Noise enhancement of pattern discrimination in temporal coding

Juliana M. de Assis, Francisco M. Assis

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571032315

Keywords: Temporal coding Entropy Interspike Interval Hodgkin-Huxley

Abstract

Temporal coding is one mechanism of neuronal information processing. In this paper, we investigated whether there is a significant contribution of extrinsic noise in temporal coding, quantitatively. In order to do so, we simulated different patterns through white noise current, and we used the celebrated Hodgkin-Huxley model to obtain interspike intervals. Then, we fitted gamma distribution to the interspike interval histograms of each pattern and we estimated parameters of shape and rate in each case. These estimated parameters enabled the calculation of information measures, such as differential entropy. These information measures provided us evidence of the improved extrinsic noise contribution to the discrimination of patterns in neuronal temporal coding, when compared to the contribution of mean value of synaptic current.

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Supressão de Eco Acústico por Máscara Tempo-Frequência e Redes Neurais Recorrentes

Erik Santana Milesi, Bruno C. Bispo

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571032318

Keywords: Eco acústico Supressão de eco Conversação cruzada Máscara tempo-frequência

Abstract

Este artigo avalia a combinação de redes neurais recorrentes (RNNs) e máscaras tempo-frequência na supressão de eco acústico. Quatro arquiteturas de RNNs são propostas para estimar a máscara de razão ideal, a qual é aplicada para suprimir o eco em situações de conversação cruzada. Os resultados indicam que, nos trechos de fala única, modelos causais e de baixo custo computacional conseguem atenuar o eco em 20, 34 e 49 dB para níveis de razão sinal-eco de 0, 3,5 e 5 dB, respectivamente, enquanto modelos não-causais e de alto custo computacional alcançam resultados pelo menos 15 dB superiores. No entanto, o melhor desempenho dos modelos de alto custo computacional não se reflete significativamente na qualidade e na inteligibilidade dos trechos de conversação cruzada.

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Implementação de um Ambiente 5G com Recursos de Código Aberto

Lucas Medeiros, Isabely Matos, Vinícius Vieira, Rilbert Lima da Silva, Suzete Correia, Michel Dias

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571032332

Keywords: Rede Móvel 5G Open5Gs UERANSIM

Abstract

Este trabalho apresenta a implementação de uma rede móvel 5G usando os ambientes de simulação de código aberto Open5Gs e o UERANSIM. Os resultados mostram que as taxas de transferências de dados em média obtiveram valor de 28,98 Mbytes no Uplink e 30,11 Mbytes no Downlink.

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Heurísticas para Alocação de Banda de Transmissão em Redes Ópticas Elásticas Multibandas

Felipe Cézar Maia Silva, Danilo de Oliveira Melo, José Roberto do Nascimento Arcanjo, Helder A. Pereira

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571032374

Keywords: Alocação de Banda Emissão Espontânea Amplificada Multibanda Penalidade Física

Abstract

Neste artigo, propõem-se três heurísticas de alocação de banda de transmissão para redes ópticas elásticas multibandas. Para isso, consideram-se quatro cenários envolvendo de três a cinco bandas. O ruído de emissão espontânea amplificada, gerado nos amplificadores ópticos, é considerado como penalidade física e se analisa o desempenho da rede em termos de probabilidade de bloqueio de chamadas (PBC) e distribuição de chamadas aceitas na rede, em cada uma das bandas de transmissão. Os resultados mostram que a heurística proposta, que toma por base os menores valores da margem da relação sinal-ruído óptica, oferece os menores valores de PBC para todos os cenários analisados.

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Algoritmo Bioinspirado Híbrido Aplicado em Separação Cega de Fontes no Contexto Post-Nonlinear

Gustavo Fregonezi Depieri, Aline Neves

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571032376

Keywords: Separação Cega de Fontes Post-Nonlinear Otimização por Enxame de Partículas Evolução Diferencial

Abstract

Este artigo propõe um algoritmo bioinspirado híbrido utilizando a Otimização por Enxame de Partículas (OEP) e a Evolução Diferencial (ED) aplicado ao problema de separação cega de fontes em misturas não-lineares Post-Nonlinear. A versão híbrida é comparada com o OEP padrão em três topologias do enxame: global, anel e quadrada. Os resultados indicam que o algoritmo híbrido é superior, com menor variabilidade e melhor qualidade de recuperação das fontes.

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Análise de Cobertura de Rede de Sensoriamento Sem Fio baseado em LoRa para Prevenção de Desastres Naturais em Cidades Inteligentes

Rodrigo Amitrano Bilobran, Mayksuel Ramalho, Gabriel S. de Oliveira, Nicholas Neves, Rafael Porto, Victor Afonso M. Sobral, Marcos Rezende, Pedro Gonzalez Castellanos, Dianne Medeiros

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571032379

Keywords: LoRa IoT Sensoriamento remoto Remote sensing

Abstract

This paper presents the development of a monitoring and collection system of relevant and necessary data for early diagnosis and consequent prevention of natural disasters based on the LoRa architecture. A sensor node, a gateway, and a network server are built. The communication performance between the sensor node and the gateway is evaluated to establish the coverage area. The evaluation is carried out in a field test, checking packet loss rate, throughput, and delay, varying the spreading factor. The results show that the urban environment impairs performance, limiting the coverage area to 250 m in the test environment.

