Front-end Híbrido e Back-end Deformável Aplicados em Sistemas de KWS Robustos ao Ruído

Ênio Silva, Rui Seara

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571036425

Keywords: Detecção de palavras-chave Espectrogramas do sinal de fase Extração de atributos Reconhecimento automático de fala

Abstract

Com o objetivo de desenvolver sistemas de detecção de palavras-chave (keyword spotting - KWS) robustos ao ruído, este trabalho de pesquisa discute sobre o uso de front-end híbrido e back-end deformável, operando em ambientes acústicos com diferentes tipos e níveis de ruído. Nesse contexto, o front-end híbrido combina a extração manual (de magnitude e fase de sinais de fala) com a extração automática de atributos realizada através de redes residuais profundas (deep residual networks - ResNets). Além do mais, no bloco de back-end, a fim de maximizar a verossimilhança dos atributos extraídos com as palavras-chave dos sistemas de KWS, o uso de ResNets deformáveis é também considerado aqui. Assim, sistemas de KWS com front-end híbrido e back-end deformável são comparados com aqueles que não adotam essa estratégia. Resultados de simulação numérica são mostrados e avaliados com vistas à acurácia de reconhecimento dos sistemas de KWS, confirmando a eficácia do sistema proposto neste trabalho.

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Soluções baseadas em aprendizado por reforço profundo para implantar VANTs como gateways LoRaWAN com foco na Qualidade de Serviço IoT

Rogério S Silva, Renan Rodrigues Oliveira, Lucas T. S. Carvalho, Leandro Freitas, Antonio Oliveira-Jr, Kleber V Cardoso, Cleyber B. Reis, Xavier Paulino Sebastião

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571036460

Keywords: Advantage Actor-Critic (A2C) Deep Q-Network (DQN) LoRaWAN VANTs

Abstract

O uso de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) é uma estratégia eficaz para densificar redes de acesso sem fio, permitindo melhorar o desempenho de aplicações Internet of Things (IoT) sob demanda. Este artigo associa o fatiamento de redes 3rd Generation Partnership Project (3GPP) com os parâmetros de Qualidade de Serviço (QoS) da tecnologia de LoRa não-3GPP, para garantir desempenho adequado aos dispositivos IoT, ou seja, os requisitos de QoS dos slices não-3GPP. Formulamos um problema de otimização Programação Linear Inteira Mista (Mixed Integer Linear Programming - MILP) para minimizar o número de VANTs e suas respectivas posições, o qual se mostrou NP-difícil. Como alternativa, modelamos o problema como um Processo de Decisão de Markov (Markov Decision Process - MDP) e propusemos soluções baseadas em Deep Q-Network (DQN) e Advantage Actor-Critic (A2C) para posicionar os VANTs. Essas soluções foram integradas a simulações on-line com o Network Simulator 3 (ns-3), resultando em melhorias significativas nos níveis de QoS em comparação com outras soluções do estado da arte.

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Aplicações da Análise de Sinais na Busca por Exoplanetas

jhones W S Lima, Daiane Fabricio Santos, Ícaro J M Moura, Joacir Soares Andrade, Regis Marques

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571036464

Keywords: algoritmo BLS Lightkurve curva de luz exoplanetas

Abstract

The BLS algorithm and the Lightkurve analysis tool were used in this work to identify exoplanets through the characteristic light curve signal, via Python libraries. With the data separation and processing procedures, a characteristic signal of planetary transit was obtained, which made it possible to obtain the value of the planet's orbital period and thus compare them to repositories. The proximity of the results obtained with the literature demonstrated the efficiency of the treatment procedures and libraries intended for this study of exoplanets.

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Development of a MIMO System for Education in Digital Communications: A CDIO Approach

Marco Antonio do Espirito Santo Maues Jr., Joao Brito Ferreira, Kauan Miranda Tavares, Pedro Rendeiro, Glauco Estácio Gonçalves, Aldebaro Klautau, Leonardo Ramalho

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571036465

Keywords: MIMO CDIO Digital communications Education

Abstract

This work discusses the implementation of Multiple Input Multiple Output (MIMO) system using the C programming language. The goal is to provide educational material that helps students to understand fundamental aspects of modern communication systems and signal processing. This is in response to the growing demand for high-capacity wireless communications and services, driven by the advancement of fifth-generation (5G) mobile networks. The project aligns with the Conceive, Design, Implement, and Operate (CDIO) initiative and aims to contribute to the telecommunications community by offering comprehensive documentation and free availability.

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Análise das propriedades dielétricas do compósito LaNbO4 - Bi2O3

Jorge M Alves Sr., Lwzardy Antônio Freitas De Azevedo, Lenardo José Saraiva de Castro, Francisco Enilton Alves Nogueira, Juscelino Chaves, Felipe Felix do Carmo, Marcelo Antonio Santos da Silva, João do Nascimento, Auzuir Alexandria, Daniel Gouveia, Antônio Sombra

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571036470

Keywords: compósito LaNbO4 - Bi2O3 propriedades dielétricas

Abstract

Neste artigo, são apresentadas a produção e a análise das propriedades dielétricas de uma antena da matriz LaNbO4 com adição de Bi2O3. Antes da adição, realizou-se uma análise por raios-X para comprovar que a fase LNO sintetizada estava livre de impurezas ou fases secundárias. A temperatura de sinterização escolhida foi significativamente mais baixa do que a geralmente utilizada na literatura (> 1200°C). O estudo da antena revelou que o material adicionado operava na frequência de 4,78 GHz, apresentando perda de retorno inferior a -10 dB e largura de banda de 8,17%. Esses resultados indicam que o material obtido poderia ter aplicações na área de satélites.

