Esquemas de retransmissão baseados no protocolo decodifica-e-encaminha em redes cognitivas do tipo underlay

Orientador: José Cândido Silveira Santos FilhoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: O conceito de compartilhamento de espectro do tipo underlay tem sido proposto como uma técnica promissora para contornar o problema da escassez e da subutilização do espectro, permitindo que usuários não licenciados, chamados de usuários secundários, possam acessar simultaneamente uma banda licenciada, alocada aos usuários primários, desde que o nível de interferência sobre os mesmos seja mantido abaixo de um dado limiar aceitável. Entretanto, isso implica que a potência de transmissão na rede secundária deve ser restringida, comprometendo assim a confiabilidade e a cobertura da comunicação. A fim de contornar esse problema, técnicas de retransmissão cooperativa, as quais proveem um novo tipo de diversidade espacial, podem ser exploradas como um meio eficaz para melhorar o desempenho da rede secundária. De fato, a utilização conjunta de ambas as técnicas ¿ compartilhamento de espectro do tipo underlay e retransmissão cooperativa ¿ em redes cooperativas e cognitivas tem recebido especial atenção, já que a eficiência espectral do sistema e o desempenho da rede secundária podem ser melhorados significativamente. Esta tese apresenta quatro contribuições principais na referida área. Em particular, estuda-se o efeito conjunto de duas restrições de potência importantes sobre o desempenho de outage de redes cooperativas e cognitivas, especificamente, o nível máximo de potência interferente tolerada pelo receptor primário e o valor máximo de potência transmitida nos usuários secundários. Foca-se em esquemas de retransmissão baseados no protocolo decodifica-e-encaminha, abordando cenários em que o enlace direto entre fonte e destino está disponível para transmitir informação útil. Como uma primeira contribuição, analisa-se o desempenho de dois esquemas baseados no protocolo de retransmissão half-duplex incremental, os quais exploram a diversidade espacial dos enlaces diretos em redes cooperativas e cognitivas multiusuário. A segunda contribuição investiga o impacto de estimativas desatualizadas do canal sobre o mecanismo de seleção de destino para um desses esquemas anteriores, focando-se apenas no aspecto cooperativo da rede, ou seja, desconsiderando-se o uso de compartilhamento espectral. A terceira contribuição estuda o desempenho de redes cooperativas e cognitivas baseadas no modo full-duplex. Para esse cenário, avalia-se o impacto tanto da autointerferência residual, que é inerente ao modo full-duplex, bem como das restrições de potência que caracterizam o compartilhamento de espectro do tipo underlay. Como contribuição final, motivada pelo compromisso entre a perda de eficiência espectral e o problema da autointerferência residual, próprios dos modos half-duplex e full-duplex, respectivamente, propõe-se e analisa-se um esquema de transmissão adaptativo para redes cooperativas e cognitivas, através do qual, antes de cada processo de comunicação, um dos seguintes modos de transmissão é selecionado: retransmissão half-duplex, retransmissão full-duplex ou transmissão direta. Para todos os cenários considerados, expressões analíticas exatas para a probabilidade de outage são obtidas. Adicionalmente, uma análise assintótica é realizada a fim de caracterizar a ordem de diversidade e o comportamento de outage da rede secundária no regime assintótico de alta relação sinal-ruído. Simulações de Monte Carlo validam os resultados analíticos apresentadosAbstract: Underlay spectrum sharing has been proposed as a promising technique to alleviate the problem of spectrum scarcity and underutilization, by enabling secondary (unlicensed) users to concurrently access a licensed band, provided that the resulting interference on the primary (licensed) users remains below a given acceptable level. However, such a technique implies that the transmit power at the secondary network must be constrained, thereby compromising the communication reliability and coverage. To counteract this, cooperative relaying techniques, which provide a new form of spatial diversity, can be exploited as an effective means to boost the performance of the secondary network. Indeed, the joint use of both techniques¿underlay spectrum sharing and cooperative relaying¿in cognitive relaying networks has drawn special attention, since the overall spectral efficiency and the secondary-network performance can be significantly improved. This dissertation comprises four main contributions in this field. In particular, we examine the combined effect of two crucial power constraints on the outage performance of cognitive relaying networks, namely, the maximum tolerable interference power at the primary receiver and the maximum transmit power at the secondary users. We focus on relaying schemes operating under the decode-and-forward protocol, for scenarios in which the direct link between source and destination is available to convey useful information. As a first contribution, we analyze the performance of two incremental half-duplex relaying schemes, which exploit the spatial diversity of the direct links in a multiuser scenario. Our second contribution investigates the impact of outdated channel estimates on the destination-scheduling mechanism of one of those incremental schemes, from the perspective of a cooperative network only, that is, in the absence of spectrum sharing. The third contribution addresses cognitive full-duplex relaying networks. More specifically, we assess the system performance as a function of both the residual self-interference, which is inherent to the full-duplex relaying mode, and the underlay spectrum-sharing power constraints. As a final contribution, driven by the tradeoff between the spectral-efficiency loss and the residual self-interference problem, intrinsic to the half- and full-duplex relaying modes, respectively, we propose and analyze an adaptive transmission scheme whereby, before each communication process, one out of the following transmission modes is selected: half-duplex relaying, full-duplex relaying, or direct transmission. For all the considered scenarios, exact analytical expressions for the outage probability are derived. In addition, an asymptotic analysis is performed to obtain further insights on the diversity order and outage behavior of the secondary network at the high signal-to-noise ratio regime. Monte Carlo simulations corroborate the accuracy of the presented mathematical analysisDoutoradoTelecomunicações e TelemáticaDoutor em Engenharia ElétricaCAPE

