Nonlinear behavioral modeling of mixed signal RF-digital I/O devices

Esta tese investiga a caracteriza����o (e modela����o) de dispositivos que realizam o interface entre os dom��nios digital e anal��gico, tal como os buffers de sa��da dos circuitos integrados (CI). Os terminais sem fios da atualidade est��o a ser desenvolvidos tendo em vista o conceito de r��dio-definido-por-software introduzido por Mitola. Idealmente esta arquitetura tira partido de poderosos processadores e estende a opera����o dos blocos digitais o mais pr��ximo poss��vel da antena. Neste sentido, n��o �� de estranhar que haja uma crescente preocupa����o, no seio da comunidade cient��fica, relativamente �� caracteriza����o dos blocos que fazem o interface entre os dom��nios anal��gico e digital, sendo os conversores digital-anal��gico e anal��gico-digital dois bons exemplos destes circuitos. Dentro dos circuitos digitais de alta velocidade, tais como as mem��rias Flash, um papel semelhante �� desempenhado pelos buffers de sa��da. Estes realizam o interface entre o dom��nio digital (n��cleo l��gico) e o dom��nio anal��gico (encapsulamento dos CI e parasitas associados ��s linhas de transmiss��o), determinando a integridade do sinal transmitido. Por forma a acelerar a an��lise de integridade do sinal, aquando do projeto de um CI, �� fundamental ter modelos que s��o simultaneamente eficientes (em termos computacionais) e precisos. Tipicamente a extra����o/valida����o dos modelos para buffers de sa��da �� feita usando dados obtidos da simula����o de um modelo detalhado (ao n��vel do trans��stor) ou a partir de resultados experimentais. A ��ltima abordagem n��o envolve problemas de propriedade intelectual; contudo �� raramente mencionada na literatura referente �� caracteriza����o de buffers de sa��da. Neste sentido, esta tese de Doutoramento foca-se no desenvolvimento de uma nova configura����o de medi����o para a caracteriza����o e modela����o de buffers de sa��da de alta velocidade, com a natural extens��o aos dispositivos amplificadores comutados RF-CMOS. Tendo por base um procedimento experimental bem definido, um modelo estado-da-arte �� extra��do e validado. A configura����o de medi����o desenvolvida aborda n��o apenas a integridade dos sinais de sa��da mas tamb��m do barramento de alimenta����o. Por forma a determinar a sensibilidade das quantias estimadas (tens��o e corrente) aos erros presentes nas diversas vari��veis associadas ao procedimento experimental, uma an��lise de incerteza �� tamb��m apresentada.

Communication middleware for the future mobile internet

A evolu����o constante em novas tecnologias que providenciam suporte �� forma como os nossos dispositivos se ligam, bem como a forma como utilizamos diferentes capacidades e servi��os on-line, criou um conjunto sem precedentes de novos desafios que motivam o desenvolvimento de uma recente ��rea de investiga����o, denominada de Internet Futura. Nesta nova ��rea de investiga����o, novos aspectos arquiteturais est��o ser desenvolvidos, os quais, atrav��s da re-estrutura����o de componentes nucleares subjacentesa que comp��em a Internet, progride-a de uma forma capaz de n��o s��o fazer face a estes novos desafios, mas tamb��m de a preparar para os desafios de amanh��. Aspectos chave pertencendo a este conjunto de desafios s��o os ambientes de rede heterog��neos compostos por diferentes tipos de redes de acesso, a cada vez maior mudan��a do tr��fego peer-to-peer (P2P) como o tipo de tr��fego mais utilizado na Internet, a orquestra����o de cen��rios da Internet das Coisas (IoT) que exploram mecanismos de intera����o Maquinaa-Maquina (M2M), e a utiliza����o de mechanismos centrados na informa����o (ICN). Esta tese apresenta uma nova arquitetura capaz de simultaneamente fazer face a estes desafios, evoluindo os procedimentos de conectividade e entidades envolvidas, atrav��s da adi����o de uma camada de middleware, que age como um mecanismo de gest��o de controlo avan��ado. Este mecanismo de gest��o de controlo aproxima as entidades de alto n��vel (tais como servi��os, aplica����es, entidades de gest��o de mobilidade, opera����es de encaminhamento, etc.) com as componentes das camadas de baixo n��vel (por exemplo, camadas de liga����o, sensores e atuadores), permitindo uma otimiza����o conjunta dos procedimentos de liga����o subjacentes. Os resultados obtidos n��o s�� sublinham a flexibilidade dos mecanismos que compoem a arquitetura, mas tamb��m a sua capacidade de providenciar aumentos de performance quando comparados com outras solu����es de funcionamento espec��fico, enquanto permite um maior leque de cen��ios e aplica����es.

