“SWITCHOVER TO DIGITAL TELEVISION BROADCASTING” (“Transição para a TV digital”)
Professor PhD. Branka Zovko-Cihlar
In some country still exist in operation analog broadcasting system which are very sensitive to interference from other analog video signals and require high co-channel protection ratio. Digital television broadcast systems are significantly less sensitive to noise and interference. New modulation technology with digital COFDM modulator, multi carrier techniques and channel coding systems may ensure frequency spectrum efficiency and ruggedness against noise and distortion. In the talk, we will analyze the present situation in switchover from analog to digital television process which is based on the planning project that corresponds to the ITU Regional Radio-Communication Conference (RRC-06) from June 2006 and Geneva ( GE-06 ) frequency plan.
Em alguns países ainda existem em operação sistemas de transmissão analógica, que são muito sensíveis à interferência de outros sinais de vídeo analógico, e requerem uma alta taxa de proteção a interferências de outros sinais de mesma freqüência. Sistemas de transmissão digital de televisão são significativamente menos sensível a ruídos e interferências. Novas tecnologias de modulação com moduladores digitais COFDM, técnicas de portadoras múltiplas e sistemas de codificação de canal podem garantir a eficiência do espectro de freqüência e robustez contra ruídos e distorção. Na palestra, vamos analisar a atual situação de transição do processo de transmissão de TV analógica para o sistema digital, que é baseado no projeto de planejamento correspondente à ITU Regional Radio-communication Conference ( RRC-06 ) de junho de 2006 e ao plano de freqüências de Genebra (GE-06).
“DVB – H Technology: Perspectives & applications” (“Tecnologia DVB - H: Perspectivas e Aplicações”)
Professor PhD. Kalman Fazekas
DVB-H technology is designed to use the digital terrestrial TV broadcast communications to deliver multimedia services to mobiles. The DVB technology for hand held has been designed to meet almost all the objectives of delivering a TV services to mobiles, which include: broadcast service reaching potentially unlimited users; delivery of sufficiently large transmitted power so that the mobiles can work even within buildings; use of the terrestrial broadcast spectrum, which is being rendered free as a result of the digitalization of TV networks; robust coding and error correction to provide the highly variable signal strength conditions encountered in the hand held environments; and minimum infrastructure to roll out the TV services for mobiles. DVB-H can use the same infrastructure as DVB-T. A DVB-H service can deliver 20-40 (or more channels, depending on the bit rate) or up to 11 Mbps (typical) in one DVB-H multiplex, which can reach millions of viewers in a broadcast mode. In the presentation, it will present a very short review about DVB technology in general. After that, it will be discussed the principles of DVB-H technology, the standards (DVB, ETSI, MPEG-4, H.264/AVC, etc.) concerning to services and applications. Some research task for future developments is commented as well.
A tecnologia DVB-H foi projetada para transmitir serviços multimídia para dispositivos móveis utilizando o sistema de transmissão de televisão digital terrestre. A tecnologia DVB para dispositivos portáteis foi projetada para atender a quase todos os objetivos de se oferecer um serviço de TV para dispositivos portáteis, o que inclui: serviço de transmissão que alcance potencialmente um número ilimitado de usuários, transmissão com potência elevada o suficiente para que os dispositivos móveis possam operar mesmo no interior de prédios; uso do espectro destinado a transmissão terrestre, que vem sendo liberado como resultado do processo de digitalização das redes de televisão; codificação robusta e correção de erros para lidar com a alta variabilidade de potência de sinal encontrada por dispositivos móveis; e infraestrutura mínima para a implantação de serviços de TV para portáteis. DVB-H utiliza a mesma infraestrutura da DVB-T. Um serviço DVB-H pode transmitir de 20 a 40 canais (ou mais, dependendo do bit rate) ou até 11 Mbps (típico) em um DVB-H multiplexado, que pode alcançar milhões de telespectadores. Na apresentação, será feita uma breve revisão sobre a tecnologia DVB. Depois serão discutidos os princípios da tecnologia DVB-H, os padrões (DVB, ETSI, MPEG-4, H.264/AVC, etc.) relativos a serviços e aplicações. Também serão comentados alguns trabalhos de pesquisa para futuros desenvolvimentos.
