Sequential estimation of multipath MIMO-OFDM channels

Wireless “MIMO” systems, employing multiple transmit and receive antennas, promise a significant increase of channel capacity, while orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) is attracting a good deal of attention due to its robustness to multipath fading. Thus, the combination of both techniques is an attractive proposition for radio transmission. The goal of this paper is the description and analysis of a new and novel pilot-aided estimator of multipath block-fading channels. Typical models leading to estimation algorithms assume the number of multipath components and delays to be constant (and often known), while their amplitudes are allowed to vary with time. Our estimator is focused instead on the more realistic assumption that the number of channel taps is also unknown and varies with time following a known probabilistic model. The estimation problem arising from these assumptions is solved using Random-Set Theory (RST), whereby one regards the multipath-channel response as a single set-valued random entity.Within this framework, Bayesian recursive equations determine the evolution with time of the channel estimator. Due to the lack of a closed form for the solution of Bayesian equations, a (Rao–Blackwellized) particle filter (RBPF) implementation ofthe channel estimator is advocated. Since the resulting estimator exhibits a complexity which grows exponentially with the number of multipath components, a simplified version is also introduced. Simulation results describing the performance of our channel estimator demonstrate its effectiveness.

Sequential estimation of time-varying multipath channel for MIMO-OFDM systems

In this paper, we introduce a pilot-aided multipath channel estimator for Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) systems. Typical estimation algorithms assume the number of multipath components and delays to be known and constant, while theiramplitudes may vary in time. In this work, we focus on the more realistic assumption that also the number of channel taps is unknown and time-varying. The estimation problem arising from this assumption is solved using Random Set Theory (RST), which is a probability theory of finite sets. Due to the lack of a closed form of the optimal filter, a Rao-Blackwellized Particle Filter (RBPF) implementation of the channel estimator is derived. Simulation results demonstrate the estimator effectiveness.

Large-system analysis of a CDMA dynamic channel under a Markovian input process

We study the minimum mean square error (MMSE) and the multiuser efficiency η of large dynamic multiple access communication systems in which optimal multiuser detection is performed at the receiver as the number and the identities of active users is allowed to change at each transmission time. The system dynamics are ruled by a Markov model describing the evolution of the channel occupancy and a large-system analysis is performed when the number of observations grow large. Starting on the equivalent scalar channel and the fixed-point equation tying multiuser efficiency and MMSE, we extend it to the case of a dynamic channel, and derive lower and upper bounds for the MMSE (and, thus, for η as well) holding true in the limit of large signal–to–noise ratios and increasingly large observation time T.

Silver space-time trellis-coded modulation

Silver Code (SilC) was originally discovered in [1–4] for 2×2 multiple-input multiple-output (MIMO) transmission. It has non-vanishing minimum determinant 1/7, slightly lower than Golden code, but is fast-decodable, i.e., it allows reduced-complexity maximum likelihood decoding [5–7]. In this paper, we present a multidimensional trellis-coded modulation scheme for MIMO systems [11] based on set partitioning of the Silver Code, named Silver Space-Time Trellis Coded Modulation (SST-TCM). This lattice set partitioning is designed specifically to increase the minimum determinant. The branches of the outer trellis code are labeled with these partitions. Viterbi algorithm is applied for trellis decoding, while the branch metrics are computed by using a sphere-decoding algorithm. It is shown that the proposed SST-TCM performs very closely to the Golden Space-Time Trellis Coded Modulation (GST-TCM) scheme, yetwith a much reduced decoding complexity thanks to its fast-decoding property.

Multiuser detection with an unknown number of active users: receiver design

In multiuser detection, the set of users active at any time may be unknown to the receiver. In these conditions, optimum reception consists of detecting simultaneously the set of activeusers and their data, problem that can be solved exactly by applying random-set theory (RST) and Bayesian recursions (BR). However, implementation of optimum receivers may be limited by their complexity, which grows exponentially with the number of potential users. In this paper we examine three strategies leading to reduced-complexity receivers.In particular, we show how a simple approximation of BRs enables the use of Sphere Detection (SD) algorithm, whichexhibits satisfactory performance with limited complexity.

Asymptotic capacity of static multiuser channels with an unknown number of users

We examine a multiple-access communication system in which multiuser detection is performed without knowledge of the number of active interferers. Using a statistical-physics approach, we compute the single-user channel capacity and spectral efficiency in the large-system limit.

Boomer!

Boomer the Badger, the school mascot.

