Implementação em FPGA de um Modem QPSK

Esta dissertação insere-se num conjunto de trabalhos a decorrer no Instituto de Telecomunicações de Aveiro que tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema de comunicação para um UAV. Neste sentido, apresenta a implementação e validação de um modem em banda base aberto e flexível implementado em FPGA, baseado em abordagem SDR, com possibilidade de integraçãoo no sistema de comunicação com o UAV. Ao longo desta dissertação implementou-se, utilizando o MATLAB, um modem de modulação adaptável, ao qual foram integrados algoritmos de sincronismo e de correção de fase. Desta forma, foi possível realizar uma análise ao modelo comportamental dos vários constituintes do modem abstraindose dos tempos de atraso do processamento ou da precisão da representação dos dados, e assim simplificar a sua implementação em hardware. Analisado o modelo comportamental do modem desenvolvido em MATLAB realizou-se a sua implementação em hardware para a modulação QPSK. A sua prototipagem foi realizada, com recurso à ferramenta computacional Vivado Design Suite 2014.2, utilizando o kit de desenvolvimento ZedBoard e o frontend AD-FMCOMMS1-EBZ. O correto funcionamento dos módulos implementados em hardware foi posteriormente avaliado através de uma interface entre o MATLAB e a Zed- Board, sendo que, os resultados obtidos no modelo em MATLAB serviram como termo de comparação. Através da utilização desta interface é possível validar parte do modem implementado em FPGA, mantendo o restante processamento a ser realizado em MATLAB, validando assim os módulos em FPGA de uma forma isolada.

Localização em espaços interiores por luz visível para robôs móveis

Esta dissertação investiga a localização em espaços interiores através da comunicação por luz visível para robôs móveis, com base nos LEDs fixos nos edifícios, dando particular atenção à simulação e desenho do sensor, com vista ao desenvolvimento de um sensor de localização. Explica-se o crescimento da tecnologia LED e da constante necessidade de localização do homem em espaços interiores. Apresentado algumas características do LED e dos foto-detetores existentes. Com uma breve referencia a algumas das comunicações por luz visível de baixo débito possíveis de implementar. O desenvolvimento do protótipo do sensor inicia-se, principalmente, pela simulação de alguns dispositivos essenciais e das suas caraterísticas, como o emissor LED no controlo do ^angulo de meia potência (HPA) e a altura a que se encontra, e no recetor foto-díodo e a sua restrição de campo de visão (FOV). Simula-se o sensor pretendido com o número de foto-díodos necessários otimizando o espaço físico disponível e fazendo não só um refinamento no FOV mas também na distribuição espacial dos foto-díodos com funções predefinidas para a redução de incertezas de decisão de localização do robô. Estes resultados permitiram a construção física do sensor, desde o suporte para os foto-díodos, tendo em conta todas as medidas durante as simulações, e terminando com o desenvolvimento dos sensores e a sua integração completa. O tratamento de dados da leitura dos sinais recebidos do sensor são tratados por um microcontrolador, permitindo calcular parâmetros fundamentais no cálculo da posição. No final, os resultados teóricos bem como os práticos obtidos ao longo do desenvolvimento e possíveis propostas para trabalhos futuros que beneficiam desta investigação

Iluminação em ambientes fabris: otimização e análise técnica-e-económica

Esta Dissertação aborda a temática da eficiência energética em sistemas de iluminação fabris. Desde os primórdios da história da humanidade que a iluminação tem representado um papel importante. Não só garante condições de segurança, como começou por ser o intuito primordial das fogueiras pré-históricas, traduzindo-se num elemento de conforto. Atualmente seria impensável conceber as mais diversas atividades económicas e produtivas de um país sem iluminação. Nesse sentido a iluminação representa também um elemento fomentador de produtividade. Não é bem conhecido o impacto que a iluminação tem nos custos operacionais de uma unidade fabril. Principalmente por ser difícil de quantificar separadamente na fatura de eletricidade qual a percentagem correspondente à iluminação. Tipicamente estes custos podem ascender a 20% do orçamento global da autarquia em países desenvolvidos. Por esse motivo, o sector da iluminação tem investido esforço no sentido de promover melhores soluções de iluminação capazes de por um lado de satisfazer os requisitos do espaço a iluminar, e por outro propiciar soluções eficientes do ponto de vista energético. Estas soluções assentam essencialmente no uso de dispositivos mais eficientes (como por exemplo os LED´s ou as lâmpadas compactas fluorescentes) bem como em estratégias de controlo eficientes baseadas em dados sensoriais (como por exemplo deteção de movimento/presença). A combinação destas estratégias permite reduzir os consumos em cerca de 80% quando comparadas com soluções passivas. A empresa Amorim Cork Research Lda. é uma empresa prestadora de serviços ao universo das empresas da Corticeira Amorim, uma das maiores multinacionais de origem portuguesa. Teve origem no negócio da cortiça, em 1870, sendo hoje líder destacada no sector a nível mundial. Dada a dimensão da empresa e a sua subdivisão em várias Unidades Industriais com requisitos individuais, será expectável que a iluminação represente uma parte significativa da fatura de eletricidade. Atualmente, os vários setores encontram-se equipados com soluções de iluminação diferentes, na sua maioria empregando tecnologias passivas, noutros casos com dispositivos eficientes. Há algum interesse em migrar para soluções mais eficientes, em parte suportadas em DALI (com interface de comunicação PLC ou Zigbee).