Actions and policy tools for local governments to achieve integrated sustainable waste management

Integrated management of municipal solid waste seeks sustainability under the premises of environmental protection, health promotion, and economic development. In this context, this article proposes actions and policy tools for local governments to improve quality and governance in waste management. A set of 23 actions is proposed based on existing conceptual models and available legislation. The results are presented in three levels as follows: planning of the administrative and operational structure, waste management, and performance evaluation. The results showed that the proposed actions need to be implemented through policy tools, such as municipal legislation, social communication, normative instructions, and technical studies. The applicability of the proposed methodology, which might be replicated in any municipality to increase the efficiency of the waste management system, was positively evaluated in a medium-sized Brazilian city, which presented an overall attendance level of 52%.A gestão integrada de resíduos sólidos urbanos busca a sustentabilidade sob as premissas da proteção ambiental, promoção da saúde e desenvolvimento econômico. Nesse contexto, o presente artigo propõe ações e ferramentas políticas para os governos locais melhorarem a qualidade e a governança na gestão de resíduos. Um conjunto de 23 ações é proposto com base em modelos conceituais existentes e legislação disponível. Os resultados são apresentados em três níveis: planejamento da estrutura administrativa e operacional, gestão de resíduos e avaliação de desempenho. Os resultados mostraram que as ações propostas precisam ser implementadas por meio de ferramentas de política, como legislação municipal, comunicação social, instruções normativas e estudos técnicos. A aplicabilidade da metodologia proposta pode ser replicada em qualquer município para aumentar a eficiência do sistema de gestão de resíduos e foi avaliada positivamente em uma cidade brasileira de médio porte, que apresentou um índice geral de atendimento de 52%

The economic geography of foreign direct investment and human capital in Mexican regions