Context-based wireless mesh networks

In the modern society, new devices, applications and technologies, with sophisticated capabilities, are converging in the same network infrastructure. Users are also increasingly demanding in personal preferences and expectations, desiring Internet connectivity anytime and everywhere. These aspects have triggered many research efforts, since the current Internet is reaching a breaking point trying to provide enough flexibility for users and profits for operators, while dealing with the complex requirements raised by the recent evolution. Fully aligned with the future Internet research, many solutions have been proposed to enhance the current Internet-based architectures and protocols, in order to become context-aware, that is, to be dynamically adapted to the change of the information characterizing any network entity. In this sense, the presented Thesis proposes a new architecture that allows to create several networks with different characteristics according to their context, on the top of a single Wireless Mesh Network (WMN), which infrastructure and protocols are very flexible and self-adaptable. More specifically, this Thesis models the context of users, which can span from their security, cost and mobility preferences, devices��� capabilities or services��� quality requirements, in order to turn a WMN into a set of logical networks. Each logical network is configured to meet a set of user context needs (for instance, support of high mobility and low security). To implement this user-centric architecture, this Thesis uses the network virtualization, which has often been advocated as a mean to deploy independent network architectures and services towards the future Internet, while allowing a dynamic resource management. This way, network virtualization can allow a flexible and programmable configuration of a WMN, in order to be shared by multiple logical networks (or virtual networks - VNs). Moreover, the high level of isolation introduced by network virtualization can be used to differentiate the protocols and mechanisms of each context-aware VN. This architecture raises several challenges to control and manage the VNs on-demand, in response to user and WMN dynamics. In this context, we target the mechanisms to: (i) discover and select the VN to assign to an user; (ii) create, adapt and remove the VN topologies and routes. We also explore how the rate of variation of the user context requirements can be considered to improve the performance and reduce the complexity of the VN control and management. Finally, due to the scalability limitations of centralized control solutions, we propose a mechanism to distribute the control functionalities along the architectural entities, which can cooperate to control and manage the VNs in a distributed way.

Cooperative positioning for heterogeneous wireless systems

Future emerging market trends head towards positioning based services placing a new perspective on the way we obtain and exploit positioning information. On one hand, innovations in information technology and wireless communication systems enabled the development of numerous location based applications such as vehicle navigation and tracking, sensor networks applications, home automation, asset management, security and context aware location services. On the other hand, wireless networks themselves may bene t from localization information to improve the performances of di erent network layers. Location based routing, synchronization, interference cancellation are prime examples of applications where location information can be useful. Typical positioning solutions rely on measurements and exploitation of distance dependent signal metrics, such as the received signal strength, time of arrival or angle of arrival. They are cheaper and easier to implement than the dedicated positioning systems based on ngerprinting, but at the cost of accuracy. Therefore intelligent localization algorithms and signal processing techniques have to be applied to mitigate the lack of accuracy in distance estimates. Cooperation between nodes is used in cases where conventional positioning techniques do not perform well due to lack of existing infrastructure, or obstructed indoor environment. The objective is to concentrate on hybrid architecture where some nodes have points of attachment to an infrastructure, and simultaneously are interconnected via short-range ad hoc links. The availability of more capable handsets enables more innovative scenarios that take advantage of multiple radio access networks as well as peer-to-peer links for positioning. Link selection is used to optimize the tradeo between the power consumption of participating nodes and the quality of target localization. The Geometric Dilution of Precision and the Cramer-Rao Lower Bound can be used as criteria for choosing the appropriate set of anchor nodes and corresponding measurements before attempting location estimation itself. This work analyzes the existing solutions for node selection in order to improve localization performance, and proposes a novel method based on utility functions. The proposed method is then extended to mobile and heterogeneous environments. Simulations have been carried out, as well as evaluation with real measurement data. In addition, some speci c cases have been considered, such as localization in ill-conditioned scenarios and the use of negative information. The proposed approaches have shown to enhance estimation accuracy, whilst signi cantly reducing complexity, power consumption and signalling overhead.

Valoriza����o do sistema construtivo do patrim��nio edificado

Este trabalho analisa a valoriza����o e salvaguarda do sistema construtivo das edifica����es de arquitetura civil do s��culo XIX, frente ��s interven����es a que s��o submetidas, diante da necessidade de adapta����o a usos e fun����es da vida contempor��nea. Tem como estudo de caso o centro hist��rico de S��o Lu��s do Maranh��o. Para sua elabora����o, foram desenvolvidas as seguintes etapas: fundamenta����o te��rica e conceitual do tema; an��lise dos aspectos da organiza����o f��sico-espacial da arquitetura produzida no s��culo XIX; leitura, an��lise e interpreta����o da constitui����o tipol��gica e estado de conserva����o do acervo arquitet��nico do centro hist��rico de S��o Lu��s e verifica����o das interven����es referentes �� conserva����o da integridade do sistema construtivo. Al��m da pesquisa, o trabalho apresenta algumas recomenda����es sobre a conserva����o da autenticidade do sistema construtivo das edifica����es patrimoniais, como forma de contribui����o para orientar futuras interven����es de reabilita����o.

