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dc.creatorSouza, Fabio Alexandre de-
dc.date.accessioned2017-12-13T13:08:54Z-
dc.date.available2017-12-13T13:08:54Z-
dc.date.issued2016-12-09-
dc.identifier.citationSOUZA, Fabio Alexandre de. Otimização dos parâmetros de um sistema de comunicação acústica subaquática para minimizar o consumo energético. 2016. 76 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2016.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2746-
dc.description.abstractIn this Thesis, an energy consumption model for underwater acoustic networks is proposed. The model takes into account the specificities of the underwater environment, such as the use of acoustic waves for communication, dependence of the underwater acoustic channel bandwidth with the path loss, which varies with both the distance and frequency, and noise. The fading, usually modeled by Rayleigh and Rice distributions on terrestrial communications, in this work, is modeled by the K distribution, which best represents the severity of the underwater environment. The model considers a linear multi-hop underwater network and the possibility of retransmissions to calculate the total energy consumed for each bit of information successfully transmitted between the source and the destination. In order to obtain the minimum energy, the SNR and the operating frequency are also optimized. The use of convolutional codes is considered and the optimal code rate, which leads to the minimum energy consumption, is determined. A theoretical analysis was developed for two scenarios: delay constrained and delay unconstrained networks, indicating the optimal number of hops which minimizes energy consumption. Next, the impact of the number of transmission trials was considered. A numerical analysis was also performed for both the scenarios. The numerical results validate the theoretical analysis, showing that the multi-hop scheme is more efficient in terms of energy consumption when compared to direct transmission. Furthermore, the results show that a small number of transmission trials is sufficient to achieve a considerable reduction in energy consumption in multi-hop networks, limiting the average delay per packet transmitted, which is very interesting in real applications.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPESpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.subjectEnergia elétrica - Consumopt_BR
dc.subjectAcústica subaquáticapt_BR
dc.subjectCódigos corretores de erros (Teoria da informação)pt_BR
dc.subjectSistemas de comunicação sem fiopt_BR
dc.subjectSistemas de transmissão de dadospt_BR
dc.subjectModempt_BR
dc.subjectOtimização matemáticapt_BR
dc.subjectMétodos de simulaçãopt_BR
dc.subjectEngenharia elétricapt_BR
dc.subjectElectric power consumptionpt_BR
dc.subjectUnderwater acousticspt_BR
dc.subjectError-correcting codes (Information theory)pt_BR
dc.subjectWireless communication systemspt_BR
dc.subjectData transmission systemspt_BR
dc.subjectModemspt_BR
dc.subjectMathematical optimizationpt_BR
dc.subjectSimulation methodspt_BR
dc.subjectElectric engineeringpt_BR
dc.titleOtimização dos parâmetros de um sistema de comunicação acústica subaquática para minimizar o consumo energéticopt_BR
dc.title.alternativeParameters optimization of an underwater communication system for minimizing energy consumptionpt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.description.resumoNesta Tese de Doutorado propõe-se um modelo de consumo de energia para redes acústicas subaquáticas que leva em consideração as especificidades do ambiente subaquático, como a comunicação utilizando ondas acústicas, a dependência da largura de banda do canal com a perda de percurso, que varia tanto com a distância quanto com a frequência, e o ruído. O desvanecimento, resultado do multipercurso, normalmente modelado pelas distribuições Rayleigh e Rice nas transmissões terrestres, é modelado pela distribuição K, que melhor representa a severidade do ambiente subaquático. O modelo considera uma rede subaquática linear de múltiplos saltos e a possibilidade de retransmissões para calcular a energia total consumida para cada bit de informação transmitido com sucesso entre a fonte e o destino. A fim de obter o menor consumo de energia, a SNR e a frequência de operação também são otimizadas, sendo considerado o uso de códigos convolucionais, cuja taxa ótima que leva ao menor consumo é determinada. Uma análise teórica é desenvolvida para cenários com e sem limitação de atraso. No primeiro caso avalia-se o consumo de energia quando retransmissões não são permitidas ou devem ser limitadas e, portanto, uma FER residual deve ser tolerada. No segundo caso infinitas retransmissões são permitidas até que um pacote seja recebido sem erros. Para ambos cenários o número ótimo de saltos que minimiza o consumo de energia é determinado, e na sequência o impacto do número de tentativas de transmissão é considerado. Resultados numéricos são apresentados, mostrando que o esquema de múltiplos saltos é mais eficiente em termos de consumo de energia que a transmissão direta. Além disso, os resultados mostram que um número pequeno de tentativas de transmissão é suficiente para alcançar uma redução considerável no consumo de energia em redes de múltiplos saltos, limitando o atraso médio por pacote transmitido, o que é muito interessante em aplicações reais.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0178487429354103pt_BR
dc.contributor.advisor1Souza, Richard Demo-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6825512654223870pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Brante, Glauber Gomes de Oliveira-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8347190422243353pt_BR
dc.contributor.referee1Souza, Richard Demo-
dc.contributor.referee2Pellenz, Marcelo Eduardo-
dc.contributor.referee3Noronha Neto, Mário de-
dc.contributor.referee4Chang, Bruno Sens-
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrialpt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES::SISTEMAS DE TELECOMUNICACOESpt_BR
dc.subject.capesEngenharia Elétricapt_BR
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