Monitoring the radio frequency interference in radio astronomical measurements using software radio

Langattomia yhteyksiä hyödyntävien laitteiden ja sovellusten määrä kasvaa jatkuvasti, mikä lisää myös radioympäristön sisältämien häiriöiden määrää. Laitteiden hyödyntämät yhteydet myös kehittyvät entistä dynaamisempaan suuntaan, mikä monimutkaistaa niistä aiheutuvia häiriöitä. Samalla radioastronomiassa käytetyt entistä herkemmät radiovastaanottimet tekevät mittauksista herkempiä tehotasoltaan yhä pienemmille häiriöille, korostaen häiriöiden monitoroinnin ja suodatuksen tärkeyttä radioastronomian tieteenalalla. Tämän diplomityön tavoitteena oli toteuttaa ohjaus- ja tiedonkeräysohjelmisto Ettus Research USRP N210 ohjelmistoradiolle radioastronomisten mittausten häiriötekijöiden monitorointiin. Järjestelmällä pyrittiin vastaamaan radioastronomisten mittausten kasvavan häiriöherkkyyden sekä häiriöympäristön kehityksen asettamiin haasteisiin. Ohjelmiston toteuttamisen lisäksi työssä tutkittiin ja karakterisoitiin USRP N210 -ohjelmistoradiojärjestelmän radioteknisiä ominaisuuksia, kuten laitteen herkkyyttä, pyyhkäisynopeutta, taajuusvastetta sekä laitteen kaistanleveyden selektiivisyyttä. Työssä myös selvitettiin järjestelmän suorituskykyä rajoittavia tekijöitä, millä pyrittiin tehostamaan ja edesauttamaan järjestelmän jatkokehittämistä. Työssä toteutetulla ohjelmistolla voidaan tukea Metsähovin nykyisen häiriömonitorointijärjestelmän toimintaa. Työssä hyödynnetyn ohjelmistoradiolaitteiston avulla voidaan esimerkiksi saavuttaa Metsähovin nykyistä häiriömonitorointijärjestelmää huomattavasti parempi aikatason resoluutio. Lisäksi toteutetulla järjestelmällä saavutetaan suurempi herkkyys nykyistä häiriömonitorointijärjestelmää pienemmillä pyyhkäisyajoilla. Järjestelmä mahdollistaa siis entistä lyhyempien ja tehotasoltaan pienempien radiohäiriöiden havaitsemisen. Luotettavien absoluuttisten mittausten suorittaminen USRP N210 -ohjelmistoradiojärjestelmällä vaatii kuitenkin laitteen kalibrointia sekä laitteen ulkoisten- ja sisäisten virhelähteiden huomiointia. Laitteen kalibrointiin ja mittaustulosten suodattamiseen kiinnitettiinkin erityistä huomiota laitteistoa ohjaavaa ohjelmistoa kehitettäessä. Järjestelmän mittaustulosten luotettavuuden varmistaminen vaatii kuitenkin vielä jatkotutkimuksia.The amount of Radio Frequency Interference (RFI) continues to increase as the number of wireless devices and applications continues to grow. Meanwhile, the spectrum usage continues evolving towards more dynamic operating models, which means that the RFI environment is also evolving. This evolution together with the increasing sensitivity of the receivers used in radio astronomical measurements continues to raise the importance of RFI mitigation and RFI monitoring in radio astronomy. The objective of this thesis was to implement a control- and data acquisition software for the Ettus Research USRP N210 software defined radio (SDR) for the use of monitoring the RFI in radio astronomical measurements. The goal was to use the SDR to improve the time-domain resolution, sensitivity and flexibility of the RFI monitoring system currently used in the Metsähovi Radio Observatory. Furthermore, the goal was to characterize the technical performance of the USRP N210. The characterization consisted of measuring the sensitivity, sweep speed, frequency response and bandwidth selectivity of the USRP N210. The performance limiting factors of the system were also examined and documented. Furthermore, the internal error sources and calibration of the USRP were also taken into account while implementing the software. The software implemented in this thesis can be used to improve the sweep speed and sensitivity of the current RFI monitoring system used in Metsähovi Radio Observatory. However, the reliability of the measurements made with the implemented software needs to be investigated further. Further investigations should also be carried out on the internal error sources and shielding of the USRP N210