Din��micas de envolvimento das pessoas com incapacidade nas atividades tur��sticas

A promo����o de uma sociedade mais inclusiva tem vindo a refletir-se numa progressiva tomada de consci��ncia das dimens��es associadas ao turismo acess��vel para todos. Ao mesmo tempo, no plano discursivo, assume-se cada vez mais o turismo como um bem social de primeira necessidade, essencial na qualidade de vida. No entanto, tamb��m �� igualmente reconhecido que o acesso ��s pr��ticas tur��sticas, por parte de pessoas com incapacidade, continua a ser moldado por dificuldades de v��ria ordem, ��s quais o sector do turismo n��o tem sabido responder, ou, pelo menos, a perce����o consciente deste facto social tem sido muito d��bil e incipiente. Partindo destes pressupostos, a nossa investiga����o centrou-se, particularmente, na compreens��o das din��micas de envolvimento e de participa����o das pessoas com incapacidade nas atividades tur��sticas. Concretamente, pretendemos analisar os aspetos associados �� experi��ncia das pessoas com incapacidade visual ou incapacidade f��sica, identificando os fatores que restringem (inibidores) e os fatores que afetam a decis��o de viajar de forma positiva (os facilitadores), procurando compreender como �� que as pessoas se adaptam e se tornam viajantes ativos. Para a concretiza����o deste objetivo utilizou-se um estudo qualitativo, baseado em entrevistas longas, que procurou dar voz aos atores com incapacidade visual e f��sica. O tratamento da informa����o recolhida foi efetuado com base na an��lise de conte��do de tipo tem��tico-categorial. Os resultados assim obtidos permitem extrair as seguintes conclus��es principais: a participa����o em atividades tur��sticas por parte das pessoas com incapacidade f��sica e visual resulta de um processo din��mico e interativo, no qual interv��m m��ltiplos fatores, com influ��ncia positiva ou negativa, na conflu��ncia do seu contexto pessoal, da sua condi����o de incapacidade e do seu ambiental social, com um impacto vari��vel nas diferentes etapas do processo.

Perception and software architecture for mobile robotics

When developing software for autonomous mobile robots, one has to inevitably tackle some kind of perception. Moreover, when dealing with agents that possess some level of reasoning for executing their actions, there is the need to model the environment and the robot internal state in a way that it represents the scenario in which the robot operates. Inserted in the ATRI group, part of the IEETA research unit at Aveiro University, this work uses two of the projects of the group as test bed, particularly in the scenario of robotic soccer with real robots. With the main objective of developing algorithms for sensor and information fusion that could be used e ectively on these teams, several state of the art approaches were studied, implemented and adapted to each of the robot types. Within the MSL RoboCup team CAMBADA, the main focus was the perception of ball and obstacles, with the creation of models capable of providing extended information so that the reasoning of the robot can be ever more e ective. To achieve it, several methodologies were analyzed, implemented, compared and improved. Concerning the ball, an analysis of ltering methodologies for stabilization of its position and estimation of its velocity was performed. Also, with the goal keeper in mind, work has been done to provide it with information of aerial balls. As for obstacles, a new de nition of the way they are perceived by the vision and the type of information provided was created, as well as a methodology for identifying which of the obstacles are team mates. Also, a tracking algorithm was developed, which ultimately assigned each of the obstacles a unique identi er. Associated with the improvement of the obstacles perception, a new algorithm of estimating reactive obstacle avoidance was created. In the context of the SPL RoboCup team Portuguese Team, besides the inevitable adaptation of many of the algorithms already developed for sensor and information fusion and considering that it was recently created, the objective was to create a sustainable software architecture that could be the base for future modular development. The software architecture created is based on a series of di erent processes and the means of communication among them. All processes were created or adapted for the new architecture and a base set of roles and behaviors was de ned during this work to achieve a base functional framework. In terms of perception, the main focus was to de ne a projection model and camera pose extraction that could provide information in metric coordinates. The second main objective was to adapt the CAMBADA localization algorithm to work on the NAO robots, considering all the limitations it presents when comparing to the MSL team, especially in terms of computational resources. A set of support tools were developed or improved in order to support the test and development in both teams. In general, the work developed during this thesis improved the performance of the teams during play and also the e ectiveness of the developers team when in development and test phases.

