The IST METRA Project

This article summarizes the main achievementsof the Multi-Element Transmit andReceive Antennas (METRA) Project, an ISTresearch and technological development project carried out between January 2000 and June 2001 by Universitat Politècnica de Catalunya, the Center for Personkommunikation of Aalborg University, Nokia Networks, Nokia Mobile Phones, and Vodafone Group Research and Development.The main objective of METRA was the performanceevaluation of multi-antenna terminals incombination with adaptive antennas at the basestation in UMTS communication systems. 1 AMIMO channel sounder was developed that providedrealistic multi-antenna channel measurements.Using these measured data, stochasticchannel models were developed and properly validated.These models were also evaluated inorder to estimate their corresponding channelcapacity. Different MIMO configurations andprocessing schemes were developed for both theFDD and TDD modes of UTRA, and their linkperformance was assessed. Performance evaluationwas completed by system simulations thatillustrated the benefits of MIMO configurationsto the network operator. Implementation cost vs.performance improvement was also covered bythe project, including the base station and terminalmanufacturer and network operator viewpoints.Finally, significant standards contributionswere generated by the project and presented to the pertinent 3GPP working groups.

Smart antennas in software radio base stations

The application of adaptive antenna techniques to fixed-architecture base stations has been shown to offer wide-ranging benefits, including interference rejection capabilities or increased coverage and spectral efficiency.Unfortunately, the actual implementation ofthese techniques to mobile communication scenarios has traditionally been set back by two fundamental reasons. On one hand, the lack of flexibility of current transceiver architectures does not allow for the introduction of advanced add-on functionalities. On the other hand, theoften oversimplified models for the spatiotemporal characteristics of the radio communications channel generally give rise toperformance predictions that are, in practice, too optimistic. The advent of software radio architectures represents a big step toward theintroduction of advanced receive/transmitcapabilities. Thanks to their inherent flexibilityand robustness, software radio architecturesare the appropriate enabling technology for theimplementation of array processing techniques.Moreover, given the exponential progression ofcommunication standards in coexistence andtheir constant evolution, software reconfigurabilitywill probably soon become the only costefficientalternative for the transceiverupgrade. This article analyzes the requirementsfor the introduction of software radio techniquesand array processing architectures inmultistandard scenarios. It basically summarizesthe conclusions and results obtained withinthe ACTS project SUNBEAM,1 proposingalgorithms and analyzing the feasibility ofimplementation of innovative and softwarereconfigurablearray processing architectures inmultistandard settings.

Probabilistic algorithms for blind adaptive multiuser detection

In this paper, two probabilistic adaptive algorithmsfor jointly detecting active users in a DS-CDMA system arereported. The first one, which is based on the theory of hiddenMarkov models (HMM’s) and the Baum–Wech (BW) algorithm,is proposed within the CDMA scenario and compared withthe second one, which is a previously developed Viterbi-basedalgorithm. Both techniques are completely blind in the sense thatno knowledge of the signatures, channel state information, ortraining sequences is required for any user. Once convergencehas been achieved, an estimate of the signature of each userconvolved with its physical channel response (CR) and estimateddata sequences are provided. This CR estimate can be used toswitch to any decision-directed (DD) adaptation scheme. Performanceof the algorithms is verified via simulations as well as onexperimental data obtained in an underwater acoustics (UWA)environment. In both cases, performance is found to be highlysatisfactory, showing the near–far resistance of the analyzed algorithms.

Smart antennas: state of the art

Aim of this contribution is to illustrate the state of the art of smart antenna research from several perspectives. The bow is drawn from transmitter issues via channel measurements and modeling, receiver signal processing, network aspects, technological challenges towards first smart antenna applications and current status of standardization. Moreover, some future prospects of different disciplines in smart antenna research are given.

Blind channel estimation and data detection using hidden Markov models theory

In this correspondence, we propose applying the hiddenMarkov models (HMM) theory to the problem of blind channel estimationand data detection. The Baum–Welch (BW) algorithm, which is able toestimate all the parameters of the model, is enriched by introducingsome linear constraints emerging from a linear FIR hypothesis on thechannel. Additionally, a version of the algorithm that is suitable for timevaryingchannels is also presented. Performance is analyzed in a GSMenvironment using standard test channels and is found to be close to thatobtained with a nonblind receiver.

