Statistical modeling of the Brazilian in-home channels: PLC and cascade of PLC and wireless

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Nogueira, Thiago Fernandes do Amaral
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Institucional da UFJF
Texto Completo: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/8283
Resumo: Esta dissertação tem como objetivo discutir a caracterização estatística e modelagem das respostas em frequência de canais de linhas de energia elétrica e de canais concatenados de rede de energia elétrica e sem fio (canais híbridos de rede de energia elétrica e sem fio) compreendendo a faixa de frequência de 1.7 até 100 MHz. A caracterização e modelagem baseiam-se em análises estatísticas realizadas em conjuntos de dados constituídos por estimativas de respostas em frequência de canal medidos, as quais foram adquiridas através de uma campanha de medições realizada em várias residências brasileiras. A este respeito, um método aprimorado de modelagem estatística é proposto para obtenção dos modelos estatísticos baseados no pressuposto de que as respostas em frequência dos canais são processos aleatórios não correlacionados e, como consequência, as componentes de magnitude e fase dessas respostas de canal constituem dois processos aleatórios independentes. Ao adotar quatro critérios estatísticos, são apresentadas as melhores distribuições estatísticas que modelam as funções de magnitude e fase das estimativas de resposta em frequência dos canais. Além disso, uma técnica de interpolação baseada em splines cúbicas é aplicada com o intuíto de oferecer formas de onda representativas dos parâmetros das melhores distribuições estatísticas, no domínio do tempo contínuo, com um baixo número de coeficientes. Por fim, os algoritmos, utilizados para implementar o método aprimorado de modelagem estatística, são detalhados. No que se refere aos canais de rede de energia elétrica, a modelagem estatística encontrada anteriormente na literatura pode não ser adequada para a modelagem dos canais de rede de energia elétrica residenciais brasileiros. Como resultado, um modelo estatístico para o canal de rede de energia elétrica residencial brasileiro é introduzido. Em relação ao canal híbrido de rede de energia elétrica e sem fio, um modelo estatístico é introduzido.
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A caracterização e modelagem baseiam-se em análises estatísticas realizadas em conjuntos de dados constituídos por estimativas de respostas em frequência de canal medidos, as quais foram adquiridas através de uma campanha de medições realizada em várias residências brasileiras. A este respeito, um método aprimorado de modelagem estatística é proposto para obtenção dos modelos estatísticos baseados no pressuposto de que as respostas em frequência dos canais são processos aleatórios não correlacionados e, como consequência, as componentes de magnitude e fase dessas respostas de canal constituem dois processos aleatórios independentes. Ao adotar quatro critérios estatísticos, são apresentadas as melhores distribuições estatísticas que modelam as funções de magnitude e fase das estimativas de resposta em frequência dos canais. Além disso, uma técnica de interpolação baseada em splines cúbicas é aplicada com o intuíto de oferecer formas de onda representativas dos parâmetros das melhores distribuições estatísticas, no domínio do tempo contínuo, com um baixo número de coeficientes. Por fim, os algoritmos, utilizados para implementar o método aprimorado de modelagem estatística, são detalhados. No que se refere aos canais de rede de energia elétrica, a modelagem estatística encontrada anteriormente na literatura pode não ser adequada para a modelagem dos canais de rede de energia elétrica residenciais brasileiros. Como resultado, um modelo estatístico para o canal de rede de energia elétrica residencial brasileiro é introduzido. Em relação ao canal híbrido de rede de energia elétrica e sem fio, um modelo estatístico é introduzido.This thesis aims to discuss the statistical characterization and modeling of channel frequency responses of power line channels and the series concatenation of power line and wireless channels (hybrid power line - wireless channels), comprising the frequency band from 1.7 up to 100 MHz. The characterization and modeling rely on statistical analyses based on data sets constituted by measured channel frequency responses estimates, which were acquired through a measurement campaign carried out in several Brazilian residences. In this regard, an enhanced statistical modeling method is proposed to obtain the statistical models based on the assumption that channel frequency responses are uncorrelated random process and, as a consequence, the magnitude and phase components of these channel frequency responses constitute two independent random processes. By adopting four statistical criteria, it is shown the best statistical distributions that models the magnitude and phase functions of channel frequency response estimates. Moreover, an interpolation technique based on cubic Splines is applied, offering representative waveform of the parameters of the best statistical distributions in the continuous-time domain with a low number of coefficients. Furthermore, the algorithms used to implement the enhanced statistical modeling method are described. Concerning to the power line channels, it is shown that the previous statistical modeling, found in the literature, may not be suitable for modeling the Brazilian in-home power line channels. As a result, an statistical model for Brazilian in-home power line channel is introduced. Regarding the hybrid power line - wireless channels, an statistical model is introduced.engUniversidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)Programa de Pós-graduação em Engenharia ElétricaUFJFBrasilFaculdade de EngenhariaCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICACaracterização estatísticaComunicação híbridaComunicação via rede de energia elétricaComunicação sem fioMetodologia de modelagemStatistical characterizationHybrid communicationPower line communicationWireless communicationModeling methodologyStatistical modeling of the Brazilian in-home channels: PLC and cascade of PLC and wirelessinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFJFinstname:Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)instacron:UFJFTEXTthiagofernandesdoamaralnogueira.pdf.txtthiagofernandesdoamaralnogueira.pdf.txtExtracted texttext/plain144423https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/8283/3/thiagofernandesdoamaralnogueira.pdf.txt8d8bbdb0c1e6866932d5c40ee8f74968MD53THUMBNAILthiagofernandesdoamaralnogueira.pdf.jpgthiagofernandesdoamaralnogueira.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1134https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/8283/4/thiagofernandesdoamaralnogueira.pdf.jpg46abc6a86da398438917dcb0db60a43cMD54ORIGINALthiagofernandesdoamaralnogueira.pdfthiagofernandesdoamaralnogueira.pdfapplication/pdf3120842https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/8283/1/thiagofernandesdoamaralnogueira.pdfc790b2bce02c63c4d2f1929a812bc6bcMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82197https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/8283/2/license.txt000e18a5aee6ca21bb5811ddf55fc37bMD52ufjf/82832019-06-16 11:37:02.101oai:hermes.cpd.ufjf.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufjf.br/oai/requestopendoar:2019-06-16T14:37:02Repositório Institucional da UFJF - Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)false
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