Economies around the globe are increasingly interconnected. Foreign Direct Investment (FDI) has become one of the main drivers of economic interdependence among regions across the world. FDI as a flow of capital across international boundaries is bound to have distinctive effects on the human capital accumulation process in both home and host economies, with important consequences for economic development. The aim of this thesis is to improve our understanding on the geography of two interrelated economic phenomena for Mexican subnational regions: FDI and Human Capital. Mexico has been an important recipient of inward FDI, but in the last two decades the services sector has been gaining importance over manufacturing, while the country has been increasingly sending flows of outward FDI to the rest of the world. Concurrently, wage inequalities persist, educational outcomes are lagging behind, and demand for skilled workers is decreasing. These changing trends and shifting balance have important implications for wages and the incentives to develop human capital at the local and regional scale in Mexico. Moreover, the aforementioned changes in FDI patterns, wages and human capital have occurred in a country where territorial disparities are still commonplace. Against this background, these papers explore several relationships between FDI and three dimensions of human capital accumulation, namely; wages, educational attainment, and skills. The first paper examines the effect of inward FDI on the wage gap between skilled and unskilled workers. Departing from these findings, the second paper analyses the effect of higher wages offered by multinationals on youth educational choices. The third paper explores the regional determinants of the recent internationalisation of Mexican firms, with particular attention to skills, productivity and innovation. Finally, the fourth paper explores the effects of outward FDI on the relative demand for skilled and unskilled workers. In order to empirically investigate the aforementioned relationships, I deploy a wide array of econometric techniques that allow me to provide quantitative estimates of the associations at hand. Particular attention is placed on endogeneity concerns that may lead to statistical biases on the evidence provided. By adopting a regional- and industry-level perspective, the present thesis hopes to shed some light on the effects of bidirectional FDI on various Human Capital dimensions. Policy implications drawn from the findings herein, are of paramount importance. Mexico has taken significant strides towards development; however, it still has a sizeable untapped economic potential. This and other empirical evidence should be duly considered if Mexico is to escape the middle-income trap

Performance and reliability comparison of 1T-1R RRAM arrays with amorphous and polycrystalline HfO2

In this work, a comparison between 1T-1R RRAM 4kbits arrays manufactured either with amorphous or polycrystalline HfO2 in terms of performance, reliability, Set/Reset operations energy requirements, intra-cell and inter-cell variability during 10k Set/Reset cycles is reported. Polycrystalline array shows higher current ratio, lower switching voltages, lower power consumption, minor endurance degradation and higher overall yield than amorphous array. The drawbacks are represented by the higher Forming voltage, the larger read current distribution after Forming and the higher Reset voltage dispersion

Aplicación de un prototipo de un sistema de información geográfica (SIG) para la georeferenciación de los principales catastros de actividades económicas correspondientes a la ciudad de Riobamba

A geographic information system (GIS) is software that can work with geographic information and in which includes management, analysis and display functions for this information. The use of tools with these features has been booming in the last years due to the power that has to perform studies in which spatial analysis is required for the existing data. In other words, linking alphanumeric and geographic data to help indentify relevant information based on the geographical location of the objects which are undergoing study. Using a GIS takes vital importance for organizations that need to know and analyze the location of objects geographically. For this project and under the above premise, it seeks to implement a geographical information system in Riobamba city to georeference the most important commercial establishments available in the city. The implement of GIS, with this precedent, tries to solve many managerial problems that may occur in Riobamba City Hall for having a tighter control in economics activities that exist in the town. In addition, a GIS will provide to the municipality a tool that is able to provide both visual and alphanumeric information for use by internal staff. It is further intended that citizens will have access to data like availability and location of business that are within the city limits.Un Sistema de Información Geográfica (SIG) es un software que capaz de trabajar con información geográfica y dentro del cual engloba funciones de gestión, análisis y visualización de dicha información. El uso de herramientas con estas características ha venido en auge en las últimas décadas debido al poderío que presenta para realizar estudios en los cuales se requiere de análisis espacial de los datos existentes. Es decir, vincular datos alfanuméricos con datos geográficos que ayuden a identificar información relevante en función de la posición geográfica de los objetos a los cuales se está sometiendo a estudio. El uso de un SIG toma vital importancia para aquellas organizaciones que necesitan conocer y analizar la ubicación de objetos dentro de un plano geográfico. En el caso de este proyecto y bajo la premisa anterior, se busca la implementación de un sistema de información geográfica en la ciudad de Riobamba con el fin de georeferenciar los principales establecimientos comerciales con los que dispone la urbe. La implementación del SIG, con este precedente, busca solucionar varios problemas de gestión que se pueden presentar en el Municipio de Riobamba para tener un control más estricto sobre las actividades económicas que existen en la ciudad. Además, de proveer al mencionado municipio de una herramienta que sea capaz de brindar información tanto visual como alfanumérica para uso del personal interno. Asimismo, se pretende que los ciudadanos tengan acceso a dichos datos como disponibilidad y ubicación de locales comerciales que se encuentren dentro del perímetro urbano de la ciudad

