Minicursos
Prof. Emil Björnson
Royal Institute of Technology, Suécia
Prof. Luca Sanguinetti
Universidade de Pisa, Itália
Drª. Özlem Tuğfe Demir
Royal Institute of Technology, Suécia
MIMO Massivo Cell-Free Centrado no Usuário: das Bases à Implementação Escalável
Como a primeira versão do 5G foi finalizada recentemente e as redes comerciais foram lançadas, é hora de buscar novas direções de pesquisa voltadas para o futuro que têm o potencial de revolucionar o futuro da comunicação sem fio. Assim como os artigos seminais sobre o MIMO Massivo foram publicados há 10 anos, este é provavelmente o momento em que os principais componentes de tecnologia para a 6G serão identificados. Portanto, este é o momento certo para os pesquisadores entenderem novas direções de pesquisa e, potencialmente, encontrarem a próxima grande novidade.
Neste tutorial, vamos primeiro percorrer os fundamentos do MIMO Massivo Cell-Free original, que é uma infraestrutura alternativa recentemente proposta para superar as principais fraquezas dos sistemas celulares. Os primeiros artigos nesta área têm apenas alguns anos e ainda existem muitos problemas em aberto. Uma questão importante com a forma original do MIMO Massivo Cell-Free é a escalabilidade, que é um dos principais tópicos que abordaremos neste tutorial, bem como possíveis soluções, como clusterização cooperativa dinâmica centrada no usuário. Descreveremos diferentes métodos para processamento de sinais e alocação de recursos espaciais, incluindo técnicas otimizadas e soluções heurísticas escaláveis. Depois de fornecer algumas restrições de implementação, discutiremos problemas em aberto relacionados a essa direção de pesquisa.
A apresentação será baseada em nosso livro recentemente publicado sobre o tema, “Fundamentos de MIMO Massivo Cell-Free Centradas no Usuário”, que sumariza o estado-da-arte na área e é o primeiro livro do gênero neste tópico emergente. Também estamos planejando fornecer um PDF gratuito deste livro para os participantes da conferência.
Biografia
Emil Björnson (S’07-M’12-SM’17) é atualmente um professor visitante no KTH Royal Institute of Technology, Suécia, e professor associado na Linköping University, Suécia. Ele é o autor dos livros-texto Optimal Resource Allocation in Coordinated Multi-Cell Systems (2013), Massive MIMO Networks: Spectral, Energy, and Hardware Efficiency (2017) e Foundations of User-Centric Cell-Free Massive MIMO (2021). Ele se dedica à pesquisa reprodutível e disponibilizou ao público uma grande quantidade de códigos de simulação. Ele realiza pesquisas em comunicações MIMO, alocação de recursos de rádio, aprendizado de máquina para comunicações e eficiência energética. Desde 2017, ele faz parte do Conselho Editorial da IEEE Transactions on Communications e da IEEE Transactions on Green Communications and Networking desde 2016. Ele recebeu o prêmio Outstanding Young Researcher 2014 da IEEE ComSoc EMEA, o Prêmio Ingvar Carlsson 2015, o Prêmio de Melhor Ph.D. da EURASIP 2016, o Prêmio IEEE Marconi Prize Paper em Comunicações sem Fio 2018, o Prêmio EURASIP Early Career de 2019, o Prêmio Fred W. Ellersick da IEEE Communications Society em 2019 e o Prêmio de Melhor Coluna da IEEE Signal Processing Magazine em 2019. Ele também foi coautor de artigos que receberam prêmios de melhor artigo nas conferências, incluindo WCSP 2009, IEEE CAMSAP 2011, IEEE WCNC 2014, IEEE ICC 2015, WCSP 2017 e IEEE SAM 2014.
Luca Sanguinetti (SM’15) é atualmente Professor Associado do Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Universidade de Pisa. Ele é co-autor dos livros-texto Redes MIMO Massivas: Eficiência Espectral, Energética e de Hardware (2017) e Fundamentos de MIMO Massivo Cell-Free Centradas no Usuário (2021). Sua experiência e interesses gerais abrangem as áreas de comunicações e processamento de sinais. O Dr. Sanguinetti foi agraciado com o Prêmio Marconi Prize Paper em Comunicações Sem Fio 2018 e foi coautor de um artigo que recebeu o prêmio Young Best Paper da Seção Itália da ComSoc/VTS. Ele foi o recebedor do FP7 Marie Curie IEF 2013 “Implementações densas para redes celulares verdes”. Ele também recebeu os dois prêmios de melhor artigo de conferência: IEEE WCNC 2013 e IEEE WCNC 2014. Ele atuou como Editor Associado para a IEEE Transactions on Wireless Communications e a IEEE Journal on Selected Areas of Communications (série sobre Green Communications e Networking) e como Editor Convidado Principal para o IEEE Journal on Selected Areas of Communications, Edição Especial sobre “Teoria dos Jogos para Redes”. Ele está atualmente servindo como Editor Associado para a IEEE Signal Processing Letters, e a IEEE Transactions on Communications. Ele também é membro do Comitê Editorial Executivo da IEEE Transactions on Wireless Communications.
