Tribunal:
     PRESIDENT: SEGOVIA VARGAS, DANIEL
     SECRETARI: BROQUETAS IBARS, ANTONI
     VOCAL: BOLOMEY, JEAN CHARLES
Resumen de tesis: El uso de técnicas de imagen de microondas en aplicaciones médicas ha ganado un interés significativo debido a su carácter no ionizante, bajo costo y penetrabilidad corporal. Diferentes técnicas y sistemas para la proyección de imagen de la microonda se han desarrollado y probado con éxito para el diagnóstico y la vigilancia de diversas partes del cuerpo humano para descubrir ciertas enfermedades por medio de determinar su distribución compleja de la permitividad que representa el condición biológica eléctrica.Esta tesis propone abrir una nueva vía añadiendo a las capacidades de imagen de condición biológica anteriores algún rastro de su actividad biológica. Con este objetivo, una novedosa técnica de microondas orientada a localizar y detectar las señales de baja frecuencia que se aproximan a la actividad funcional de un determinado órgano biológico. Estas señales eléctricas, responsables de los diferentes fenómenos biológicos, normalmente se identifican como acción o potencial de membrana (respuestas de impulsos con amplitudes normalmente del orden de cientos de mV y frecuencias del orden de kHz -ms duraciones-). Debido a su carácter de baja frecuencia (fsimeq 1 kHz), permanecen confinados en su mayoría dentro del cuerpo humano y se emplean diferentes tipos de electrodos de contacto para medirlos.En este trabajo, proponemos una nueva técnica para extraer (desde el interior del cuerpo humano) y monitorear de forma inalámbrica estas señales de baja frecuencia (generadas por una serie de microorganismos básicos como células o bacterias que imitan la actividad del órgano en estudio) basado en el uso de una señal de microondas iluminadora. A diferenciade las bajas frecuencias, las señales de microondas son capaces de propagarse dentro (dentro y fuera) del cuerpo humano, siendo enfocadas (con una UWB - 0.5 a 2.5 GHz- geometría multi-probe) en una zona específica, y eventualmente se ven afectadas (moduladas) por las señales biológicas funcionales de baja frecuencia. Una vez extraída (de-modulada) dela señal de microondas interrogativa, la información de la señal de potencial de acción que representa la actividad funcional, se encuentra espacialmente dentro de la región de interés utilizando una técnica de imagen diferencial de microondas. En este trabajo se ha estudiado específicamente la capacidad de monitorizar señales potenciales de acción localizada en el cerebro que representan una enfermedad de Parkinson (EP), caracterizada por señales eléctricas generadas en el núcleo subtalámico (STN) y el globo pálido (GPi) con patrones potenciales de acción específicos.Se han desarrollado tres puntos principales:* Diseño de una geometría de imagen optimizada que consta de cuatro antenas UWB Extended Gap Ridge Horn (EGRH) (secuencialmente Tx y Rx) dispuestas en dos conjuntos ortogonales.* Diseño de un sistema de monitoreo de Modulación de Amplitud de Pulso (PAM) UWB que produce un pulso de interrogación nsec* Modelado y validación del concepto de Extracción de Actividad Cerebral Funcional por Microondas UWB para el Monitoreo de la Enfermedad de Parkinson.

