Para conocer el nivel de energía electromagnética o específicamente la densidad de potencia que irradian distintas fuentes de emisión de radio frecuencia, y determinar si cumplen con la normativa vigente, se efectúan mediciones con distintas técnicas tanto en banda angosta como en banda ancha.
Muchas señales de interés como las de telefónía móvil poseen características no estacionarias o transitorias como derivas, tendencias y cambios abruptos; siendo éstas a menudo la parte más importante de la señal.
Nuestra línea de trabajo analiza diferentes tipos de modulación (tanto analógica como digital) para determinar la densidad de potencia irradiada por diferentes emisores individualmente y simultáneamente. El interés se centra en las emisiones de una Estación Base de Telefonía Móvil basada en el estándar GSM (Glogal System for Mobile Communication) 1900, empleando la Transformada Discreta Wavelet (TDW).
La Transformada Discreta Wavelet resulta ser una aproximación más flexible que la Transformada Discreta de Fourier, para determinar con mayor exactitud el tiempo y la frecuencia por medio de la variación del tamaño de las ventanas.
El análisis de la señal adquirida empleando la TDW nos permite determinar tiempo, frecuencia y niveles de energía en dicho ancho de banda.Eje: Procesamiento de señales y sistemas en tiempo realRed de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Angarola, Lucas

Baldini, Patricia Noemí

Banchieri, Miguel Angel

Banfi, Damián

Córdoba, Maximiliano

De Pasquale, Lorenzo

SEDICI - Repositorio de la UNLP

1 
 
Determinación de  la densidad de potencia 
irradiada por estaciones bases GSM 1900 mediante 
la transformada discreta wavelet  
Lorenzo De Pasquale, Miguel Angel Banchieri, Patricia Noemí Baldini, Lucas Angarola, 
Maximiliano Córdoba, Damián Banfi 
Departamento Electrónica, Facultad Regional Bahía Blanca, Universidad Tecnológica Nacional 
11 de Abril 461, (8000LMI) Bahía Blanca 
0291-4555220 
pasquale@frbb.utn.edu.ar, mbanch@frbb.utn.edu.ar, pnbaldi@frbb.utn.edu.ar, 
lucasangarola@hotmail.com, m.f.cordoba.88@gmail.com, damian.banfi@hotmail.com.  
 
RESUMEN 
 
Para conocer el nivel de energía 
electromagnética o específicamente la 
densidad de potencia que irradian distintas 
fuentes de emisión de radio frecuencia, y  
determinar si cumplen con la normativa 
vigente, se efectúan mediciones con distintas 
técnicas tanto en banda angosta como en 
banda ancha. 
 
Muchas señales de interés como las de 
telefónía móvil poseen características no 
estacionarias o transitorias como derivas, 
tendencias y cambios abruptos; siendo éstas 
a menudo la parte más importante de la 
señal.  
 
Nuestra línea de trabajo analiza diferentes 
tipos de modulación (tanto analógica como 
digital) para determinar la densidad de 
potencia irradiada por diferentes emisores 
individualmente y simultáneamente. El 
interés se centra en las emisiones de una 
Estación Base de Telefonía Móvil basada en 
el estándar GSM (Glogal System for Mobile 
Communication) 1900, empleando la 
Transformada Discreta Wavelet (TDW).  
 
La Transformada Discreta Wavelet resulta 
ser una aproximación más flexible que la 
Transformada Discreta de Fourier, para 
determinar con mayor exactitud el tiempo y 
la frecuencia por medio de la variación del 
tamaño de las ventanas [5]. 
 
El análisis de la señal adquirida empleando 
la TDW  nos permite determinar tiempo, 
frecuencia y niveles de energía en dicho 
ancho de banda.  
 
CONTEXTO 
 
El proyecto que contiene las líneas de 
trabajo expuestas se titula  “Determinación 
de  la densidad de potencia irradiada por 
estaciones bases GSM 1900 mediante la 
Transformada Discreta Wavelet”. Se 
encuentra aprobado como PID UTN bajo el 
número 1455 con financiación de esta 
universidad. Tiene una duración de 24 meses 
a partir de mayo de 2011. 
 