Özlem Tuğfe Demir recebeu os diplomas de B.S., M.S. e Ph.D. em Engenharia Elétrica e Eletrônica pela Middle East Technical University, Ancara, Turquia, em 2012, 2014 e 2018, respectivamente. Ela foi pesquisadora de pós-doutorado na Linköping University, Suécia, em 2019-2020. Atualmente é pós-doutoranda no KTH Royal Institute of Technology, Suécia. Ela é co-autora do livro Fundamentos de MIMO Massivo Cell-Free Centradas no Usuário (2021). Seus interesses de pesquisa se concentram em processamento e otimização de sinal em comunicações sem fio, MIMO massivo, além de tecnologias de múltiplas antenas para 5G e além, aprendizado profundo e comunicações verdes. Ela recebeu o prêmio IEEE SIU 2015 Conference Student Best Paper, o prêmio de melhor tese do M.S. Program and Graduate Courses Performance Award na Middle East Technical University.
Prof. Marco Di Renzo
Universidade Paris-Saclay, CNRS, França
Superfícies Inteligentes Reconfiguráveis para Comunicações sem Fio
Superfícies inteligentes reconfiguráveis (RISs) surgiram recentemente como a nova fronteira de pesquisa de comunicação sem fio com o objetivo de realizar ambientes de propagação de rádio inteligentes e reconfiguráveis revestidos de metamaterial por meio de transformações de sinal passivas e controláveis. Apresentados por custos de hardware e de energia ordens de magnitude menores do que os arranjos de antenas ativas tradicionais e, ainda assim, desempenho superior, as RISs são a nova tecnologia de impulsão para futuras redes sem fio, especialmente para permitir que migrem para bandas de frequência mais altas. As RISs têm o potencial inerente de transformar a rede sem fio atual com nós ativos apenas em uma nova rede híbrida composta de componentes ativos e passivos cooperando de forma inteligente, de modo a atingir um crescimento de capacidade sustentável com um custo e consumo de energia baixos e acessíveis. Portanto, as RISs têm o potencial de mudar a forma como as redes sem fio são projetadas atualmente, levando-as àquele futuro sem fio desejado, e são consideradas uma tecnologia habilitadora para realizar o conceito emergente de ambientes de rádio inteligentes (programáveis) assistidos por metamaterial (SREs). SREs assistidos por RIS são um esforço de pesquisa multidisciplinar, mas não são bem compreendidos. Nesta palestra, vou apresentar o estado da arte, os desafios da pesquisa e alguns resultados de pesquisas recentes na encruzilhada das comunicações sem fio, eletromagnetismo, física e metamateriais.
Biografia
Marco Di Renzo recebeu a Laurea (cum laude) e o diploma de Ph.D. em engenharia elétrica pela Universidade de L’Aquila, Itália, em 2003 e 2007, respectivamente, e o grau de Habilitação à Direção de Pesquisas (Doutor em Ciências) da Universidade Paris-Sud, França, em 2013. Desde 2010, ele tem atuado no Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica (CNRS), onde é um Diretor de Pesquisa do CNRS (Professor do CNRS) no Laboratório de Sinais e Sistemas (L2S) da Universidade Paris-Saclay – CNRS e CentraleSupelec, Paris, França. Na Universidade Paris-Saclay, ele atua como Coordenador da Área de Pesquisa em Comunicações e Redes do Laboratório de Excelência DigiCosme, e como membro da Comissão de Admissão e Avaliação de Ph.D. da Escola de Tecnologias de Informação e Comunicação. Atualmente, ele atua como editor-chefe da IEEE Communications Letters e é um palestrante ilustre da IEEE Vehicular Technology Society. De 2017-2020, ele foi um palestrante ilustre da IEEE Vehicular Technology Society e da IEEE Communications Society. Além disso, ele atuou como Editor e Editor-Chefe Associado da IEEE Communications Letters, e como Editor da IEEE Transactions on Communications e IEEE Transactions on Wireless Communications. Atualmente, ele atua como Presidente Fundador do Grupo de Interesse Especial sobre Superfícies Inteligentes Reconfiguráveis do Comitê Técnico de Comunicação sem Fio da IEEE Communications Society, e é o Editor Principal Fundador da IEEE Communications Society Best Readings in Reconfigurable Intelligent Surfaces. Ele é um pesquisador altamente citado (Clarivate Analytics, 2019), um dos 2% principais cientistas mundiais da Universidade de Stanford (2020), um Fellow do IEEE (2020) e um Fellow do IET (2020). Ele recebeu várias distinções individuais e prêmios de pesquisa, que incluem o Prêmio de Melhor Jovem Pesquisador da IEEE Communications Society para a Europa, Oriente Médio e África, a Royal Academy of Engineering Distinguished Visiting Fellowship, o IEEE Jack Neubauer Memorial Best System Paper Award, o Prêmio de Jovem Profissional na Academia da IEEE Communications Society, o Prêmio SEE-IEEE Alain Glavieux e um Prêmio de Melhor Artigo do IEEE ICC 2019. Em 2019, ele recebeu o título de professor visitante da Fundação Nokia por conduzir pesquisas sobre comunicações sem fio assistidas por metamateriais na Aalto University, Finlândia.