ML estimator and hybrid beamformer for multipath and interference mitigation in GNSS receivers

This paper addresses the estimation of the code-phase(pseudorange) and the carrier-phase of the direct signal received from a direct-sequence spread-spectrum satellite transmitter. Thesignal is received by an antenna array in a scenario with interferenceand multipath propagation. These two effects are generallythe limiting error sources in most high-precision positioning applications.A new estimator of the code- and carrier-phases is derivedby using a simplified signal model and the maximum likelihood(ML) principle. The simplified model consists essentially ofgathering all signals, except for the direct one, in a component withunknown spatial correlation. The estimator exploits the knowledgeof the direction-of-arrival of the direct signal and is much simplerthan other estimators derived under more detailed signal models.Moreover, we present an iterative algorithm, that is adequate for apractical implementation and explores an interesting link betweenthe ML estimator and a hybrid beamformer. The mean squarederror and bias of the new estimator are computed for a numberof scenarios and compared with those of other methods. The presentedestimator and the hybrid beamforming outperform the existingtechniques of comparable complexity and attains, in manysituations, the Cramér–Rao lower bound of the problem at hand.

Treatment intensification and risk factor control: toward more clinically relevant quality measures.

BACKGROUND: Intensification of pharmacotherapy in persons with poorly controlled chronic conditions has been proposed as a clinically meaningful process measure of quality. OBJECTIVE: To validate measures of treatment intensification by evaluating their associations with subsequent control in hypertension, hyperlipidemia, and diabetes mellitus across 35 medical facility populations in Kaiser Permanente, Northern California. DESIGN: Hierarchical analyses of associations of improvements in facility-level treatment intensification rates from 2001 to 2003 with patient-level risk factor levels at the end of 2003. PATIENTS: Members (515,072 and 626,130; age >20 years) with hypertension, hyperlipidemia, and/or diabetes mellitus in 2001 and 2003, respectively. MEASUREMENTS: Treatment intensification for each risk factor defined as an increase in number of drug classes prescribed, of dosage for at least 1 drug, or switching to a drug from another class within 3 months of observed poor risk factor control. RESULTS: Facility-level improvements in treatment intensification rates between 2001 and 2003 were strongly associated with greater likelihood of being in control at the end of 2003 (P < or = 0.05 for each risk factor) after adjustment for patient- and facility-level covariates. Compared with facility rankings based solely on control, addition of percentages of poorly controlled patients who received treatment intensification changed 2003 rankings substantially: 14%, 51%, and 29% of the facilities changed ranks by 5 or more positions for hypertension, hyperlipidemia, and diabetes, respectively. CONCLUSIONS: Treatment intensification is tightly linked to improved control. Thus, it deserves consideration as a process measure for motivating quality improvement and possibly for measuring clinical performance.

NDA waveform estimation in the low-SNR regime

This correspondence addresses the problem of nondata-aidedwaveform estimation for digital communications. Based on the unconditionalmaximum likelihood criterion, the main contribution of this correspondenceis the derivation of a closed-form solution to the waveform estimationproblem in the low signal-to-noise ratio regime. The proposed estimationmethod is based on the second-order statistics of the received signaland a clear link is established between maximum likelihood estimation andcorrelation matching techniques. Compression with the signal-subspace isalso proposed to improve the robustness against the noise and to mitigatethe impact of abnormals or outliers.

Ground-state order and spin-lattice coupling in tetrahedral spin systems Cu2Te2O5X2 (X = Br or Cl)

High-resolution ac susceptibility and thermal conductivity measurement on Cu2Te2O5X2 (X=Br,Cl) single crystals are reported. For Br-sample, sample dependence prevents one from distinguishing between possibilities of magnetically ordered and spin-singlet ground states. In Cl-sample a three-dimensional transition at 18.5 K is accompanied by almost isotropic behavior of susceptibility and almost switching behavior of thermal conductivity. Thermal conductivity studies suggest the presence of a tremendous spin-lattice coupling characterizing Cl- but not Br-sample. Below the transition Cl-sample is in a complex magnetic state involving AF order but also the elements consistent with the presence of a gap in the excitation spectrum.

