HF spectrum activity prediction model based on HMM for cognitive radio applications

Although most of the research on Cognitive Radio is focused on communication bands above the HF upper limit (30 MHz), Cognitive Radio principles can also be applied to HF communications to make use of the extremely scarce spectrum more efficiently. In this work we consider legacy users as primary users since these users transmit without resorting to any smart procedure, and our stations using the HFDVL (HF Data+Voice Link) architecture as secondary users. Our goal is to enhance an efficient use of the HF band by detecting the presence of uncoordinated primary users and avoiding collisions with them while transmitting in different HF channels using our broad-band HF transceiver. A model of the primary user activity dynamics in the HF band is developed in this work to make short-term predictions of the sojourn time of a primary user in the band and avoid collisions. It is based on Hidden Markov Models (HMM) which are a powerful tool for modelling stochastic random processes and are trained with real measurements of the 14 MHz band. By using the proposed HMM based model, the prediction model achieves an average 10.3% prediction error rate with one minute-long channel knowledge but it can be reduced when this knowledge is extended: with the previous 8 min knowledge, an average 5.8% prediction error rate is achieved. These results suggest that the resulting activity model for the HF band could actually be used to predict primary users activity and included in a future HF cognitive radio based station.

Analog mitigation of out of band strong interferers in wide band acquisition for multiband HF transmissions

It is clear that in the near future much broader transmissions in the HF band will replace part of the current narrow band links. Our personal view is that a real wide band signal is infeasible in this environment because the usage is typically very intensive and may suffer interferences from all over the world. Therefore, we envision that dynamic multiband transmissions may provide better satisfactory performance. From the very beginning, we observed that real links with our broadband transceiver suffered interferences out of our multiband but within the acquisition bandwidth that degrade the expected performance. Therefore, we concluded that a mitigation structure is required that operates on severely saturated signals as the interference may be of much higher power. In this paper we address a procedure based on Higher Order Crossings (HOC) statistics that are able to extract most of the signal structure in the case where the amplitude is severely distorted and allows the estimation of the interference carrier frequency to command a variable notch filter that mitigates its effect in the analog domain.

Spatial domain mitigation of out of band strong interferers in HF wide band acquisition using analog beamforming principles

We envision that dynamic multiband transmissions taking advantage of the receiver diversity (even for collocated antennas with different polarization or radiation pattern) will create a new paradigm for these links guaranteeing high quality and reliability. However, there are many challenges to face regarding the use of broadband reception where several out of band (with respect to multiband transmission) strong interferers, but still within the acquisition band, may limit dramatically the expected performance. In this paper we address this problem introducing a specific capability of the communication system that is able to mitigate these interferences using analog beamforming principles. Indeed, Higher Order Crossing (HOCs) joint statistics of the Single Input ? Multiple Output (SIMO) system are shown to effectively determine the angle on arrival of the wavefront even operating over highly distorted signals.

Experimental results on multicarrier SIMO HF communications

Achieving reliable communication over HF channels is known to be challenging due to the particularly hostile propagation medium. To address this problem, diversity techniques were shown to be promising. In this paper, we demonstrate through experimental results the benefits of different diversity strategies when applied to multi-input-multi-output (MIMO) multicarrier systems. The performance gains of polarisation, space and frequency diversities are quantified using different measurement campaigns.

Efficiency improvement of HF communications using cognitive radio principles

Cognitive Radio principles can be applied to HF communications to make a more efficient use of the extremely scarce spectrum. In this contribution we focus on analyzing the usage of the available channels done by the legacy users, which are regarded as primary users since they are allowed to transmit without resorting any smart procedure, and consider the possibilities for our stations -over the HFDVL (HF Data+Voice Link) architecture- to participate as secondary users. Our goal is to enhance an efficient use of the HF band by detecting the presence of uncoordinated primary users and avoiding collisions with them while transmitting in different HF channels using our broad-band HF transceiver. A model of the primary user activity dynamics in the HF band is developed in this work. It is based on Hidden Markov Models (HMM) which are a powerful tool for modelling stochastic random processes, and is trained with real measurements from the 14 MHz band.

Selection of CSI-based precoding techniques in the HF channel

Multi-carrier modulations are widely employed in ionospheric communications to mitigate the adverse effects of the HF channel. In this paper we show how performance achieved by these modulations can be further increased by means of CSIbased precoding techniques in the context of our research on interactive digital voice communications. Depending on communication constraints and channel parameters, we will show which of the studied modulations and precoding techniques to select so that to maximise performance.