“A new computational framework for soft-field Electromagnetic Tomography” (“Um novo framework para tomografia soft-field”)
Professor PhD. Panos Liatsis
Soft-field Electromagnetic Tomography (ET) is a class of emerging, inverse imaging modalities, all characterized by a non-invasive and non-intrusive operational nature. The standard protocol in order to image a body with ET suggests application of some excitation patterns on the periphery, measurement of the developed potentials on the boundary, and reconstruction of the interior structure of the body based on boundary data. The first task of collecting boundary data is called the forward problem and under a simulation environment is accomplished by estimating boundary measurements, given a discrete model of the underlying body, excitation patterns and some a-priori knowledge of the passive electromagnetic properties (PEP) caged in the subject. The second task of creating an image based on boundary measurements is known as the inverse problem and as it is ill-posed and non-linear is consider as more complex.In this talk, we propose a ground-breaking, mesh-free, research approach, which aims to address both the theoretical and computational framework for a system capable of overriding current limitations and capable of producing real-time higher-resolution images either of fixed- or of multi-resolution configuration. The proposed framework also fills the conceptual gap between contact and contactless methods, non-conducting and conducting (an-)isotropic materials along with image processing under the umbrella of embedded domain methods empowered with multi scale and multi resolution basis functions, i.e., wavelets. In addition, we retain all developed image reconstruction advantages and provide unique, direct pixel-type links in accordance with powerful image processing methods under an inherent multi-resolution configuration. The proposed multi scale formulation is also highly parallelizable in a nearly straightforward manner as for instance the forward matrix holds a specific, nearly Toeplitz banded, structure which depends only on the chosen wavelet family. It is worth underlying at this point that the method can be easily extended to other classes of inverse problems as, for instance, inverse scattering since, conceptually-wise, there are no known limitations. In other words, a new direction is pointed out in the field of BVPs, inverse problems and image processing under a uniform framework.
Soft-field Electromagnetic Tomography (ET) é uma classe de modalidades de aquisição de imagens baseado em métodos inversos, de natureza não-invasiva e não-intrusiva. O protocolo padrão de aquisição de imagens do corpo com ET, sugere a aplicação de alguns padrões de excitação na periferia, a medição dos potenciais desenvolvidos no contorno e a reconstrução da estrutura interior do corpo com base em dados do contorno. O primeiro passo para coleta dos dados da fronteira é chamado de problema direto e sob um ambiente de simulação é realizado estimando as medidas do contorno, dado um modelo discreto do corpo em estudo. O segundo passo é a criação de uma imagem baseada em medições na fronteira, conhecido como o problema inverso e é mal posto e não linear considerado assim como mais complexo. Nesta palestra, propomos uma ideia inovadora capaz de produzir em tempo real, imagens de alta resolução ou em multiresolução. A visão proposta também preenche a lacuna conceitual entre os métodos de contato e os sem contato, materiais isotrópicos ou não, materiais condutores ou não conduzindo a um processamento de imagem, sob a égide dos métodos de domínio com multiescala e multi-resolução (como as wavelets). Além disso, todas as vantagens da reconstrução de imagem desenvolvido dos dados de pixels são mantidas. A formulação multiescala é altamente paralelizável (sendo em banda quase Toeplitz), dependendo da família de wavelet escolhida. É necessário salientar neste ponto que as idéias podem ser facilmente estendidas a outras classes de problemas inversos, como, por exemplo, o espalhamento inverso uma vez que não há limitações conhecidas. Em outras palavras, uma nova direção é apontada em se tratando de problemas de fronteira, problemas inversos e processamento de imagem num framework uniforme.
“Low-Redundancy Transceivers for Wireless Networks” (“Transceivers de Baixa Redundância para redes sem fio”)
Professor PhD. Paulo Diniz
The standard designs of multi carrier and single carrier transceivers employing frequency-domain equalization require the channel order of redundancy. This redundancy eliminates the inherent inter-block interference (IBI), and allows the exploitation of the resulting channel matrix to design super fast zero-forcing (ZF) and minimum mean squared error equalizers. Although it is well known that the minimum redundancy for IBI-free designs of fixed and memoryless transceivers is around half of the channel order, all practical solutions do not employ minimum redundancy. This presentation shows in a simple way how to design practical ZF and MMSE transceivers with reduced redundancy and super fast implementation. The main feature of the proposed transceivers is their higher throughput allowing the use of the wireless channels more effectively.
