Tribunal:
     PRESIDENT: SEGOVIA VARGAS, DANIEL
     SECRETARI: BROQUETAS IBARS, ANTONI
     VOCAL: BOLOMEY, JEAN CHARLES
Resum de tesi: L'ús de tècniques d'imatge de microones en aplicacions mèdiques ha guanyat un interès important pel seu caràcter no ionitzant, el seu baix cost i la seva penetrabilitat corporal. S'han desenvolupat i provat amb èxit diferents tècniques i sistemes d'imatge per microones per al diagnòstic i seguiment de diferents parts del cos humà per detectar determinades malalties mitjançant la determinació de la seva complexa distribució de permitivitat que representa la condició biològica elèctrica. Aquesta tesi proposa obrir una nova via afegint a les capacitats anteriors d'imatge de la condició biològica algun rastre de la seva activitat biològica. Amb aquest objectiu, una nova tècnica de microones orientada a localitzar i detectar els senyals de baixa freqüència que s'acosten a l'activitat funcional d'un determinat òrgan biològic. Aquests senyals elèctrics, responsables dels diferents fenòmens biològics, s'identifiquen normalment com a potencial d'acció o de membrana. A causa del seu caràcter de baixa freqüència (f ≃ 1 kHz), es mantenen majoritàriament confinats dins del cos humà i normalment s'utilitzen diferents tipus d'elèctrodes de contacte per mesurar-los. En aquest treball, proposem una nova tècnica per extreure (des de l'interior del cos humà) i controlar sense fil aquests senyals de baixa freqüència (generats per una sèrie de microorganismes bàsics com cèl·lules o bacteris que imiten l'activitat de l'òrgan en estudi) basat en sobre l'ús d'un senyal il·luminador de microones. A diferència de les baixes freqüències, els senyals de microones són capaços de propagar-se dins (dins i fora) del cos humà, enfocant-se (amb una banda ultraampla (UWB) - 0,5 a 2,5 GHz- geometria multi-sonda) en una determinada zona, i finalment es veu afectada (modulada) pels senyals biològics funcionals de baixa freqüència. Un cop extreta (desmodulada) del senyal interrogatiu de microones, la informació del senyal de potencial d'acció que representa l'activitat funcional, es localitza espacialment dins de la regió d'interès mitjançant una tècnica d'imatge diferencial de microones. En aquest treball s'ha estudiat específicament, la capacitat de monitoritzar senyals de potencial d'acció localitzats al cervell que representen una malaltia de Parkinson (MP), caracteritzada per senyals elèctrics generats al nucli subtalàmic (STN) i al globus pàl·lid (GPi) amb acció específica. patrons potencials.S'han desenvolupat tres punts principals:* Disseny d'una geometria d'imatge optimitzada que consta de quatre antenes UWB Extended Gap Ridge Horn (EGRH) (seqüencialment Tx i Rx) disposades en dos conjunts ortogonals.* Disseny d'un sistema de monitorització de modulació d'amplitud de pols (PAM) UWB que produeix un pols d'interrogació nsec* Modelització i validació del concepte UWB Microwave Functional Brain Activity Extraction per a la monitorització de la malaltia de Parkinson.

Tribunal:
     PRESIDENT: AGUADO AGELET, FERNANDO
     SECRETARI: GOMEZ MONTENEGRO, CARLOS
     VOCAL: TALONE, MARCO
Resum de tesi: Els desastres naturals suposen un risc per a la vida i els actius, i es poden beneficiar de millors sistemes de detecció precoç i seguiment. Els sistemes de monitorització actuals inclouen instruments in-situ situats al llarg de la terra de la Terra, com les línies de costa, o als oceans. Les necessitats de monitorització no es satisfan amb les solucions actuals, a causa de la latència a l'hora de recuperar les dades. Altres sensors es troben a terra, on l'avís es dóna quan el desastre ja s'està produint en zones poblades. A part dels instruments in situ, també les càrregues útils d'observació de la Terra (EO) que controlen l'extensió i les àrees de risc afectades pels desastres naturals. Aquestes càrregues útils generen grans quantitats de dades, i sovint és impossible descarregar-les, imposant limitacions al temps d'execució.L'aparició del paradigma 5G i la definició de les xarxes no terrestres han potenciat les comunicacions espai-terra mitjançant tecnologies de l'Internet de les coses (IoT). Aquests sistemes poden contribuir a la detecció i monitorització precoç de desastres naturals col·locant nodes IoT a la superfície de la Terra, ja que són econòmics de desplegar i poden contenir diferents tipus de sensors en funció de les variables a controlar. A més, els nodes poden proporcionar lectures constants i reenviar-les a un satèl·lit si es detecta una lectura anòmala, despertant la càrrega útil d'EO per realitzar un seguiment. Aquest paradigma és una de les principals aportacions d'aquesta tesi, anomenada estratègia d'execució de càrrega útil per satèl·lit a la demanda.La viabilitat d'aquest paradigma s'analitza, en primer lloc, presentant les necessitats de monitorització definint els requisits en termes de densitat de nodes, freqüència d'actualització de les mesures i tipus de sensors necessaris. Després d'això, es realitza un treball més aprofundit relacionat amb les comunicacions IoT espai-terra, suposant que s'utilitza la modulació Long Range (LoRa). La capa física s'estudia primer calculant un balanç d'enllaç, considerant diferents arquitectures de càrrega útil, avaluant les limitacions de comunicació per a cadascuna d'elles. Aleshores, l'efecte que té el centelleig de la ionosfera sobre el rendiment global s'avalua mitjançant un conjunt de proves. A continuació, s'estudia la capa de control d'accés al medi (MAC) identificant els protocols òptims per a les comunicacions espai-terra IoT. Seguit, s'identifica la densitat màxima de nodes terrestres per a cada protocol i per a diferents mides d'empremta d'antena, prenent com a base els requisits de monitorització definits per al monitoratge de desastres naturals. A continuació, s'han realitzat un conjunt d'experiments per simular els escenaris identificats en l'estudi teòric de la capa MAC. Això engloba la comparació de dos protocols diferents, identificant les limitacions de cadascun. A més, es presenta el disseny i el desenvolupament de programari d'una càrrega útil LoRa basada en Software Defined Radio (SDR).Una altra contribució d'aquesta tesi està relacionada amb el disseny d'antenes per a satèl·lits petits i càrregues útils. Començant amb dues antenes diferents utilitzades per a comunicacions. La primera és una antena patch IoT LoRa, per a la càrrega útil RITA. A continuació, es presenta l'antena COMET B2 Probe Inter-Satellite Link (ISL), aquest estudi comprèn unes simulacions sobre la geometria òptima de l'antena i la posició òptima de l'antena comercial seleccionada per a la missió. A continuació, es presenten la definició de requisits, el disseny teòric, les simulacions, la creació de prototips, les proves de models de vol i els resultats per a l'antena Helix en banda L per al 3Cat-4 i per a l'antena Nadir per FSSCat. Ambdues antenes són per a un reflectòmetre global de sistemes de navegació per satèl·lit (GNSS-R) i un radiòmetre de microones. Finalment, es presenta una anàlisi del posicionament òptim de l'antena L5 Nadir, per a una càrrega útil GNSS-R.