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Eremita: Desenvolvimento de um CubeSat para Monitoramento de Florestas usando LoRa

Arielli da Conceição, Lívia Cecília Gomes Silva, Gustavo Pivoto Ambrósio, Lucca Ribeiro da SIlva Lopes, Diego Anestor Coutinho, Guilherme Pedro Aquino, Evandro Cesar Vilas Boas

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571032385

Keywords: CubeSats pequenos satélites protocolo LoRa monitoramento IoT

Abstract

Esse trabalho apresenta o desenvolvimento de um CubeSat para prover comunicação fim-a-fim via protocolo LoRa para monitoramento de florestas. O CubeSat opera como unidade repetidora para conectar módulos sensoriais ao servidor de processamento/armazenamento de dados. Os módulos se comunicam com o CubeSat por meio de uma estação terrena que opera como um gateway para envio de parâmetros como temperatura, umidade relativa do ar, luminosidade e concentração de dióxido de carbono relacionados à sua posição geográfica. O CubeSat recebe e adequa esses dados para retransmissão ao servidor usando o protocolo LoRa e requisição HTTP, conforme validação do sistema em solo.

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Application of Neighborhood Component Analysis for Enhancing Load Recognition in Home Energy Management Systems

Thales Wulfert Cabral, Fernando Bauer, Eduardo de Lima, Gustavo Fraidenraich, Luís Geraldo P. Meloni

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571032518

Keywords: Neighborhood Component Analysis NCA Machine learning Load Recognition

Abstract

The increasing residential demand for electricity has a direct effect on the balance between human activities and the environment. Technological solutions like the Home Energy Management System (HEMS) are essential for sustainable energy consumption. This paper proposes novel approaches to load recognition in HEMS, which main contributions are enhanced performance through the application of Neighborhood Component Analysis (NCA) jointly with (i) the optimized Support Vector Machine (SVM), (ii) the optimized k-nearest Neighbors (k-NN), (iii) the optimized Extreme Gradient Boosting (XGBoost), and (iv) improved results for training and inference times.

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User-Centric Distributed Massive MIMO Systems: Is Scalability Beneficial for Indoor Environments?

Michael André Sousa Costa, Marx Miranda de Freitas, Daynara Dias Souza, Andre Mendes Cavalcante, Roberto Menezes Rodrigues, Joao Weyl Costa

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571032548

Keywords: Distributed massive MIMO Indoor and outdoor environments Scalability Spectral efficiency

Abstract

This work investigates the impacts on the perfor- mance of user-centric (UC) distributed massive multiple-input multiple-output (D-mMIMO) networks when following scalability requirements in indoor and outdoor environments. Initially, D- mMIMO systems used the canonical approach, connecting all radio units (RUs) to all user equipment (UEs), but this approach proved impractical. In response, scalable systems emerged, which require limiting the number of UEs that a RU can serve. There- fore, to investigate whether this scalability criterion is equally effective in indoor and outdoor environments, we first propose a strategy that guarantees a minimum number of RUs for each UE. Second, we present an approach that makes this scalability requirement more flexible by increasing the number of UEs that an RU can serve. The simulation results indicate that for indoor environment the network presents better spectral efficiency (SE) when more RUs serve the UEs. Also, the proposed method shows an increase in average SE compared to a scalable system and 47% less computational complexity (CC) compared to an unscalable one. Furthermore, flexibilizing the scalability requirement in the indoor environment allowed for the improvement of SE but increased CC. However, in the outdoor environment, for this same approach, there was a decline in SE and an increase in CC.

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Evaluating cross-connection fronthaul redundancy schemes for segmented user-centric distributed massive MIMO under limited capacity links

Jorge G. S. Costa, Yasmim K. C. Costa, Juan F. M. Oliveira, André Fernandes, Andre Mendes Cavalcante, Joao Weyl Costa

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571032551

Keywords: Cell-free massive MIMO Segmented fronthaul Cross-connection redundancy scheme Fronthaul limitations

Abstract

User-centric (UC) distributed massive multiple-input multiple-output (MIMO), also known as cell-free massive MIMO, is a technology designed to maximize user spectral efficiency (SE) and ensure uniform coverage in 6G systems. One way to reduce the deployment complexity of these networks is a segmented fronthaul implementation, which may introduce reliability issues that are compensated in the literature through protection schemes. This paper evaluates cross-connection fronthaul redundancy schemes under limited capacity links. Our findings enhance the understanding of cross-connection schemes, extending what is presented in the literature in limited fronthaul environments.

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