Tribunal:
     PRESIDENT: AGUADO AGELET, FERNANDO
     SECRETARI: GOMEZ MONTENEGRO, CARLOS
     VOCAL: TALONE, MARCO
Resumen de tesis: 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
Resumen de tesis: 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
Resumen de tesis: El cáncer de piel, caracterizado por el crecimiento descontrolado de células cutáneas anormales, representa un desafío sanitario global significativo. El melanoma, su forma más agresiva, es especialmente preocupante debido a su rápida metástasis si no se detecta a tiempo, lo que conduce a una drástica disminución de la probabilidad de supervivencia. Esto subraya la importancia crítica del diagnóstico y tratamiento tempranos. Aunque se han logrado avances, la vasta superficie de la piel dificulta la detección precoz.La aparición de bases de datos clínicas y de imágenes prospectivas ha revolucionado el campo, proporcionando biomarcadores sensibles y específicos para el diagnóstico no invasivo del cáncer. Esta tesis aprovecha estos avances, introduciendo herramientas impulsadas por la IA para el análisis del melanoma utilizando datos clínicos e Imágenes de Diapositivas Completas (WSI, por sus siglas en inglés). El enfoque radica en la identificación del melanoma en etapa temprana mediante la agrupación de riesgos y la detección de biomarcadores. Empleando análisis de supervivencia avanzado, reconocimiento de patrones y agrupación estadística, la investigación desarrolla modelos predictivos e interpretables para mejorar la detección y el diagnóstico tempranos.En nuestra investigación, realizamos una evaluación exhaustiva de algoritmos de análisis de supervivencia en conjuntos de datos de melanoma, destacando el rendimiento superior de los métodos basados en árboles sobre los modelos de aprendizaje profundo en este contexto. También detallamos el desarrollo de SurvLIMEpy, un paquete de Python de código abierto para la explicabilidad de modelos en el análisis de supervivencia, fomentando la confianza entre los médicos y la IA. Este paquete ha recibido una atención significativa, con más de 10.000 descargas.Además, nuestra investigación demuestra que los modelos de aprendizaje automático priorizan las características clínicamente relevantes para las predicciones de supervivencia, lo que refuerza aún más su interpretabilidad y utilidad clínica. También mostramos la aplicación exitosa del aprendizaje automático para la estratificación de pacientes, superando el sistema de estratificación AJCC usado por los dermatólogos y permitiendo estrategias de tratamiento más personalizadas. Adicionalmente, la tesis explora la predicción de biomarcadores impulsada por la IA a partir de WSIs, subrayando la promesa de este enfoque al tiempo que enfatiza la necesidad de conjuntos de datos más grandes para la implementación clínica.Esta investigación representa un avance en la aplicación de la IA para el análisis del melanoma. La biblioteca SurvLIMEpy ha empoderado a la comunidad investigadora, mientras que los hallazgos sobre la estratificación de pacientes y la predicción de biomarcadores tienen potencial para mejorar el diagnóstico y tratamiento del melanoma.

Tribunal:
     PRESIDENT: ZHU, ANDING
     SECRETARI: COLLADO GOMEZ, JUAN CARLOS
     VOCAL: BECERRA GONZÁLEZ, JUAN ANTONIO
Resumen de tesis: 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
Resumen de tesis: Esta tesis doctoral es una compilación completa de estudios de investigación que han profundizado en la integración innovadorade sistemas de radar de múltiples entradas múltiples salidas (MIMO), procesamiento de señales y aprendizaje automático (ML)en aplicaciones relacionadas con el monitoreo de la respiración disfuncional humana, la detección de los niveles de estrés en losconductores y la detección del dolor a través de las expresiones faciales.El primer estudio, "Sistema de Radar MIMO en Cabina para la Detección de Respiración Disfuncional Humana", presenta unnuevo método basado en sistemas de radar MIMO para el monitoreo de salud no invasivo. Se centra específicamente en ladetección de patrones de respiración disfuncionales en los seres humanos. El sistema demuestra la capacidad de identificar ymonitorear patrones como la hiperventilación y el síndrome de respiración torácica dominante. Esta tecnología podríareemplazar los métodos tradicionales que a menudo requieren sensores portátiles molestos e intrusivos, y es no invasiva y noobstructiva en el contexto de las cabinas de vehículos.En la segunda investigación, el sistema de radar MIMO de monitoreo del estrés de conducción asistido por aprendizajeautomático supervisado explora la intersección de los sistemas de radar MIMO y el aprendizaje automático en el contexto de laseguridad del vehículo. Este estudio demuestra cómo los algoritmos de ML supervisados pueden ser entrenados para interpretarseñales fisiológicas capturadas por un sistema de radar MIMO para evaluar con precisión los niveles de estrés del conductor.Los resultados demuestran una precisión de detección del sueño del 