Os projetos padrões de transceptores com portadoras múltiplas e portadora única empregando equalização no domínio da freqüência precisam da redundância da ordem do canal. Esta redundância elimina a interferência intrablocos (IBI), e permite a exploração da matriz do canal resultante para projetar equalizadores super fast zero-forcing (ZF) e do mínimo erro médio quadrático (MMSE). Embora seja bem conhecido que a redundância mínima para projetos de transceptores sem memória livres de IBI é em torno de metade da ordem do canal, todas soluções praticas não empregam redundância mínima. Esta apresentação mostra de forma simples como projetar transceptores práticos ZF e MMSE com redundância reduzida e implementação super rápida. A principal característica dos transceptores proposta é sua maior taxa de transferência que permite a utilização mais eficaz dos canais sem fio.
“Automated EEG-Based Diagnosis of Neurological Disorders: Inventing the Future of Neurology” (“Diagnóstico automático de Doenças Neurológicas: Inventando a Neurologia do Futuro”)
Professor PhD. Hojjat Adeli
This talk is based on the authors’ groundbreaking research book. It presents advanced computational models for the automated EEG-based diagnosis of neurological disorders. It is based on the integration of three different computing technologies and problem-solving paradigms: neural networks, wavelets, and chaos theory. The lecturer presents a methodology for epilepsy diagnosis and seizure detection that offers an exceptional accuracy rate of 96 percent. The technology presented in the talk has the potential to impact and transform neurology practice in a significant way. The talk also includes some preliminary results towards EEG-based diagnosis of Alzheimer’s disease. The methodology presented is especially versatile and can be adapted and applied for the diagnosis of other brain disorders. It is currently extending this new technology to diagnosis of ADHD and autism. A second contribution made by the presented technology is its advancement of Spiking Neural Networks as the seminal foundation of a more realistic and plausible third generation neural network.
Esta palestra é baseada no livro de mesmo nome, recém publicado pelo palestrante, onde se apresenta modelos computacionais avançados para o diagnostico automatizado de doenças neurológicas. O modelo é baseado na integração de três tecnologias de computação e paradigmas de resolução de problemas: redes neurais, wavelets e teoria do caos. Apresenta-se uma metodologia para diagnóstico de epilepsia com acurácia de 96%. A tecnologia apresentada tem o potencial para impactar e transformar a prática da neurologia de forma significativa. Também são comentados alguns resultados preliminares para diagnóstico da doença de Alzheimer baseado em EEG. Essa metodologia é especialmente versátil e pode ser aplicada para o diagnóstico de outras doenças cerebrais (como TDAH e autismo). Uma segunda contribuição é a sua apresentação e promoção das Redes Neurais Spiking como fundamento seminal de uma terceira geração mais realista e plausível de redes neurais.
“The Influence of Geometry on the Rigidity or Flexibility of Structures” (“A influência da geometria sobre a rigidez ou na flexibilidade das estruturas”)
Professor PhD. Hellmuth Stachel
This lecture presents an overview on flexible structures like polyhedra and over-constrained frameworks: Which conditions are necessary and sufficient for flexibility, which metric or combinatorial properties must change or remain constant under flexing? The first important result in this field claims that every convex polytope is rigid; this is due to A.L. Cauchy 1813. On the other hand, R. Bricard classified 1897 all flexible octahedra, but these flexible polyhedra have self-intersections. Since then, questions around this topic attracted many prominent mathematicians. Nevertheless, a few outstanding results were proved rather recently: 1977 R. Connelly constructed a flexible polyhedron without self-intersection, topologically a ‘flexing sphere’. 1985 R. Alexander proved that every flexible polyhedron preserves its total mean curvature during the flex. 1996 I. Sabitov proved the famous Bellows Conjecture stating that for every flexible polyhedron the volume keeps constant during the flex. The question whether the edge lengths of a framework determine its planar or spatial shape uniquely, is also important for many engineering applications, e.g., for mechanical or constructional engineers, for biologists in protein modeling or for the analysis of isomers in chemistry.
Esta palestra apresenta uma visão panorâmica sobre as estruturas flexíveis: as condições necessárias e suficientes para a flexibilidade, que as propriedades métricas ou combinatórias devem mudar ou permanecer constante sob flexão. O primeiro resultado importante neste campo alega que cada poliedro convexo é rígido, isto é conhecido dede Cauchy (1813). Por outro lado, Bricard classificou em 1897 todos os octaedros flexíveis, embora estes poliedros flexíveis tenham auto-intersecções. Desde então, as questões em torno deste tema atraíram muitos matemáticos proeminentes e experientes. Alguns resultados recentes são comentados: em 1977 R. Connelly construiu um poliedro flexível sem auto-intersecção; em 1985 R. Alexander mostrou que cada poliedro flexível preserva sua curvatura média total; em 1996 I. Sabitov provou a famosa conjectura de Bellows que afirma que, para cada poliedro flexível o volume se mantém constante durante flexões. Saber o comprimento da borda de um quadro de determinar a sua planar ou forma espacial de forma exclusiva, é também importante para muitas aplicações de engenharia, por exemplo, para engenheiros mecânicos ou de construção, de modelos para biólogos em proteínas ou para a análise de isômeros em química.
