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Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/67710

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Campo DC Valor Lengua/Idioma
dc.contributor.advisorLIMA, Juliano Bandeira-
dc.contributor.authorHUAMPO, Eulogio Gutierrez-
dc.date.accessioned2026-01-20T11:46:48Z-
dc.date.available2026-01-20T11:46:48Z-
dc.date.issued2025-09-03-
dc.identifier.citationHUAMPO, Eulogio Gutierrez. Chirp-Based decompositions for computing fractional fourier transforms. 2025. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2025.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/67710-
dc.description.abstractThe fractional Fourier transform (FrFT) is a tool for analyzing non-stationary signals, associated with rotations of signal representations through energy distributions in the time-frequency plane. The main numerical algorithm for computing the FrFT is derived from its integral definition and, through sampling, produces a form of discrete FrFT (DFrFT). This thesis focuses on the study of this type of DFrFT and chirp signals, both of which are relevant in various modern systems. There are two chirp-based decompositions for computing the DFrFT: (i) one using chirp convolution and (ii) another relying solely on a discrete Fourier transform (DFT); both are typically implemented via fast Fourier transform (FFT) algorithms. The first contribution of this thesis is the implementation of a simplified FrFT(SmFrFT), with variable frequency scaling, in normalized domains. It is demonstrated that SmFrFT, being a particular case of canonical linear transforms, exhibits distinct properties compared to conventional FrFT and offers advantages in chirp signal processing; the reduction in the number of complex multiplications is approximately 77%. The second contribution of this thesis consists of the reformulation of the previously mentioned chirp convolution as a circular convolution, represented over the ring of integers modulo 2b + 1. In this context, an algorithm for computing partial points of an N-point DFrFT based on a 2D convolution scheme is introduced; in this case, it is possible to reduce computational complexity by at least 4N multiplications by employing local circular convolution instead of its global version. This approach includes the use of the Fermat Number Transform (FNT), for which local input and output optimizations are proposed to avoid operations involving zero values and to compute only the points of interest. Numerical simulations, including applications in radar echo modeling, are presented to validate the effectiveness of the proposed algorithm. As a final contribution, the SmFrFT is applied to direction-of-arrival (DoA) estimation of wideband chirp signals in scenarios involving one or multiple targets using a uniform linear array. The multi-target case is reformulated as a multi-line fitting problem. In this context, two innovative approaches are considered: piecewise slope fitting and line detection in the Hough space. Numerical simulations demonstrate that both methods achieve low computational complexity. However, for high-precision scenarios, the ESPRIT algorithm with spatial smoothing, incorporating the discrete SmFrFT, is recommended, where a novel preprocessing step—a peak alignment procedure in the fractional Fourier domain—is introducedpt_BR
dc.description.sponsorshipCAPESpt_BR
dc.language.isoengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Pernambucopt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/pt_BR
dc.subjectTransformada fracionária de Fourierpt_BR
dc.subjectTransformada numérica de Fermatpt_BR
dc.subjectEstimativa da direção de chegadapt_BR
dc.subjectAjuste de múltiplas retaspt_BR
dc.subjectChirp linear de banda largapt_BR
dc.titleChirp-Based decompositions for computing fractional fourier transformspt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.contributor.advisor-coOLIVEIRA NETO, José Rodrigues de-
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7715658529303535pt_BR
dc.publisher.initialsUFPEpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.degree.leveldoutoradopt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2782095059190056pt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pos Graduacao em Engenharia Eletricapt_BR
dc.description.abstractxA transformada fracionária de Fourier (FrFT, do inglês fractional Fourier transform) é uma ferramenta para análise de sinais não estacionários, associada a rotações da representação de sinais por meio de distribuições de energia no plano tempo-frequência. O principal algoritmo numérico para cálculo da FrFT parte da definição integral dessa transformada e, empregando amostragem, produz uma espécie de FrFT discreta (DFrFT). Esta tese é centrada no estudo deste tipo de DFrFT e em sinais chirp, ambos relevantes em diversos sistemas modernos. Existem duas decomposições baseadas em modulações chirp para cálculo da DFrFT: (i) uma utilizando convolução chirp e (ii) outra usando apenas uma transformada discreta de Fourier (DFT, do inglês discrete Fourier transform); ambas geralmente implementadas por meio de transformadas rápidas de Fourier (FFT, do inglês fast Fourier transform). A primeira contribuição desta tese é a implementação de uma FrFT simplificada (SmFrFT), com escalonamento de frequência variável, em domínios normalizados. Demonstra-se que a SmFrFT, sendo um caso particular das transformações lineares canônicas, exibe propriedades distintas em comparação à FrFT convencional e oferece vantagens no processamento do sinal chirp; com uma redução no número de multiplicações complexas que pode atingir aproximadamente 77%. A segunda contribuição desta tese consiste na reformulação da convolução chirp mencionada anteriormente como uma convolução circular, representada sobre o anel dos inteiros módulo 2b + 1. Nesse contexto, é apresentado um algoritmo para calcular pontos parciais de uma DFrFT de N pontos com base em um esquema de convolução 2D; nesse caso, é possível reduzir a complexidade do cálculo em pelo menos 4N multiplicações ao utilizar convolução circular local em vez da sua versão global. Essa abordagem inclui o uso a transformada numérica de Fermat (FNT, do inglês Fermat number transform), para o qual são propostas otimizações locais de entrada e saída, a f imdeevitar operações com valores nulos e calcular apenas os pontos de interesse. Simulações numéricas, incluindo aplicações em modelagem de eco de radar, são apresentadas para verificar a eficácia do algoritmo proposto. Como contribuição final, a SmFrFT é aplicada à estimação da direção de chegada (DoA, do inglês direction-of-arrival) de sinais chirp de banda larga em cenários com um ou múltiplos alvos, utilizando um arranjo linear uniforme. O caso com múltiplos alvos é reformulado como um problema de ajuste de múltiplas retas. Nesse contexto, duas abordagens inovadoras são consideradas: ajuste de inclinação por partes e detecção de retas no espaço de Hough. As simulações numéricas demonstram que ambos os métodos apresentam baixa complexidade computacional. No entanto, para cenários de alta precisão, recomenda-se o algoritmo ESPRIT com suavização espacial, que incorpora a SmFrFT discreta, no qual uma nova etapa de pré-processamento—um procedimento de alinhamento de picos no domínio da transformada de Fourier fracionária—é proposta.pt_BR
dc.contributor.advisor-coLatteshttp://lattes.cnpq.br/6200149790353238pt_BR
dc.contributor.authorORCIDhttps://orcid.org/0000-0002-7999-6300pt_BR
dc.contributor.advisorORCIDhttps://orcid.org/0000-0002-1474-1147pt_BR
dc.contributor.advisor-coORCIDhttp://lattes.cnpq.br/6200149790353238pt_BR
Aparece en las colecciones: Teses de Doutorado - Engenharia Elétrica

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