Spectrum Management and Cognitive Radios

The ever increasing demand for new services from users who want high-quality broadband services while on the move, is straining the efficiency of current spectrum allocation paradigms, leading to an overall feeling of spectrum scarcity. In order to circumvent this problem, two possible solutions are being investigated: (i) implementing new technologies capable of accessing the temporarily/locally unused bands, without interfering with the licensed services, like Cognitive Radios; (ii) release some spectrum bands thanks to new services providing higher spectral efficiency, e.g., DVB-T, and allocate them to new wireless systems. These two approaches are promising, but also pose novel coexistence and interference management challenges to deal with. In particular, the deployment of devices such as Cognitive Radio, characterized by the inherent unplanned, irregular and random locations of the network nodes, require advanced mathematical techniques in order to explicitly model their spatial distribution. In such context, the system performance and optimization are strongly dependent on this spatial configuration. On the other hand, allocating some released spectrum bands to other wireless services poses severe coexistence issues with all the pre-existing services on the same or adjacent spectrum bands. In this thesis, these methodologies for better spectrum usage are investigated. In particular, using Stochastic Geometry theory, a novel mathematical framework is introduced for cognitive networks, providing a closed-form expression for coverage probability and a single-integral form for average downlink rate and Average Symbol Error Probability. Then, focusing on more regulatory aspects, interference challenges between DVB-T and LTE systems are analysed proposing a versatile methodology for their proper coexistence. Moreover, the studies performed inside the CEPT SE43 working group on the amount of spectrum potentially available to Cognitive Radios and an analysis of the Hidden Node problem are provided. Finally, a study on the extension of cognitive technologies to Hybrid Satellite Terrestrial Systems is proposed.

Attivita' fisica adattata nella riabilitazione post-ictus: Risultati al follow-up di 12 mesi

L’ictus è un importante problema di salute pubblica, è causa di morte e disabilità nella popolazione anziana. La necessità di strategie di prevenzione secondaria e terziaria per migliorare il funzionamento post-ictus e prevenire o ritardare altre condizioni disabilitanti, ha portato l’Italia a sviluppare un intervento di Attività Fisica Adattata (AFA) per l’ictus, che permettesse di migliorare gli esiti della riabilitazione. Obiettivo dello studio è di valutare se l’AFA unita all’Educazione Terapeutica (ET), rispetto al trattamento riabilitativo standard, migliora il funzionamento e la qualità di vita in pazienti con ictus. Studio clinico non randomizzato, in cui sono stati valutati 229 pazienti in riabilitazione post-ictus, 126 nel gruppo sperimentale (AFA+ET) e 103 nel gruppo di controllo. I pazienti sono stati valutati al baseline, a 4 e a 12 mesi di follow-up. Le misure di esito sono il cambiamento a 4 mesi di follow-up (che corrisponde a 2 mesi post-intervento nel gruppo sperimentale) di: distanza percorsa, Berg Balance Scale, Short Physical Performance Battery, e Motricity Index. Le variabili misurate a 4 e a 12 mesi di follow-up sono: Barthel Index, Geriatric Depression Scale, SF-12 e Caregiver Strain Index. La distanza percorsa, la performance fisica, l’equilibrio e il punteggio della componente fisica della qualità di vita sono migliorate a 4 mesi nel gruppo AFA+ET e rimasti stabili nel gruppo di controllo. A 12 mesi di follow-up, il gruppo AFA+ET ottiene un cambiamento maggiore, rispetto al gruppo di controllo, nell’abilità di svolgimento delle attività giornaliere e nella qualità di vita. Infine il gruppo AFA+ET riporta, nell’ultimo anno, un minor numero di fratture e minor ricorso a visite riabilitative rispetto al gruppo di controllo. I risultati confermano che l’AFA+ET è efficace nel migliorare le condizioni cliniche di pazienti con ictus e che gli effetti, soprattutto sulla riabilitazione fisica, sono mantenuti anche a lungo termine.