90\%, una alerta del 96\% y una ansiedad del 85%. Estainvestigación podría contribuir significativamente al desarrollo de vehículos más inteligentes y seguros que puedan adaptarse alestado emocional del conductor, reduciendo potencialmente el riesgo de accidentes relacionados con el estrés y mejorando laseguridad vial en general.La tercera investigación, el reconocimiento de la expresión facial del dolor en 3D utilizando un perfilador de radar ML-MIMO,representa un avance significativo en las técnicas de evaluación del dolor. Esta investigación aplica con éxito la tecnología deradar MIMO asistida por aprendizaje automático para reconocer las expresiones faciales basadas en 3D como indicativas dedolor. Este método objetivo y no invasivo compara las mediciones del sistema de radar MIMO con los del sistema decodificación de acción facial, revelando una precisión del 92%. Esta tecnología es útil en entornos médicos donde laautoevaluación no es posible o no es confiable, como en las unidades de cuidados intensivos o la atención pediátrica.Estos tres estudios innovadores que utilizan sistemas de radar MIMO y aprendizaje automático para el monitoreo de la salud, laseguridad de los vehículos y la evaluación del dolor ofrecen mejoras significativas sobre las técnicas tradicionales, lo quedemuestra la versatilidad y el potencial de estas tecnologías, abriendo nuevas vías para futuras investigaciones.

Tribunal:
     PRESIDENT: BOAG, AMIR
     SECRETARI: HELDRING, ALEXANDER
     VOCAL: VIPIANA, FRANCESCA
Resumen de tesis: El objetivo de esta tesis es incrementar la eficiencia computacional de los mètodos de ecuación integral para resolver elproblema de la dispersión electromagnètica incorporando cálculos aleatorios. La aleatorización permite aligerar la cargacomputacional sustituyendo costosas operacions exactas por otras aproximadas de menor coste. Además, minimiza lanecesidad de comunicaciones entre procesadores, dando lugar a algoritmos altamente escalables. Elegimos el problema de ladispersión electromagnètica en agrupaciones de nanoportículas plasmónicas como caso de estutdio. Los métodos estocásticosson adecuados para este tipo de problemas porque a menudo pueden ser caracterizados por medios estadísticos.El problema de la dispersión electromagnética en su forma integral se discretiza con el Método de los Momentos, que consisteen expandir la incógnita del problema como una combinación de funciones base y proyectar ambos lados de la ecuación sobreun conjunto de funciones peso. El resultado es un sistema lineal de ecuaciones algebraicas que aproxima la ecuación funcionaloriginal. Este sistema lineal se resuelve habitualmente con métodos iterativos. Por otro lado, calcular y manipular la matriz delsistema is inviable para la mayoría de problemas realistas. Esto se soluciona mediante el uso de métodos de compresión queaprovechan el reducido número de grados de libertad de la interacción electromagnética entre subdominios distantes del objeto.En este trabajo, proponemos un método para resolver el problema de la dispersión electromagnética basado en la serie deBorn-Neumann. Este formalismo expresa la inversa del operador de dispersión como una serie de potencias del propiooperador. Debido a la estructura de esta expansión, los métodos de Montecarlo pueden emplearse para acelerar el cálculo de lasolución del problema de la dispersión. Esta tesis presenta contribuciones en los siguientes dos ámbitos:En primer lugar, la relación entre la serie de Born-Neumann, los métodos semiiterativos, los métodos de subespacio de Krylov ylas transformaciones conformes. Tanto los métodos de Krylov como los semiiterativos aproximan la inversa de un operadorlineal como una combinación lineal de potencias del propio operador. La diferencia estriba en la forma de encontrar loscoeficientes de tal combinación lineal: mientras que los métodos de subespacio de Krylov buscan activamente estos coeficientesminimizando un cierto residuo, los métodos semiiterativos los obtienen aplicando una transformación fija basada en asuncionesacerca del espectro del operador. Analizamos la relación entre ambas familas de métodos y estudiamos su conexión con lastransformaciones conformes.En segundo lugar, las propiedades de convergencia del método de Montecarlo de Ulam-Neumann. Este método aproxima lasolución de la ecuación mediente un muestreo aleatorio sobre los términos de la expansión de Born-Neuman. Estudiamosademás las propiedades de convergencia de este método cuando se muestrean submatrices en lugar de elementos individualesde la matriz, y proponemos un esquema alternativo de muestreo basado en aproximar independientemente cada término de laserie de Born-Neumann que converge en un abanico más amplio de situaciones.En la última parte de este trabajo, implementamos y probamos un método de compresión estocástico para la matriz deimpedancias obtenida con el Método de los Momentos. El paralelismo inherente de este método permite explotar lascapacidades de procesadores de alto rendimiento como las GPUs.