Tribunal:
     PRESIDENT: VALDOVINOS BARDAJÍ, ANTONIO
     SECRETARI: UMBERT JULIANA, ANNA
     VOCAL: ADELANTADO FREIXER, FERRAN
Resum de tesi: e las comunicacions mòbils 5G, s'espera que el nombre de dispositius connectats augmenti substancialment en comparació dels sistemes anteriors. De la mateixa manera, es preveuen requisits més estrictes per part dels usuaris en termes de qualitat del servei (QoS), més enllà de només altes velocitats de dades (per exemple, latència, fiabilitat, etc.). La prestació adequada daquests serveis representa un repte per als operadors de xarxes mòbils en termes de desplegament i operació de la xarxa. Per tant, l‟adopció d‟estratègies que garanteixin unes condicions de connectivitat adequades és fonamental perquè els operadors de xarxes mòbils puguin prestar amb èxit serveis 5G i futurs.La IA ha revolucionat els processos de disseny, desplegament i gestió de xarxes mòbils, impulsant així el desenvolupament de solucions innovadores, sustentades també en altres avenços tecnològics com les xarxes definides per programari (SDN), la virtualització de funcions de xarxa (NFV). De fet, l‟impacte d‟aquestes eines tecnològiques no es limita als sistemes 5G, sinó que s‟estendrà també a futures generacions com la 6G. En aquest context, aquesta tesi aborda el repte de proposar, desenvolupar i avaluar solucions a nivell de xarxa d'accés ràdio (RAN) amb l'objectiu de garantir unes condicions òptimes de connectivitat i satisfer així els requisits de QoS dels usuaris de la xarxa. Per assolir aquest objectiu s'utilitzen diverses tècniques, amb un èmfasi especial en l'ús de tècniques d'IA.La tesi presenta un model per optimitzar la multiconnectivitat (MC) en xarxes heterogènies. La MC és clau per gestionar altes densitats de trànsit i complir estrictes requisits de qualitat de servei. Dur a terme una gestió eficaç de la multiconnectivitat suposa un repte a causa de diversos factors com les condicions de propagació, les interferències, les càrregues de les diferents cel·les, les mètriques de QoS, etc. La tesi presenta un algorisme dissenyat per dividir dinàmicament el trànsit dels equips d'usuari (UE) entre diferents RAT i cel·les. L'algorisme pretén satisfer els requisits de QoS alhora que minimitza el consum de recursos radioelèctrics per tal de minimitzar la possibilitat de congestió a les cel·les implicades. La solució es basa en l'algorisme DQN. A través d'una fase d'entrenament, el model aprèn una òptima política de divisió del trànsit per aplicar-la a cada UE. La política s'adapta a les condicions de l'equip i de la xarxa. Aquest enfocament adaptatiu millora el rendiment de la xarxa en augmentar el rendiment dels usuaris i mitigar el risc de congestió de les cèl·lules.Aprofundint en el problema d'assegurar una cobertura adequada i com a segona contribució, la tesi presenta una metodologia per a l'optimització de la cobertura. Aquesta metodologia es basa en dues tasques principals: detecció i resolució de forats de cobertura. La tesi proposa un model basat en Machine Learning capaç de detectar i caracteritzar forats de cobertura mitjançant lanàlisi de dades reals de trànsit de xarxa. Un forat de cobertura esdevé significatiu per al rendiment de la xarxa quan hi ha una presència persistent d'usuaris a la vostra regió, ja que això es reflecteix en una degradació tant de l'experiència de l'usuari com del rendiment de la xarxa. Com a solució, la tesi considera la integració de relays tant relays fixos com mòbils (és a dir, UEs que actuen com a relays). La solució basada en relays fixos se centra en una funcionalitat per mitigar els forats de cobertura mitjançant la col·locació estratègica de relays per tal de millorar la disponibilitat de la xarxa. D'altra banda, es proposa una solució per ampliar la cobertura basada en utilitzar UEs com a relays. Per aconseguir-ho de forma efectiva, es proposa un algorisme DRL per a l'activació o la desactivació intel·ligent dels RUEs. La metodologia d'optimització de la cobertura proposada ha demostrat la seva viabilitat, fet que es tradueix en una millora del rendiment tant de la xarxa i dels usuaris.