“Secure routing in Wireless Sensor Networks” (“Roteadores seguros em redes sem fio”)
Professor PhD. Stamatis Voliotis
Efficient defense against security attacks is a challenging task in the wireless sensor network environment. Due to their infrastructure-less operation and the limited node and network resources, the applicability of legacy security solutions is disputable. Although encryption and authentication improve security and data integrity, the attacks addressing the routing operation, which relies in the cooperation among neighboring nodes, form a long list. The situation is further aggravated as the next generation wireless sensor network become larger and larger. To cope with the network dimensions we adopt the geographical routing principle which offers high scalability due to its localized operation. To efficiently defend against the routing attacks, a distributed trust model has been designed. Once trust information is available for all network nodes, the routing decisions can take it into account, i.e. routing can be based on both location and trust attributes. Different ways to incorporate trust in location-based routing schemes are explored, and we propose a novel way of balancing trust and location information. Computer simulations show that the proposed routing rule (called ATSR) exhibits excellent performance in terms of delivery ratio, latency time and path optimality. ATSR adaptively weights location, trust and energy information, allowing the system designer to shift emphasis from security to path optimality, as shown by the simulation results. Finally, we evaluate the proposed trust model which relies on both direct and indirect observations to derive the trustworthiness of each neighboring node. The results show that it is capable of defending against an increased set of attacks including attacks targeting the indirect trust management scheme. The energy required for the exchange of trust information is also assessed.
A defesa eficiente contra ataques de segurança é uma tarefa desafiadora no ambiente de rede sem fio. Devido a sua operação com pouca infraestrutura, menos nós e recursos limitados, a aplicabilidade das soluções de segurança é discutível. Embora a criptografia e autenticação melhorem a segurança e a integridade dos dados, há uma longa lista de possíveis ataques nas operações de roteamento. Para lidar com as dimensões da rede adotamos o princípio de roteamento geográfico que oferece alta escalabilidade, devido à sua operação localizada. Para defesa eficiente a ataques de roteamento, um modelo distribuído é considerado. Uma vez que a informação está disponível para todos os nós da rede, as decisões de roteamento podem levar em conta tanto a localização como os atributos de confiança. Simulações em computador mostram que a regra de roteamento proposta (chamado ATSR) apresenta um excelente desempenho em termos de entrega, tempo de latência e caminho ótimo. ATSR permite que o projetista do sistema troque a ênfase de segurança para caminho ótimo, como mostram os resultados da simulação. Finalmente, mostra-se como avaliar o modelo de confiança proposto, que se baseia em observações diretas e indiretas para obter a confiabilidade de cada nó vizinho. Os resultados mostram que é possível se defender contra um maior conjunto de ataques, incluindo ataques contra o regime de gestão indireta de confiança. A energia necessária para a troca de informações de confiança também é avaliada.
“Convergence of augmented reality and scientific visualization and its application to Energy, Medicine and Sports” ("Convergência de realidade aumentada e visualização científica e suas aplicação à energia, a medicina e desporto")
Professor PhD. Marcelo Gattass
What do we find in common between systems that seek to convey meaningful images to an oil reservoir interpreter, a medical doctor and a common sports fan enjoying a broadcasted game on TV? These images are produced by a system that processes captured signals and produces images that seek to convey relevant information to the viewer. These processes are based on Computer Vision techniques to analyze the signal to predict forms and to find features mainly to answer a question of the type: what, where and when. With this information virtual reality techniques are used to produce meaningful images to the human observer. These systems can be seen as the convergence of the augmented reality and scientific visualization areas. This talk presents some industry demanded systems developed by the Tecgraf group which reflect this convergence.
O que encontramos em comum entre os sistemas que procuram transmitir imagens significativas para um intérprete reservatório de óleo, para um médico e para um fã de esportes comum de desfrutar um jogo transmitido na TV? Essas imagens são produzidas por um sistema que processa os sinais capturados e produz imagens que procuram transmitir as informações relevantes para o telespectador. Estes processos são baseados em técnicas de Visão Computacional para analisar o sinal de prever formas e encontrar recursos principalmente para responder a uma pergunta do tipo: o quê, onde e quando. Com essas informações técnicas de realidade virtual são usados para produzir imagens significativas para o observador humano. Estes sistemas podem ser vistos como a convergência da realidade aumentada e áreas de visualização científica. Esta palestra apresenta alguns sistemas exigidos pela indústria desenvolvidos pelo grupo Tecgraf que refletem essa convergência.
