Design and performance of wireless cooperative relaying

In recent years, a new paradigm for communication called cooperative communications has been proposed for which initial information theoretic studies have shown the potential for improvements in capacity over traditional multi-hop wireless networks. Extensive research has been done to mitigate the impact of fading in wireless networks, being mostly focused on Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) systems. Recently, cooperative relaying techniques have been investigated to increase the performance of wireless systems by using diversity created by different single antenna devices, aiming to reach the same level of performance of MIMO systems with low cost devices. Cooperative communication is a promising method to achieve high spectrum efficiency and improve transmission capacity for wireless networks. Cooperative communications is the general idea of pooling the resources of distributed nodes to improve the overall performance of a wireless network. In cooperative networks the nodes cooperate to help each other. A cooperative node offering help is acting like a middle man or proxy and can convey messages from source to destination. Cooperative communication involves exploiting the broadcast nature of the wireless medium to form virtual antenna arrays out of independent singleantenna network nodes for transmission. This research aims at contributing to the field of cooperative wireless networks. The focus of this research is on the relay-based Medium Access Control (MAC) protocol. Specifically, I provide a framework for cooperative relaying called RelaySpot which comprises on opportunistic relay selection, cooperative relay scheduling and relay switching. RelaySpot-based solutions are expected to minimize signaling exchange, remove estimation of channel conditions, and improve the utilization of spatial diversity, minimizing outage and increasing reliability.

Analysis, modeling, design and optimization of future communications systems: from theory to practice

Esta tese descreve uma framework de trabalho assente no paradigma multi-camada para analisar, modelar, projectar e optimizar sistemas de comunicação. Nela se explora uma nova perspectiva acerca da camada física que nasce das relações entre a teoria de informação, estimação, métodos probabilísticos, teoria da comunicação e codificação. Esta framework conduz a métodos de projecto para a próxima geração de sistemas de comunicação de alto débito. Além disso, a tese explora várias técnicas de camada de acesso com base na relação entre atraso e débito para o projeto de redes sem fio tolerantes a atrasos. Alguns resultados fundamentais sobre a interação entre a teoria da informação e teoria da estimação conduzem a propostas de um paradigma alternativo para a análise, projecto e optimização de sistemas de comunicação. Com base em estudos sobre a relação entre a informação recíproca e MMSE, a abordagem descrita na tese permite ultrapassar, de forma inovadora, as dificuldades inerentes à optimização das taxas de transmissão de informação confiáveis em sistemas de comunicação, e permite a exploração da atribuição óptima de potência e estruturas óptimas de pre-codificação para diferentes modelos de canal: com fios, sem fios e ópticos. A tese aborda também o problema do atraso, numa tentativa de responder a questões levantadas pela enorme procura de débitos elevados em sistemas de comunicação. Isso é feito através da proposta de novos modelos para sistemas com codificação de rede (network coding) em camadas acima da sua camada física. Em particular, aborda-se a utilização de sistemas de codificação em rede para canais que variam no tempo e são sensíveis a atrasos. Isso foi demonstrado através da proposta de um novo modelo e esquema adaptativo, cujos algoritmos foram aplicados a sistemas sem fios com desvanecimento (fading) complexo, de que são exemplos os sistemas de comunicação via satélite. A tese aborda ainda o uso de sistemas de codificação de rede em cenários de transferência (handover) exigentes. Isso é feito através da proposta de novos modelos de transmissão WiFi IEEE 801.11 MAC, que são comparados com codificação de rede, e que se demonstram possibilitar transferência sem descontinuidades. Pode assim dizer-se que esta tese, através de trabalho de análise e de propostas suportadas por simulações, defende que na concepção de sistemas de comunicação se devem considerar estratégias de transmissão e codificação que sejam não só próximas da capacidade dos canais, mas também tolerantes a atrasos, e que tais estratégias têm de ser concebidas tendo em vista características do canal e a camada física.