Tribunal:
     PRESIDENT: JUAREZ HERRERO, JOSE MANUEL
     SECRETARI: CORTÉS MARTÍNEZ, JORDI
     VOCAL: CANCELA BARIZO, BRAIS
Resum de tesi: El càncer de pell, caracteritzat pel creixement descontrolat de cèl·lules cutànies anormals, representa un repte sanitari a escala mundial. El melanoma, la seva forma més agressiva, és especialment crític degut a la seva ràpida metàstasi, i en cas de no detectar-se a temps,condueix a una dràstica disminució de la probabilitat de supervivència. Això subratlla la importància del diagnòstic i tractament precoços. Tot i que s'han aconseguit avenços, la vasta superfície de la pell dificulta la detecció precoç.L'aparició de bases de dades clíniques i d'imatges ha revolucionat el camp, proporcionant biomarcadors sensibles i específics per al diagnòstic no invasiu del càncer. Aquesta tesi aprofita aquests avenços, introduint eines impulsades per la IA per a l'anàlisi del melanoma utilitzant dades clíniques i Imatge de Diapositiva Sencera (WSI, per les seves sigles en anglès). La tesis s’enfoca en la identificació del melanoma en etapa precoç mitjançant l'agrupació de riscos i la detecció de biomarcadors. Emprant anàlisi de supervivència avançada, reconeixement de patrons i agrupació estadística, la investigació desenvolupa models predictius i interpretables per millorar la detecció i el diagnòstic precoços.En la nostra investigació, avaluem exhaustivament algoritmes d'anàlisi de supervivència en conjunts de dades de melanoma, destacant el rendiment superior dels mètodes basats en arbres sobre els models d'aprenentatge profund en aquest context. També detallem el desenvolupament de SurvLIMEpy, una biblioteca Python de codi obert per a l'explicabilitat de models en l'anàlisi de supervivència, fomentant la confiança entre els metges i la IA. Aquesta biblioteca ha rebut una atenció significativa, amb més de 10.000 descàrregues.A més, la nostra investigació demostra que els models d'aprenentatge automàtic prioritzen les característiques clínicament rellevants per a les prediccions de supervivència, la qual cosa reforça encara més la seva interpretabilitat i utilitat clínica. També mostrem l'aplicació de l'aprenentatge automàtic per a l'estratificació de pacients, superant el sistema d'estadificació AJCC utilitzat pels dermatòlegs i permetent estratègies de tractament més personalitzades. Addicionalment, la tesi explora la predicció de biomarcadors impulsada per la IA a partir de WSIs, subratllant la promesa d'aquest enfocament alhora que emfatitza la necessitat de conjunts de dades més grans per a la implementació clínica.Aquesta investigació representa un avenç en l'aplicació de la IA per a l'anàlisi del melanoma. El paquet SurvLIMEpy ha empoderat la comunitat investigadora, mentre que les conclusions sobre l'estratificació de pacients i la predicció de biomarcadors tenen potencial per millorar el diagnòstic i tractament del melanoma.

Tribunal:
     PRESIDENT: ZHU, ANDING
     SECRETARI: COLLADO GOMEZ, JUAN CARLOS
     VOCAL: BECERRA GONZÁLEZ, JUAN ANTONIO
Resum de tesi: Amb la demanda creixent de linealitat i eficiència en els amplificadors de potència de radiofreqüència (RF),aquesta tesi se centra en el desenvolupament i la implementació de tècniques de predistorsió digital (DPD)per linearitzar diverses arquitectures amplificadors d'alta eficiència energètica. Aquestes topologies altamenteficients inclouen amplificadors de seguiment d’envolupant (ET), amplificadors d'outphasing i amplificadorspseudo-Doherty balancejats amb modulació de càrrega (PD-LMBA). L'objectiu principal perseguit al llarg dela tesi és aconseguir un compromís òptim entre eficiència i linealitat, mentre s'aborden els reptes queplantegen el nous estàndards de comunicació com el 5G New Radio (NR), com per exemple una assignaciódinàmica tant de l'ample de banda de senyal com de la freqüència de transmissió. La tesi presenta novesfuncions de conformació de senyal i algoritmes DPD específics per a amplificadors de potència d'entradamúltiple i sortida única (MISO). En concret, pels amplificadors ET, es presenten noves tècniques d'optimitzaciód’envolupant per una millor linealització d'amplificador ET per telèfon mòbils quan opera amb senyals d'amplede banda de 200 MHz. També es desenvolupa un nou mètode d'extracció de la funció de conformació desenyals per als amplificadors outphasing, que permet el funcionament dels amplificadors d'outphasing demode de corrent (CMOP) amb senyals de gran ample de banda. Finalment, per als PD-LMBA, s'adopta unafunció de conformació en el domini de la freqüència i un model basat en xarxes neuronals artificials (ANN)per abordar els efectes no-lineals del PA. A més a més, s’inclou un mètode de reducció de coeficients basaten tècniques de regularització que ajuden a reduir la complexitat computacional del sistema linealitzadorbasat en ANNs.Per fer front als requisits d'ample de banda de senyal i ubicació en freqüència dinàmics en aplicacions mòbils,es proposa una tècnica de DPD elàstica. Aquesta tècnica de DPD incorpora polinomis dependents de lafreqüència i tècniques d'ample de banda incremental, juntament amb un algorisme de cerca de parellsortogonals modificat (DOMP), per adaptar-se a les condicions canviants d’operació i a una resposta enfreqüència no uniforme. L'objectiu és crear models DPD de baixa complexitat adequats per a la implementacióen telèfons mòbils. La tesi també explora la implementació d'algoritmes DPD en plataformes de matriu deportes programables (FPGA) i d'unitat de processament gràfic (GPU). Es presenta un cas d'estudid'implementació FPGA del linearitzador d'amplificador ET basat en la cancel·lació de distorsió d’envoltant(ELC) i un DPD basat en un polinomi de memòria generalitzat (GMP). També s'avaluen implementacionsbasades en GPU de models DPD convencionals GMP i també basats en ANNs.Les contribucions d'aquesta tesi fan avançar l'estat de l'art en les tècniques DPD per a amplificadors depotència RF d'alta eficiència, permetent el disseny de sistemes de comunicació sense fils altament lineals ieficients. Els mètodes i implementacions proposats proporcionen una visió valuosa per a la recerca i futursdesenvolupaments en el camp de la linearització d'amplificadors de potència.

