base da cuba, com o objetivo de mitigar tais oscilações. A análise das oscilações do fluido é feita com um software desenvolvido neste trabalho para simular numericamente o processo em duas dimensões. A formulação numérica empregada é baseada no método de diferenças finitas no domínio do tempo para resolver as equações de Navier-Stokes (N-S) através do método de projeções de Chorin. O volume e a superfície do fluido são mapeados usando o método MAC, (marker and cell). O líquido é tratado como incompressível e viscoso, além de ser eletricamente condutor. As acelerações causadas pelo campo magnético e as correntes elétricas são acopladas a N-S pelo cálculo da Força de Lorentz. Os resultados são analisados e comparados através da diferença entre a variação da altura do fluido condutor em dois cenários, considerando a base da cuba plana, configuração atual, e com a inclusão das estruturas periódicas na base da cuba.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação de modos guiados em cabos de cobre para transmissão de dados em terabit por segundo
(Universidade Federal do Pará, 2020-03-27) SOUZA, Daynara Dias; COSTA, João Crisóstomo Weyl Albuquerque; http://lattes.cnpq.br/9622051867672434
As tecnologias baseadas em cobre têm usado os cabos de pares trançados e coaxiais como linhas de transmissão, explorando o modo TEM (Transversal Eletromagnético) para transmitir dados. Na tecnologia sobre par trançado, para garantir maiores taxas é necessário utilizar bandas de frequências cada vez maiores, o que implica também em aumento da atenuação sobre o modo TEM, com consequente limite na taxa de dados do enlace. As aplicações para sistemas de última geração (5G) demandam por taxas na ordem de dezenas Gbps (Gigabit por segundo), praticamente impossíveis de atender devido à sua atenuação, mesmo considerando enlaces curtos. Nesse contexto, no sentido de dar mais sobrevida aos cabos de pares trançados, foi proposto utilizá-los como guias de ondas, i.e., explorando seus modos de ordem superior para transmissão, em um sistema chamado de Terabit DSL (Digital Subscriber Line). Tais modos são do tipo TE (Transversal Elétrico) ou TM (Transversal Magnético), e surgem quando os comprimentos de onda, associados às frequências de operação, são da mesma ordem ou menores que as dimensões da seção transversal do cabo de par trançado. Fato semelhante se aplica aos cabos coaxiais. Ao utilizar esses modos, estima-se alcançar taxas de transmissão na ordem de Tbps (Terabit por segundo) em cabos de pares trançados. Isso possibilita, por exemplo, ter cabos de pares trançados e coaxiais como alternativas viáveis para a rede de transporte no futuro sistema 5G. Tais prognósticos assumem que o modelo baseado no modo guiado em um único fio condutor nu, conhecido como modelo de Sommerfeld, descreve a atenuação dos modos guiados de ordem superior em um par trançado. No entanto, é evidente que tal modelo não descreve adequadamente cabos de pares trançados, dado que a sua estrutura física é muita mais complexa. Assim sendo, é premente um estudo mais apurado sobre as características dos modos de ordem superior presentes em cabos de pares trançados e coaxiais, visando previsões em completa conformidade com a real estrutura e propagação eletromagnética através destes. Este trabalho investiga a propagação de vários modos guiados em cabos de pares trançados e coaxiais, a partir de simulações numéricas no software HFSS (High Frequency Structure Simulator), considerando características construtivas reais. Com base nos resultados obtidos, determinou-se a taxa de dados agregada de cada cabo usado como guia de ondas. Os resultados obtidos indicam que se pode alcançar para 10 metros de comprimento, taxas de dados de mais de 1,7 Tbps em apenas um par trançado, até 6,1 Tbps em um cabo de quatro pares trançados e aproximadamente 5,6 Tbps em um cabo coaxial.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação de técnica semi-supervisionada de análise de vetor comprimido (C2VA) em imagens de satélites para detecção de mudanças de uso e cobertura da terra
(Universidade Federal do Pará, 2017-12-15) SIRAVENHA, Ana Carolina Quintão; PELAES, Evaldo Gonçalves; http://lattes.cnpq.br/0255430734381362