INTRODUCCIÓN 
 
Debido  a  la  elevada  proliferación  de  
sistemas  y equipos  de  comunicaciones  
inalámbricos  en  los últimos años, y la 
incertidumbre que existe en torno a ellos con 
respecto a potenciales efectos nocivos sobre 
el medio  ambiente y,  específicamente  
sobre  la  salud humana, resulta  necesario  
desarrollar  herramientas tecnológicas  que  
posibiliten definir políticas de planificación 
y control  que protejan a la población. 
WICC 2012 794
2012 XIV Workshop de Investigadores en Ciencias de la Computación
2 
 
 
Los organismos  vivos  se  hallan  sometidos 
diariamente en los ambientes urbanos a   
radiaciones  electromagnéticas  causadas  
por  las emisiones  de  las  antenas  de  los  
sistemas  de comunicación.  Los  niveles  de  
exposición  resultan variables dependiendo 
de la distancia a las fuentes, la presencia de 
estructuras pasivas que intensifican o 
reducen  las  amplitudes  de  las  ondas,  la  
posición relativa  a  la  orientación  de  la  
antena,  entre  otros factores. 
 
Las  radiaciones  de  microondas  pulsadas  
de  baja intensidad  pueden  interferir  los  
campos electromagnéticos  intrínsecos  de  
las  estructuras biológicas de los seres vivos 
y producir  respuestas anómalas en 
“ventanas” de frecuencia específicas, que 
resultan fuertemente  dependientes  de  las 
intensidades  y  los  tiempos  de  exposición. 
Numerosas  investigaciones  han reportado 
efectos nocivos a nivel  molecular, celular de 
procesos inmunes y sobre los  sistemas 
nervioso, endócrino y reproductivo. 
 
Dado que las mediciones directas en campo 
representan costos muy elevados, además de 
insumir mucho tiempo cuando se trata de 
abarcar grandes espacios, la alternativa 
inmediata resulta el monitoreo continuo de 
las emisiones para su análisis y comparación 
con los valores normalizados. 
 
El procesado con la Transformada Discreta 
Wavelet se ha detectado en las publicaciones 
[1], [2], [3] y [4], como aplicaciones de 
radio frecuencia. Así esta aplicación será 
utilizada como una posibilidad de proponer 
una determinación en el tiempo y niveles de 
densidad de potencia electromagnética. 
 
Al momento en el país para medir la 
densidad de potencia se utilizan 
instrumentos que deben ser operados por 
personal calificado. Los datos obtenidos son 
los del instante de la medición y no se tienen 
los registros en todo tiempo, los cuales 
permitirían realizar estudios estadísticos para 
determinar las posibles fluctuaciones de los 
niveles de densidad de potencia de acuerdo a 
la franja horaria, época del año, condiciones 
ambientales y otras. 
 
Con la implementación de la estación de 
monitoreo se podrá contar con una colección 
de datos en forma continua sobre el 
comportamiento de la Estación Base de 
Telefonía Móvil seleccionada. Esto 
permitirá evaluar los resultados obtenidos, 
para posteriormente conocer los desvíos y 
calcular la incertidumbre.  
 
Las consideraciones anteriores nos permiten 
concluir que el estudio con la Transformada 
Discreta Wavelet de las emisiones 
electromagnéticas de la telefonía móvil, 
resulta ser un método innovador que 
reduciría los costos de medición en los 
distintos ámbitos que se requiera obtener 
información acerca de los niveles de 
densidad de potencia electromagnética, 
como así también lograr un sistema de 
medición económico y con menor personal 
necesario para su desarrollo. 
 
LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN Y 
DESARROLLO 
  
Este grupo de trabajo de reciente 
constitución, inicia sus actividades de 
investigación con la aprobación del proyecto 
indicado. Es así que comienza también en el 
Departamento al cual pertenecen todos los 
integrantes de este proyecto, una línea de 
investigación en temas de procesamiento de 
señales con la TDW. En particular dentro del 
estudio que se realiza con esta transformada, 
interesa durante la vigencia del proyecto, 
determinar las energías y densidades de 
potencia de señales con diferentes tipos de 
modulaciones, con preferencia en las 
emitidas por Estaciones Base de Telefonía 
Móvil basada en el estándar GSM (Glogal 
System for Mobile Communication). 
 
WICC 2012 795
2012 XIV Workshop de Investigadores en Ciencias de la Computación
 
 
 
RESULTADOS Y OBJETIVOS 
 
O b j e t i v o   g e n e r a l :  
-  Determinar el valor de la densidad de 
potencia entregada por una BSS GSM 1900 
por medio de la transformada discreta 
wavelet. 
3 
 
Objetivos específicos:- Conocer el 
comportamiento de las señales emitidas por 
estaciones bases GSM 1900 con distintos 
tipos de wavelet.- Identificar la wavelet 
madre que mejor se adapta para la 
evaluación de la densidad de potencia. 
- Determinar la densidad de potencia para 
otras señales y modulaciones (análogicas y 
digitales) y extender el objetivo general. 
 
Dentro las actividades previas realizadas se 
estudió con la TDW un conjunto de señales  
biomédicas experimentales, Figura 1, 
provistas para su estudio [6], a fin de 
determinar la energía de las mismas, dando 
como resultado [7]. En la Tabla 1 puede 
verse la comparación de los resultados de las 
simulaciones obtenidas con Matlab contra 
los resultados obtenidos con el cálculo de la 
TDW en la implementación matemática del 
equipo desarrollado. 
 
 
 
 
 
Tabla 1. Error en el cálculo de energías 
 
FORMACIÓN DE RECURSOS 
HUMANOS 
El equipo de trabajo está compuesto por tres 
docentes de Departamento Ingeniería 
Electrónica. Dos de ellos con grado 
Magister, el Director en Ingeniería y el otro 
en Ingeniería Biomédica. El restante posee 
el grado de Ingeniero Electrónico. Se 
completa el grupo con tres alumnos 
avanzados de la carrera Ingeniería 
Electrónica. 
Los alumnos que integran el proyecto se 
inician formalmente en las tareas de 
investigación, esto se ve fortalecido por la 
obtención de dos Becas de Estímulos a las 
Vocaciones Científicas 2011 otorgada por el 
Consejo Interuniversitario Nacional, a pocos 
meses de iniciado el proyecto, 
correspondiente a los dos primeros alumnos 
del encabezado. 
 
REFERENCIAS 
  
[1] K.C. Ho, H. Liu, L. Hong, "On 
improving the accuracy of a wavelet based 
identifier to classify CDMA signal and GSM 
signal", ISCAS '99. Proceedings of the 1999 
IEEE International Symposium on Circuit 
and Systems, Vol. 4, pp. 564-567. 
 
[2]  H. Liu, K.C. Ho, "Identification of 
CDMA Signal and GSM signal using the 
wavelet transform",  42nd Midwest 
Symposium on Circuit and Systems, 1999, 
vol. 2, pp. 678-681. 
Energía [%] Detalles 
Matlab STM32F100 
Error 
1 18,1662707 18,1662731 13,2x10-6 
2 31,6045396 31,6045417 6,64x10-6 
3 45,9653118 45,9653015 -22,4x10-6 
4 4,21554877 4,21554946 16,3x10-6 
5 0,04823088 0,04823096 165,8x10-6 
6 0,00005335 0,00005335 0,000 
7 0,00004472 0,00004473 0,022 
8 0,00000006 0,00000006 0,000 
Batida a contar
Fig. 1 Pantalla de presentación del registro electronistagmográfico. 
La señal con pendiente negativa es la excitación al sillón giratorio. 
Fig. 2  Sacudida o batida  
            nistágmica horario 
 
 
Fig. 3  Sacudida o batida  
            nistágmica. anti 
             horario 
WICC 2012 796
2012 XIV Workshop de Investigadores en Ciencias de la Computación
4 
 
[3] P. Prakasam, M. Madheswaran, 
"Automatic Modulation Identification of 
QPSK and GMSK using Wavelet Transform 
for Adaptive Demodulator in SDR", ICSCN 
'07. International Conference on Signal 
Processing, Communications and 
Networking, 2007,  pp. 507- 511. 
 