Tribunal:
     PRESIDENT: ESPINOSA, HUGO
     SECRETARI: BROQUETAS IBARS, ANTONI
     VOCAL: RAMÍREZ ARROYAVE, GERMÁN AUGUSTO
Resum de tesi: Aquesta tesi doctoral és una compilació completa d'estudis de recerca que han aprofundit en la integració innovadora de sistemesde radar de múltiples entrades múltiples sortides (MIMO), processament de senyals i aprenentatge automàtic (ML) en aplicacionsrelacionades amb el monitoratge de la respiració disfuncional humana, la detecció dels nivells d'estrès en els conductors i ladetecció del dolor a través de les expressions facials.El primer estudi, "Sistema de Radar MIMO en Cabina per a la Detecció de Respiració Disfuncional Humana", presenta un noumètode basat en sistemes de radar MIMO per al monitoratge de salut no invasiu. Se centra específicament en la detecció depatrons de respiració disfuncionals en els éssers humans. El sistema demostra la capacitat d'identificar i monitorar patrons com lahiperventilació i la síndrome de respiració toràcica dominant. Aquesta tecnologia podria reemplaçar els mètodes tradicionals quesovint requereixen sensors portàtils molestos i intrusius, i és no invasiva i no obstructiva en el context de les cabines de vehicles.En la segona recerca, el sistema de radar MIMO de monitoratge de l'estrès de conducció assistit per aprenentatge automàticsupervisat explora la intersecció dels sistemes de radar MIMO i l'aprenentatge automàtic en el context de la seguretat del vehicle.Aquest estudi demostra com els algorismes de ML supervisats poden ser entrenats per a interpretar senyals fisiològics capturatsper un sistema de radar MIMO per a avaluar amb precisió els nivells d'estrès del conductor. Els resultats demostren una precisió dedetecció del somni del 90\%, una alerta del 96\% i una ansietat del 85%. Aquesta recerca podria contribuir significativament aldesenvolupament de vehicles més intel·ligents i assegurances que puguin adaptar-se a l'estat emocional del conductor, reduintpotencialment el risc d'accidents relacionats amb l'estrès i millorant la seguretat viària en general.La tercera recerca, el reconeixement de l'expressió facial del dolor en 3D utilitzant un perfilador de radar ML-MIMO, representa unavanç significatiu en les tècniques d'avaluació del dolor. Aquesta recerca aplica amb èxit la tecnologia de radar MIMO assistida peraprenentatge automàtic per a reconèixer les expressions facials basades en 3D com a indicatives de dolor. Aquest mètode objectiui no invasiu compara els mesuraments del sistema de radar MIMO amb els del sistema de codificació d'acció facial, revelant unaprecisió del 92%. Aquesta tecnologia és útil en entorns mèdics on l'autoavaluació no és possible o no és de confiança, com en lesunitats de vigilància intensiva o l'atenció pediàtrica. Aquests tres estudis innovadors que utilitzen sistemes de radar MANYAGA iaprenentatge automàtic per al monitoratge de la salut, la seguretat dels vehicles i l'avaluació del dolor ofereixen milloressignificatives sobre les tècniques tradicionals, la qual cosa demostra la versatilitat i el potencial d'aquestes tecnologies, obrint novesvies per a futures recerques.

Tribunal:
     PRESIDENT: BOAG, AMIR
     SECRETARI: HELDRING, ALEXANDER
     VOCAL: VIPIANA, FRANCESCA
Resum de tesi: L'objectiu d'aquesta tesi és incrementar l'eficiència computacional dels mètodes basats en equació integral per resoldre elproblema de la dispersió electromagnètica incorporant-hi càlculs aleatoris. L'aleatorització permet alleugerir la càrregacomputacional substituint costoses operacions exactes per d'altres aproximades amb cost inferior. A més, minimitza lanecessitat de comunicacions entre processadors, la qual cosa resulta en algorismes altament escalables. Escollim el problemade la dispersió electromagnètica en agrupacions de nanopartícules plasmòniques com a cas d'estudi. Els mètodes estocàsticssón adequats per a aquesta mena de problema ja que el seu comportamnet col·lectiu sovint pot ésser caracteritzat per mitjansestadístics.El problema de la dispersió electromagnètica en forma integral es discretitza amb el Mètode dels Moments, que consisteix aexpandir la incògnita del problema com a una combinació lineal de funcions base i projectar ambdós membres de l'equaciósobre un conjunt de funcions pes. El resultat és un sistema lineal d'equacions algebraiques que aproxima l'equació funcionaloriginal. Aquest sistema lineal es resol habitualment mitjançant mètodes iteratius. D'altra banda, calcular i manipular la matriu delsistema és inviable en la majoria de casos realistes. Aquest problema se soluciona amb mètodes de compressió que aprofiten elreduït nombre de graus de llibertat de les interaccions electromagnètiques entre subdominis llunyans de l'objecte dispersiu.En aquest treball proposem un mètode per a resoldre el problema de la dispersió electromagnètica basat en la sèrie deBorn-Neumann. Aquest formalisme expressa la inversa de l'operador de dispersió com a una sèrie de potències del propioperador. Degut a l'estructura d'aquesta expansió, els mètodes de Montecarlo poden ser emprats per a accelerar el càlcul de lasolució del problema de la dispersió. Aquesta tesi presenta contribucions en els dos àmbits següents:En primer lloc, la relació entre la sèrie de Bonr-Neumann i els mètodes semiiteratius, els mètodes de subespai de Krylov i lestransformacions conformes. Tant els mètodes de Krylov com els mètodes semiiterarius aproximen la inversa d'un operador linealcom a combinació lineal de potències del propi operador. La diferència rau en la forma de trobar els coeficients d'aquestacombinació lineal: mentre que els mètodes de subespai de Krylov busquen activament aquest coeficients minimitzant un certresidu, els mètodes semiiteratius els calculen aplicant una transformació fixa basada en assumpcions sobre l'espectre del'operador. Analitzem la relació entre ambdues famílies de mètodes i estudiem les seves connexions amb les transformacionsconformes.En segon lloc, les propietats de convergència del mètode de Montecarlo d'Ulam-Neumann. Aquest mètode aproxima la soluciód'un sistema d'equacions lineals executant un mostreig aleatori sobre els termes de l'expansió de Born-Neumann. Estudiem lespropietats de convergència d'aquest mètode quan es mostregen submatrius en lloc d'elements individuals de la matriu, iproposem un esquema de mostreig alternatiu basat en aproximar independentment cada terme de la sèrie de Born-Neumannque convergeix en un ventall més ample de situacions.A la darrera part del treball, implementem i provem un mètode aleatori de compressió de la matriu d'impedàncies obtinguda pelMètode dels Moments. El paral·lelisme inherent d'aquest mètode permet explotar les capacitats per a l'àlgebra lineal deprocessadors d'alt rendiment com les GPUs.

