Ingeniería Electrónica, Automática y Comunicaciones

Evaluación de la exposición pública real a las estaciones base durante un día a partir de una medición instantánea

The assessment of the real public exposure to signals emitted by base station antennas of mobile telephony over a day from an instantaneous measurementperformed any time during the day is investigated. The considered RF ﬁeld sources were the mobile communication GSM850 and GSM1900 downlink far-field signals received in an outdoor ﬁxed site in an urban environment. Two traffic channels were analyzed: Ch133 (870.2 MHz), corresponding to the GSM850 and Ch674 (1962.6 MHz), corresponding to the GSM1900. A mathematical model, based on the mean value Ē(t) and the standard deviation σE (t) of the instantaneous electric field intensity E(t), was proposed for predicting the maximum electric field exposure Emax over a day for a week starting from an instantaneous measurement. The results of assessment of the maximum electric field exposure using this method were compared with those obtained using another method recently proposed by other authors, and it was shown that they can be more realistic.

En este trabajo se investiga la evaluación de la exposición pública diaria real a las señales emitidas por las antenas de las estaciones base de telefonía celular a partir de una medición instantánea realizada en cualquier momento durante el día. Las señales de RF consideradas son las de campo lejano de los enlaces descendientes GSM850 y GSM1900 de las comunicaciones móviles en un lugar exterior fijo en un medio urbano. Se analizaron dos canales de tráfico: Ch133 (870.2 MHz), correspondiente a la GSM850 y Ch674 (1962.6 MHz) correspondiente a la GSM1900. Se propuso un modelo matemático basado en el valor medio Ē(t) y la desviación estándar σE (t)de la intensidad del campo eléctrico instantánea E(t) para predecir la máxima exposición diaria al campo eléctrico Emax para una semana a partir de una medición instantánea. Los resultados de la evaluación de la máxima exposición al campo eléctrico usando este método fueron comparados con los obtenidos usando otro método propuesto recientemente por otros autores y se demostró que ellos pueden ser más realistas.

Técnica de detección de espectro digital implementada en dispositivos FPGA para aplicaciones de televisión digital

The rapid growth of wireless technology demands to employ the available spectrum efficiently. In this work, an Energy Detector is designed to be used in a Cognitive Radio scenario using a platform based on Software Defined Radio principles. The design of this detector is developed by using Simulink and Xilinx System Generator MATLAB software to be implemented on a Field Programmable Gate Array (FPGA) device. To sense the spectrum, the energy detector (ED) is the most used approach due to its low computational complexity. Furthermore, ED offers the ability to identify spectrum holes without prior knowledge regarding transmission characteristics of primary users. However, setting a threshold for energy detection requires to estimate noise power, which can be established by appropriate estimation methods. In this regard, a new method is proposed and implemented on FPGA to establish a threshold and detect properly the available spectrum. Results obtained reveal a proper performance of the proposed detector given by Pd>0.9 and Pfa=0.1, respectively, in the SNR range [-8, 15] dB. On the other hand, Digital Television in Cuba requires a robust and efficient automatic signal detection method to identify Television white spaces. Cognitive radio users would use these spectral holes to increase bandwidth and improve connectivity for wireless communications applications. To this end, this work is aimed to detect white spaces of the Digital Television spectrum using energy detector method. Simulation results show that the detector performs correctly on this scenario