[4] B. Gerfault, B. Godara, M. Nau, " 
Applying wavelet transformation to RF 
system modeling", Conference on 
Microwaves, Communications, Antennas 
and Electronics Systems, 2009. COMCAS 
2009. IEEE International,  pp. 1-2. 
 
[5] Amara Graps, “An Introduction to 
Wavelets”, Instituto de Ingeniería Eléctrica y 
Electrónica, 1995. 
 
[6] Banchieri M.A., “Evaluación de registros 
electronistagmográficos empleando la 
transformada wavelet”, Universidad 
Favaloro, 2008. 
 
[7] Angarola L. M., Córdoba M. F., 
Banchieri M. A., “Implementación de la 
Transformada Discreta Wavelet en un 
sistema embebido para el análisis de 
registros electronistagmográficos”, uEA II 
(Congreso de Microelectrónica Aplicada), 7 
al 9 de Septiembre de 2011, La Plata.  
 
 
 
WICC 2012 797
2012 XIV Workshop de Investigadores en Ciencias de la Computación


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Determinación de la densidad de potencia irradiada por estaciones bases GSM 1900 mediante la transformada discreta wavelet

El Servicio de Difusión de la Creación Intelectual

Servicio de Difusión de la Creación Intelectual

1  Determinación de  la densidad de potencia irradiada por estaciones bases GSM 1900 mediante la transformada discreta wavelet  Lorenzo De Pasquale, Miguel Angel Banchieri, Patricia Noemí Baldini, Lucas Angarola, Maximiliano Córdoba, Damián Banfi Departamento Electrónica, Facultad Regional Bahía Blanca, Universidad Tecnológica Nacional 11 de Abril 461, (8000LMI) Bahía Blanca 0291-4555220 pasquale@frbb.utn.edu.ar, mbanch@frbb.utn.edu.ar, pnbaldi@frbb.utn.edu.ar, lucasangarola@hotmail.com, m.f.cordoba.88@gmail.com, damian.banfi@hotmail.com.   RESUMEN  Para conocer el nivel de energía electromagnética o específicamente la densidad de potencia que irradian distintas fuentes de emisión de radio frecuencia, y  determinar si cumplen con la normativa vigente, se efectúan mediciones con distintas técnicas tanto en banda angosta como en banda ancha.  Muchas señales de interés como las de telefónía móvil poseen características no estacionarias o transitorias como derivas, tendencias y cambios abruptos; siendo éstas a menudo la parte más importante de la señal.   Nuestra línea de trabajo analiza diferentes tipos de modulación (tanto analógica como digital) para determinar la densidad de potencia irradiada por diferentes emisores individualmente y simultáneamente. El interés se centra en las emisiones de una Estación Base de Telefonía Móvil basada en el estándar GSM (Glogal System for Mobile Communication) 1900, empleando la Transformada Discreta Wavelet (TDW).   La Transformada Discreta Wavelet resulta ser una aproximación más flexible que la Transformada Discreta de Fourier, para determinar con mayor exactitud el tiempo y la frecuencia por medio de la variación del tamaño de las ventanas [5].  El análisis de la señal adquirida empleando la TDW  nos permite determinar tiempo, frecuencia y niveles de energía en dicho ancho de banda.   CONTEXTO  El proyecto que contiene las líneas de trabajo expuestas se titula  “Determinación de  la densidad de potencia irradiada por estaciones bases GSM 1900 mediante la Transformada Discreta Wavelet”. Se encuentra aprobado como PID UTN bajo el número 1455 con financiación de esta universidad. Tiene una duración de 24 meses a partir de mayo de 2011.  INTRODUCCIÓN  Debido  a  la  elevada  proliferación  de  sistemas  y equipos  de  comunicaciones  inalámbricos  en  los últimos años, y la incertidumbre que existe en torno a ellos con respecto a potenciales efectos nocivos sobre el medio  ambiente y,  específicamente  sobre  la  salud humana, resulta  necesario  desarrollar  herramientas tecnológicas  que  posibiliten definir políticas de planificación y control  que protejan a la población. WICC 2012 7942012 XIV Workshop de Investigadores en Ciencias de la Computación2   Los organismos  vivos  se  hallan  sometidos diariamente en los ambientes urbanos a   radiaciones  electromagnéticas  causadas  por  las emisiones  de  las  antenas  de  los  sistemas  de comunicación.  