https://hdl.handle.net/ripcmb/30294 Wed, 01 Apr 2026 01:25:39 GMT 2026-04-01T01:25:39Z https://hdl.handle.net/20.500.14867/848032 Título: Estimação de canal utilizando amostragem compressiva em sistemas com superfícies inteligentes reconfiguráveis híbridas Autor(es): Martiniano, Luiz Henrique de Oliveira Abstract: Reconfigurable Intelligent Surfaces (RIS) represent a promising solution for enhancing transmission rates and coverage in 6G systems. This research analyzes the use of RIS with the goal of optimizing channel estimation — a fundamental process for ensuring commu- nication quality in next-generation mobile networks. The proposed approach considers a hybrid RIS architecture composed of passive reflecting elements alongside a fraction of active elements, which can not only reflect incoming signals but also operate as receivers. This additional capability is crucial: in a fully passive RIS, only the cascaded channel (between the Base Station and the RIS, followed by the RIS-to-user link) can be obser- ved, making it impossible to estimate each channel component separately. In contrast, the hybrid configuration enables direct observation of the received signals through the active elements, allowing individual estimation of both the RIS-to-BS and RIS-to-User Equipment (UE) channels. As a result, cascaded channel estimation is greatly simplified, significantly reducing the overall complexity. To further minimize the number of active receiving elements and shorten pilot sequence lengths, the sparse nature of the channel is exploited through Compressive Sensing (CS). The CS-based channel estimation technique proposed in this dissertation — named Orthogonal Matching Pursuit - Successive Refi- nements (OMP-SR) — progressively improves the search for an optimal sparse solution through successive refinement steps, thereby reducing the Mean Squared Error (MSE) between the estimated and true channel. OMP-SR stands out by delivering more accu- rate channel estimates with lower computational overhead, making it a strong candidate for practical deployment in 6G communication systems employing RIS. Simulation re- sults demonstrate substantial performance gains and notable reductions in complexity when compared to similar approaches or other established techniques such as Basis Pur- suit (BP), Compressive Sampling Matching Pursuit (CoSaMP), Matching Pursuit (MP), Orthogonal Matching Pursuit (OMP), Orthogonal Matching Pursuit - Phase Rotation (OMP-PR), and Subspace Pursuit (SP). Descrição: Superfícies Inteligentes Reconfiguráveis (RIS, do inglês Reconfigurable Intelligent Surface) constituem uma alternativa promissora para ampliar a taxa de transmissão e a cobertura em sistemas 6G. Esta pesquisa analisa o emprego de RIS visando otimizar a estimação de canal, processo fundamental para assegurar a qualidade da comunicação em redes móveis de última geração. A proposta considera uma RIS híbrida, composta por elementos passivos refletores e uma fração de elementos ativos, que são capazes não só de refletir o sinal, mas também funcionar como receptores. Essa característica adicional é crucial, pois em uma RIS totalmente passiva apenas o canal cascata (entre a estação rádio-base e a RIS, seguido do enlace entre a RIS e o usuário) poderia ser observado, tornando inviável a estimação separada de cada componente. Já na configuração híbrida, os elementos ativos possibilitam observar diretamente os sinais recebidos, o que permite estimar individualmente o canal entre a RIS e a estação rádio-base (BS, do inglês Base Station) e o canal entre a RIS e o equipamento do usuário (UE, do inglês User Equipment). Dessa forma, a estimação do canal cascata é simplificada, reduzindo significativamente a complexidade do processo. Contudo, a fim de minimizar a quantidade de elementos receptores ativos e reduzir o comprimento de sequências piloto, explora-se a natureza esparsa do canal através da técnica de amostragem compressiva (CS, do inglês Compressive Sensing). A técnica de estimação de canal baseada em CS proposta nesta dissertação, denominada Orthogonal Matching Pursuit - Successive Refinements (OMP-SR), aprimora a busca pela solução ótima e esparsa de forma sucessiva, reduzindo o Erro Quadrático Médio (MSE, do inglês Mean Squared Error) entre o canal estimado e o real. O OMP-SR se destaca por oferecer estimativas de canal mais precisas com menor demanda de recursos computacionais, configurando-se como uma solução promissora para aplicações práticas em