Tribunal:
     PRESIDENT: CAPARRA, GIANLUCA
     SECRETARI: BARTZOUDIS, NIKOLAOS
     VOCAL: FONT BACH, JOSEP ORIOL
Resum de tesi: La ràpida evolució en la tecnologia de navegació per satèl·lit (GNSS) requereix eines de prototipatge avançades per a l'exploració de nous senyals i el desenvolupament de sistemes innovadors. El prototipatge és essencial en el procés de disseny i desenvolupament, ja que permet als investigadors provar i perfeccionar les seves idees abans de dur a terme una implementació a gran escala. El prototipatge utilitzant receptors GNSS comercials planteja diversos reptes. En l'actualitat, aquests receptors es basen majoritàriament en circuits integrats d'aplicació específica (ASICs), els quals es caracteritzen per un consum energètic reduït, dimensions compactes i un cost baix, però ofereixen una flexibilitat limitada. Tot i que alguns dispositius comercials incorporen tècniques de ràdio definida per programari (SDR), aquests freqüentment contenen codi propietari que en restringeix la reconfiguració mitjançant una interfície de programació d'aplicacions (API) establerta pel fabricant.Els receptors GNSS basats en programari lliure i codi obert han esdevingut recursos molt valuosos en el camp de la recerca i desenvolupament, especialment en el camp de la navegació per satèl·lit. Aquests receptors són molt valorats per la seva adaptabilitat i flexibilitat, permetent als investigadors adaptar el programari a necessitats experimentals específiques o desenvolupar nous algoritmes de processament de senyal. Tanmateix, els receptors definits per programari solen ser menys eficients energèticament en comparació amb els receptors basats en maquinari, ja que operen en processadors de propòsit general, que no estan optimitzats per a un baix consum energètic.Aquesta tesi se centra en el disseny i desenvolupament d'una arquitectura de baix cost per al prototipatge de receptors GNSS experimentals, basada en sistemes en un xip amb matrius de portes lògiques programables in situ (SoC FPGA). Aquesta arquitectura supera les limitacions dels receptors GNSS comercials en termes d'adaptabilitat, flexibilitat i capacitat de reprogramació, i ofereix una eficiència energètica millorada en comparació amb els receptors basats en programari que depenen de processadors de propòsit general. L'estratègia consisteix a combinar la versatilitat de la ràdio definida per programari amb el paral·lelisme intensiu i el consum energètic optimitzat dels dispositius lògics programables, proporcionant el millor de tots dos mons. Aquesta fusió permet el desenvolupament de receptors GNSS compactes, portàtils, facilitant així el prototipatge de dispositius encastats adequats per a proves de camp. A més, el nucli de processament GNSS es basa en una implementació de programari lliure i obert, que proporciona un accés detallat a la cadena de processament de senyal i permet una exploració i modificació sense restriccions dels algoritmes utilitzats.Aquesta tesi també presenta una metodologia de disseny per al desenvolupament de nous prototips i nous algoritmes de processament de senyal GNSS basats en l'arquitectura SoC FPGA que es proposa. Aquesta metodologia posa especial èmfasi en la reutilització de codi, aspecte clau per a reduir els costos i temps de desenvolupament.Les aplicacions pràctiques d'aquesta arquitectura s'han demostrat a través de tres prototips: un receptor GNSS per a òrbita baixa terrestre (LEO), un retransmissor de senyals GNSS, i un receptor GNSS d'alta sensibilitat.L'enfocament innovador presentat en aquesta tesi facilita al desenvolupament de prototips experimentals de receptors i generadors de senyals GNSS flexibles i portàtils, aptes tant per a experiments de laboratori com per a proves de camp.

Tribunal:
     PRESIDENT: BLANCH LLOSA, ESTEFANIA
     SECRETARI: SANZ SUBIRANA, JAIME
     VOCAL: GARCÍA RIGO, ALBERTO
Resum de tesi: Aquesta tesi doctoral pretén estudiar el centelleig ionosfèric i la seva relació amb algunes de les seves fonts, en particular la correlació observada entre la pertorbació ionosfèrica i la litosfera. No obstant això, abans d'abordar aquest tema, s'han desenvolupat alguns simuladors i models.En aquesta tesi s'ha desenvolupat un traçador de raigs transionosfèric per a simular els efectes d'una ona electromagnètica que viatja a través de la ionosfera terrestre. Consisteix en una versió actualitzada d'un antic algorisme incloent els models més recents de densitat ionosfèrica, camp geomagnètic i composició atmosfèrica, a més d'un model de bombolles ionosfèriques.El centelleig ionosfèric és el canvi ràpid d'intensitat i fase sofert per les ones electromagnètiques travessant la ionosfera. Està motivat per les fluctuacions turbulentes de densitat d'electrons en la ionosfera en diferents escales temporals i espacials. El centelleig ionosfèric és més probable a les regions equatorials després de la posta de sol i en els pols, però es veu també afectat per la meteorologia espacial. El seu comportament s'estudia mitjançant models matemàtics com el de Rino, que utilitza una pantalla de fase per a calcular els canvis de fase i intensitat. Aquest model és capaç d'estimar els índexs de centelleig (S4, i sigma phi) per a qualsevol geometria de raig, però necessita unes certes entrades que caracteritzin les condicions ionosfèriques. Aquestes entrades es refereixen a la intensitat i la distribució espectral de les fluctuacions (CkL, i q), i a la seva forma i velocitat.El model WBMOD és un dels models climatològics àmpliament fets servir per a proporcionar globalment els paràmetres de centelleig ionosfèric en funció de la data, l'hora, el lloc i les condicions geomagnètiques/solars. No obstant això, aquest model no és de lliure accés. El treball presentat en aquesta tesi doctoral és el desenvolupament d'un model bessó aproximat de WBMOD basat en xarxes neuronals entrenades amb les dades disponibles de WBMOD.El centelleig ionosfèric pot estimar-se a partir de senyals GNSS, mitjançant diferents tècniques. En primer lloc, mitjançant el mesurament directe del senyal GNSS en estacions terrestres. Segon, mitjançant la tècnica de reflectometria GNSS, que usa l'ona reflectida sobre l'oceà. Tercer, emprant la tècnica de ràdio-ocultació GNSS, que estudia el senyal procedent dels satèl·lits GNSS prop de l'horitzó, travessant tangencialment la ionosfera. Aquestes tres tècniques juntes permeten una cobertura sobre regions en les quals no existeixen les estacions terrestres tradicionals, és a dir, els oceans.Molts estudis realitzats en les últimes dècades han posat de manifest un acoblament entre la litosfera, l'atmosfera i la ionosfera, el denominat LAIC. Aquests estudis informen de canvis en el contingut total d'electrons de la ionosfera, de pertorbacions en el camp magnètic o de la detecció de radiacions de freqüència extremadament baixa, entre altres fenòmens, tant abans com després dels fenòmens sísmics. En aquesta tesi s'ha estudiat la relació entre el centelleig ionosfèric detectat pels tres mètodes abans esmentats i els fenòmens sísmics, centrant-se en les signatures precursores. Per a això, s'ha dut a terme un estudi preliminar per a avaluar l'eficàcia de la reflectometria GNSS per a detectar el centelleig ionosfèric utilitzant dades GNSS-R de CYGNSS.Finalment, aquesta tesi doctoral presenta l'estudi estadístic sobre la relació entre les anomalies de centelleig ionosfèric i els terratrèmols a escala global i, en un segon pas, en relació amb l'activitat sísmica localitzada produïda per una erupció volcànica a la Palma en 2021. Els resultats d'aquestes parts van trobar una petita signatura de les anomalies de centelleig ionosfèric com a senyals precursors de terratrèmols. No obstant això, aquesta evidència és tan petita que no permet el seu ús directe com a sistema d'alarma primerenca de l'activitat sísmica.