Turismo acess��vel : recurso de coping para gerir o stress na incapacidade

As sociedades contempor��neas testemunham os efeitos negativos do stress sobre a sa��de, existindo evid��ncias emp��ricas do relacionamento rec��proco entre stress e doen��a (infeciosas, cr��nicas, cardiovasculares, cancro) (Iwasaki & Mannell, 2000). Por outro lado, Walden (2007) sublinha que o stress varia de acordo com as circunst��ncias de vida e Rode et al. (2012) acrescentam que as pessoas com incapacidade apresentam taxas mais elevadas de problemas de sa��de relacionados com o stress do que a popula����o em geral. Neste contexto, surge o lazer como mecanismo de coping, como instrumento restaurador e ben��fico para a sa��de (Caldwell, 2005; Wijndaele et al., 2007). Assim, considerando o turismo como uma marcante atividade recreacional em tempo de lazer na vida das pessoas, e uma oportunidade de relaxamento e intera����o social (Richards, et al., 2010), pensou-se na possibilidade do turismo acess��vel ser um recurso de coping para gerir o stress na incapacidade. �� com base na atualidade e pertin��ncia destas reflex��es que se estabeleceram duas metas para este trabalho: compreender o relacionamento entre turismo, stress e coping para os indiv��duos com incapacidade, e desenvolver bases emp��ricas para fins terap��uticos e para o desenvolvimento de novos produtos tur��sticos, numa l��gica biopsicossocial (biol��gica ou f��sica, psicol��gica e social). Especificamente, pretende-se identificar fontes de stress para as pessoas com incapacidade e as suas respostas de coping, e explicar como o turismo atua nas dimens��es biopsicossociais do stress-coping. Para atingir estes objetivos utilizou-se uma metodologia mista, suportada por uma revis��o de literatura aprofundada, que consistiu na realiza����o de um estudo qualitativo e outro quantitativo. No primeiro, recorreu-se �� t��cnica de focus groups para cada tipo de incapacidade em an��lise, motora (N=6), auditiva (N=7) e visual (N=6), e no segundo, procedeu-se �� aplica����o de inqu��ritos por question��rio a pessoas com incapacidade motora e sensorial (N=306), cujo question��rio consistiu na adapta����o e ajuste das ECL (Escalas de Coping atrav��s do Lazer) ao contexto do Turismo Acess��vel. Os resultados indicam que a principal fonte de stress dos indiv��duos com incapacidade �� a pr��pria incapacidade em conjuga����o com a sociedade, demonstrando-se a preval��ncia de estrat��gias baseadas na intera����o social para a resolu����o de problemas, em detrimento de outras. Por sua vez, apuram-se os benef��cios do turismo, cujas mais-valias no ��mbito das dimens��es biopsicossociais destes indiv��duos em particular, s��o tamb��m discutidas. Conclui-se, portanto, que o turismo acess��vel �� um novo formato de stress-coping para a popula����o com incapacidade, suportando o reequil��brio e harmoniza����o dos seus recursos pessoais e sociais, contribuindo positivamente para a sua sa��de e bem-estar global, servindo de base ao desenvolvimento de novos produtos tur��sticos adequados e direcionados para as necessidades espec��ficas desta popula����o e ao planeamento de interven����es terap��uticas alternativas no contexto da sua reabilita����o.

Exposi����es museol��gicas: a moda por narrativas, experi��ncias e conex��es

Este estudo apresenta o universo patrimonial pela perspetiva da acessibilidade p��blica conferida por institui����es museol��gicas. Consiste em explora����o e an��lise das informa����es e experi��ncias proporcionadas por museus no ��mbito da cultura material indument��ria e de moda. O foco desta abordagem s��o as exposi����es presenciais e os websites institucionais, com ��nfase �� acessibilidade aos cat��logos de cole����es. Pela perspectiva do designer como antrop��logo neste estudo ��� com base em estudos de caso e outros dados coletados ��� s��o apresentadas ferramentas comparativas da realidade atual e propostas para a dissemina����o mais alargada, diversificada e especializada das informa����es cultura material e imaterial de moda. Duas hip��teses orientaram esta tese: - A no����o de que as exposi����es de artefatos de traje podem ser inovadoras em rela����o ��s exposi����es de outros objetos, j�� que a roupa vincula-se a movimento, toque, corpo e usabilidade que induz experi��ncias e conex��es, sentimentos e identidades em uma rela����o de metamorfose. - A no����o de que o potencial de ensino e difus��o de uma cultura de design, com destaque aos contextos de Portugal e Brasil, �� um campo relevante �� visibilidade p��blica da ind��stria da moda nestes pa��ses e alavanca para um melhor posicionamento na competitividade global. Pelas propostas espec��ficas e pelo contributo de fornecer informa����es in��ditas a respeito do universo investigado, este estudo abre novas perspectivas para futuras investiga����es, principalmente nas ��reas de museologia, museografia, hist��ria e teoria da moda e do design, design de exposi����o, design de produto, estudos da cultura material, comunica����o e antropologia do design.