El rápido crecimiento de la tecnología inalámbrica demanda emplear eficientemente el espectro disponible. En este trabajo se diseña un detector de energía para ser usado en un escenario de Radio Cognitivo utilizando una plataforma de Radio Definido por Software. El diseño de este detector es desarrollado empleando los softwares: Simulink y Xilinx System Generator de MATLAB para ser implementado en un dispositivo de tipo Arreglo de Compuertas Programables por Campo (FPGA). Para sensar el espectro, la detección de energía es el método de sensado más utilizado debido a su baja complejidad computacional. Además, el detector de energía ofrece la capacidad de identificar espacios disponibles en el espectro sin requerir un conocimiento previo de las características de transmisión de los usuarios primarios. Sin embargo, establecer un umbral para la detección de energía requiere el conocimiento de la potencia de ruido del canal, que puede ser establecida por métodos de estimación apropiados. En este sentido, un nuevo método es propuesto e implementado en FPGA para establecer el umbral y detectar correctamente la presencia de señales en el espectro. Los resultados obtenidos revelan el satisfactorio desempeño del detector propuesto dado por Pd>0.9 y Pfa=0.1 para relaciones señal a ruido bajas en el rango [-8, 15] dB. Por otro lado, en el caso de la televisión digital en Cuba se requiere un método robusto y eficiente de detección automático de señales que permita identificar los espacios en blanco de las bandas de televisión. Los usuarios cognitivos pueden utilizar estos espacios en blanco para aumentar y mejorar la conectividad en aplicaciones de comunicaciones inalámbricas. Con este fin, este trabajo tiene como objetivo detectar los espacios en blanco en el espectro de Televisión Digital usando la técnica de detección de energía. Los resultados de simulación demuestran que el detector propuesto posee un correcto comportamiento para este escenario

Diseño e Implementación de Algoritmos de Sincronismo para DTMB

En este trabajo, se proponen las implementaciones de dos modelos completos de sincronismo de trama y un esquema de sincronismo de frecuencia para TDS-OFDM, técnica que emplea la norma DTMB. El primero de los esquemas de sincronismo de trama se basa en la autocorrelación de la propia señal recibida, mientras que el segundo está basado en la correlación de esta señal con una PN generada localmente. De esta forma, se presentan dos soluciones diferentes al mismo problema, con respectivas singularidades en cuanto a métodos de implementación y características de desempeño. El método de sincronismo fino de frecuencia presentado, emplea el algoritmo de autocorrelación de PN alternantes, el cual aprovecha la característica de máxima similitud existente entre ellas. Las comprobaciones se realizan sobre diferentes modelos de canal con presencia de AWGN y atenuaciones por multitrayecto o Efecto Doppler, lo cual evidencia el carácter práctico de estas implementaciones. Se consigue la validación de los esquemas anteriores a través de los resultados obtenidos en simulaciones en la plataforma MatLab/ Simulink y su comparación con la literatura científica. Se realiza una breve presentación al estándar DTMB, prestando especial atención a las etapas de sincronismo, la estructura de su trama de señal y el empleo de las secuencias PN como cabeceras de trama

In this paper, two frame synchronization schemes and one frequency synchronization scheme are proposed for TDS-OFDM, technique that DTMB uses. The first frame synchronization model is based on the value of the autocorrelation of the received signal. The second uses the result of the correlation of this signal with locally generated PN. This way, two solutions for the same problem are presented, each one with its own singularities on implementation method and performance characteristics. The fine frequency synchronization model uses the alternating PN autocorrelation algorithm. It enjoys the maximum length of identical PN between non-consecutive guard intervals. The tests are realized over different channel models with AWGN and multi-path fadings or Doppler Effect fadings. The validation of the schemes is gotten through the simulation results in MatLab/Simulink models and its comparison with the scientific literature. A brief introduction to DTMB standard is realized and a special attention is given to synchronization stages, signal frames structure and the use of PN sequences as frame header

Sistema de navegación inercial para un AUV en presencia de corrientes marinas

Un AUV es un submarino que porta consigo una fuente de energía y unidad de cómputo. El HRC-AUV es un prototipo desarrollado por el Centro de investigación y Desarrollo Naval (CIDNAV) para la exploración del fondo marino. En este trabajo se presenta la implementación de un sistema de navegación basada en el modelo dinámico no lineal del HRC-AUV que permite la estimación de la magnitud y dirección de las corrientes en el teatro de operaciones mejorando los resultados de la navegación. Los resultados se validan mediante simulación a partir del modelo matemático de 6 grados de libertad (GDL) del HRC-AUV y utilizando conjuntos de datos obtenidos en sesiones de experimentos con el vehículo

An AUV is an underwater vehicle that carries its own power supply and computational units. The HRC-AUV is a prototype develop by Center for Navy Researching and Development (CIDNAV) for undersea researching. In this paper is presented the implementation of a navigation system based on the nonlinear dynamical model for the HRC-AUV which allows to estimate sea currents magnitude and direction in the operation environment improving the navigation results. The results are validated through simulation using the 6 degrades of freedom (DOF) nonlinear model obtained for the HRC-AUV and using data sets obtained in experimental sessions directly from the vehicle