Los  niveles  de  exposición  resultan variables dependiendo de la distancia a las fuentes, la presencia de estructuras pasivas que intensifican o reducen  las  amplitudes  de  las  ondas,  la  posición relativa  a  la  orientación  de  la  antena,  entre  otros factores.  Las  radiaciones  de  microondas  pulsadas  de  baja intensidad  pueden  interferir  los  campos electromagnéticos  intrínsecos  de  las  estructuras biológicas de los seres vivos y producir  respuestas anómalas en “ventanas” de frecuencia específicas, que resultan fuertemente  dependientes  de  las intensidades  y  los  tiempos  de  exposición. Numerosas  investigaciones  han reportado efectos nocivos a nivel  molecular, celular de procesos inmunes y sobre los  sistemas nervioso, endócrino y reproductivo.  Dado que las mediciones directas en campo representan costos muy elevados, además de insumir mucho tiempo cuando se trata de abarcar grandes espacios, la alternativa inmediata resulta el monitoreo continuo de las emisiones para su análisis y comparación con los valores normalizados.  El procesado con la Transformada Discreta Wavelet se ha detectado en las publicaciones [1], [2], [3] y [4], como aplicaciones de radio frecuencia. Así esta aplicación será utilizada como una posibilidad de proponer una determinación en el tiempo y niveles de densidad de potencia electromagnética.  Al momento en el país para medir la densidad de potencia se utilizan instrumentos que deben ser operados por personal calificado. Los datos obtenidos son los del instante de la medición y no se tienen los registros en todo tiempo, los cuales permitirían realizar estudios estadísticos para determinar las posibles fluctuaciones de los niveles de densidad de potencia de acuerdo a la franja horaria, época del año, condiciones ambientales y otras.  Con la implementación de la estación de monitoreo se podrá contar con una colección de datos en forma continua sobre el comportamiento de la Estación Base de Telefonía Móvil seleccionada. Esto permitirá evaluar los resultados obtenidos, para posteriormente conocer los desvíos y calcular la incertidumbre.   Las consideraciones anteriores nos permiten concluir que el estudio con la Transformada Discreta Wavelet de las emisiones electromagnéticas de la telefonía móvil, resulta ser un método innovador que reduciría los costos de medición en los distintos ámbitos que se requiera obtener información acerca de los niveles de densidad de potencia electromagnética, como así también lograr un sistema de medición económico y con menor personal necesario para su desarrollo.  LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO   Este grupo de trabajo de reciente constitución, inicia sus actividades de investigación con la aprobación del proyecto indicado. Es así que comienza también en el Departamento al cual pertenecen todos los integrantes de este proyecto, una línea de investigación en temas de procesamiento de señales con la TDW. En particular dentro del estudio que se realiza con esta transformada, interesa durante la vigencia del proyecto, determinar las energías y densidades de potencia de señales con diferentes tipos de modulaciones, con preferencia en las emitidas por Estaciones Base de Telefonía Móvil basada en el estándar GSM (Glogal System for Mobile Communication).  WICC 2012 7952012 XIV Workshop de Investigadores en Ciencias de la Computación   RESULTADOS Y OBJETIVOS  O b j e t i v o   g e n e r a l :  -  Determinar el valor de la densidad de potencia entregada por una BSS GSM 1900 por medio de la transformada discreta wavelet. 