Amplificador de RF Doherty assimétrico de 2-vias

Os atuais esquemas de modulação e acesso ao meio, tais como o Wide- Band Code-Division Multiple Access (WCDMA) ou Orthogonal Frequency- Division Multiple Access (OFDMA), que são otimizados para a gestão eficiente do espetro electromagnético e elevada taxa de transmissão, originam sinais de elevado Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) e requisitos de linearidade rigorosos. As arquiteturas de amplificação tradicionais, i.e. baseadas no operação em modo de corrente do dispositivo ativo, são incapazes de satisfazer estes requisitos em simultâneo. Assim, o amplificador de potência (do inglês, Power Ampli_er (PA)) incorre numa degradação significativa de rendimento energético em favor de maior linearidade, aumentando simultaneamente os custos de operação das estacões base para os operadores de telecomunicações móveis e o impacte ambiental. Este trabalho foca-se no estudo da arquitetura Doherty, a principal solução encontrada para melhorar o compromisso linearidade/rendimento para aplicações em estações-base de comunicações móveis. Para tal, são expostos os princípios básicos de amplificadores de rádio frequência assim como a análise teórica do tradicional PA Doherty (do inglês, Doherty Power Amplifier (DhPA)) de duas vias e suas variantes. O estudo _e complementado com o projeto e implementação de um PA excitador, em classe-AB, e de um DhPA de elevada potência, colocando-se em prática a teoria e técnicas de projeto estudadas ao longo deste trabalho, aliadas aos desafios da implementação com dispositivos reais de elevada potência.

Street lighting mesh network protocol

The digital revolution of the 21st century contributed to stem the Internet of Things (IoT). Trillions of embedded devices using the Internet Protocol (IP), also called smart objects, will be an integral part of the Internet. In order to support such an extremely large address space, a new Internet Protocol, called Internet Protocol Version 6 (IPv6) is being adopted. The IPv6 over Low Power Wireless Personal Area Networks (6LoWPAN) has accelerated the integration of WSNs into the Internet. At the same time, the Constrained Application Protocol (CoAP) has made it possible to provide resource constrained devices with RESTful Web services functionalities. This work builds upon previous experience in street lighting networks, for which a proprietary protocol, devised by the Lighting Living Lab, was implemented and used for several years. The proprietary protocol runs on a broad range of lighting control boards. In order to support heterogeneous applications with more demanding communication requirements and to improve the application development process, it was decided to port the Contiki OS to the four channel LED driver (4LD) board from Globaltronic. This thesis describes the work done to adapt the Contiki OS to support the Microchip TM PIC24FJ128GA308 microprocessor and presents an IP based solution to integrate sensors and actuators in smart lighting applications. Besides detailing the system’s architecture and implementation, this thesis presents multiple results showing that the performance of CoAP based resource retrievals in constrained nodes is adequate for supporting networking services in street lighting networks.

Operating infrastructure for an FPGA and ARM system

Advances in FPGA technology and higher processing capabilities requirements have pushed to the emerge of All Programmable Systems-on-Chip, which incorporate a hard designed processing system and a programmable logic that enable the development of specialized computer systems for a wide range of practical applications, including data and signal processing, high performance computing, embedded systems, among many others. To give place to an infrastructure that is capable of using the benefits of such a reconfigurable system, the main goal of the thesis is to implement an infrastructure composed of hardware, software and network resources, that incorporates the necessary services for the operation, management and interface of peripherals, that coompose the basic building blocks for the execution of applications. The project will be developed using a chip from the Zynq-7000 All Programmable Systems-on-Chip family.