PyECG: Una herramienta de software para el análisis del intervalo QT en el electrocardiograma

PyECG is a software tool for QT interval analysis in the electrocardiogram (ECG). The software is written in Python 3.6 and among its main features includes signal filtering, Q onset, R peak and T offset detection algorithms, classifiers for irregular heartbeat identification and rejection, and tools for easy correction of automatically generated annotations. Moreover, the software includes a signal quality assessment module in order to help the researcher deciding which lead should be used. The software tool computes and plots the QT Variability Index (QTVI) and QT dynamicity parameters. Since the software is designed for cardiologists and specialists with no or little programming skills, the graphical user interface is intuitive, compact and easy to use

PyECG es una herramienta de software para el análisis del intervalo QT en el electrocardiograma (ECG). El programa está escrito en Python 3.6 y entre sus principales características se encuentran: filtrado de la señal, algoritmos de detección de puntos de inicio de la onda Q, pico de la onda R y final de la onda T, clasificadores para la identificación y eliminación de latidos irregulares así como herramientas para facilitar la corrección de las anotaciones generadas automáticamente. Además, el software incluye un módulo para la evaluación de la calidad de la señal con el objetivo de asistir al usuario en decidir la derivación óptima para el análisis. La herramienta permite calcular y graficar el índice de variabilidad del QT (QTVI) y los parámetros del análisis dinámico del QT. El software está diseñado para cardiólogos y especialistas con independencia a sus habilidades de programación por lo que la interfaz gráfica de usuario es muy sencilla, compacta e intuitiva

Evaluación experimental del protocolo IEEE 802.15.4 TSCH en una red 6TiSCH

El modo Salto de Canal por Ranuras de Tiempo (TSCH1) para control de acceso al medio (MAC) en el estándar IEEE 802.15.4 ha sido designado como el protocolo MAC estándar para redes de baja potencia con pérdidas (LLN), un componente clave en la denominada Internet de las Cosas (IoT). Su flexibilidad hace del modo TSCH un candidato promisorio para el futuro de la capa MAC en LLN. Por tanto, es indispensable evaluar su desempeño bajo diferentes condiciones de carga de tráfico con el fin de trazar guías para su empleo y configuración en diferentes aplicaciones de IoT. En este artículo, se presenta una evaluación experimental del desempeño de TSCH basada en simulaciones en el simulador en Java de ContikiOS (COOJA). La evaluación se realiza utilizando diferentes valores de carga de tráfico en una configuración típica de LLN; y el desempeño del protocolo es evaluado en términos de razón de entrega de paquetes (PDR), demora extremo a extremo y consumo de energía. Los resultados muestran que TSCH se desempeña mejor en condiciones de tráfico medias que con baja y alta carga de tráfico

The Time-Slotted Channel Hopping (TSCH) mode for medium access control (MAC) included in the standard IEEE 802.15.4 has been designed as the multichannel MAC protocol for Low-power and lossy networks (LLNs), a key component of the Internet of Things (IoT). Its ﬂexibility makes the TSCH mode a very promising candidate for the future of the MAC layer in LLNs. As such, its performance under different conditions must be assessed, so that accurate guidelines for its application can be drawn. In this paper, we present an experimental evaluation of the protocol based on simulations on ContikiOS Java Simulator (COOJA). The experimental setup is based on the 6TiSCH architecture for LLNs. Results show that TSCH performs better under conditions of medium traffic load than under low or high traffic load

Análisis de imágenes multiespectrales adquiridas con vehículos aéreos no tripulados