Imagens de sensores remotos e sistemas de informação geográfica são poderosas ferramentas para o monitoramento do meio ambiente. A região de Carajás é um importante depósito de minerais no Brasil e, como as leis ambientais protegem uma grande parte dessa cadeia de montanhas, a região Sul/Sudeste do Pará tem estado no meio de um intenso conflito envolvendo interesses econômicos e da natureza. O maior projeto de mineração brasileiro, o projeto Carajás, ativo na região desde a década de 70 nessa região e sua influência direta e indireta atinge vários municípios, entre eles, Parauapebas, Canaã dos Carajás, Ourilândia do Norte, São Félix do Xingu e Tucumã. Os dados utilizados nesta tese são baseados na coleta informações de uso e cobertura de terra desses municípios, abrangendo uma área de aproximadamente 111.000 km2, com o objetivo de observar a intervenção da paisagem a partir de uma perspectiva em grande escala. Assim, por meio da técnica de análise de vetores de mudanças comprimido em conjunto com o método de clusterização fuzzy c-means, foram analisadas as mudanças ambientais em cada um dos municípios citados. Os resultados foram avaliados a partir de métricas comuns ao campo de processamento se imagens, tais quais, erro médio quadrático normalizado, entropia cruzada e índice de similaridade; além disso, foram extraídos valores de avaliação a partir da matriz de confusão, a saber razão kappa e acurácia total. Sob o ponto de vista da aplicabilidade das ferramentas propostas, percebeu-se que a combinação da análise de vetores comprimido com a clusterização fuzzy é suficientemente eficiente para a detecção e análise de mudanças no uso e cobertura da terra. As métricas de avaliação quantitativa e qualitativa mostram boa acurácia em comparação com as imagens de referência manualmente obtidas. Os resultados mostram que, em geral, a cobertura vegetativa foi substituída por pastagens, que por sua vez foram substituídas por áreas urbanas. A comparação com as estatísticas oficiais e a avaliação visual indicam boa precisão do presente estudo na estimativa da cobertura vegetal. Sob a perspectiva da preservação do meio ambiente, a presença de áreas ambientalmente protegidas impediu o aumento do desmatamento nessa região,onde as taxas de mudança observadas foram pelo menos 15% menores do que as regiões não protegidas.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação de técnicas de paralelização de algoritmos bioinspirados utilizando computação GPU: um estudo de casos para otimização de roteamento em redes ópticas
(Universidade Federal do Pará, 2015-03-06) TADAIESKY, Vincent Willian Araújo; SANTANA, Ádamo Lima de; http://lattes.cnpq.br/4073088744952858
A aplicação em logística de distribuição é diversa, a exemplo do planejamento de transporte e entrega de mercadorias ou no roteamento de dados em redes de telecomunicações. Dado a amplitude e capilaridade desses problemas, trabalhos vêm sendo desenvolvidos visando reduzir os gastos para o funcionamento de redes dessa magnitude, sobretudo no que tange à demanda de energia elétrica. Sendo assim, o presente trabalho apresenta uma proposta de método de resolução de problemas de roteamento com alto grau de demanda. O método proposto é baseado em algoritmos bioinspirados, que aliados a outros métodos, garantem a integridade das soluções obtidas, além de sua proximidade ao ótimo. Entretanto, tais algoritmos se tornam computacionalmente custosos à medida que a complexidade da aplicação em questão aumenta e, portanto, ambientes multiprocessados, como plataformas de computação em GPU, vêm sendo largamente utilizados para aumentar a performance dos mesmos. Sendo assim, este trabalho visa realizar testes sobre as técnicas de paralelização desses algoritmos mais difundidas, com o objetivo de avaliar qual estratégia tem melhor relação com cada algoritmo testado para o problema descrito acima. Os algoritmos que auxiliaram nos testes foram Algoritmos Genéticos e Otimização por Enxame de Partículas, que são altamente difundidos. Os resultados mostram que a estratégia de paralelização a ser utilizada depende tanto da plataforma em que está sendo implementada, quanto do problema a ser tratado.