Tribunal:
     PRESIDENT: CAPARRA, GIANLUCA
     SECRETARI: BARTZOUDIS, NIKOLAOS
     VOCAL: FONT BACH, JOSEP ORIOL
Resumen de tesis: La rápida evolución en la tecnología de navegación por satélite (GNSS) requiere herramientas avanzadas de prototipado para explorar nuevas señales y desarrollar sistemas innovadores. El prototipado es esencial en el proceso de diseño y desarrollo, ya que permite a los investigadores probar y refinar sus ideas antes de implementarlas a gran escala.El prototipado utilizando receptores GNSS comerciales plantea varios desafíos. Actualmente, estos receptores se basan principalmente en circuitos integrados de aplicación específica (ASICs), los cuales se caracterizan por su bajo consumo de energía, dimensiones compactas y bajo coste, pero ofrecen flexibilidad limitada. Aunque algunos dispositivos comerciales incorporan técnicas de radio definida por software (SDR), a menudo contienen código propietario que restringe la reconfiguración a través de una interfaz de programación de aplicaciones (API) establecida por el fabricante.Los receptores GNSS basados en software libre y de código abierto se han convertido en recursos muy valiosos en el campo de la investigación y desarrollo, especialmente en la navegación por satélite. Estos receptores son muy valorados por su adaptabilidad y flexibilidad, lo que permite a los investigadores adaptar el software para necesidades experimentales específicas o desarrollar nuevos algoritmos de procesado de señales. Sin embargo, los receptores definidos por software tienden a ser menos eficientes en términos de energía en comparación con los receptores basados en hardware, ya que operan en procesadores de propósito general, los cuales no están optimizados para el bajo consumo de energía.Esta tesis se enfoca en el diseño y desarrollo de una arquitectura de bajo coste para el prototipado de receptores GNSS experimentales, basada en sistemas en un chip con matrices de puertas programables en campo (SoC FPGAs). Esta arquitectura supera las limitaciones de los receptores GNSS comerciales en términos de adaptabilidad, flexibilidad y capacidad de reprogramación, y ofrece una eficiencia energética mejorada en comparación con los receptores basados en software que dependen de procesadores de propósito general. La estrategia consiste en combinar la versatilidad de la radio definida por software con el paralelismo intensivo y el consumo de energía optimizado de los dispositivos lógicos programables, proporcionando lo mejor de ambos mundos. Esta fusión permite el desarrollo de receptores GNSS compactos y portátiles, facilitando así el prototipado de dispositivos embebidos adecuados para pruebas de campo. Además, el núcleo de procesado GNSS se basa en una implementación de software libre y de código abierto, lo que proporciona acceso detallado a la cadena de procesamiento de señales y permite la exploración y modificación sin restricciones de los algoritmos utilizados.Esta tesis también presenta una metodología de diseño para el desarrollo de nuevos prototipos y nuevos algoritmos de procesado de señales GNSS basados en la arquitectura SoC FPGA propuesta. Esta metodología pone especial énfasis en la reutilización de código, un aspecto clave para reducir los costes y tiempos de desarrollo.Las aplicaciones prácticas de esta arquitectura se han demostrado a través de tres prototipos: un receptor GNSS para órbita terrestre baja (LEO), un regenerador de señales GNSS y un receptor GNSS de alta sensibilidad.El enfoque innovador presentado en esta tesis facilita el desarrollo de prototipos experimentales de receptores y generadores de señales GNSS flexibles y portátiles, adecuados tanto para experimentos de laboratorio como para pruebas de campo.