sistemas de comunicação 6G com RIS. Os resultados de simulação evidenciam ganhos expressivos de desempenho e de redução da complexidade, quando comparado a propostas similares ou a outras técnicas como Basis Pursuit (BP), Compressive Sampling Matching Pursuit (CoSaMP), Matching Pursuit (MP), Orthogonal Matching Pursuit (OMP), Orthogonal Matching Pursuit - Phase Rotation (OMP-PR) e Subspace Pursuit (SP). Tipo: masterThesis Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT https://hdl.handle.net/20.500.14867/848032 2025-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/ripcmb/847472 Título: Análise de desempenho da rede móvel 5G no atendimento de aplicações para um veículo de superfície não tripulado Autor(es): Antunes, Renato de Almeida Abstract: The advancement of 5G networks makes it possible to support new applications and services not covered by previous generations. The maritime sector is not indifferent to this evolution, driving the development of Unmanned Surface Vehicles (USVs) with advanced guidance, navigation, and control techniques. The operation of USV applications requires compliance with specific requirements by the communication network. In this context, it is still challenging for mobile network operators to adequately serve these applications. To analyze the network's performance in serving USV applications, including its remote operation, this work conducts measurement campaigns in a real scenario with commercial cellular mobile network coverage with 5G technology. The methodology used consists of generating traffic through USV applications and continuous simulated traffic, with the vessel moving at different speeds, and fixed points within a pre-defined route at the test site. The system evaluation was carried out by relating data rate and latency to propagation conditions. The results obtained in this work indicate that the significant degradation of these conditions for the maritime test environment occurs from -90 dBm for the received signal power and 10 dB for the signal-to-noise ratio, with a consequent drop in the data rate and increase of latency. This is associated with the section of the route starting 1600 meters away from the antenna. In comparison with an urban terrestrial environment, it can be observed that the coverage area was smaller as the buildings and vegetation themselves obstruct the signal. Descrição: O avanço das redes 5G torna possível o atendimento de novas aplicações e serviços não atendidos pelas gerações anteriores. O setor marítimo não é indiferente a essa evolução, impulsionando o desenvolvimento de Veículos de Superfície Não Tripulados (VSNTs) com técnicas avançadas de orientação, navegação e controle. A operação de aplicações do VSNT demanda o cumprimento de requisitos próprios pela rede de comunicação. Neste contexto, ainda é um desafio para as operadoras de rede móvel atender adequadamente a essas aplicações. Com o objetivo de analisar o desempenho da rede no atendimento das aplicações de VSNT, incluindo sua operação de forma remota, este trabalho conduz campanhas de medição em cenário real com cobertura de rede móvel celular comercial com tecnologia 5G. A metodologia empregada consiste em gerar tráfego através das aplicações do VSNT e de tráfego simulado contínuo, com a embarcação em movimento, em velocidades diferentes, e em pontos fixos dentro de uma rota pré-definida no local dos testes. A avaliação do sistema foi realizada relacionando a taxa de dados e a latência com as condições de propagação. Os resultados obtidos neste trabalho indicam que a degradação significativa dessas condições para o ambiente marítimo de teste ocorre a partir de -90 dBm para a potência do sinal recebido e 10 dB para a relação sinal-ruído, com consequente queda na taxa de dados e aumento da latência. Isto está associado ao trecho do percurso com início em 1600 metros de distância da antena. Na comparação com um ambiente urbano terrestre, pode ser observado que a área de cobertura foi menor dado que as próprias edificações e vegetação obstruem o sinal. Tipo: masterThesis Mon, 01 Jan 2024 00:00:00 GMT https://hdl.handle.net/ripcmb/847472 2024-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/ripcmb/846952 Título: Avaliação de segurança e desempenho de rádio definido por software em ambientes virtualizados para redes de acesso na internet das coisas Autor(es): Bezerra, Govinda Mohini Gonzales Descrição: A 5ª Geração (5G) de comunicação móvel é um salto na evolução na comunicação