Dielectric behaviour of Hf-doped CaCu3Ti4O12 ceramics obtained by conventional synthesis and reactive sintering

CaCu3(Ti4xHfx)O12 ceramics (JC = 0.04, 0.1 and 0.2) were prepared by conventional synthesis (CS) and through reactive sintering (RS), in which synthesis and sintering of the material take place in one single step. The microstructure and the dielectric properties of Hf-doped CCTO (CCTOHf) have been studied by XRD, FE-SEM, AFM, Raman and impedance spectroscopy (IS) in order to correlate the structure, microstructure and the electrical properties. Samples prepared by reactive sintering show slightly higher dielectric constant than those prepared by conventional synthesis in the same way than the pure CCTO. Dielectric constant and dielectric losses decrease slightly increasing Hf content. For CCTOHf ceramics with x> 0.04 for CS and x> 0.1 for RS, a secondary phase HfTi04 appears. As expected, the reactive sintering processing method allows a higher incorporation of Hf in the CCTO lattice than the conventional synthesis one.

Caracterização geocronológica (U-Pb), geoquímica e isotópica (Sr, Nd, Hf) do complexo Rio Capivari no terreno Embu

O Complexo Rio Capivari (CRC) é constituído por ortognaisses migmatíticos de composições graníticas a tonalíticas e anfibolitos subordinados (magmas toleíticos) em lascas tectônicas no Terreno Embu. As composições dos gnaisses do CRC são predominantemente cálcio-alcalinas a álcali-cálcicas. Idades U-Pb em núcleos de zircão com zoneamento oscilatório indicam cristalização magmática dos protólitos em três períodos principais 2.4, 2.2-2.1 e 2.0 Ga. Idades metamórficas foram reconhecidas em bordas de zircão totalmente escuras nas imagens de catodoluminescência e variam entre 620-590 Ma. A suíte sideriana (2.4 Ga) apresenta caráter juvenil, como evidenciado pelos valores positivos de \'\'épsilon\'\'IND.Nd\' (+3.8) e \'\'épsilon\'\'IND.Hf\' (+0.3 a +4.8) e pela ausência de núcleos de zircão herdado, comumente encontrados em rochas que sofreram retrabalhamento crustal. A suíte de idades riacianas (2.2-2.1 Ga) apresenta idades modelos TDM arqueanas (2.6-3.3 Ga), valores negativos de \'\'épsilon\'\'IND.Nd\' (-12.0 a -4.0) e negativos a levemente positivos de \'\'épsilon\'\'IND.Hf\' (-7.8 a +0.5). Portanto, tais rochas derivam de retrabalhamento de reservatórios crustais antigos. A suíte de idade orosiriana (2.0 Ga) apresenta fontes mais antigas e retrabalhadas com valores altamente negativos de \'\'épsilon\'\'IND.Nd\' (-10.4) e \'\'épsilon\'\'IND.Hf\' (-1.2 a -13.6), sugerindo prolongada residência crustal com idades modelo \'T IND.DM\' e \'T IND.Hf\' >3.3 Ga. As assinaturas de elementos traços em rocha total e a química de zircão sugerem fontes máficas para o gnaisse sideriano. Reservatórios de crosta média, mas de profundidades variáveis, parecem ser a principal fonte dos gnaisses riacianos e orosirianos. Análises em diagramas tectônicos discriminantes baseados em elementos traços de rocha total com elevadas razões \'La/Yb IND.(N)\' (>10), Nb/Yb (>2) e Th/Yb (>1), somados aos valores de \'Y IND.2\'\'O IND.3\' (<3000 ppm), U/Yb (>0.5) e Nb/Yb (0.01-0.10) da química de zircão, sugerem que ambas as suítes de idades foram geradas em ambientes de arco magmático continental, mas com um gap de 200-300 Ma entre o gnaisse sideriano e os gnaisses riacianos sem dados ou informações geológicas. Perfis multielementos (elementos traços) comparativos entre representação de amostras típicas de arco continental associado à subducção de crosta oceânica (margem andina) e amostras de arcos de ilha (Ilhas Mariana) confirmam afinidade com ambiente de arco continental para o CRC, associado à subducção de placa oceânica, principalmente para o gnaisse sideriano. Apesar de pouco representativo, devido ao número de amostras (n=1), uma acresção juvenil em 2.4 Ga colabora para uma dinâmica contínua da evolução da crosta continental. O papel desempenhado pelo CRC na evolução geral do Terreno Embu permanece enigmático. Os dados isotópicos de \'\'épsilon\'\'IND.Nd(590)\' e \'ANTPOT.87 Sr\'/\'ANTPOT.88 Sr IND.(i)\' do CRC (-27.3 a -19.7 e 0.704 a 0.722, respectivamente) indicam evolução temporal não compatível com o requerido para as fontes dos granitos ediacaranos do Terreno Embu, que exigem a participação de reservatórios mais primitivos (\'\'épsilon\'\'IND.Nd(590)\' -13 a -7) e empobrecidos em Rb (\'ANTPOT.87 Sr\'/\'ANTPOT.88 Sr IND.(i)\' \'\'QUASE IGUAL A\' 0,710).