L’étude des stratégies de séparations préparatrices de protéines par électrophorèse capillaire

La protéomique est un sujet d'intérêt puisque l'étude des fonctions et des structures de protéines est essentiel à la compréhension du fonctionnement d'un organisme donné. Ce projet se situe dans la catégorie des études structurales, ou plus précisément, la séquence primaire en acides aminés pour l’identification d’une protéine. La détermination des protéines commence par l'extraction d'un mélange protéique issu d'un tissu ou d'un fluide biologique pouvant contenir plus de 1000 protéines différentes. Ensuite, des techniques analytiques comme l’électrophorèse en gel polyacrylamide en deux dimensions (2D-SDS-PAGE), qui visent à séparer ce mélange en fonction du point isoélectrique et de la masse molaire des protéines, sont utilisées pour isoler les protéines et pour permettre leur identification par chromatographie liquide and spectrométrie de masse (MS), typiquement. Ce projet s'inspire de ce processus et propose que l'étape de fractionnement de l'extrait protéique avec la 2D-SDS-PAGE soit remplacé ou supporté par de multiples fractionnements en parallèle par électrophorèse capillaire (CE) quasi-multidimensionnelle. Les fractions obtenues, contenant une protéine seule ou un mélange de protéines moins complexe que l’extrait du départ, pourraient ensuite être soumises à des identifications de protéines par cartographie peptidique et cartographie protéique à l’aide des techniques de séparations analytiques et de la MS. Pour obtenir la carte peptidique d'un échantillon, il est nécessaire de procéder à la protéolyse enzymatique ou chimique des protéines purifiées et de séparer les fragments peptidiques issus de cette digestion. Les cartes peptidiques ainsi générées peuvent ensuite être comparées à des échantillons témoins ou les masses exactes des peptides enzymatiques sont soumises à des moteurs de recherche comme MASCOT™, ce qui permet l’identification des protéines en interrogeant les bases de données génomiques. Les avantages exploitables de la CE, par rapport à la 2D-SDS-PAGE, sont sa haute efficacité de séparation, sa rapidité d'analyse et sa facilité d'automatisation. L’un des défis à surmonter est la faible quantité de masse de protéines disponible après analyses en CE, due partiellement à l'adsorption des protéines sur la paroi du capillaire, mais due majoritairement au faible volume d'échantillon en CE. Pour augmenter ce volume, un capillaire de 75 µm était utilisé. Aussi, le volume de la fraction collectée était diminué de 1000 à 100 µL et les fractions étaient accumulées 10 fois; c’est-à-dire que 10 produits de séparations étaient contenu dans chaque fraction. D'un autre côté, l'adsorption de protéines se traduit par la variation de l'aire d'un pic et du temps de migration d'une protéine donnée ce qui influence la reproductibilité de la séparation, un aspect très important puisque 10 séparations cumulatives sont nécessaires pour la collecte de fractions. De nombreuses approches existent pour diminuer ce problème (e.g. les extrêmes de pH de l’électrolyte de fond, les revêtements dynamique ou permanent du capillaire, etc.), mais dans ce mémoire, les études de revêtement portaient sur le bromure de N,N-didodecyl-N,N-dimethylammonium (DDAB), un surfactant qui forme un revêtement semi-permanent sur la paroi du capillaire. La grande majorité du mémoire visait à obtenir une séparation reproductible d'un mélange protéique standard préparé en laboratoire (contenant l’albumine de sérum de bovin, l'anhydrase carbonique, l’α-lactalbumine et la β-lactoglobulin) par CE avec le revêtement DDAB. Les études portées sur le revêtement montraient qu'il était nécessaire de régénérer le revêtement entre chaque injection du mélange de protéines dans les conditions étudiées : la collecte de 5 fractions de 6 min chacune à travers une séparation de 30 min, suivant le processus de régénération du DDAB, et tout ça répété 10 fois. Cependant, l’analyse en CE-UV et en HPLC-MS des fractions collectées ne montraient pas les protéines attendues puisqu'elles semblaient être en-dessous de la limite de détection. De plus, une analyse en MS montrait que le DDAB s’accumule dans les fractions collectées dû à sa désorption de la paroi du capillaire. Pour confirmer que les efforts pour recueillir une quantité de masse de protéine étaient suffisants, la méthode de CE avec détection par fluorescence induite par laser (CE-LIF) était utilisée pour séparer et collecter la protéine, albumine marquée de fluorescéine isothiocyanate (FITC), sans l'utilisation du revêtement DDAB. Ces analyses montraient que l'albumine-FITC était, en fait, présente dans la fraction collecté. La cartographie peptidique a été ensuite réalisée avec succès en employant l’enzyme chymotrypsine pour la digestion et CE-LIF pour obtenir la carte peptidique.