Tribunal:
     PRESIDENT: BLANCH LLOSA, ESTEFANIA
     SECRETARI: SANZ SUBIRANA, JAIME
     VOCAL: GARCÍA RIGO, ALBERTO
Resumen de tesis: Esta tesis doctoral pretende estudiar el centelleo ionosférico y su relación con algunas de sus fuentes, en particular la correlación observada entre la perturbación ionosférica y la litosfera. Sin embargo, antes de abordar este tema, se han desarrollado algunos simuladores y modelos.En esta tesis se ha desarrollado un trazador de rayos transionosférico para simular los efectos de una onda electromagnética que viaja a través de la ionosfera terrestre. Consiste en una versión actualizada de un antiguo algoritmo incluyendo los modelos más recientes de densidad ionosférica, campo geomagnético y composición atmosférica, además de un modelo de burbujas ionosféricas.El centelleo ionosférico es el cambio rápido de intensidad y fase sufrido por las ondas electromagnéticas atravesando la ionosfera. Está motivado por las fluctuaciones turbulentas de densidad de electrones en la ionosfera en diferentes escalas temporales y espaciales. El centelleo ionosférico es más probable en las regiones ecuatoriales tras la puesta de sol y en los polos, pero se ve también afectado por la meteorología espacial. Su comportamiento se estudia mediante modelos matemáticos como el de Rino, que utiliza una pantalla de fase para calcular los cambios de fase e intensidad. Este modelo es capaz de estimar los índices de centelleo (S4, y sigma_phi) para cualquier geometría de rayo, pero necesita ciertas entradas que caractericen las condiciones ionosféricas. Estas entradas se refieren a la intensidad y la distribución espectral de las fluctuaciones (CkL, y q), y a su forma y velocidad.El modelo WBMOD es uno de los modelos climatológicos ampliamente utilizados para proporcionar globalmente los parámetros de centelleo ionosférico en función de la fecha, la hora, el lugar y las condiciones geomagnéticas/solares. Sin embargo, este modelo no es de libre acceso. El trabajo presentado en esta tesis doctoral es el desarrollo de un modelo gemelo aproximado de WBMOD basado en redes neuronales entrenadas con los datos disponibles de WBMOD.El centelleo ionosférico puede estimarse a partir de señales GNSS, mediante diferentes técnicas. En primer lugar, mediante la medición directa de la señal GNSS en estaciones terrestres. Segundo, mediante la técnica de reflectometría GNSS, que usa la onda reflejada sobre el océano. Tercero, empleando la técnica de radioocultación GNSS, que estudia la señal procedente de los satélites GNSS cerca del horizonte, atravesando tangencialmente la ionosfera. Estas tres técnicas juntas permiten una cobertura sobre regiones en las que no existen las estaciones terrestres tradicionales, es decir, los océanos.Muchos estudios realizados en las últimas décadas han puesto de manifiesto un acoplamiento entre la litosfera, la atmósfera y la ionosfera, el denominado LAIC. Estos estudios informan de cambios en el contenido total de electrones de la ionosfera, de perturbaciones en el campo magnético o de la detección de radiaciones de frecuencia extremadamente baja, entre otros fenómenos, tanto antes como después de los fenómenos sísmicos. En esta tesis se ha estudiado la relación entre el centelleo ionosférico detectado por los tres métodos antes mencionados y los fenómenos sísmicos, centrándose en las firmas precursoras. Para ello, se ha realizado un estudio preliminar para evaluar la eficacia de la Reflectometría GNSS para detectar el centelleo ionosférico utilizando datos GNSS-R de CYGNSS.Por último, esta tesis doctoral presenta el estudio estadístico sobre la relación entre las anomalías de centelleo ionosférico y los terremotos a nivel global y, en un segundo paso, en relación con la actividad sísmica localizada producida por una erupción volcánica en La Palma en 2021. Los resultados de estas partes encontraron una pequeña firma de las anomalías de centelleo ionosférico como señales precursoras de terremotos. Sin embargo, esta evidencia es tan pequeña que no permite su uso directo como sistema de alarma temprana de la actividad sísimca.

