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Frontend em tempo real para cognitive radio inspirado na cóclea humana
Mestrado em Engenharia Electrónica e TelecomunicaçõesNesta tese vamos discutir a implementação e desenvolvimento de um frontend
inspirado na cóclea humana que é capaz de amostrar sinais RF com uma
larga largura de banda e gama dinâmica. Este front-end usa um multiplexer
de RF de 8 canais amostrado por uma placa com 8 ADCs a funcionar a
250MSPS. Uma placa de desenvolvimento com uma FPGA controla a ADC
e implementa os ltros de síntese digitais e liga a um computador pessoal
para transferir toda a informação e mudar os coe cientes dos ltros em
tempo real.In this thesis it will be discussed the real time implementation and development
of a front-end inspired by the Human Cochlea that is able to sample RF
signals with a large bandwidth and dynamic range. This front-end uses an 8
channel RF multiplexer sampled by an 8 channel 250MSPS ADC board. A
FPGA board controls the ADC, implements the digital synthesis lter bank
and connects to a personal computer to transfer the data and to change the
lters in real-time
Deteção espetral de banda larga para rádio cógnitivo
Doutoramento em TelecomunicaçõesEsta tese tem como objetivo o desenvolvimento de uma unidade autónoma
de deteção espetral em tempo real. Para tal são analisadas várias implementações
para a estimação do nível de ruído de fundo de forma a se poder
criar um limiar adaptativo para um detetor com uma taxa constante de falso
alarme. Além da identificação binária da utilização do espetro, pretende-se
também obter a classificação individual de cada transmissor e a sua ocupação
ao longo do tempo. Para tal são exploradas duas soluções baseadas
no algoritmo, de agrupamento de dados, conhecido como maximização de
expectativas que permite identificar os sinais analisados pela potência recebida
e relação de fase entre dois recetores. Um algoritmo de deteção
de sinal baseado também na relação de fase de dois recetores e sem necessidade
de estimação do ruído de fundo é também demonstrado. Este
algoritmo foi otimizado para permitir uma implementação eficiente num arranjo
de portas programáveis em campo a funcionar em tempo real para
uma elevada largura de banda, permitindo também estimar a direção da
transmissão detetada.The purpose of this thesis is to develop an autonomous unit for real time
spectrum sensing. For this purpose, several implementations for the estimation
of the background noise level are analysed to create an adaptive
threshold and ensure a constant false alarm rate detector. In addition to
the binary identification of the spectrum usage, it is also intended to obtain
an individual classification of each transmitter occupation and its spectrum
usage over time. To do so, two solutions based on the expectation maximization
data clustering, that allow to identify the analyzed signals by the
received power and phase relation between two receivers, were explored. A
signal detection algorithm, also based on the phase relationship between
two receivers and with no need for noise estimation is also demonstrated.
This algorithm has been optimized to allow an efficient implementation in
a FPGA operating in real time for a high bandwidth and it also allows the
estimation of the direction of arrival of the detected transmission