Photonic integrated circuits development: a universal transceiver for NG-PON2

In the last years there has been a clear evolution in the world of telecommunications, which goes from new services that need higher speeds and higher bandwidth, until a role of interactions between people and machines, named by Internet of Things (IoT). So, the only technology able to follow this growth is the optical communications. Currently the solution that enables to overcome the day-by-day needs, like collaborative job, audio and video communications and share of les is based on Gigabit-capable Passive Optical Network (G-PON) with the recently successor named Next Generation Passive Optical Network Phase 2 (NG-PON2). This technology is based on the multiplexing domain wavelength and due to its characteristics and performance becomes the more advantageous technology. A major focus of optical communications are Photonic Integrated Circuits (PICs). These can include various components into a single device, which simpli es the design of the optical system, reducing space and power consumption, and improves reliability. These characteristics make this type of devices useful for several applications, that justi es the investments in the development of the technology into a very high level of performance and reliability in terms of the building blocks. With the goal to develop the optical networks of future generations, this work presents the design and implementation of a PIC, which is intended to be a universal transceiver for applications for NG-PON2. The same PIC will be able to be used as an Optical Line Terminal (OLT) or an Optical Network Unit (ONU) and in both cases as transmitter and receiver. Initially a study is made of Passive Optical Network (PON) and its standards. Therefore it is done a theoretical overview that explores the materials used in the development and production of this PIC, which foundries are available, and focusing in SMART Photonics, the components used in the development of this chip. For the conceptualization of the project di erent architectures are designed and part of the laser cavity is simulated using Aspic™. Through the analysis of advantages and disadvantages of each one, it is chosen the best to be used in the implementation. Moreover, the architecture of the transceiver is simulated block by block through the VPItransmissionMaker™ and it is demonstrated its operating principle. Finally it is presented the PIC implementation.

Sistemas de avaliação de tecnologias de saúde: dispositivos médicos

As tecnologias de saúde, nomeadamente medicamentos, dispositivos médicos (DM), procedimentos médicos ou cirúrgicos, entre outros, têm ocupado uma posição de destaque no setor da saúde, e na vida dos seus utilizadores. A inovação e utilização de tecnologias de saúde, e consequente aumento das despesas fizeram emergir a necessidade de avaliação das tecnologias de saúde. Surge assim, a avaliação de tecnologias de saúde (ATS), que tem por objetivo abordar os impactos clínicos, económicos, organizacionais, sociais, legais e éticos de uma tecnologia de saúde, considerando o seu contexto médico específico, bem como as alternativas disponíveis. A ATS pretende que os processos sejam feitos de forma rigorosa, transparente, valorizando e garantindo a sustentabilidade do acesso aos cuidados em saúde. Seguindo a tendência europeia de implementação de políticas e modelos de ATS, Portugal criou o seu próprio sistema de avaliação de tecnologias. O Decreto-Lei nº 97/2015, de 1 de junho veio oficializar a criação do Sistema Nacional de Avaliação de Tecnologias de Saúde (SiNATS). O SiNATS vai permitir uma avaliação não só de medicamentos, mas também de DM e outras tecnologias tendo em consideração a avaliação técnica, terapêutica e económica das tecnologias de saúde com base em fatores sociais, políticos, éticos e a participação de entidades, como, a indústria, as instituições de ensino, as instituições de saúde, os investigadores, os profissionais de saúde, os doentes e as associações dos doentes. O SiNATS vai emitir recomendações e decisões sobre o uso das tecnologias de saúde e possibilitar o ganho em saúde e contribuir para a sustentabilidade do Serviço Nacional de Saúde (SNS). O SiNATS vem permitir a avaliação de DM. O sector dos DM é um sector caracterizado pela inovação, crescimento e também competitividade. A complexidade e especificidade deste sector devem por isso ser tidas em consideração aquando da sua análise. A implementação do SiNATS permitirá avaliar e reavaliar preços, comparticipações, recomendações, contratos ao longo do ciclo de vida de cada DM. No presente momento, ainda é difícil expor os processos através dos quais esta avaliação vai ser processada, uma vez que se aguarda a publicação de despachos e portarias referidos no Decreto-Lei nº 97/2015, de 1 de junho. Tendo em consideração a partilha de informação sobre políticas, métodos, procedimentos de ATS aplicada aos DM na Europa, foram analisados os casos de França e do Reino Unido com o objetivo de alargar o conhecimento acerca do que já é feito a nível Europeu e explorar se os mesmos poderiam ser adaptados à realidade portuguesa. Em França, a ATS está diretamente relacionada com a comparticipação de DM, já no Reino Unido, o National Institute and Centre of Excellence (NICE) tem a responsabilidade de avaliar os DM segundo procedimentos de ATS, mas não está diretamente relacionado com comparticipação. O NICE publica normas de orientação que auxiliam a decisão de aquisição ou não de um DM. Tendo em consideração a informação reunida e descrita, este trabalho também propõe um modelo hipotético sobre o sistema português de avaliação de DM. Este modelo aborda, ainda que não de forma exaustiva, os possíveis processos e procedimentos para a avaliação de DM. Este sistema caracteriza-se pela importância dada ao envolvimento dos stakeholders e partilha de informação com os mesmos, mas também na agilização dos processos, isto é, uma redução e simplificação dos processos de avaliação de DM. A reavaliação de DM durante a sua comercialização também ganha destaque, apontando que cada grupo genérico de dispositivos ou DM inovador dever ser reavaliado a cada cinco anos, ou sempre que informação emergente o justifique. Este modelo representa uma abordagem experimental sobre o futuro do SiNATS aplicado aos DM. A partilha de informação, os fóruns de discussão e o envolvimento da sociedade serão uma mais-valia para que a implementação do SiNATS aos DM seja feita de forma gradual e com a máxima transparência possível.