Charakterisierung von Möhren und Weizen aus ökologischem und konventionellem Anbau anhand ihrer Carotinoid- und Polyphenolkonzentration

Kurzfassung: Der Markt für ökologische Lebensmittel wächst stark. Verbraucher kaufen Produkte aus ökologischem Landbau aus einer Vielzahl von Gründen. Ein Teil dieser Gründe lässt sich nicht auf die Produktqualität zurückführen, sondern beruht auf der Annahme, dass sich der Produktionsprozess des Ökologischen Landbaus hinsichtlich der Schonung von Umweltressourcen, der Nachhaltigkeit der Produktion und sozialen Komponenten vom konventionellen Anbau unterscheidet. Daneben spielt der Wunsch nach einer gesunden Ernährung eine Rolle. Ökologische Lebensmittel können als Vertrauensgüter verstanden werden. Lebensmittelskandale machten in den vergangenen Jahren auch vor ökologischen Lebens¬mitteln nicht Halt. Folgerichtig erschütterte dies das Vertrauen der Verbraucher in ökologische Produkte. Mit steigender Produktion könnte die Gefahr, das weitere solche Ereignisse auftreten, steigen. Daher besteht Bedarf für Methoden, die die ökologische Produktqualität im Sinne einer Authentizitätsprüfung prüfen. Eine solche Prüfung könnte sich auf die Analyse sekundärer Pflanzenstoffe stützen. Diese Gruppe von Pflanzeninhaltsstoffen spielt bei der Diskussion um die besondere Qualität ökologischer Pflanzenprodukte eine große Rolle. Postuliert wird, dass ökologisch angebaute Pflanzen mangels mineralischer Düngung und mangels Schädlingsbekämpfung mit synthetischen Pestiziden einem erhöhten Stress ausgesetzt sind. Dies soll sich in einem höheren Niveau der mit den Selbstverteidigungsmechanismen der Pflanze eng verbundenen sekundären Pflanzenstoffe ausdrücken. Wichtige Untergruppen der sekundären Pflanzenstoffe sind Carotinoide und Polyphenole. An Weizen (Triticum aestivum L. und Triticum durum L.) und Möhre (Daucus carota L.) als für den ökologischen Landbau wichtigen Produkten wurden Messungen der Carotinoid- und Polyphenolkonzentration mit dem Ziel durchgeführt, die potentielle Eignung dieser Pflanzenstoffe als Biomarker zur Authentizitätsprüfung ökologischer Produkte zu evaluieren. Dazu wurden Proben aus ökologischem und konventionellem Anbau (Paarvergleich) untersucht. Diese stammten aus Langzeit-Feldversuchen (Weizen aus dem DOK- und dem MASCOT-Versuch), Feldversuchen und von Betriebspaaren untersucht. Ein generell höheres Niveau sekundärer Pflanzenstoffe in Möhren bzw. Weizen aus ökologischem Anbau gegenüber Proben aus konventionellem Anbau wurde nicht gefunden. Die Carotinoide waren weder bei der Möhre noch beim Weizen zur Authentizitätsprüfung geeignet. Die Konzentration der Carotinoide wurde stark durch die nicht dem Anbau¬verfahren zuzuordnenden Faktoren Klima, Sorte und Standort beeinflusst. Die Luteinkonzentration war das einzige durch das Anbauverfahren systematisch beeinflusste Carotenoid bei Weizen und Möhre. Die Unterschiede der Luteinkonzentration waren aber im Paarvergleich von Proben (ökologischer versus konventioneller Anbau) nicht durchgängig signifikant. Die Eignung von Polyphenolen als potentielles Authentizitätskriterium wurde nur an Möhren geprüft. Im Paarvergleich unterschieden sich die Konzentrationen einzelner Polyphenole signifikant und konsistent über Probenjahre und Standorte, nicht jedoch über Sorten hinweg. Wie bei den Carotinoiden konnte auch hier ein starker Einfluss von Probenjahr, Standort und Sorte gezeigt werden. Trotz der Variation durch diese nicht dem Anbau zuzuordnenden Faktoren war eine korrekte Klassifizierung der Proben nach Anbauverfahren möglich. Dies wurde mittels Diskriminanzanalyse getestet. Die Polyphenole sind daher potentiell als Authentizitätskriterium geeignet.

