Group of Integrated Circuits and Systems - Universidade Federal do Paraná

Os principais tópicos abordados nesta temática são:

• Sistemas de telecomunicações: eficiência energética de transmissores e receptores para sistemas de comunicações móveis de 3G e 4G; Harvesting.
• Sistemas elétricos de potência: smart grids.
• Sistemas biomédicos.
• Instrumentação.

A quarta geração (4G) de sistemas para comunicações móveis oferece a promessa de desempenho competitivo com os atuais modems a cabo em um cenário de completa mobilidade. Entretanto, o atual ritmo de crescimento das aplicações sem fio tem aumentado drasticamente a potência consumida por esses sistemas. Isso traz consequências indesejáveis para a estação-base, cujos transmissores são responsáveis por mais de 60% da energia total consumida, e também para o usuário, uma vez que os avanços na tecnologia das baterias para portáteis não seguem o mesmo ritmo de desenvolvimento. Como consequência, o projeto de transmissores para sistemas 4G tem sido guiado pela busca de alta eficiência energética. Isso implica praticamente abandonar a amplificação linear clássica, baseada na operação dos transistores em classes lineares (A, AB e B) e em baixos níveis de potência. Esta linha de pesquisa tem por objetivo a busca por novas arquiteturas de transmissores, capazes de manter o transmissor operando com alta eficiência energética em uma ampla faixa de potência de saída, e a implementação digital (FPGAs ou ASICs) de linearizadores em banda-base, para explorar a operação dos transmissores na faixa de alta eficiência energética e ao mesmo tempo cumprir as rigorosas exigências de linearidade.

Em sistemas modernos de comunicação sem fio, diferentes blocos funcionais (ADC, DAC, filtros, amplificadores, misturadores) atuam sobre um sinal que carrega uma informação, contribuindo tanto para a execução de uma tarefa pré-determinada, quanto para a degradação da qualidade do sinal ao longo do sistema. Na transmissão, a informação modula uma portadora de RF, tanto em amplitude quanto em fase, com o objetivo de melhorar a eficiência espectral. Entretanto, devido à envoltória ser variável, deve existir um compromisso entre linearidade e eficiência energética. A menos que um esquema de linearização seja implementado na cadeia de transmissão, o amplificador de potência deve ser operado em baixos níveis de potência para cumprir rigorosas exigências de linearidade, causando uma redução da eficiência energética. Na recepção, o sinal recebe consecutivas etapas de ganho, deslocamento em freqüência, filtragem e demodulação. O compromisso nesse caso é obter a maior sensibilidade ao sinal útil e a maior robusteza a interferências com o menor consumo energético possível. Para o projeto assistido por computador de sistemas modernos de comunicações móveis, necessitam-se modelos comportamentais para representar os blocos funcionais que tenham baixa complexidade computacional e representem de maneira precisa a relação entre os sinais complexos de informação na sua entrada e na sua saída. Nesse contexto, o presente projeto tem por objetivo o desenvolvimento de modelos comportamentais de blocos funcionais para sistemas de comunicações móveis.

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