Acting rehearsal in collaborative multimodal mixed reality environments

This paper presents the use of our multimodal mixed reality telecommunication system to support remote acting rehearsal. The rehearsals involved two actors, located in London and Barcelona, and a director in another location in London. This triadic audiovisual telecommunication was performed in a spatial and multimodal collaborative mixed reality environment based on the 'destination-visitor' paradigm, which we define and put into use. We detail our heterogeneous system architecture, which spans the three distributed and technologically asymmetric sites, and features a range of capture, display, and transmission technologies. The actors' and director's experience of rehearsing a scene via the system are then discussed, exploring successes and failures of this heterogeneous form of telecollaboration. Overall, the common spatial frame of reference presented by the system to all parties was highly conducive to theatrical acting and directing, allowing blocking, gross gesture, and unambiguous instruction to be issued. The relative inexpressivity of the actors' embodiments was identified as the central limitation of the telecommunication, meaning that moments relying on performing and reacting to consequential facial expression and subtle gesture were less successful.

Suurnopeushilaohjain IGB-transistoreille

Hilalta ohjattavien tehokytkimien, kuten IGBT tai MOSFET, ohjaaminen toteutetaan ohjausjännitettä muuttamalla. Hilaohjaimen tehtävä on ladata tehokytkimen hilakapasitanssia ohjattuun jännitteeseen. Hilaohjaimen siirtämän varauksen suuruuteen vaikuttaa hilakapasitanssin todellinen suuruus ja käytettävä ohjausjännite. Hilaohjaimen virrankäsittelykyky määrittää hilaohjaimen nopeuden siinä mielessä, että ohjattavan komponentin hilavaraus tulisi pystyä lataamaan ja purkamaan tietyssä suhteessa kytkentätaajuuteen. Kytkentätaajuuksien kasvaessa myös hilaohjaimen virrankäsittelykyky sekä hilaohjaimen teho joutuvat uudelleen arvioitaviksi. Työssä perehdytään IGBT:n toimintaan ja hilaohjainratkaisuihin suurilla kytkentätaajuuksilla. Työssä ontutkittu mahdollisuutta rakentaa IGBT:n hilaohjain jo markkinoilla olevista MOSFET:ien hilaohjaimista. Suurnopeushilaohjaimesta suunnitellaanja rakennetaan prototyyppi. Prototyypin suoriutumista tehtävistään tarkastellaan tekemällä mittauksia. Lopuksi arvioidaan asioita joiden tulee muuttua matkalla kohti megahertsien kytkentätaajuuksia.

Taajuusmuuttajan häviöidensimulointityökalun kehitys

Diplomityössä on kehitetty kaksitasoisen jännitevälipiirillisen taajuusmuuttajan häviöiden simulointiin käytettävä simulointimalli osaksi säädettävän sähkömoottorikäytön simulointityökalua, jolla voidaan analysoida eri säätöalgoritmien, kuormituksen ja kytkentätaajuuden vaikutusta taajuusmuuttajan häviöihin. Aluksi on selvitetty yksityiskohtaisesti taajuusmuuttajan häviölähteet ja häviöiden fysikaalinen tausta. Taajuusmuuttajassa käytettäville komponenteille on esitetty simulointimalleja. Taajuusmuuttajan malli ja häviöiden laskenta-algoritmit on toteutettu C-kielellä. Taajuusmuuttajan malli vastaa perusrakenteeltaan ACS800-02-0260-5 - taajuusmuuttajaa. ACS800-02-0260-5 -taajuusmuuttajan häviöitä on simuloitu erilaisissa kuormitustilanteissa, ja simulointien tueksi taajuusmuuttajan häviöt on pyritty selvittämään laboratoriomittauksin.