IS CREDIT AVAILABILITY AND GROWTH RELATED? CASE OF BRAZIL

The focus of the current study was to test the influence of credit availability on economic growth of Brazilian economy.  The study time period was from 1951 to 2014 for overall bank credit; while, credit data at sectoral level covered the time period of 1973 to 2014. The annual overall and sectoral data for GDP is based on GDP at factor cost/GVA at basic prices at 2004-05 prices. Different metrics for credit and output is used to test the relationship at an overall as well as sectoral level. The credit growth and GDP growth variables are tested for stationarity using ADF test, PP test and KPSS test.  For establishing long term relationship, we utilized Johansen test. For establishing the short-run relationship, we utilized Granger causality test. Data related to the GDP states that there is significant improvement in average growth rate during the 1990s. Co-integration test results as provided indicate that a long-term association between overall growth and overall credit exist for the period of 1952-1992, however, this relationship is not established post1992 time period. Our analysis suggests that there exist a long-term co-integration relationship between manufacturing credit and manufacturing GDP. However, we did not find the relationship between industrial credit and industrial GDP which suggest these are not co-integrated. Overall, our results show that there is correlation between Credit Growth and GDP Growth

Evaluation of the mean spectral efficiency for the uplink of cellular networks in the presence of co-channel interference

Orientador: Celso de AlmeidaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: A análise da eficiência espectral de uma rede celular é fundamental para se otimizar o aproveitamento da banda com cobertura na célula. Neste trabalho, o desempenho do enlace reverso de redes celulares é obtido em termos de sua eficiência espectral média. O cenário estudado considera um canal com perda de propagação exponencial, desvanecimento plano e lento Rayleigh e interferência de co-canal (ICC). A modelagem matemática do sistema leva em consideração vários parâmetros de planejamento, incluindo o fator de reuso de frequência, arranjo de antenas na estação rádio base (ERB), esquema de combinação por diversidade do tipoMRC (maximal ratio combining), modulação adaptativa e controle de potência. Neste contexto, uma expressão analítica da probabilidade de erro de bit (PEB) para o esquema de modulação M-QAM (multilevel quadrature amplitude modulation) é obtida em função da relação sinal-ruído por bit (Eb/N0) e da relação sinal-interferência (SIR, do inglês signal-to-interference power ratio), considerando a presença de um interferente dominante. Esta expressão constitui uma ferramenta importante para a avaliação correta do desempenho de sistemas digitais celulares. Os resultados mostram que utilizar um fator de reuso de 1, conjuntamente com controle de potência, em geral, é a maneira mais eficiente de se usar o espectro, garantindo cobertura total na célulaAbstract: The analysis of the spectral efficiency of a cellular network is essential to optimize the bandwidth usage with coverage, which is one of the major limitations on network planning. In this work, the performance of the uplink of cellular networks in terms of the mean spectral efficiency is obtained. The studied scenario considers a channel with exponential path-loss, slowly-varying flat Rayleigh fading and co-channel interference (CCI). The mathematical modeling of the system takes in consideration many parameters, including frequency reuse factor, antenna array at the base station, maximal ratio combining (MRC) diversity scheme, adaptive modulation and power control. In this context, an analytical expression of the bit error probability for the M-QAM (multilevel quadrature amplitude modulation) scheme as a function of the signal-to-noise ratio per bit (Eb/N0) and the signal-tointerference power ratio (SIR) is obtained, by considering the presence of a single dominant interferer. This expression is an important tool for the correct evaluation of the performance of digital cellular systems. The results show that using a frequency reuse of 1, jointly with power control, in general, is the most efficient way to use the spectrum, by ensuring full coverage in the cellMestradoTelecomunicações e TelemáticaMestre em Engenharia Elétric

Desempenho de colimadores cônicos para um experimento de espalhamento Compton usando o método de Monte Carlo / Performance of conical collimators for a Compton scattering experiment using the Monte Carlo method