Continuous-time low-pass filters for integrated wideband radio receivers

This thesis concentrates on the design and implementation of analog baseband continuous-time low-pass filters for integrated wideband radio receivers. A total of five experimental analog baseband low-pass filter circuits were designed and implemented as a part of five single-chip radio receivers in this work. After the motivation for the research work presented in this thesis has been introduced, an overview of analog baseband filters in radio receivers is given first. In addition, a review of the three receiver architectures and the three wireless applications that are adopted in the experimental work of this thesis is presented. The relationship between the integrator non-idealities and integrator Q-factor, as well as the effect of the integrator Q-factor on the filter frequency response, are thoroughly studied on the basis of a literature review. The theoretical study that is provided is essential for the gm-C filter synthesis with non-ideal lossy integrators that is presented after the introduction of different techniques to realize integrator-based continuous-time low-pass filters. The filter design approach proposed for gm-C filters is original work and one of the main points in this thesis, in addition to the experimental IC implementations. Two evolution versions of fourth-order 10-MHz opamp-RC low-pass filters designed and implemented for two multicarrier WCDMA base-station receivers in a 0.25-µm SiGe BiCMOS technology are presented, along with the experimental results of both the low-pass filters and the corresponding radio receivers. The circuit techniques that were used in the three gm-C filter implementations of this work are described and a common-mode induced even-order distortion in a pseudo-differential filter is analyzed. Two evolution versions of fifth-order 240-MHz gm-C low-pass filters that were designed and implemented for two single-chip WiMedia UWB direct-conversion receivers in a standard 0.13-µm and 65-nm CMOS technology, respectively, are presented, along with the experimental results of both the low-pass filters and the second receiver version. The second UWB filter design was also embedded with an ADC into the baseband of a 60-GHz 65-nm CMOS radio receiver. In addition, a third-order 1-GHz gm-C low-pass filter was designed, rather as a test structure, for the same receiver. The experimental results of the receiver and the third gm-C filter implementation are presented

Implementing a modular architecture for virtual-world Directional Audio Coding

Kasvanut tieto ihmisen kuulon toiminnasta ja entistä tehokkaammat tietokoneet ovat mahdollistaneet uusien tilaäänimenetelmien kehityksen. Yksi tällainen tilaaäänimenetelmä on Directional Audio Coding (DirAC), joka mahdollistaa yhdestä paikasta tehdyn tilaääninauhoituksen uudelleenluomisen erilaisilla kaiutinjärjestelmillä. DirAC:ia on kehitetty edelleen ja siitä on olemassa muun muassa versiot kuulokekuunteluun ja videon ja siihen liittyvän kolmiulotteisen äänen projisointiin jollekin pinnalle. Eri versioista on olemassa erillisiä demoja joilla niitä voidaan esitellä, mutta yhtenäinen järjestelmä helpottaisi demojen esittämistä. Näiden lisäksi Dirac:ista on myös virtuaali- maailmojen luomiseen sopivaksi muunneltu versio, jonka toiminnalisuudet muistuttavat pelikäyttöön soveltuvaa audiomoottoria. Tälle järjestelmälle on vastikään esitelty uusi arkkitehtuuri, joka parantaa järjestelmän toimintaa muutamissa ääritapauksissa. Tästä järjestelmästä tarvitaan uusi toteutus, jolla sen ominaisuuksia pystytään esittelemään. Tämä uusi arkkitehtuuri mahdollistaa myös muiden versioiden yhdistämisen yhtenäiseen järjestelmään, mikä helpottaa demojen esittelemistä, kuten aikaisemmin mainittiin. Tässä työssä luotiin toimiva versio esitellystä uudesta järjestelmäarkkitehtuurista. Järjestelmä on reaaliaikainen ja se käyttää Fourier-muunnokseen perustuvia menetelmiä aika- ja taajuustasojen välisiin muunnoksiin. Järjestemällä on mahdollista luoda laajoja lähteitä mono-signaaleista ja toistaa kolmiulotteisia äänitteitä erilaisillä kaiutinjärjestelmillä. Lisäksi toistoon voidaan käyttää myös kuulokkeita. Toteutuksessa luotiin helppokäyttöinen käyttöliittymä, jonka avulla käyttäjä voi luoda ja hallita erilaisia äänimaisemia, jotka koostuvat aiemmin mainituista lähdetyypeistä.In the past few years, the increased knowledge of the human hearing and the increase in the computing power of computers has allowed creation of new three-dimensional audio coding methods, such as Directional Audio Coding (DirAC). It allows recreation of a spatial recording performed in a single location. The processing is done by analyzing the intensity and energy of different signals in frequency domain, estimating a few parameters from them and synthesizing the sound based on these. The directional audio coding has been further developed and different extensions to it have been created. These allow, for example, playback with headphones and projection of a video with respective three-dimensional sound. Demonstrations for these extensions exists as separate applications and a single application to combine is needed to make the demonstration use more effective. In addition to these extensions, a virtual-world version of the directional audio coding has been developed. This provides functionalities that could be implemented to a game audio engine. To further enhance the performance of the virtual-world DirAC a new architecture has been proposed. A new implementation of the system is needed to prove that the new architecture works. The architecture also allows the creation of the other extensions within it so the old demonstrations can be unified in this system. In this thesis a fully functional version of the new architecture was created. The system runs in real-time and it uses short-time Fourier transform based approach to transform the signal to the frequency domain and back. The system is capable of panning mono sources with varying sizes and shapes and rendering three-dimensional recordings with different loudspeaker setups. In addition to these rendering through headphones was made possible. The implementation has an easy-to-use user interface that gives the user possibility to create and control different soundscapes