Tribunal:
     PRESIDENT: FERRANDO BATALLER, MIGUEL
     SECRETARI: RIUS CASALS, JUAN-MANUEL
     VOCAL NO PRESENCIAL: RAMÍREZ ARROYAVE, GERMÁN AUGUSTO
Resum de tesi: Aquesta tesi aprofundeix en el procés intricat de disseny i implementació de sistemes d'escala micromètrica per a aplicacions "x-ones", un terme utilitzat en aquesta tesi per abastar microones, ones mil·limètriques, òptica i ones de terahertz. Els resultats inicialshan estatS'aconsegueix amb microsistemes que operen a freqüències de microones, integrats amb tecnologies de microfluídica per a lacomunicació i detecció de biopartícules en camp proper. En particular, les tecnologies de microones i microfluídiques han sorgitcom un enfocament prometedorper a la detecció i anàlisi de biopartícules. Aquest camp interdisciplinari, situat a la intersecció de l'enginyeria de la comunicació, lafísica a microescala i la biologia, aprofita les propietats úniques de les microones i el control precís que ofereixen les microfluídiquesExplorar el comportament i la funcionalitat de les cèl·lules vives. Aquesta tesi engloba tres estudis interconnectats que explorenconjuntament la integració de tecnologies de microones i microfluídiques per a la detecció, diferenciació i anàlisi de biopartícules.El primer estudi se centra en el disseny i optimització d'un sistema de mesura d'alta sensibilitat capaç de detectar biopartícules enun rang de freqüència de 0,01-10 GHz utilitzant diverses configuracions d'elèctrodes coplanars en una plataforma microfluídica. Laconfiguració de mesurament proposada aborda la bretxa de detecció en microones amb un sistema de detecció de microones desuperheterodí en temps real basat en l'optimització d'un Lock-In-Amplifier (LIA) per a la detecció de partícules individuals. El segonestudi demostra la capacitat del sistema per diferenciar biopartícules vives/mortes individuals. Incorpora un Amplificador deTransimpedància (TIA) en el sistema de mesuramillorar la relació senyal-soroll (SNR) per 4 dB. A més, el receptor de superheterodí es va optimitzar en termes de potència ifreqüència d'operació de l'oscil·lador local. El sistema microfluídic s'ha ajustat per confinar biopartícules a la línia central delmicrocanal. El tercer estudi presenta un sistema que mesura la variació de susceptibilitat electromagnètica no lineal d'organismesvius. La tècnica es basa en la mesura dels productes d'intermodulació a freqüències de microones produïdes per diversesmostres, incloent etanol pur, una barreja d'etanol i dimetil-sulfòxid (DMSO), viu Escherichia coli (E. coli), i E. coli, que ha estat matatper calor. Col·lectivament, aquests estudis destaquen el potencial d'aquesta plataforma integrada de microones-microfluídic enprocessos industrials, recerca biomèdica i aplicacions de monitoratge ambiental. La investigació obre una via inexplorada en elcamp de les microones per entendre el comportament i la funcionalitat de les cèl·lules vives.

Tribunal:
     PRESIDENT: MARQUEZ BARJA, JOHANN MARCELO
     SECRETARI: PEREZ ROMERO, JORGE
     VOCAL: GOZÁLVEZ SEMPERE, JAVIER MANUEL
Resum de tesi: L'auge de l'Internet dels vehicles incrementa els vehicles connectats, que prenen decisions mitjançant l'intercanvi d'informació en temps real amb altres vehicles o unitats de carretera (RSU). Aquestes tecnologies milloren la seguretat, l'eficiència i la sostenibilitat. Però, comporten desafiaments de seguretat i privacitat. Les amenaces poden venir de persones malintencionades o d'interns en la comunicació vehicle a tot (V2X), que poden transmetre informació falsificada o errònia, posant en perill la seguretat. Aquesta tesi doctoral se centra a millorar la seguretat, robustesa i confiança de les comunicacions V2X, permetent la detecció eficient de conductes inapropiades, augmentant la confiança. Els objectius són: (i) aconseguir una detecció precisa de males conductes amb mínimes falses alarmes, aprofitant característiques vehicular espaciotemporals, i (ii) facilitar l'intercanvi d'informació de confiança per a la detecció col·laborativa de conductes indegudes, capaç de detectar nous atacs i atacs parcialment observables.La manca d'enfocaments estandarditzats i les característiques úniques dels sistemes V2X plantegen desafiaments per a les solucions existents basades en dades. La tesi proposa l'ús de l'aprenentatge per reforç (RL) per detectar males conductes en xarxes V2X. Es presenta una metodologia de detecció de males conductes basada en RL profunda (DRL) que millora la detecció.La falta de dades etiquetades dificulta l'entrenament de models de detecció basats en intel·ligència artificial/aprenentatge automàtic. Per això, es proposa un esquema combinat d'aprenentatge no supervisat i DRL, permetent la detecció d'atacs amb dades no etiquetades. També es presenta un enfocament DRL personalitzat per protegir contraatacs adversaris i gestionar problemes derivats de dades d'entrenament inadequades. Finalment, es proposa un esquema de detecció col·laborativa de males conductes basat en DRL, utilitzant RSUs per compartir coneixements de manera segura i eficient.