Design of neuro-fuzzy models by evolutionary and gradient-based algorithms

All systems found in nature exhibit, with different degrees, a nonlinear behavior. To emulate this behavior, classical systems identification techniques use, typically, linear models, for mathematical simplicity. Models inspired by biological principles (artificial neural networks) and linguistically motivated (fuzzy systems), due to their universal approximation property, are becoming alternatives to classical mathematical models. In systems identification, the design of this type of models is an iterative process, requiring, among other steps, the need to identify the model structure, as well as the estimation of the model parameters. This thesis addresses the applicability of gradient-basis algorithms for the parameter estimation phase, and the use of evolutionary algorithms for model structure selection, for the design of neuro-fuzzy systems, i.e., models that offer the transparency property found in fuzzy systems, but use, for their design, algorithms introduced in the context of neural networks. A new methodology, based on the minimization of the integral of the error, and exploiting the parameter separability property typically found in neuro-fuzzy systems, is proposed for parameter estimation. A recent evolutionary technique (bacterial algorithms), based on the natural phenomenon of microbial evolution, is combined with genetic programming, and the resulting algorithm, bacterial programming, advocated for structure determination. Different versions of this evolutionary technique are combined with gradient-based algorithms, solving problems found in fuzzy and neuro-fuzzy design, namely incorporation of a-priori knowledge, gradient algorithms initialization and model complexity reduction.

A valorização das heranças culturais através do design

A presente investigação versa a ligação do design às heranças culturais. Num período em que as fronteiras se vão de certa forma dissolvendo, há, por um lado, um maior risco de perdas de identidades e tradições, mas também, por outro lado um maior interesse pela procura dessas mesmas identidades. Tenta-se, com esta investigação, perceber se a ligação do design às heranças culturais e vice-versa poderá trazer mais valias para ambos. Isto é, o design como mediador entre as heranças culturais e as pessoas, fomentando o interesse do público pelas tradições e legado cultural, valorizando o conhecimento, conservação e preservação dos mesmos. Procura-se, também, perceber se o design poderá aproveitar esta aproximação como uma força potenciadora para se impor e prosperar, tanto no mercado nacional como no internacional. Se o design português precisa de algo único, como a cultura portuguesa, também as heranças culturais precisam de ser vistas por um novo prisma, e aqui é proposto entrar o design. Baseada na critica literária e casos de estudo, tanto nacionais como internacionais, respondeu-se às perguntas colocadas no inicio da dissertação. Foi também criado o projeto Da Panela de modo a provar as respostas afirmativas às mesmas questões. O projeto Da Panela propõe uma reflexão sobre o panorama gastronómico minhoto, evocando a sua memória e conhecimento, numa colaboração entre design e gastronomia para a criação de novos produtos que pretendeu revitalizar uma região e uma tradição, dando-lhe novas interpretações e formas, que promovam o conhecimento e valorizem os seus recursos. Um projeto que transpôs esta herança tão tradicional para os dias de hoje, possibilitando novas experiências e novos usos, aplicados ao contexto e necessidades atuais.

Síntese de um novo polímero conjugado e reticulável e sua aplicação em células fotovoltaicas

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica

Computational design with flexible backbone sampling for protein remodeling and scaffolding of complex binding sites

Dissertation presented to obtain the Doutoramento (Ph.D.) degree in Biochemistry at the Instituto de Tecnologia Qu mica e Biol ogica da Universidade Nova de Lisboa

Projeto de Térmica: Aplicação do Novo Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação Novos

Neste trabalho estudou-se a nova regulamentação de térmica em edifícios, Decreto-Lei nº 118/2013, dando particular ênfase ao Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação, REH. Para o efeito, aplicou-se a metodologia definida nesta legislação a um edifício de habitação unifamiliar e compararam-se os resultados obtidos com os resultados da ferramenta de cálculo automático elaborada pelo ITEcons. Fizeram-se ainda várias simulações para as diferentes zonas climáticas possíveis e comparou-se também com o mesmo edifício mas admitindo que todas as soluções construtivas são as de referência.

Breves reflexões sobre segurança interna : a emergência de um novo paradigma

Foram necessários 21 anos e algumas mudanças políticas e alterações conceptuais, para que o legislador lograsse entender que o momento de aprovar uma nova disciplina jurídica ao nível do edifício normativo da Segurança. A criação do cargo de Secretário-Geral do SSI e d concepção do conjunto de recursos e meios ao serviço da Segurança Interna encarados como um sistema, com tudo o que isso comporta de integração e articulação, foi uma das maiores alterações, se não mesmo a única inovação. A cooperação e a partilha de informações, que são a «essência» do funcionamento do Sistema de Segurança Interna, são um bom exemplo da metodologia a adoptar na inclusão de vectores da Segurança, Justiça e Defesa num esforço que deve ser nacional, na redução e potencial eliminação de ameaças e riscos para a nossa «Comunidade» no pressuposto de que a missão é servir os cidadãos, garantindo a sua liberdade e segurança.