Mobility in vehicular networks with multiple access points to the infrastructure

Nowadays there is a huge evolution in the technological world and in the wireless networks. The electronic devices have more capabilities and resources over the years, which makes the users more and more demanding. The necessity of being connected to the global world leads to the arising of wireless access points in the cities to provide internet access to the people in order to keep the constant interaction with the world. Vehicular networks arise to support safety related applications and to improve the traffic flow in the roads; however, nowadays they are also used to provide entertainment to the users present in the vehicles. The best way to increase the utilization of the vehicular networks is to give to the users what they want: a constant connection to the internet. Despite of all the advances in the vehicular networks, there were several issues to be solved. The presence of dedicated infrastructure to vehicular networks is not wide yet, which leads to the need of using the available Wi-Fi hotspots and the cellular networks as access networks. In order to make all the management of the mobility process and to keep the user’s connection and session active, a mobility protocol is needed. Taking into account the huge number of access points present at the range of a vehicle for example in a city, it will be beneficial to take advantage of all available resources in order to improve all the vehicular network, either to the users and to the operators. The concept of multihoming allows to take advantage of all available resources with multiple simultaneous connections. This dissertation has as objectives the integration of a mobility protocol, the Network-Proxy Mobile IPv6 protocol, with a host-multihoming per packet solution in order to increase the performance of the network by using more resources simultaneously, the support of multi-hop communications, either in IPv6 or IPv4, the capability of providing internet access to the users of the network, and the integration of the developed protocol in the vehicular environment, with the WAVE, Wi-Fi and cellular technologies. The performed tests focused on the multihoming features implemented on this dissertation, and on the IPv4 network access for the normal users. The obtained results show that the multihoming addition to the mobility protocol improves the network performance and provides a better resource management. Also, the results show the correct operation of the developed protocol in a vehicular environment.

Tinta Barroca: identidade e comunicação para uma marca de promoção de eventos hoteleiros

A ilustração aplicada ao branding resulta de um modo reflexivo por parte do autor. Esse modo é, por si só, o papel do ilustrador como designer gráfico. A identidade de uma marca nasce da sua história, contexto e sensações, as quais o autor adquire e transmite, segundo as suas vivências, de modo a responder às necessidades das pessoas que o rodeiam. O desenvolvimento de uma marca é um longo processo de análise e reflexão, contínuo e exigente. Aplicando a ilustração a este meio, como objeto visual principal, a língua deixa de ser um entrave e a identidade passa a ser comunicada aos olhos e memória de qualquer um, de forma imediata e eficaz. Conceptualmente, a Tinta Barroca absorve estes princípios, transformando-se numa marca de eventos culturais, embora bastante focada em eventos que podem abranger jantares bem portugueses ou provas de vinho. O projeto foi desenvolvido à base do experimentalismo. Todas as ilustrações da marca foram, numa primeira fase, produzidas manualmente e posteriormente tratadas digitalmente, testando diferentes formas, texturas e materiais. A excessividade ilustrativa é o ponto de partida para comunicar as ideologias da Tinta Barroca, baseando-se no barroquismo, erotismo e nos prazeres da vida. A identidade gráfica da marca misturase com uma decoração já pré-definida: uma mesa bem preenchida e recheada de flores, frutos, vinho e comidas divinais, que se aproximam, pelo excesso, dos princípios do barroco.