Prof. Guilherme Barreto Xavier
Universidade de Linköping, Suécia
Comunicações Quânticas
O campo das tecnologias quânticas experimentou um enorme crescimento nos últimos anos, motivado pela promessa de uma série de melhorias importantes em várias aplicações em Tecnologia da Informação e Comunicação (TIC). Em particular, a comunicação quântica promete novos esquemas de criptografia, além de fornecer uma camada física para conectar futuras redes de computadores quânticos. Neste tutorial, examinarei os fundamentos da comunicação quântica e discutirei como os estados quânticos fotônicos podem ser preparados, transmitidos a longas distâncias e detectados com alta fidelidade. Discutirei a tecnologia por trás disso, os principais protocolos e apresentarei alguns resultados recentes do estado da arte, mostrando para onde o campo está indo.
Biografia
Guilherme Barreto Xavier obteve o título de Doutor em Engenharia Elétrica em 2009 pela Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro em comunicações quânticas experimentais sobre fibras ópticas. Após um período de pós-doutorado de dois anos na mesma universidade, ele ingressou no corpo docente do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade de Concepción, no Chile, como Professor Assistente, tornando-se posteriormente Professor Associado em 2014. Lá, ele liderou ou co-liderou experiências importantes no áreas de distribuição de chaves quânticas de alta dimensão, contextualidade quântica, testes de Bell baseados em emaranhamento de energia-tempo genuíno e o uso de tecnologia de multiplexação por divisão espacial em informações quânticas, com os resultados publicados em periódicos como Physical Review Letters e Nature Communications. Desde 2017 ele se mudou para a Suécia, ingressando no corpo docente do departamento de Engenharia Elétrica da Universidade de Linköping como professor sênior. Ele começou um novo grupo com foco na pesquisa de informações quânticas experimentais usando fibras ópticas de última geração e é editor associado da Frontiers in Photonics.
Profª. Nuria González Prelcic
Universidade do Estado da Carolina do Norte, EUA
Comunicações Veiculares em mmWave: Avanços Recentes e Desafios Futuros
Os veículos estão se tornando mais inteligentes e automatizados. Para atingir níveis de automação mais elevados, os veículos estão sendo equipados com cada vez mais sensores. A conectividade de alta taxa de dados parece crítica para permitir que veículos e infraestrutura rodoviária troquem todos esses dados de sensores para ampliar seu alcance de detecção e tomar melhores decisões relacionadas à segurança. Esta apresentação explica como as bandas de mmWave podem suportar taxas de dados de gigabit por segundo para V2X de próxima geração a partir de uma perspectiva da camada física. É dada atenção especial às limitações atuais do 5G e onde estão as oportunidades de ir além do 5G para o 6G. Abordagens que exploram informações do sensor, aprendizado profundo e novos elementos na infraestrutura como redes não terrestres são discutidas.
Biografia
Nuria González Prelcic recebeu seu Ph.D. em Engenharia Elétrica em 2000 pela Universidade de Vigo, Espanha. Ela ingressou no corpo docente do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da North Carolina State University como Professora Associada em 2020. Seus principais interesses de pesquisa incluem teoria de processamento de sinais, processamento de sinais e aprendizado de máquina para comunicações sem fio: bancos de filtros, amostragem compressiva e estimação, modulação multiportadora, MIMO massivo, processamento MIMO para comunicação e detecção em ondas milimétricas, incluindo comunicação MIMO veículo-para-tudo (V2X) e ar-para-tudo (A2X). Ela publicou mais de 80 artigos no tópico de processamento de sinais para ondas milimétricas e comunicações MIMO massivas, incluindo um tutorial altamente citado publicado no IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing. Ela é editora da IEEE Transactions on Wireless Communications. Ela é um membro eleito do IEEE Sensor Array and Multichannel Technical Committee.