"Recent Developments in the Analysis of Nucleotide Sequences by using Nucleotide Genomic Signals." ("Desenvolvimentos recentes na análise de sequencias de nucleotídeos usando Nucleotide Genomic Signals").
Professor PhD. Paul Dan Cristea
Converting the DNA sequences into digital signals using a base four representation of the nucleotides leads to the conversion of the codons into numbers in the range 0-63 and of the amino acids, together with the terminator, into numbers in the range 0-20. Correspondingly, this transforms the symbolic DNA sequences into digital genetic signals of nucleotides, codons or amino acids and offers the possibility to apply a whole range of powerful signal processing methods for their analysis. The talk proposes a new representation of the Genetic Code that reflects better its structure and degeneracy. Optimal symbolic-to-digital mappings for nucleotides and amino acids are proposed on this basis and some preliminary investigation of the resulting genetic signals is described.
A conversão de seqüências de DNA em sinais digitais, utilizando numeração de base de quatro para a representação dos nucleotideos, leva a representação dos códons em números no intervalo de 0-63 e de aminoácidos, juntamente com o terminador, em números no intervalo 0-20. Correspondentemente, isso transforma as seqüências de DNA simbólico em sinais genéticos de nucleotídeos, aminoácidos ou códons e oferece a possibilidade de aplicar uma ampla gama de métodos de processamento de sinal para sua análise. A palestra propõe uma nova representação do código genético que reflete melhor a sua estrutura e a degeneração. Ótimo mapeamento simbólico-digital de nucleotídeos e aminoácidos são propostos nessa base, e alguma investigação preliminar dos sinais genéticos resultantes são descritos.
"On the Polynomial Approximation for High Resolution ECG Signal” (“Considerando a aproximação polinomial nos Sinais de Eletro Encefalogramas de alta resolução”)
Professor PhD. Gregor Rozinaj
The demand on information increases continuously. The use of computers has been changed from application and program development more and more to the communications and data retrieval. Multimedia interface of computers allows on-line collaboration not only in an office but even in extreme situations like driving, sports, entertainment activities etc. One of the principal modality in multimedia communications is speech. Recent research in speech recognition are devotes to continuous speech recognition. Basic algorithms for “word spotting” are slightly substituted by more sophisticated “topic spotting” methods. In the opposite direction of communications from computer to the user, the speech synthesis seems to be an easier task than speech recognition. However, naturalness of the artificial speech is a complex problem. An enormous effort has been made on speech prosody. Sinusoidal and noise models of speech seem to be a promising topic for artificial speech manipulation.
“Signal Processing for Synthetic Aperture Radars” (“Processamento de Sinais para SAR”)
Professor PhD. Zarko F. Cucej
Introduction to the principle of synthetic aperture radar, introduction to signal processing for synthetic aperture radars, processing of coherent digitized radar data to achieve significant increases in radar detection performance and enhanced resolution, various type of pulse compression waveforms for high range resolution and optimal transmitter power, Doppler processing for clutter rejection and enhanced cross-range imaging, synthetic aperture radar processing for strip map and spotlight modes, inverse SAR and interferometric SAR, advanced spectral estimation algorithm for high-resolution beamforming and imaging, overview of polarimetric and interferometric concepts and data analysis, design of TerraSAR-X, TANDEM-X, development of TANDEM-L.
Introdução ao princípio do radar (SAR), introdução ao processamento de sinais para SAR, processamento de dados de radar de coerência digital para conseguir aumentos significativos no desempenho da detecção do radar e melhorar a resolução, compressão de vários tipos de onda de pulso para alta gama de resolução e potência do transmissor ideal, processamento Doppler para a rejeição de ruído e melhorar a amplitude cruzada da imagens, processamento de SAR para faixas de mapeamento e spotlight modes, satélites inversos e aquisição de sinais de SAR por interferometria, algoritmo de estimação espectral avançado para visualização em alta resolução beamforming e imagem, uma revisão de polarimetria e conceitos de interferometria análise de dados, concepção de satélites tipo TerraSAR-X, Tandem-X, e o desenvolvimento de TANDEM-L.