Transformações do design gráfico no seriado Peter Punk da Disney

Dissertação apresentada ao Mestrado Acadêmico do Programa de Pós-Graduação em Comunicação da Universidade Municipal de São Caetano do Sul

A Framework supporting collaboration on the distributed design of integrated systems

The work described in this thesis aims to support the distributed design of integrated systems and considers specifically the need for collaborative interaction among designers. Particular emphasis was given to issues which were only marginally considered in previous approaches, such as the abstraction of the distribution of design automation resources over the network, the possibility of both synchronous and asynchronous interaction among designers and the support for extensible design data models. Such issues demand a rather complex software infrastructure, as possible solutions must encompass a wide range of software modules: from user interfaces to middleware to databases. To build such structure, several engineering techniques were employed and some original solutions were devised. The core of the proposed solution is based in the joint application of two homonymic technologies: CAD Frameworks and object-oriented frameworks. The former concept was coined in the late 80's within the electronic design automation community and comprehends a layered software environment which aims to support CAD tool developers, CAD administrators/integrators and designers. The latter, developed during the last decade by the software engineering community, is a software architecture model to build extensible and reusable object-oriented software subsystems. In this work, we proposed to create an object-oriented framework which includes extensible sets of design data primitives and design tool building blocks. Such object-oriented framework is included within a CAD Framework, where it plays important roles on typical CAD Framework services such as design data representation and management, versioning, user interfaces, design management and tool integration. The implemented CAD Framework - named Cave2 - followed the classical layered architecture presented by Barnes, Harrison, Newton and Spickelmier, but the possibilities granted by the use of the object-oriented framework foundations allowed a series of improvements which were not available in previous approaches: - object-oriented frameworks are extensible by design, thus this should be also true regarding the implemented sets of design data primitives and design tool building blocks. This means that both the design representation model and the software modules dealing with it can be upgraded or adapted to a particular design methodology, and that such extensions and adaptations will still inherit the architectural and functional aspects implemented in the object-oriented framework foundation; - the design semantics and the design visualization are both part of the object-oriented framework, but in clearly separated models. This allows for different visualization strategies for a given design data set, which gives collaborating parties the flexibility to choose individual visualization settings; - the control of the consistency between semantics and visualization - a particularly important issue in a design environment with multiple views of a single design - is also included in the foundations of the object-oriented framework. Such mechanism is generic enough to be also used by further extensions of the design data model, as it is based on the inversion of control between view and semantics. The view receives the user input and propagates such event to the semantic model, which evaluates if a state change is possible. If positive, it triggers the change of state of both semantics and view. Our approach took advantage of such inversion of control and included an layer between semantics and view to take into account the possibility of multi-view consistency; - to optimize the consistency control mechanism between views and semantics, we propose an event-based approach that captures each discrete interaction of a designer with his/her respective design views. The information about each interaction is encapsulated inside an event object, which may be propagated to the design semantics - and thus to other possible views - according to the consistency policy which is being used. Furthermore, the use of event pools allows for a late synchronization between view and semantics in case of unavailability of a network connection between them; - the use of proxy objects raised significantly the abstraction of the integration of design automation resources, as either remote or local tools and services are accessed through method calls in a local object. The connection to remote tools and services using a look-up protocol also abstracted completely the network location of such resources, allowing for resource addition and removal during runtime; - the implemented CAD Framework is completely based on Java technology, so it relies on the Java Virtual Machine as the layer which grants the independence between the CAD Framework and the operating system. All such improvements contributed to a higher abstraction on the distribution of design automation resources and also introduced a new paradigm for the remote interaction between designers. The resulting CAD Framework is able to support fine-grained collaboration based on events, so every single design update performed by a designer can be propagated to the rest of the design team regardless of their location in the distributed environment. This can increase the group awareness and allow a richer transfer of experiences among them, improving significantly the collaboration potential when compared to previously proposed file-based or record-based approaches. Three different case studies were conducted to validate the proposed approach, each one focusing one a subset of the contributions of this thesis. The first one uses the proxy-based resource distribution architecture to implement a prototyping platform using reconfigurable hardware modules. The second one extends the foundations of the implemented object-oriented framework to support interface-based design. Such extensions - design representation primitives and tool blocks - are used to implement a design entry tool named IBlaDe, which allows the collaborative creation of functional and structural models of integrated systems. The third case study regards the possibility of integration of multimedia metadata to the design data model. Such possibility is explored in the frame of an online educational and training platform.