Prof. Guilherme de Alencar Barreto
Universidade Federal do Ceará, Brasil
Filtragem Adaptativa Kernel e Aplicações em Modelagem de Sistemas Dinâmicos
Neste minicurso abordaremos as versões kernel de filtros adaptativos lineares, tais como os famosos filtros LMS e RLS. A formulação baseada em kernel torna tais filtros capazes de lidar com sinais gerados por sistemas dinâmicos não-lineares. Contudo, traz também desvantagens consideráveis, tal como um aumento considerável na complexidade do filtro devido à necessidade de se armazenar todas as amostras observadas para construir a matriz de kernel a cada instante de tempo. Com o propósito de mitigar este efeito, diferentes métodos de esparsificação estão disponíveis na literatura, em que um dicionário com uma quantidade pequena de amostras relevantes é construído ao longo do tempo. Neste minicurso, discutiremos variantes dos filtros kernel LMS (KLMS) e kernel RLS (KRLS), com ênfase neste último, bem como diferentes técnicas de construção do dicionário e contribuições recentes nesta área feitas em nosso grupo de pesquisa. Outros conceitos importantes a serem abordados no minicurso: correntropia, robustez a outliers e capacidade de tracking de filtros KRLS. Aplicações em processamento de sinais, predição de séries temporais e identificação de sistemas dinâmicos serão apresentadas e discutidas.
Biografia
Guilherme de Alencar Barreto possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Ceará, mestrado em Engenharia Elétrica pela Escola de Engenharia de São Carlos/USP (1998) e doutorado em Engenharia Elétrica, também pela Escola de Engenharia de São Carlos/USP (2003), com período de doutorado-sanduíche na Universidade de Bielefeld (Alemanha). É professor associado do Departamento de Engenharia de Teleinformática, Universidade Federal do Ceará. Sua principal área de pesquisa é Inteligência Computacional e Aprendizado de Máquinas com aplicações em robótica, identificação e controle de sistemas dinâmicos e reconhecimento de padrões. É membro da Sociedade Brasileira de Inteligência Computacional (SBIC), tendo sido seu diretor presidente no biênio 2015-2017, e da Sociedade Brasileira de Automática (SBA). É editor-chefe do periódico Learning & Nonlinear Models (L&NLM), editado pela SBIC, desde 2009. É também editor-associado dos periódicos Applied Intelligence (Springer), International Journal of Machine Learning and Cybernetics (Springer), International Journal of Innovative Computing and Applications (Inderscience) e Frontiers. Atualmente é o coordenador do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Teleinformática – PPGETI (CAPES 6), Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará.
Prof. Renato Machado
Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), Brasil
Prof. Diego da Silva de Medeiros
Instituto Federal de Santa Catarina (IFSC), Brasil
Msc. Rômulo Fernandes da Costa
Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), Brasil
Introdução ao Processamento de Sinais de Radar com Ênfase em Sistemas de Radar Além do Horizonte (OTH)
O Radar Além do Horizonte (OTH, Over The Horizon), também conhecido como Radar em Alta Frequência (HF, High Frequency) é uma das melhores tecnologias para a vigilância marítima de longo alcance. Os sinais HF podem atingir um alcance em range de até 4 mil km fazendo uso de propagação ionosférica, a um custo relativamente baixo. Dentre as aplicações de radares em HF, estão a detecção de correntes oceânicas, redemoinhos e tsunamis, além da vigilância marítima, detecção de mísseis e rastreamento de alvos com tecnologia de camuflagem (stealth). O Brasil é o primeiro país da América do Sul a ter um sistema radar OTH instalado com o propósito de monitoramento de sua costa marítima. O sistema é operado pela empresa IACIT, situada em São José dos Campos, São Paulo. Neste contexto, este minicurso tem como objetivo fazer uma introdução ao processamento de sinais de radar, com ênfase em radares OTH, voltando o foco para a modelagem de sinal e mecanismos de ruído e interferência, bem como a simulação de um sistema completo.