O desenvolvimento de um sistema portátil para avaliação não destrutiva de estruturas de concreto armado envolve muitas dificuldades. A técnica do retroespalhamento Compton vem sendo estudada para este uso e necessita de refinamentos. O colimador é peça fundamental para que o sistema gere resultados confiáveis e precisa de aprimoramentos tanto relacionados à sua posição em relação à fonte, quanto ao seu modelo. Neste artigo, objetiva-se otimizar este sistema verificando-se o desempenho de colimadores cônicos através de simulação computacional. As análises foram feitas utilizando-se o código FLUKA para simulação de Monte Carlo. Os testes foram feitos com dois colimadores cilíndricos e dois colimadores cônicos com tamanhos diferentes, visando comparar o desempenho tanto relacionado aos diferentes modelos, quanto relacionados às diferentes dimensões. As simulações mostraram que a utilização de colimadores cônicos gera bons resultados, interferindo nos parâmetros de contraste e resolução espacial

Differences of vegetation structure and diversity of a forest in an altitudinal gradient of the Sierra La Laguna Biosphere Reserve, Mexico

Abstract Background: The Sierra La Laguna Biosphere Reserve is located which is considered an “island of vegetation” within an arid environment. Considering that this protected natural area has an altitudinal gradient that ranges from 500 to 2,100 meters above sea level. Hypothesis: Higher altitudinal gradient decreases abundance, basal area and diversity of plant species. Studied species and data description: The data analyzed in this study included the structural variables of abundance (N ha-1), basal area (m2 ha-1) and diversity (alfa and beta) of arborous species in areas with different elevations. Study site and dates: This study was carried out in four localities of the tropical deciduous forest and broadleaved forest. In the spring of 2016. Methods: Five circular sampling plots of 500 m2 for arborous vegetation and 1m2 for herbaceous vegetation were established in every vegetation community, resulting in 20 sampling plots. Results: Sixteen families, 22 genera and 22 vascular plant species were recorded. The most diverse family was Fabacea with four species followed by Cactaceae with three species. The abundance, dominance and diversity of vegetation species did not show any decrease (or increase) tendency of values as the altitudinal gradient augmented. Conclusions: The hypothesis is rejected because abundance, dominance and diversity of vegetation species do not show any decrease or increase tendency as the altitudinal gradient augmented. The vegetation communities showed a high similarity in the composition of species. Key words: Altitudinal gradient, Baja California, diversity, species richness, vegetation structure. Resumen Antecedentes: La Reserva de la Biosfera Sierra la Laguna se encuentra en lo que es considerado una “isla de vegetación” dentro de un ambiente árido. Considerando que esta área natural protegida tiene un rango altitudinal que va desde los 500 a 2,100 metros sobre el nivel del mar. Hipótesis: A mayor gradiente altitudinal disminuye la abundancia, área basal y diversidad de las especies vegetales. Especies de estudio y descripción de datos: La información analizada en este estudio incluyó las variables estructurales de abundancia (N ha-1), el área basal (m2 ha-1) y diversidad (alfa y beta) de especies arbóreas en áreas con diferentes elevaciones. Sitio de estudio y año de estudio: Este estudio fue realizado en cuatro comunidades de selva baja caducifolia y bosque de latifoliadas. En la primavera de 2016. Métodos: Cinco parcelas circulares de 500 m2 para vegetación arbórea y 1m2 para vegetacion herbácea fueron establecidas en cada comunidad vegetal, resultado en 20 parcelas de muestreo. Resultados: Dieciséis familias, 22 géneros y 22 especies de plantas vasculares fueron registradas. La familia más diversa fue Fabacea con cuatro especies, seguido de Cactaceae con tres especies. La abundancia, dominancia y diversidad de especies vegetales no mostró una tendencia decreciente (o incremento) conforme el gradiente altitudinal aumentó. Conclusiones: La hipótesis fue rechazada debido a que la abundancia, dominancia y diversidad de especies vegetales no mostró ninguna tendencia decreciente (o incremento) en los valores conforme el gradiente altitudinal aumenta. Las comunidades vegetales mostraron una alta similitud en la composición de especies. Palabras clave: Baja California, diversidad, estructura vegetal, gradiente altitudinal, riqueza de especies