A avaliação do impacto social de projetos em parceria com o Estado: um novo olhar sobre o “accountability” do financiamento de projetos sociais

O relatório de prestação de contas do recurso investido em projetos oriundos de parcerias entre o Estado e as organizações da sociedade civil não pode ser a única forma de avaliação da aplicação de recursos públicos. O presente trabalho analisa a necessidade de ampliar a ótica atual do accountability praticado pelo poder público, com o objetivo de incluir a avaliação do impacto social na análise dos recursos investidos em projetos de parcerias sociais público-privadas. A análise do impacto social provoca alterações substanciais no planejamento de políticas públicas abarcadas pelos projetos implementados. O diagnóstico da eficiência e a eficácia dos recursos investidos em parcerias sociais público-privadas é concretizado com a avaliação do impacto social do projeto.

Novo sistema de aplicação de drogas em cirurgias oftalmológicas

The topical corneal application of antimitotic mitomycin-C (MMC) during refractive surgery is still characterized by a lack of standardization and considerable empirism. For this reason the creation of a system capable of reliable drug delivery represents a beneficial innovation for patients submitted to these procedures. Objective: Elaborate a new MMC delivery system during the transoperatory period of photorefractive keratectomy (PRK) followed by patent application. Methods: The project consists of an in vitro experimental study to create an MMC (0.02%) release system. The drug was impregnated in sterile Whatman® 41 paper filter discs with a diameter of 8 mm. After drying, the discs were applied to antibiogram plates seeded with Staphylococcus epidermidis (American Type Culture Collection ATCC 12228), followed by the addition of a drop of sterile water. At the end of 1 minute, the discs were removed and the plates incubated for 48 hours at 35oC. Mean drop volume in the collyrium flasks was measured using analytical balance weighing. The inhibition halo (mm) was correlated with the MMC impregnated into the disc. After completion of the invention design a patent application was lodged at the National Institute of Industrial Property. Results: The correspondence between MMC-produced inhibition halos indicated that a dose of 16μg was ideal for impregnating into the discs. The mean drop volume obtained from the collyrium flasks was 37.7 μL. A minute after the application of one drop of balanced saline solution, the system released an adequate concentration for PRK surgery. Conclusion: A new MMC delivery system was created for transoperatory application in photorefractive keratectomy (PRK). Publication of the patent application (number PI 0704739-8) gives the authors exclusive intellectual property rights. The study was sponsored by Ophthalmos Indústria e Comércio de Produtos Farmacêuticos S.A. (São Paulo-SP, Brazil) and received the indispensable scientific contribution of researchers from the fields of Pharmacy, Medicine, Biology, Statistics and Law, characterizing the work as multidisciplinary, in accordance with norms established by the Postgraduate Health Sciences Program of the Federal University of Rio Grande do Norte (UFRN)

Experiência preliminar com novo filtro de veia cava: resultados de 15 implantes

Este estudo apresenta resultados preliminares obtidos com um novo filtro permanente de veia cava, baseado no desenho de Greenfield, com três hastes prolongadas de um total de seis, para dar estabilidade central ao filtro na luz da veia cava. Neste artigo, relatamos sua avaliação clínica preliminar quanto à aplicabilidade, eficácia e segurança. de agosto de 2004 a dezembro de 2006, 15 filtros foram implantados em nove homens e seis mulheres, com idades variando de 38 a 79 anos (média de 57,8 anos). O acesso foi feito sempre por via transjugular. As indicações foram: trombose venosa proximal, com contra-indicação de anticoagulação em 12 pacientes; complicações hemorrágicas com anticoagulação em dois pacientes; e embolia pulmonar, apesar de anticoagulação adequada, em um paciente. Os filtros foram avaliados quanto à liberação, inclinação, mau posicionamento e perfuração de cava. No seguimento, avaliou-se trombose no local de acesso, tromboembolismo venoso recorrente, migração do filtro e trombose de cava pelo ultra-som. Nenhum paciente recebeu anticoagulantes no seguimento. O filtro foi liberado com sucesso em todos os casos sem mau posicionamento, inclinação, perfuração ou trombose de acesso. Os pacientes foram seguidos entre 3 e 23 meses (média de 11 meses). Nenhum paciente teve recorrência de tromboembolismo venoso. Não houve casos de trombose de veia cava ou migração do filtro. Óbito ocorreu em sete casos, todos relacionados com a moléstia de base. Os resultados preliminares indicam potencial eficácia e segurança do uso do novo filtro no período estudado.

Interfaces cérebro-computador: estudo, design e desenvolvimento do jogo AdmiralMind Battleship

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

O emprego da metodologia de superfície de resposta no desenvolvimento de um novo produto simbiótico, fermentado com Enterococcus faecium CRL 183 e Lactobacillus helveticus ssp jugurti 416, à base de extratos aquosos de soja e de Yacon (Smallanthus sonchifolius)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)