En este trabajo se muestran las experiencias del Grupo de Automatización, Robótica y Percepción (GARP) de la Universidad Central Marta Abreu de Las Villas (UCLV) y de la Estación Territorial de Investigaciones de la Caña de Azúcar (ETICA) en la utilización de un vehículo aéreo no tripulado (VANT) en la fotogrametría multiespectral, específicamente en el mapeo de sembrados experimentales de caña de azúcar. Se realizaron pruebas experimentales con dos de los mejores software de procesamiento de imágenes disponibles en el mercado, Agisoft Photoscan y Pix4D, generándose los ortomosaicos 3D y mapas de índices NDVI (Índice Normalizado Diferencial de Vegetación). Se evalúan ambos programas en cuanto a facilidad de uso, tiempo de procesamiento y calidad visual del producto y se definen las condiciones de vuelo del VANT para un adecuado procesamiento de las imágenes recolectadas con la cámara multiespectral Parrot Sequoia. Los resultados indicaron a Pix4D como el programa más eficiente para realizar los cálculos de índices vegetativos,ya que este incorpora correcciones radiométricas específicas a los ortomosaicos. Se analizaron los resultados alcanzados con agrónomos expertos de la ETICA, realizando comparaciones entre los distintos grupos de imágenes procesadas y la correlación entre los mapas de índices con la variedad de caña sembrada, su edad, los niveles de vigor vegetal y otras variables agrícolas. Los resultados obtenidos demuestran que la respuesta espectral permite discriminar los campos en dependencia de la edad y densidad poblacional por parcelas, pero los mapas NDVI no posibilitan determinar las diferentes variedades sembradas en una misma fecha

This research paper deals with the experiences of the Group of Automation, Robotics and Perception (GARP) of the Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas (UCLV) and the Territorial Research Station of the Sugarcane (ETICA), in the use of an Unmanned Aerial Vehicles (UAV) for multispectral photogrammetry, with the aim at mapping experimental sugarcane plantations. Experimental tests with two of the best image processing software available at the market were done, Agisoft Photoscan and Pix4D, generating 3D orthomosaics and index maps NDVI (Normalized Difference Vegetation Index). Both programs were evaluated in terms of ease of use, processing time, and visual quality of the product, having the flight conditions of the UAV defined for an adequate processing of the images collected with the Parrot Sequoia Multispectral Camera. The results indicated a Pix4D program as the most efficient one to calculate vegetative indexes due to the incorporation of radiometric corrections specific for the orthomosaics. The results achieved were analyzed in collaboration with expert agronomists from ETICA, to make comparisons between the different groups of processed images and the correlation between the index maps with the variety of sugarcane crops, their age, the levels of plant vigor and other agricultural variables. The obtained results show that the spectral response permits to discriminate the fields depending on the age and demographic density in each parcel, but the NDVI dont facilitate the determination of different varieties with the same plantation date

**Antena de Parche con Polarización Circular, para Aplicaciones RFID (Radio Frequency IDentification)**

En este artículo, se presenta un parche circular, utilizando como técnica de alimentación el acoplamiento electromagnético en una sola capa, capaz de generar polarización circular de banda ancha. La polarización circular (PC) se obtiene con la variación en uno de los brazos de la alimentación, mientras que el aumento en el ancho de banda (AB) se logra mediante la realización de dos incisiones en el borde del círculo. Los resultados de la simulación se validan usando el sustrato FR4, obteniéndose un AB en PC por debajo de los 3 dB de 142,9 MHz (2.37 GHz-2.51 GHz) los cuales representan un 5.86% con respecto a la frecuencia central. Los datos presentados son relativos a la frecuencia central de 2.44 GHz aplicable para lectores RFID en la banda ISM (Idustrial, Scintific and Medical), logrando un diseño barato, eficiente y aportando una solución viable para estas aplicaciones

This article, a circular patch is presented, using electromagnetic coupling in a single layer as a feeding technique, capable of generating wide-band circular polarization. The circular polarization (CP) is obtained with the variation in one of the feeding arms, while the increase in the bandwidth (BW) is achieved by making two incisions at the edge of the circle. The results of the simulation are validated using the substrate FR4, obtaining an BW in CP below 3 dB of 142.9 MHz (2.37 GHz-2.51 GHz) which represent 5.86% with respect to the center frequency. The presented data are relative to the central frequency of 2.44 GHz applicable to RFID readers in the Industrial, Scientific and Medical (ISM) band, achieving a cheap, efficient design and providing a viable solution for these applications