The Eclogitic Gneisses of the Cabo Ortegal Complex: provenance and tectonothermal evolution (zircon U-Pb/ Lu-Hf methods)

El cinturón Varisco se formó cuando varios continentes interactuaron para acabar formando el supercontinente de Pangea. La tesis que aquí se presenta se enmarca en este contexto general de interacción continental y desarrollo orogénico. El principal objetivo es explorar la formación, las fuentes y el desarrollo de un terreno metamórfico de alto grado involucrado en la orogénesis Varisca. En esta tesis se hace especial hincapié en los Gneises Eclogíticos (Gneises Bandeados), los cuales están incluidos en el miembro de alta presión y alta temperatura (HP–HT) del Alóctono Superior del Complejo de Cabo Ortegal (NO de Iberia). También se aborda el estudio de otros miembros del Alóctono Superior, como la banda principal de eclogitas y los Gneises de Cariño, con el fin de tener más herramientas para abordar la evolución tectonotermal general. Para cumplir con los objetivos de esta tesis se han aplicado varios métodos. El primer grupo de métodos tenían por objetivo reconocer y describir el objeto de estudio, desde un punto de vista macroscópico (cartografía y representación detallada de secciones geológicas) hasta un punto de vista microscópico (observación y descripción de láminas delgadas). Una vez terminado el reconocimiento de las diferentes litologías y de la revisión bibliográfica pertinente, se llevaron a cabo determinaciones isotópicas detalladas. Se aplicaron métodos isotópicos U–Pb, Lu–Hf y Sm–Nd en las formaciones estudiadas para conocer las áreas fuente de los materiales detríticos, las edades de cristalización, las fuentes ígneas primigenias y la edad y las condiciones del metamorfismo de alto grado desarrollado en las rocas ígneas estudiadas...

Filtro respiratório reduz efeitos cardiovasculares associados à poluição: estudo randomizado, duplo-cego, controlado e cruzado em pacientes com insuficiência cardíaca (FILTER-HF trial)

Introdução A poluição do ar é um fator de risco associado com descompensação e mortalidade em pacientes com insuficiência cardíaca (IC). Objetivo Avaliar o impacto de um filtro de polipropileno sobre desfechos cardiovasculares em pacientes com IC e voluntários saudáveis durante exposição controlada à poluição. Métodos Ensaio clínico duplocego, controlado e cruzado, incluindo 26 pacientes com IC e 15 voluntários saudáveis, expostos a três protocolos diferentes de inalação randomizados por ordem: Ar Limpo; Exposição à Partículas de Exaustão do Diesel (ED); e ED filtrada. Os desfechos estudados foram função endotelial por índice de hiperemia reativa (RHi) e índice de aumento (Aix), biomarcadores séricos, variáveis de teste cardiopulmonar submáximo (caminhada de seis-minutos [tc6m]; consumo de oxigênio [VO2]; equivalente ventilatório de gás carbônico [VE/VCO2 slope]; consumo de O2 por batida [PulsoO2]) e variabilidade da frequência cardíaca (VFC). Resultados No grupo IC, a ED piorou o RHi [de 2,17 (IQR: 1,8-2,5) para 1,72 (IQR: 1,5-2,2); p=0,002], reduziu o VO2 [de 11.0 ± 3.9 para 8.4±2.8ml/Kg/min; p < 0.001], o tc6m [de 243,3±13 para 220,8 ± 14m; p=0,030] e o PulsoO2 [de 8.9 ± 1.0 para 7.8±0.7ml/bpm; p < 0.001]; e aumentou o BNP [de 47,0pg/ml (IQR: 17,3-118,0) para 66,5pg/ml (IQR: 26,5-155,5); p=0,004]. O filtro foi capaz de reduzir a concentração de poluição de 325±31 para 25±6?g/m3 (p < 0,001 vs. ED). No grupo IC, o filtro foi associado com melhora no RHi [2,06 (IQR: 1,5-2,6); p=0,019 vs. ED); aumento no VO2 (10.4 ± 3.8ml/Kg/min; p < 0.001 vs. ED) e PulsoO2 (9.7±1.1ml/bpm; p < 0.001 vs. ED); e redução no BNP [44,0pg/ml (IQR: 20,0-110,0); p=0,015 vs. ED]. Em ambos os grupos, a ED reduziu o Aix, sem efeito do filtro. O uso do filtro foi associado com maior ventilação e reinalação de CO2. Outras variáveis pesquisadas como VE/VCO2 slope e VFC não sofreram influências entre os protocolos. Conclusão A poluição do ar afetou adversamente o desempenho cardiovascular de pacientes com IC. Este é o primeiro ensaio clínico demonstrando que um simples filtrorespiratório pode prevenir a disfunção endotelial, a intolerância ao exercício e o aumento do BNP associados à poluição em pacientes com IC. O uso de máscaras com filtro tem o potencial de reduzir a morbidade associada à IC. Identificador ClinicalTrials.gov: NCT01960920