Utilization of Knowledge Management in Business Process Modeling and Process Improvements

Tutkimuksen tavoitteena on tutkia telekommunikaatioalalla toimivan kohdeyrityksen ohjelmistojen toimitusprosessia° Tutkimus keskittyy mallintamaan toimitusprosessin, määrittelemään roolit ja vastuualueet, havaitsemaan ongelmakohdat ja ehdottamaan prosessille kehityskohteita. Näitä tavoitteita tarkastellaan teoreettisten prosessimallinnustekniikoiden ja tietojohtamisen SECI-prosessikehyksen läpi. Tärkein tiedonkeruun lähde oli haastatteluihin perustuva tutkimus, johon osallistuvat kaikki kohdeprosessiin kuuluvat yksiköt. Mallinnettu toimitusprosessi antoi kohdeyritykselle paremman käsityksen tarkasteltavasta prosessista ja siinä toimivien yksiköiden rooleistaja vastuualueista. Parannusehdotuksia olivat tiedonjaon kanavoinnin määritteleminen, luottamuksen ja sosiaalisten verkostojen parantaminen, ja tietojohtamisen laajamittainen implementointi.

Tehoerottimen soveltuvuus Suomen 110 kV:n kantaverkkoon

Tehoerottimen avulla voidaan erottaa jännitteellinen sähköverkon osa sähköverkosta tai muuttaa sähköverkon kytkentätilaa. Tehoerottimen virrankatkaisukyky on rajattu ja sen käyttökohteiksi soveltuvat lähinnä tyhjäkäyvien verkkojen ja muuntajien erottaminen sekä kuormitetun verkon kytkentätilan muuttaminen. Työssä käsitellään erään tehoerotintyypin teknistä soveltuvuutta Suomen kantaverkkoon 110 kV jännitteellä. Tehoerottimen teknistä soveltuvuutta tarkastellaan laskemalla tyhjäkäyville johdoille johtojen ominaisarvot ja tekniset edellytykset johtojen erottamiselle. Lisäksi tehoerottimen katkaisukyky mallinnetaan simuloimalla ja tutkitaan onko mahdollista turvallisesti asentaa tehoerotin kantaverkkoon, vaikka IEC- standardin vaatimuksia ei voida täyttää. Työn lopussa tutkitaan tehoerottimen taloudellista kannattavuutta. Kustannuksia verrataan muihin ratkaisuihinja eri ratkaisujen kustannuksiin erisuuruisilla laitteiden käyttömäärillä.

Suunnitelma Ethernet-pohjaisen TCP/IP-verkon toteuttamiseksi prosessitietoliikenteen tarpeisiin Helsingin Energiassa

Prosessitietoliikenneverkko toimii mm. energian tuotannon, siirron ja jakelun käytönvalvontajärjestelmien tiedonsiirron alustana. Tietoliikenneverkkojen rooli osana yrityksen operatiivisia prosesseja kasvaa järjestelmäuusintojen myötä ja järjestelmien tehokas hyödyntäminen vaatii luotettavat sekä nopeat tietoverkot. Uusittavien järjestelmien tietoliikenneratkaisut perustuvat pääsääntöisesti Ethernetpohjaiseen TCP/IP-verkkotekniikkaan. Tällä hetkellä prosessijärjestelmien tiedonsiirtoyhteydet kenttälaitteiden ja valvomojärjestelmien välillä on pääsääntöisesti toteutettu PCM-siirtojärjestelmällä tai kiinteän yhteyden modeemeilla. Käytössä oleva PCM-tekniikka on elinkaarensa loppupuolella ja tiedonsiirtonopeudet sekä liityntärajapinnat eivät täytä nykyaikaisten prosessijärjestelmien tiedonsiirto¬vaatimuksia. Työssä käytiin läpikeskeisimmät Ethernet-tekniikkaan ja TCP/IP-protokollaperheeseen liittyvät standardit ja verkon aktiivilaitteet. Vaatimusmäärittelyissä selvitettiin Helsingin Energian eri liiketoimintayksiköiden tarpeita sekä energia-alan lainsäädännön vaatimuksia prosessitietoliikenneverkolle. Tarpeiden ja vaatimusten pohjalta verrattiin kolmea eri vaihtoehtoista verkkotekniikkaa: kytkintekniikkaa, reititintekniikkaa ja MPLS-tekniikkaa. Vertailun perusteella valitulla verkkotekniikalla tehtiin suunnitelma avoimesta, valmistajasta riippumattomasta standardeihin perustuvasta yritystason Ethernet-pohjaisesta TCP/IP prosessiverkkoratkaisusta. Johtopäätöksissä pohditaan valitun ratkaisun käytettävyyttä, tietoturvaa sekä toimenpiteitä niiden kehittämiseksi.