Nyrkkiä pöytään ja helmat paukkumaan? Luottamusmiestoiminnan sukupuolistavat käytännöt yksityisellä palvelusektorilla

Artikkelissa tutkitaan luottamusmiestoiminnan sukupuolistavia käytäntöjä yksityisellä palvelusektorilla. Tutkimusaineistona on kahta yksityisen palvelusektorin ammattiliittoa koskeva havainnointi- ja haastatteluaineisto. Artikkeli jakautuu kahteen analyysiosaan, joista ensimmäisessä tarkastellaan Joan Ackerin kehittämän eriarvoisuuksien järjestelmien käsitteen pohjalta, millaiset työelämän sukupuolittuneet rakenteet kehystävät ammattiliittojen edunvalvontaa ja millaisia ovat liittojen eriarvoisuuksia tuottavat ja ylläpitävät järjestelmät. Toisessa analyysiosiossa tarkastellaan luottamusmiesten tuottamia diskursseja sukupuolittuneesta edunvalvonnasta. Siinä kysytään, miten sukupuoli ja luottamusmiestoiminta kietoutuvat toisiinsa sekä miten sukupuoli artikuloituu tai vaientuu luottamusmiesten puhuessa edunvalvontatehtävästään, edunvalvontaa koskevista odotuksistaan ja toiminnan tilastaan. Artikkelissa osoitetaan, että nykypäivän palvelualoilla työskenteleviin luottamusmiehiin ja heidän edustamiensa liittojen jäseniin kohdistetaan työpaikalla edunvalvonnan vaatimuksia, jotka kumpuavat imaginaarisesta hegemonisen maskuliinisuuden kyllästämästä tehdaslattiatason luottamusmiesideaalista. Näiden vaatimusten toteuttamisen vaikeus yhdistetään edunvalvontapuheessa ”heikkoon naistapaiseen” edunvalvontaan. Johtopäätöksenä on, että vaatimukset kovasta ja peräänantamattomasta edunvalvonnasta eivät kohtaa palvelualan työntekijöiden ja heidän edustajiensa todellisuutta, jossa työn tekemisen ehtoihin on sisäänkudottuna huoli riittävästä toimeentulosta ja työsuhteen säilymisestä

Improvements in Hearing and in Quality of Life after Sequential Bilateral Cochlear Implantation in a Consecutive Sample of Adult Patients with Severe-to-Profound Hearing Loss