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Blindnavind: Sistema de Localização Indoor para Auxiliar Pessoas com Deficiência Visual

Vinícius M. Monte, Tomaz C. Soares Júnior, Francisco Jose Alves Aquino, Anaxágoras M. Girão

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571036476

Keywords: Indoor Maps Flutter Dart Bluetooth Low Energy

Abstract

Este artigo explora o uso de mapas indoor, posicionamento e navegação em ambientes fechados, destacando sua importância e os desafios. Ele aborda também o uso do Flutter e da linguagem Dart para desenvolver aplicações nativas em múltiplas plataformas. A pesquisa utiliza a biblioteca oficial do Google Maps para visualização detalhada de mapas e geolocalização. Para contornar desafios na renderização de mapas indoor, são utilizadas formas geométricas diretamente no mapa, junto a algoritmos de posicionamento e navegação. A implementação do aplicativo foi integrada a um sistema de posicionamento indoor baseado em Beacons BLE, apresentando resultados satisfatórios.

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Localização indoor utilizando Bluetooth LE e processamento digital de sinais com baixo esforço computacional

Francisco Jose Alves Aquino, Tomaz C. Soares Júnior, Elias T Silva Jr., Anaxágoras M. Girão

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571036481

Keywords: Localização indoor Filtro digital Bluetooth RSSI

Abstract

Sistemas de localização em interiores (indoor) têm diversas aplicações, como o auxilio a pessoas em edificações complexas ou para pessoas com algum tipo de limitação. A localização por GPS é uma tecnologia já amadurecida, mas não é eficiente dentro de construções ou ambientes fechados. Esse trabalho propõe e avalia uma estratégia de localização em ambientes fechados usando a intensidade do sinal Bluetooth (RSSI) enviada por um conjunto de beacons e capturada por um smartphone. Neste trabalho propomos o uso filtros digitais e um novo método de aproximações lineares para obter a distância beacon-smartphone com boa precisão e baixo custo computacional. Os resultados experimentais obtidos mostram que os erros na localização do smartphone são menores que um metro.

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Sparse Dictionary Construction for Kernel Adaptive Filtering with non-Gaussian Functions

Lucas Gois, Denis Fantinato, Aline Neves

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571036483

Keywords: Kernel Adaptive Filtering Epanechnikov Kernel Correntropy Sparsification

Abstract

Kernel Adaptive Filtering (KAF) has gained attention mainly due to its ability to deal with nonlinear channel equalization and impulsive noise. In this context, we focus on the Kernel Maximum Correntropy (KMC), in which the Gaussian and Epanechnikov kernels were used. However, the latter presents a numerical instability in which the algorithm diverges after a training period. In this paper, we address this problem using data dictionaries, which can be constructed through online sparsification methods such as the Novelty Criterion (NC), the Coherence Criterion (CC), and the Surprise Criterion (SC). We simulated the KMC using both kernels and sparse dictionaries in linear and nonlinear scenarios, comparing their performance with the Kernel Least-Mean-Square (KLMS). The algorithms presented desirable behavior and did not present divergence.

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Coeficientes de Hilbert-Huang-Hurst aplicados à Classificação de Desordens Vocais

Vinícius Jefferson Dias Vieira, Emilly J. B. Duarte, Silvana Cunha Costa, Suzete Correia

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571036486

Keywords: Processamento de sinais de voz Classificação de patologias laríngeas decomposição empírica de modos expoente de Hurst

Abstract

Neste trabalho, o vetor de coeficientes HilbertHuang-Hurst, conhecido como HHHC (Hilbert-Huang-Hurst coefficients), é aplicado como um conjunto de características acústicas para classificação de vozes saudáveis e vozes afetadas por patologias laríngeas. Essa abordagem leva em consideração os aspectos não lineares e não estacionários relacionados à produção vocal, empregando a decomposição empírica de modos (EMD, Empirical Mode Decomposition) e realizando a extração do expoente de Hurst. Uma variação da EMD, conhecida como Ensemble EMD (EEMD), também é empregada na extração do vetor HHHC. Nos experimentos são consideradas as patologias paralisia, edema e nódulos nas pregas vocais. Como classificadores, são utilizados a Análise Discriminante Linear (Linear Discriminant Analysis - LDA) e a Análise Discriminante Quadrática (Linear Discriminant Analysis - QDA). O desempenho da classificação atinge uma acurácia média máxima de 90,55% com um vetor HHHC de dimensão 4. Os resultados indicam que o vetor HHHC é uma medida promissora na classificação de distúrbios da voz.

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Enhancing the Low-PHY functions Efficiency in 5G Networks through Hardware-based SmartNIC Acceleration using OpenCL

Youssef Hassan Gharib, Gabriel Pedro Paião, Leandro Ronchini Ximenes, Rangel Arthur

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571036498

Keywords: 5G Low-PHY OpenCL

Abstract

The goal of 5G technology is to support new services based on three main usage scenarios: (I) eMBB (Enhanced Mobile Broadband), (II) mMTC (Massive Machine Type Communication), and (III) URLLC (Ultra-Reliable Low Latency Communication). To provide better signal processing within the network, this research aims to propose the implementation of the Low-PHY layer functions of the Distributed Unit (DU) in 5G on hardware (FPGA), leveraging the capabilities of the Open Computing Language (OpenCL). This framework is compatible with heterogeneous computing environments, enabling parallel processing. Since OpenCL programming allows a single program written by the host to be executed across different heterogeneous platforms, it becomes feasible to allocate specific functions to run on the FPGA or other hardware while others run on the CPU, thereby reducing the processing load on the processing unit. Consequently, the processing time of signal samples will decrease.

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