3  Objetivos específicos:- Conocer el comportamiento de las señales emitidas por estaciones bases GSM 1900 con distintos tipos de wavelet.- Identificar la wavelet madre que mejor se adapta para la evaluación de la densidad de potencia. - Determinar la densidad de potencia para otras señales y modulaciones (análogicas y digitales) y extender el objetivo general.  Dentro las actividades previas realizadas se estudió con la TDW un conjunto de señales  biomédicas experimentales, Figura 1, provistas para su estudio [6], a fin de determinar la energía de las mismas, dando como resultado [7]. En la Tabla 1 puede verse la comparación de los resultados de las simulaciones obtenidas con Matlab contra los resultados obtenidos con el cálculo de la TDW en la implementación matemática del equipo desarrollado.      Tabla 1. Error en el cálculo de energías  FORMACIÓN DE RECURSOS HUMANOS El equipo de trabajo está compuesto por tres docentes de Departamento Ingeniería Electrónica. Dos de ellos con grado Magister, el Director en Ingeniería y el otro en Ingeniería Biomédica. El restante posee el grado de Ingeniero Electrónico. Se completa el grupo con tres alumnos avanzados de la carrera Ingeniería Electrónica. Los alumnos que integran el proyecto se inician formalmente en las tareas de investigación, esto se ve fortalecido por la obtención de dos Becas de Estímulos a las Vocaciones Científicas 2011 otorgada por el Consejo Interuniversitario Nacional, a pocos meses de iniciado el proyecto, correspondiente a los dos primeros alumnos del encabezado.  REFERENCIAS   [1] K.C. Ho, H. Liu, L. Hong, "On improving the accuracy of a wavelet based identifier to classify CDMA signal and GSM signal", ISCAS '99. Proceedings of the 1999 IEEE International Symposium on Circuit and Systems, Vol. 4, pp. 564-567.  [2]  H. Liu, K.C. Ho, "Identification of CDMA Signal and GSM signal using the wavelet transform",  42nd Midwest Symposium on Circuit and Systems, 1999, vol. 2, pp. 678-681. Energía [%] Detalles Matlab STM32F100 Error 1 18,1662707 18,1662731 13,2x10-6 2 31,6045396 31,6045417 6,64x10-6 3 45,9653118 45,9653015 -22,4x10-6 4 4,21554877 4,21554946 16,3x10-6 5 0,04823088 0,04823096 165,8x10-6 6 0,00005335 0,00005335 0,000 7 0,00004472 0,00004473 0,022 8 0,00000006 0,00000006 0,000 Batida a contarFig. 1 Pantalla de presentación del registro electronistagmográfico. La señal con pendiente negativa es la excitación al sillón giratorio. Fig. 2  Sacudida o batida              nistágmica horario   Fig. 3  Sacudida o batida              nistágmica. anti              horario WICC 2012 7962012 XIV Workshop de Investigadores en Ciencias de la Computación4  [3] P. Prakasam, M. Madheswaran, "Automatic Modulation Identification of QPSK and GMSK using Wavelet Transform for Adaptive Demodulator in SDR", ICSCN '07. International Conference on Signal Processing, Communications and Networking, 2007,  pp. 507- 511.  [4] B. Gerfault, B. Godara, M. Nau, " Applying wavelet transformation to RF system modeling", Conference on Microwaves, Communications, Antennas and Electronics Systems, 2009. COMCAS 2009. IEEE International,  pp. 1-2.  [5] Amara Graps, “An Introduction to Wavelets”, Instituto de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, 1995.  [6] Banchieri M.A., “Evaluación de registros electronistagmográficos empleando la transformada wavelet”, Universidad Favaloro, 2008.  [7] Angarola L. M., Córdoba M. F., Banchieri M. A., “Implementación de la Transformada Discreta Wavelet en un sistema embebido para el análisis de registros electronistagmográficos”, uEA II (Congreso de Microelectrónica Aplicada), 7 al 9 de Septiembre de 2011, La Plata.     WICC 2012 7972012 XIV Workshop de Investigadores en Ciencias de la Computación

http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/19394/Documento_completo.pdf?sequence=1

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