celular, oferecendo velocidades ultra-rápidas, comunicação massiva do tipo máquina e latência mínima. Essa tecnologia contribui para a conectividade ubíqua de pessoas e dispositivos, criando uma base sólida para a Internet das Coisas (IoT), realidade aumentada, inteligência artificial e outras tecnologias emergentes. Esta dissertação aborda dois aspectos relevantes para as redes 5G e está dividida em duas partes: o uso de dispositivos Rádio Definido por Software (SDR) em ambientes virtualizados para implementação de Rede de Acesso de Rádio (RAN) de redes móveis e a privacidade dos usuários na utilização de dispositivos de Internet das Coisas (IoT). Os equipamentos de hardware programáveis SDR trazem grande flexibilidade aos projetos, uma vez que é possível realizar modificações significativas nas aplicações e ainda executá-las no mesmo dispositivo. Nesse contexto de flexibilidade e otimização, a virtualização oferece muitos benefícios em melhorar as taxas de utilização do hardware, reduzindo a ociosidade dos equipamentos. Assim, esta dissertação apresenta uma discussão detalhada dos desafios enfrentados ao implementar aplicações utilizando SDRs em ambientes virtualizados. Para tal, utilizam-se diferentes cenários de teste contendo duas diferentes formas de virtualização, máquinas virtuais e contêineres, e dois modelos diferentes de SDR do tipo Universal Software Radio Peripheral (USRP). Os resultados mostram que o contêiner tem um desempenho próximo ao sistema operacional nativo, enquanto as máquinas virtuais geram uma sobrecarga de processamento que afeta a qualidade das comunicações das aplicações SDR. Na segunda parte desta dissertação, os aspectos abordados da rede 5G são a segurança e a privacidade de dispositivos de IoT. Cada vez mais, há uma maior variedade de dispositivos com preços acessíveis e, por consequência, seu uso está cada vez mais ubíquo em automações de rotinas em residências, empresas e indústrias. Conhecer os tipos de dispositivos IoT conectados em uma rede tem o potencial de revelar padrões de comportamentosdousuárioepermitiraexploraçãodebrechasdesegurançadosdispositivos. Dessa forma, propõe-se o uso de três modelos de aprendizado de máquina, Rede Neural Convolucional (CNN), memória de curto e longo prazo - Long Short-Term Memory (LSTM) e Extreme Gradient Boosting (XGBoost), para inferir quais os tipos de dispositivos estão conectados em uma rede. Os resultados mostram que é possível descobrir os dispositivos através da análise estatística do tráfego de rede com acurácia, precisão e recall de 99%. Dessa forma, identifica-se o comprometimento da privacidade dos usuários, uma vez que categorias e modelos de equipamentos são revelados, indicando preferência e padrões de comportamento dos usuários. Tipo: masterThesis Mon, 01 Jan 2024 00:00:00 GMT https://hdl.handle.net/ripcmb/846952 2024-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/ripcmb/846865 Título: Conjunto de antenas em fase para sistemas de comunicação Autor(es): Silva, Igor Antonio da Costa Descrição: É proposto, neste trabalho, projetar uma antena coplanar com dimensões reduzidas para operar em banda X. A antena de casamento de fase coplanar com três elementos é projetada utilizando dipolos de circuito impresso como elementos irradiantes, guias de onda integrados em substrato para realizar o desacoplamento e o substrato de baixo custo FR4. A estrutura proposta possibilita que seja realizada excitação ótica. O modelo simulado apresenta largura de banda de 610MHz, sendo esta de 9,7GHz a 10,31GHz. É obtido um sensoriamento angular de até 68°, com áreas úteis de −34° a −19° e 19° a 34°. Em toda a área angular útil, o direcionamento do feixe varia 5° a cada defasamento de aproximadamente 50° no sinal de entrada. Quando os sinais de entrada não possuem diferença de fase, o feixe se torna menos diretivo e aponta para quatro ângulos diferentes: −35°, −6°, 6° e 35°. O protótipo fabricado apresenta largura de banda de 430MHz, sendo esta de 9,44GHz a 9,87GHz. Acomparaçãoentreresultadossimuladosemedidosapresentam consistência. Apesar de ser angularmente limitada, a antena de casamento de fase proposta pode ser utilizada em algumas aplicações sugeridas, como, por exemplo, sistemas de detecção e rastreamento de alvos aéreos. Palavras-chave: Antena de Casamento de Fase, Comunicação Satelital, Sistemas de Detecção e Rastreamento de Alvos Aéreos. Tipo: masterThesis Mon, 01 Jan 2024 00:00:00 GMT https://hdl.handle.net/ripcmb/846865 2024-01-01T00:00:00Z