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Título: Desenvolvimento de uma codificação wavelet adaptativa para um sistema de controle sobre canais sem fio
Autor(es): Gama, Felipe Oliveira Simões
Palavras-chave: Sistemas de comunicação sem fio;Codificação wavelet;Diversidade temporal;Desvanecimento rayleigh;Malha de controle
Data do documento: 30-Jan-2017
Citação: GAMA, Felipe Oliveira Simões. Desenvolvimento de uma codificação wavelet adaptativa para um sistema de controle sobre canais sem fio. 2017. 84f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2017.
Resumo: Wireless control systems have the capacity of sensing, control and actuation on the information exchanged between the wireless sensor nodes in a control loop. However, the exchanged information becomes susceptible to the degenerative effects produced by the multipath propagation. In order to minimize the destructive effects characteristic of wireless channels, several techniques have been investigated recently. Among them, the wavelet coding is a good alternative for the wireless communications by their robustness to the effects of the multipath and by its low computational complexity. This work proposes an adaptive wavelet coding whose parameters of code rate and signal constellation can vary according to the fading level, and evaluate the use of this transmission system in a control loop implemented by wireless sensor nodes. The performance of the adaptive system was evaluated in terms of bit error rate (BER) versus Eb=N0 and spectral efficiency, considering a time-varying channel with flat Rayleigh fading, and in terms of processing overhead on a control system with wireless communication. The results obtained through computational simulations and experimental tests show the efficiency of the insertion of the adaptive wavelet coding in a control loop with nodes interconnected by wireless link. These results enable the use of this technique in a wireless link control mesh, bringing it one step even closer to being applied in a practical control system.
metadata.dc.description.resumo: A transmissão de dados entre sensor, controlador e atuador dentro de malhas de controle que utilizam nós interconectados por enlace sem fio fica susceptível aos efeitos degenerativos produzidos pelos múltiplos percursos de propagação. Com o objetivo de minimizar esses efeitos destrutivos característicos dos canais sem fio, várias técnicas têm sido investigadas recentemente. Dentre elas, a codificação wavelet se apresenta como uma boa alternativa para os nós interconectados por enlace sem fio por sua robustez aos efeitos do canal sem fio e por sua baixa complexidade computacional. Este trabalho propõe um codificador wavelet adaptativo, com taxa de codificação e esquema de modulação que varia em função do nível de desvanecimento do canal sem fio, e avalia o uso desse sistema de transmissão em uma malha de controle implementada por nós sensores sem fio. O desempenho desse sistema adaptativo foi avaliado em termos de probabilidade de erro de bit (bit error rate, BER) versus Eb=N0 e de eficiência espectral, considerando um modelo de canal variante no tempo com desvanecimento Rayleigh plano. Os resultados obtidos através de simulações computacionais e por testes experimentais demonstram a eficiência da inserção da codificação wavelet adaptativa em uma malha de controle com nós interconectados por enlace sem fio. Esses resultados habilitam o uso dessa técnica em malha de controle com enlace sem fio, trazendo-a um passo ainda mais próximo de ser aplicada em um sistema de controle prático.
URI: http://hdl.handle.net/123456789/23091
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