Biografia
Renato Machado recebeu o B.S.E.E. pela Universidade Estadual Paulista (UNESP), Ilha Solteira, SP, Brasil, em 2001. Recebeu o título de M.Sc. e Ph.D. em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Florianópolis, SC, Brasil, em 2004 e 2008, respectivamente. De novembro de 2013 a fevereiro de 2015, Dr. Machado foi pesquisador visitante no Blekinge Institute of Technology (BTH) em parceria com a Saab AB. De agosto de 2009 a dezembro de 2017, foi Professor Adjunto (2008-2016) e Associado (2017) da Universidade Federal de Santa Maria, RS, Brasil, onde ministrou diversos cursos em programas de bacharelado e pós-graduação e assumiu diversos cargos na instituição, nomeadamente, Investigador líder do Grupo de Pesquisa em Comunicações e Processamento de Sinais, Coordenador do Programa de Engenharia de Telecomunicações e Director do Laboratório de Ciências Aeroespaciais. Desde dezembro de 2017, o Dr. Machado está no Instituto de Tecnologia da Aeronáutica (ITA) como Professor Associado. Ele é o líder de pesquisa do Laboratório de Processamento de Sinal e Digital, ITA, e SAR and Radar Signal Processing Laboratory, ITA. Em fevereiro de 2021, o Dr. Machado recebeu o título de Membro Sênior do Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE). Seus interesses de pesquisa incluem Processamento SAR, Processamento de Imagens SAR, Detecção de Mudanças, Processamento de Sinais de Radar e Processamento Digital de Sinais.
Diego da Silva de Medeiros é professor do Departamento de Telecomunicações do Instituto Federal de Santa Catarina (IFSC). Possui graduação em Sistemas de Telecomunicações pelo Centro Federal de Educação Tecnológica de Santa Catarina (2008 – CEFET-SC) e mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Catarina (2013 – UFSC). Atualmente, está fazendo o doutorado no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Eletrônica e Computação, área de Telecomunicações (PG / EEC-T), no Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Seus interesses de pesquisa são Processamento de Sinais, Sistemas de Telecomunicações, atuando principalmente nos seguintes temas: formatação de feixes, processamento de imagens e processamento de sinais de radar.
Rômulo Fernandes da Costa recebeu o título de Bacharel em Engenharia Elétrica (com ênfase em Eletrônica) pela Universidade Estadual Paulista (UNESP), Brasil, em 2015, e recebeu o título de Mestre em Engenharia Eletrônica e de Computação pelo Instituto de Tecnologia da Aeronáutica (ITA), Brasil, em 2019. Atualmente está cursando o doutorado em Engenharia Eletrônica e da Computação pelo ITA. Seus interesses de pesquisa incluem robótica, processamento de sinais, modelagem matemática, controle e simulação de sistemas dinâmicos e inteligência artificial.
Prof. José Eduardo Souza de Cursi
Instituto National de Ciências Aplicadas (INSA) de Rouen, França
Quantificação de Incertezas
As técnicas de quantificação de incertezas permitem a representação de funções de variáveis aleatórias, inclusive em situações com variáveis escondidas. Elas permitem a utilização de variáveis não gaussianas e a correção automática de certos erros de modelo, tais como, por exemplo, hipóteses errôneas de normalidade. Este minicurso apresenta as principais técnicas de representação e realiza a implementação prática de alguns desses métodos. As técnicas serão aplicadas à identificação de sistemas e detecção de sinais.
Biografia
Prof. Eduardo de Cursi possui graduação em Física pela Universidade de São Paulo (1978), mestrado em Física pelo Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (1980) e Docteur en Sciences – Université des Sciences et Techniques du Languedoc, França (1990). Atualmente é professor titular no Institut National des Sciences Appliquées (INSA) de Rouen, França. Já foi diretor de relações internacionais do INSA de Rouen, diretor do Departamento de Mécanique do INSA de Rouen, diretor do DEA: Modélisation, Contrôle et Optimisation, diretor do DEA: Sciences de l’Ingénieur, diretor provisório do Departamento de Génie Civil et Constructions Durables do INSA de Rouen, responsável de missões: criação do Centre Régional d’Usinage Grande Vitesse, Construction do Institut de Mécanique de Rouen, criação do Departamento de Engenharia Civil, Délégué aux Relations Européennes et Internationales du Groupe INSA, diretor do Laboratoire de Mécanique de Rouen, diretor do Laboratoire d’Optimisation et Fiabilité en Mécanique des Structures. É atualmente diretor do Laboratoire de Mécanique de Normandie, directeur de Relations Européennes et Internationales de l’INSA de Rouen e responsável pelo programa franco-dominicano de formação de engenheiros dominicanos em França. Foi um dos membros da comissão francesa de implementação do programa de graduação-sanduiche e de criação do programa BRAFITEC. Tem experiência na área de Matemática Aplicada e Mecânica Teórica, com ênfase em Análise Numérica, Métodos Estocásticos e Análise Convexa.