Bilateral cochlear implantation is increasing worldwide. In adults, bilateral cochlear implants (BICI) are often performed sequentially with a time delay between the first (CI1) and the second (CI2) implant. The benefits of BICI have been reported for well over a decade. This study aimed at investigating these benefits for a consecutive sample of adult patients. Improvements in speech-in-noise recognition after CI2 were followed up longitudinally for 12 months with the internationally comparable Finnish matrix sentence test. The test scores were statistically significantly better for BICI than for either CI alone in all assessments during the 12-month period. At the end of the follow-up period, the bilateral benefit for co-located speech and noise was 1.4 dB over CI1 and 1.7 dB over CI2, and when the noise was moved from the front to 90 degrees on the side, spatial release from masking amounted to an improvement of 2.5 dB in signal-to-noise ratio. To assess subjective improvements in hearing and in quality of life, two questionnaires were used. Both questionnaires revealed statistically significant improvements due to CI2 and BICI. The association between speech recognition in noise and background factors (duration of hearing loss/deafness, time between implants) or subjective improvements was markedly smaller than what has been previously reported on sequential BICI in adults. Despite the relatively heterogeneous sample, BICI improved hearing and quality of life.Peer reviewe

Kierrätysmateriaalien käyttöosuusvelvoite kiertotalouden edistäjänä

Käyttöosuusvelvoite on yksi kiertotalouden työkaluista, joka parhaimmillaan edistää kierrätetyn materiaalin markkinoita vähentäen samalla neitseellisten raaka-aineiden käyttöä. Käyttöosuusvelvoitteella viitataan tässä selvityksessä niin sitoviin lainsäädännöllisiin ohjauskeinoihin, julkisten hankintojen hankintakriteereihin kuin vapaaehtoisiin sopimuksiin. Käyttöosuusvelvoite on uudenlainen työkalu kiertotalouden edistämiseen ja luonnonvarojen kulutuksen hillitsemiseen, minkä vaikuttavuudesta ei ole vielä kokemukseen perustuvaa tutkimusta. Tämä selvitys toimii pohjustavana esiselvityksenä, jonka tuloksia voidaan hyödyntää suunniteltaessa mahdollisia käyttöosuusvelvoitteen kehittämisen seuraavia askeleita. Tässä selvityksessä tutkittiin käyttöosuusvelvoitetta ohjauskeinona neljässä arvoketjussa: muovit, betoni, kuitukankaat sekä ravinteet (typpi ja fosfori). Selvityksessä muodostettiin suosituksia ja näkemyksiä pohjautuen asiantuntijahaastatteluihin sekä sidosryhmätyöpajoihin. Suositukset muovin, kuitukankaiden ja betonin arvoketjuissa pohjautuivat green deal -sopimuksiin. Ravinteille ei pystytty muodostamaan tämän selvityksen pohjalta suosituksia. Ennen käyttöosuusvelvoitteen käyttöönottoa tulee kuitenkin kokonaisvaltaisesti arvioida, voidaanko sillä saavuttaa tietylle arvoketjulle asetettuja tavoitteita.Tämä julkaisu on toteutettu osana Kiertotalousohjelman toimeenpanoa. Julkaisun sisällöstä vastaavat tiedon tuottajat, eikä tekstisisältö välttämättä edusta valtioneuvoston näkemystä

Shortening of Saccades as a Possible Easy-to-Use Biomarker to Detect Risk of Alzheimer's Disease

Background: Wide-ranging functional defects in eye movements have been reported in Alzheimer's disease (AD) dementia. The detection of abnormal eye movements and reading problems may identify persons at risk of AD when clear clinical symptoms are lacking. Objective: To examine whether computer-based eye-tracking (ET) analysis of King-Devick (KD) test results differentiates cognitively healthy persons from persons with minor problems in cognitive testing or diagnosed mild AD. Methods: We recruited 78 participants (57 non-demented, 21 with mild AD) who underwent neurological examination, the Consortium to Establish a Registry for Alzheimer's Disease neuropsychological test battery (CERAD-NB), and a Clinical Dementia Rating (CDR) interview. The non-demented participants were further divided into control (normal CERAD subtests, mean MMSE= 28) and objective mild cognitive impairment (MCI; decline in at least one CERAD memory score, mean MMSE= 27) groups. The KD reading test was performed using computer-based ET. The total time used for the reading test, errors made, fixation and saccade durations, and saccade amplitudes were analyzed. Results: We found significant differences between the control, objective MCI, and AD groups in regard to the mean saccade amplitude (3.58, 3.33, and 3.21 ms, respectively, p < 0.03) and duration (27.1, 25.3, and 24.8 ms, respectively, p < 0.05). The KD error scores in the AD group differed significantly (p < 0.01) from the other groups. Conclusion: Computed ET analysis of the KD test may help detect persons with objective MCI early when clear clinical symptoms are lacking. The portable device for ET is easy to use in primary health care memory clinics.Peer reviewe

