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dc.contributor.advisor1Ribeiro, Moisés Vidal-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1290711673273506pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Baig, Sobia-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/pt_BR
dc.contributor.referee1Andrade Filho, Luciano Manhães de-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/pt_BR
dc.contributor.referee2Martins, Wallace Alves-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/9831529608100233pt_BR
dc.creatorMoreira, Túlio Fernandes-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3021880483475670pt_BR
dc.date.accessioned2022-10-21T15:17:29Z-
dc.date.available2022-10-21-
dc.date.available2022-10-21T15:17:29Z-
dc.date.issued2022-03-14-
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/14560-
dc.description.abstractThis thesis investigates the impacts of interference caused by cyclic prefix (CP) violation and symbol timing offset (STO) in data communication schemes applied to power line communication (PLC) when different types of schemes are taken into account. In this context, it is presented a framework capable of unifying a set of data communication schemes, which uses the fast Fourier transform, when the aforementioned problems are considered. Based on the framework, closed-form equations are presented for the orthogonal chirp division multiplexing (OCDM), single carrier cyclic prefix (SCCP, and orthogonal Stockwell division multiplexing (OSDM). Relying on the derived expressions, this thesys shows that the OCDM, SCCP, and OSDM schemes present a normalized signal-to-noise ratio (nSNR) equal to the harmonic mean of the nSNR presented by the hermetian symmetric orthogonal frequency division multiplexing (HS-OFDM) scheme. Furthermore, the framework’s ability to derive the HS-OFDM, OCDM, SCCP, and OSDM schemes from the same mathematical formulation facilitates the design of transceivers for those schemes, in which each of them presents diffenrents advantages and disadvanges in relation to specifics characteristics of the data communication media. This thesys also discusses the numerical analysis between the HS-OFDM, OCDM, SCCP, and OSDM for different levels of CP violation and STO when the data communication channels are modeled as linear and time invariant systems, which occupy the frequency width of 0 to 500 kHz and is disturbed by an additive noise modeled as white and colored Gaussian random process. The numerical analysis is based on the data rate, which allows uniform allocation (UA) and optimal allocation (OA), and bit error probability, which uses adaptative modulation to allocate the same amount of bits in each subcarrier (HS-OFDM), subchirp (OCDM), subsymbol (SCCP) and tile (OSDM). Considering that channel state information (CSI) is completely known by the transmitter, the main parameter for the analysis is the data rate. However, when CSI is not known at the transmitter side, the bit error probability is the main parameter. The data rate results show that HS-OFDM is the best scheme, followed by the OSDM, whilst the bit error probability results show the OCDM as the better one. Finally, the present thesis demonstrates that the unified mathematical formulation allows a comparative analysis of various data communication schemes when different scenarios with distinct problems are considered.pt_BR
dc.description.resumoA presente dissertação investiga os impactos das interferências causadas pela violação do comprimento de prefixo cíclico e deslocamento temporal de símbolo no desempenho de esquemas de comunicação de dados aplicados a transmissão de dados através da rede de energia elétrica (do inglês power line communication - PLC) quando vários esquemas de comunicação digital de dados são considerados. Nesse contexto, é introduzido um arcabouço capaz de unificar vários esquemas de comunicação de dados, que contêm transformação rápida de Fourier, quando os problemas supracitados são conjuntamente tratados. Baseando nesse arcabouço, expressões algébricas são apresentadas para os esquemas multiplexação ortogonal por divisão de chirp (do inglês othogonal chirp division multiplexing - OCDM), monoportadora com prefixo cíclico (do inglês single carrier cyclic prefix - SCCP) e multiplexação ortogonal por divisão de Stockwell (do inglês orthogonal Stockwell division multiplexing – OSDM). A partir dessas expressões algébricas, a presente dissertação mostra que os esquemas OCDM, SCCP e OSDM apresentam relações sinal-ruído normalizada (do inglês normalized signal-to-noise ratio - nSNR) igual à média harmônica da nSNR observada no esquema multiplexação por divisão de frequência ortogonal simétrica hermitiana (do inglês hermitian symmetric orthogonal frequency division multiplexing - HS-OFDM). Além disso, a capacidade do arcabouço em obter os esquemas HS-OFDM, OCDM, SCCP e OSDM a partir de uma mesma formulação facilita o projeto de transceptores que contemplem esses esquemas, os quais apresentam distintas vantagens e desvantagem em relação as características específicas dos meios de comunicação de dados. A presente dissertação também discute a análise numérica comparativa entre os esquemas HSOFDM, OCDM, SCCP e OSDM para diferentes níveis de violações do comprimento prefixo cíclico e do deslocamento temporal de símbolo quando os canais de comunicação de dados são modelados como sistemas lineares e invariantes no tempo, ocupam a faixa de frequência entre 0 e 500 kHz e existe a presença aditiva de ruído modelado como processos aleatórios gaussiano branco e colorido. Os parâmetros balizadores da análise numérica comparativa é a taxa de bits, o que permite a alocação uniforme de potência (do inglês uniform power allocation - UA) e alocação ótima de potência (do inglês optimal power allocation - OA), e a probabilidade bits errados, a qual emprega a modulação digital adaptativa para alocar a mesma quantidade de bits nas subportadoras (HS-OFDM), subchips (OCDM), subsímbolos (SCCP) e grupos de subportadoras (OSDM). Considerando as informações dos estados do canal são completamente conhecidas pelo transmissor, a taxa de bits é utilizada como parâmetro de análise, enquanto a probabilidade de bits errados é utilizada como parâmetro de análise quando o transmissor não dispõe de nenhum conhecimento das informações dos estados do canal. Os resultados, em termos de taxa de bits, mostram que o HS-OFDM é o melhor esquema, seguido pelo OSDM. Já a análise, em termos de probabilidade de bits errados, mostra que o OCDM é o melhor esquema para lidar com a violação do comprimento do prefixo cíclico e deslocamento de tempo de símbolo. Finalmente, a presente dissertação mostra que a formulação unificada permite analisar de forma comparativa vários esquemas de modulação digital de dados em diferentes cenários quando restrições e problemas distintos são considerados.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológicopt_BR
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Geraispt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentFaculdade de Engenhariapt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Elétricapt_BR
dc.publisher.initialsUFJFpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectComunicação via rede de energia elétricapt_BR
dc.subjectModulação multiportadorapt_BR
dc.subjectViolação de comprimento de prefixo cíclicopt_BR
dc.subjectDeslocamento de tempo de símbolopt_BR
dc.subjectPower line communicationpt_BR
dc.subjectMulticarrier modulationpt_BR
dc.subjectCyclic prefix length violationpt_BR
dc.subjectSymbol timing offsetpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICApt_BR
dc.titleA framework to unify HS-OFDM, OCDM, SCCP, and OSDM schemes under certain interferencept_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Elétrica (Dissertações)



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