Hydroponic isotope labelling of entire plants (HILEP) for quantitative plant proteomics; an oxidative stress case study

Hydroponic isotope labelling of entire plants (HILEP) is a cost-effective method enabling metabolic labelling of whole and mature plants with a stable isotope such as N-15. By utilising hydroponic media that contain N-15 inorganic salts as the sole nitrogen source, near to 100% N-15-labelling of proteins can be achieved. In this study, it is shown that HILEP, in combination with mass spectrometry, is suitable for relative protein quantitation of seven week-old Arabidopsis plants submitted to oxidative stress. Protein extracts from pooled N-14- and N-15-hydroponically grown plants were fractionated by SDS-PAGE, digested and analysed by liquid chromatography electrospray ionisation tandem mass spectrometry (LC-ESI-MS/MS). Proteins were identified and the spectra of N-14/N-15 peptide pairs were extracted using their m/z chromatographic retention time, isotopic distributions, and the m/z difference between the N-14 and N-15 peptides. Relative amounts were calculated as the ratio of the sum of the peak areas of the two distinct N-14 and N-15 peptide isotope envelopes. Using Mascot and the open source trans-proteomic pipeline (TPP), the data processing was automated for global proteome quantitation down to the isoform level by extracting isoform specific peptides. With this combination of metabolic labelling and mass spectrometry it was possible to show differential protein expression in the apoplast of plants submitted to oxidative stress. Moreover, it was possible to discriminate between differentially expressed isoforms belonging to the same protein family, such as isoforms of xylanases and pathogen-related glucanases (PR 2). (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Comparison of bottom-up protein identification methods

With the rapid development of proteomics, a number of different methods appeared for the basic task of protein identification. We made a simple comparison between a common liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) workflow using an ion trap mass spectrometer and a combined LC-MS and LC-MS/MS method using Fourier transform ion cyclotron resonance (FTICR) mass spectrometry and accurate peptide masses. To compare the two methods for protein identification, we grew and extracted proteins from E. coli using established protocols. Cystines were reduced and alkylated, and proteins digested by trypsin. The resulting peptide mixtures were separated by reversed-phase liquid chromatography using a 4 h gradient from 0 to 50% acetonitrile over a C18 reversed-phase column. The LC separation was coupled on-line to either a Bruker Esquire HCT ion trap or a Bruker 7 tesla APEX-Qe Qh-FTICR hybrid mass spectrometer. Data-dependent Qh-FTICR-MS/MS spectra were acquired using the quadrupole mass filter and collisionally induced dissociation into the external hexapole trap. Proteins were in both schemes identified by Mascot MS/MS ion searches and the peptides identified from these proteins in the FTICR MS/MS data were used for automatic internal calibration of the FTICR-MS data, together with ambient polydimethylcyclosiloxane ions.

Produtividade de tomate tipo cereja cultivado em ambiente protegido e em diferentes substratos

O experimento foi realizado em Jaboticabal-SP, sob ambiente protegido, objetivando avaliar quatro substratos (Rendimax-Estufa®, areia, solo coberto com filme de polietileno preto e solo descoberto) e quatro híbridos de tomateiro tipo cereja ('Mascot', 'Gisela', 'Cheri' e 'Sweet Million'), sendo os substratos comercial e areia acondicionados em sacos plásticos. O delineamento experimental foi em blocos casualizados, em esquema fatorial 4 x 4, com quatro repetições. Utilizou-se irrigação por gotejamento, sendo a dotação hídrica realizada em função dos dados obtidos em um tanque Classe A. A solução nutritiva utilizada foi a recomendada por Castellane & Araújo (1995) para a cultura do tomateiro. Os frutos foram colhidos semanalmente, durante o período de 24/11/2000 a 24/01/2001, sendo avaliados o número e produtividade diária de frutos. Os cultivos em solo proporcionaram maior produção diária que no substrato comercial e em areia, para os híbridos Gisele e 'Mascot'. O híbrido 'Gisela' mostrou-se mais produtivo nos cultivos em solo, enquanto o híbrido 'Cheri', embora tenha proporcionado menores produções em peso, produziu maior número de frutos por planta. A produtividade dos tratamentos mais produtivos foi satisfatória, estando de acordo com os padrões de produção para a cultura no Brasil.

Profiling the Proteome of the Venom from the Social Wasp Polybia paulista: A Clue to Understand the Envenoming Mechanism

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Análise comparativa da expressão protéica em glândulas pós-faríngeas de saúva-limão, Atta sexdens rubropilosa Forel, 1908 (Hymenoptera: Formicidae) submetidas à suplementação lipídica

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Biologia Celular e Molecular) - IBRC

A censura no Pasquim (1969-1975): as vozes não-silenciadas de uma geração

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)