Tribunal:
     PRESIDENT: ADELANTADO FREIXER, FERRAN
     SECRETARI: PEREZ ROMERO, JORGE
     VOCAL: KOUTLIA, KATERINA
Resum de tesi: El creixent nombre d'usuaris Wi-Fi i l'aparició de serveis de banda ampla requereix un increment en la densitat de punts d'accés (AP), cosa que provoca tasques de configuració, optimització i gestió de xarxa més complexes. Per altra banda, els avenços en la tecnologia de monitorització i anàlisi de xarxes sense fils ofereix la oportunitat d'extreure coneixement valuós del comportament de la xarxa i els usuaris, cosa que facilita una gestió de xarxa més eficient. En aquesta tesi es proposen diferents tècniques de Machine Learning per millorar la gestió de xarxa Wi-Fi posant el focus en tres aspectes: predicció de connectivitat d'usuari, predicció de tràfic Wi-Fi i classificació de tràfic Wi-Fi.El primer aspecte d'aquest treball es centra la predicció del proper punt d'accés al qual un usuari es connectarà. Es proposa una metodologia basada en l'històric dels APs als quals ha estat connectat un usuari i que extreu patrons de connectivitat a diferents escales temporals (horària, diària, setmanal). La predicció es fa mitjançant tècniques basades en xarxes neuronals i algoritmes de Random Forest. La metodologia proposada s'avalua mitjançant dades reals d'una xarxa Wi-Fi d'un Campus Universitari. La predicció del proper AP permet una reconfiguració de xarxa proactiva, millorant la eficiència de tècniques de Pairwise Master Key caching and Opportunistic Key Caching que permeten reduir els temps de re-autentificació. A més, aquesta predicció permet identificar la regió geogràfica de l'usuari i pot ser utilitzada per fins comercials, com per exemple publicitat personalitzada, mitjançant missatges personalitzats basats en la ubicació de l'usuari.Per altra banda, es proposa una metodologia de predicció del tràfic agregat als punts d'accés utilitzant correlacions amb APs veïns en el domini de l'espai i el temps per millorar la predicció. Utilitzant mesures reals, s'avaluen diferents metodologies basades en Deep Learning com Convolutional Neural Networks (CNN), Simple Recurrent Neural Networks (SRNN), Gated Recurrent Units (GRU), Long Short-Term Memory (LSTM) i Transformer. També es presenta una proposta híbrida que combina CNN pel processament al domini de l'espai i RNN per la predicció temporal. Aquesta metodologia híbrida millora la predicció a costa d'un increment reduït en el temps d'entrenament i un impacte menyspreable en el temps de predicció. La predicció del tràfic a cada AP proporciona una millor distribució de la càrrega, i pot ser útil per tècniques de gestió de recursos ràdio com el control d'admissió, control de congestió i balanceig de càrrega. A més, la predicció de períodes amb poc tràfic pot ajudar a tècniques de reducció de consum energètic permetent desactivar punts d'accés amb poc tràfic en alguns períodes de temps.Per últim, la classificació de tràfic és essencial per millorar el funcionament de la xarxa permetent una millor assignació de recursos i la priorització de serveis amb requeriments estrictes de retard. L'increment a la demanda de serveis de realitat virtual (VR) representa un repte significant per les xarxes Wi-Fi per garantir aquests requeriments estrictes de retard. Per millorar la qualitat de serveis VR, la clau està en poder diferenciar tràfic VR de tràfic no VR. Es proposa l'ús de metodologies basades en Machine Learning per identificar tràfic VR en un entorn Cloud-Edge VR analitzant correlacions de dades tant en l'enllaç ascendent com el descendent i extraient característiques del tràfic. Es comparen sis tècniques de classificació (Logistic Regression, Support Vector Machines, k-Nearest Neighbors, Decision Tree, Random Forest i Naive Bayes). El resultat de la classificació s'utilitza per la priorització del tràfic VR sobre tràfic no VR. L'avaluació es fa utilitzant datasets de diferents aplicacions VR i mitjançant simulacions d'una xarxa Wi-Fi. Els resultats obtinguts mostren una reducció significativa del retard del tràfic VR amb un lleuger increment en el retard del tràfic No VR.