Computer-based Eye-tracking Analysis of King-Devick Test Differentiates Persons with Idiopathic Normal Pressure Hydrocephalus from Cognitively Unimpaired

Publisher Copyright: © 2022 Lippincott Williams and Wilkins. All rights reserved.Background: Functional defects in eye movements and reduced reading speed in neurodegenerative diseases represent a potential new biomarker to support clinical diagnosis. We investigated whether computer-based eye-tracking (ET) analysis of the King-Devick (KD) test differentiates persons with idiopathic normal pressure hydrocephalus (iNPH) from cognitively unimpaired [control (CO)] and persons with Alzheimer's disease (AD). Methods: We recruited 68 participants (37 CO, 10 iNPH, and 21 AD) who underwent neurological examination, the Consortium to Establish a Registry for Alzheimer's Disease neuropsychological test battery (CERAD-NB), and a Clinical Dementia Rating interview. The KD reading test was performed using computer-based ET. We analyzed the total time used for the reading test, number of errors, durations of fixation and saccade, and saccade amplitudes. Results: The iNPH group significantly differed from the CO group in the KD test mean total time (CO 69.3 s, iNPH 87.3 s; P≤0.009) and eye-tracking recording of the mean saccade amplitude (CO 3.6 degree, iNPH 3.2 degree; P≤0.001). The AD group significantly differed from the CO group in each tested parameter. No significant differences were detected between the iNPH and AD groups. Conclusion: For the first time, we demonstrated altered reading ability and saccade amplitudes in patients with iNPH.Peer reviewe

Improvements in Hearing and in Quality of Life after Sequential Bilateral Cochlear Implantation in a Consecutive Sample of Adult Patients with Severe-to-Profound Hearing Loss

Bilateral cochlear implantation is increasing worldwide. In adults, bilateral cochlear implants (BICI) are often performed sequentially with a time delay between the first (CI1) and the second (CI2) implant. The benefits of BICI have been reported for well over a decade. This study aimed at investigating these benefits for a consecutive sample of adult patients. Improvements in speech-in-noise recognition after CI2 were followed up longitudinally for 12 months with the internationally comparable Finnish matrix sentence test. The test scores were statistically significantly better for BICI than for either CI alone in all assessments during the 12-month period. At the end of the follow-up period, the bilateral benefit for co-located speech and noise was 1.4 dB over CI1 and 1.7 dB over CI2, and when the noise was moved from the front to 90 degrees on the side, spatial release from masking amounted to an improvement of 2.5 dB in signal-to-noise ratio. To assess subjective improvements in hearing and in quality of life, two questionnaires were used. Both questionnaires revealed statistically significant improvements due to CI2 and BICI. The association between speech recognition in noise and background factors (duration of hearing loss/deafness, time between implants) or subjective improvements was markedly smaller than what has been previously reported on sequential BICI in adults. Despite the relatively heterogeneous sample, BICI improved hearing and quality of life

Is carrier mobility a limiting factor for charge transfer in TiO2/Si devices? A study by transient reflectance spectroscopy

TiO2 coatings are often deposited over silicon-based devices for surface passivation and corrosion protection. However, the charge transfer (CT) across the TiO2/Si interface is critical as it may instigate potential losses and recombination of charge carriers in optoelectronic devices. Therefore, to investigate the CT across the TiO2/Si interface, transient reflectance (TR) spectroscopy was employed as a contact-free method to evaluate the impact of interfacial SiOx, heat-treatments, and other phenomena on the CT. Thin-film interference model was adapted to separate signals for Si and TiO2 and to estimate the number of transferred carriers. Charge transfer velocity was found to be 5.2 × 104 cm s−1 for TiO2 heat-treated at 300 °C, and even faster for amorphous TiO2 if the interfacial SiOx layer was removed using HF before TiO2 deposition. However, the interface is easily oversaturated because of slow carrier diffusion in TiO2 away from the TiO2/Si interface. This inhibits CT, which could become an issue for heavily concentrated solar devices. Also, increasing the heat-treatment temperature from 300 °C to 550 °C has only little impact on the CT time but leads to reduced carrier lifetime of ¡3 ns in TiO2 due to back recombination via the interfacial SiOx, which is detrimental to TiO2/Si device performance.publishedVersionPeer reviewe