Tribunal:
     PRESIDENT: HERNÀNDEZ FERRÀS, JOAN MANEL
     SECRETARI: KOUBYCHINE MERKULOV, YOURI ALEXANDROVICH
     VOCAL: RUMOLO, GIOVANNI
Resum de tesi: El Future Circular Hadron Collider (FCC-hh) és un col·lisionador d’hadrons proposat, amb una energia de col·lisió de centre de massa de 100 TeV en un t´unel circular d’aproximadament 100 km de longitud, amb l’objectiu d’assolir nous l´ımits en la f´ısica de part´ıcules. Un dels elements clau en un accelerador d’alta energia com aquest ´es la pantalla de feix, que protegeix els imants superconductors freds de la radiaci´o de sincrotr´o emesa pels feixos de protons a tan altes energies, assegura condicions de ultra alt buit i proporciona una baixa imped`ancia als feixos de part´ıcules circulants. La imped`ancia del feix dep`en de la interacci´o electromagn`etica entre els camps generats pel feix de protons i la pantalla de feix. En el disseny de refer`encia actual, la pantalla de feix est`a feta d’acer inoxidable de 1mm de gruix recobert amb 0.3 mm de coure (Cu), per`o la seva imped`ancia superficial potser no ´es prou baixa per garantir una operaci´o estable del feix. Per tant, s’est`a considerant l’´us de superconductors d’alta temperatura (HTS) per millorar el rendiment de la pantalla de feix, especialment aquells basats en conductors recoberts de REBa2Cu3O7−x (REBCO-CCs sent RE = Y, Gd, Eu). Per tant, ´es essencial estimar la imped`ancia superficial d’aquests materials en el rang de freq¨u`encies (2.1 kHz a 3 GHz), camps magn`etics de CC (1 a 16 T) i temperatura (40-60 K) rellevants per al seu ´us en el FCC-hh. La caracteritzaci´o experimental en les condicions de funcionament exactes del FCC-hh ´es extremadament complexa, i la imped`ancia superficial ha d’inferir-se en condicions que siguin factibles amb les capacitats experimentals actuals. En aquesta tesi, hem abordat la caracteritzaci´o completa de REBCO-CC com a possibles recobriments per a la pantalla de feix. La primera part presenta un sistema de resonadors diel`ectrics per caracteritzar la imped`ancia superficial dels materials REBCO-CC en condicions el m´es semblants possibles a les previstes en el FCC-hh. Els resultats sobre mostres representatives de REBCO-CC mostren la validesa de l’enfocament desenvolupat, proporcionant una caracteritzaci´o de la imped`ancia superficial de fins a 16 T, en un ampli rang de temperatura (4-100 K) i un rang de freq¨u`encia entre 6 i 15 GHz. La segona part avalua l’impacte de l’´us de REBCO-CC en la estabilitat del feix realitzant c`alculs de la imped`ancia de paret resistiva del feix utilitzant una combinaci´o de t`ecniques d’integraci´o finita i teoria d’imped`ancia de l’acoblament dels feixos per a tubs de feix de secci´o transversal general. Per a aix`o, s’han considerat models de pantalla de feix h´ıbrids que combinen REBCO-CC i Cu. La posici´ode REBCO-CC i el percentatge de cobertura s’han estudiat sistem`aticament per determinar la configuraci´o `optima que redueix la imped`ancia de paret resistiva en comparaci´o amb la presentada per Cu, mantenint al mateix temps la homogene¨ıtat del camp magn`etic observat pel feix dins de les especificacions. Demostrem en aquest estudi que ´es possible trobar una cobertura de REBCO-CC que millori el rendiment de la pantalla de feix nominal.

Tribunal:
     PRESIDENT NO PRESENCIAL: AIGNER, ROBERT
     SECRETARI: VALENZUELA GONZALEZ, JOSE LUIS
     VOCAL NO PRESENCIAL: VILLANUEVA TORRIJO, LUIS GUILLERMO
Resum de tesi: L'aparició dels telèfons intel·ligents no només va canviar la manera com la gent fa servir el seu telèfon, sinó que també va modificar la quantitat de trànsit que les xarxes han de manejar, augmentant la demanda de taxes de dades més altes. El resultat global va ser l'aparició de les xarxes 4G i, en l'actualitat, el desenvolupament actual de 5G, la qual cosa implica la necessitat de més bandes de freqüència i l'aplicació de noves tècniques com el Carrier Agragation (CA), antenes MIMO, entre d'altres. Totes aquestes necessitats impulsades pel mercat suposen un gran repte per a la indústria de radiofreqüència (RF), que ha hagut de fer front a la necessitat de miniaturització i coexistència de bandes en els seus dispositius des de l'inici de les comunicacions mòbils.Els filtres de microones basats en resonadors d'Onda Acústica de Volum (BAW, per les seves sigles en anglès) han aconseguit fins al dia d'avui superar aquestes limitacions. Aquests dispositius consisteixen en una fina capa piezoelèctrica composta per dos elèctrodes metàl·lics i un mètode de confinament acústic, que pot ser simplement aire o un reflector de Bragg. L'ús de tecnologia electroacústica permet reduir la mida del filtre fins a cinc ordres de magnitud, el que permet la integració de múltiples filtres en dispositius mòbils. Aquesta tesi es centra a modelar els diferents comportaments físics a nivell de resonador que afecten el rendiment dels filtres.La primera part d'aquesta tesi és la que es refereix a la resposta espúria dels resonadors BAW. Aquesta resposta és originada per ones acústiques que viatgen en la dimensió lateral del resonador. Aquestes ones s'acoplen electromecànicament, degradant la resposta del filtre. Els filtres BAW han estat capaços de superar aquesta limitació suprimint-los mitjançant l'ús de diferents geometries d'elèctrodes (Apodització), o envoltant l'elèctrode amb un marc reduït o augmentat (Border Ring). La naturalesa d'aquestes ones s'estudia al llarg de la tesi i es proposen diversos models equivalents per predir-les amb precisió i dissenyar les corresponents estructures de supressió.Una d'aquestes contribucions de la tesi és respecte a les resonàncies espúries laterals consisteix en utilitzar un model de Mason modificat per determinar l'origen de les resonàncies espúries addicionals generades per l'Anell de Vora. Aquestes resonàncies es poden atribuir a un mode acústic, diferent del fonamental, que es propaga a través del conjunt del resonador. Afegint fonts no lineals a aquest model, també s'estudien les emissions del segon harmònic (H2, per les seves sigles en anglès) i l'impacte de les resonàncies espúries en elles.Finalment, es proposa un nou model equivalent basat en el mètode de la Matriu de Línia de Transmissió (TLM, per les seves sigles en anglès) per a la cavitat acústica d'un resonador BAW. Aquest nou enfocament pot modelar resonadors amb diferents geometries d'elèctrodes de manera molt més ràpida que els mètodes tradicionalment utilitzats com el Mètode d'Elements Finit (FEM, per les seves sigles en anglès). A més, en determinar diferents regions de propagació, es pot utilitzar per modelar tant l'apodització com el Border Ring al mateix temps.La segona família de contribucions fa referència al comportament termoelàstic del resonador BAW. Un sòlid s'escalfa quan es comprimeix i viceversa. En una oscil·lació harmònica, quan el calor pot fluir a través de les regions del sòlid, aquest flux de regions més calentes a més fredes genera una relaxació de l'ona acústica. Això és l'amortiment termoelàstic. Es fa servir un model de Mason termo-electro-mecànic per quantificar aquesta font de pèrdues en els resonadors BAW. El model es compara amb dades experimentals preses a temperatures criogèniques i una anàlisi de pèrdues de les resonàncies espúries fora de banda originades al reflector de Bragg.