Tribunal:
     PRESIDENT: FERRANDO BATALLER, MIGUEL
     SECRETARI: RIUS CASALS, JUAN-MANUEL
     VOCAL NO PRESENCIAL: RAMÍREZ ARROYAVE, GERMÁN AUGUSTO
Resumen de tesis: 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
Resumen de tesis: 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
Resumen de tesis: 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
Resumen de tesis: 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
Resumen de tesis: La emergencia de los teléfonos inteligentes no solo cambió la forma en que las personas usan sus teléfonos, sino que tambiénmodificó la cantidad de tráfico que las redes deben manejar, aumentando la demanda de tasas de datos más altas. El resultadogeneral fue la aparición de las redes 4G y, en la actualidad, el desarrollo actual de las redes 5G, lo que implica la necesidad de másbandas de frecuencia y la aplicación de nuevas técnicas como la Carrier Agregation (CA), antenas MIMO, etc... Todas estasnecesidades impulsadas por el mercado suponen un gran desafío para la industria de radiofrecuencia (RF), que ha enfrentado lanecesidad de miniaturización y coexistencia de bandas en sus dispositivos desde el inicio de las comunicaciones móviles.Los filtros de microondas basados en resonadores de Onda Acústica de Volumen (BAW, por sus siglas en inglés) han logradohasta el día de hoy superar estas limitaciones. Estos dispositivos consisten en una delgada capa piezoeléctrica compuesta por doselectrodos metálicos y un método de confinamiento acústico, que puede ser simplemente aire o un reflector de Bragg. El uso detecnología electroacústica permite reducir el tamaño del filtro hasta en cinco órdenes de magnitud, lo que permite la integración demúltiples filtros en dispositivos móviles. Esta tesis se centra en modelar los diferentes comportamientos físicos a nivel deresonador que afectan el rendimiento de los filtros.La primera parte de esta tesis se refiere a la respuesta espuria de los resonadores BAW. Esta respuesta es originada por ondasacústicas que viajan en la dimensión lateral del resonador. Estas ondas se acoplan electromecánicamente, degradando larespuesta del filtro. Los filtros BAW han sido capaces de superar esta limitación suprimiéndolos mediante el uso de diferentesgeometrías en los electrodos (Apodización), o rodeando el electrodo con un marco de grosor reducido o aumentado (Border Ring).La naturaleza de estas ondas se estudia a lo largo de la tesis y se proponen varios modelos equivalentes para predecirlas conprecisión y diseñar las correspondientes estructuras de supresión.Una de las contribuciones de esta tesis con respecto a las resonancias espurias laterales consiste en utilizar un modelo de Masonmodificado para determinar el origen de las resonancias espurias adicionales generadas por el Border Ring. Estas resonanciaspueden atribuirse a un modo acústico, diferente del fundamental, que se propaga a través del conjunto del resonador. Al agregarfuentes no lineales a ese modelo, también se estudian las emisiones del segundo armónico (H2, por sus siglas en inglés) y elimpacto de las resonancias espurias en ellas.Finalmente, se propone un nuevo modelo equivalente basado en el método de la Matriz de Línea de Transmisión (TLM, por sussiglas en inglés) para la cavidad acústica de un resonador BAW. Este nuevo enfoque puede modelar resonadores con diferentesgeometrías de electrodos de manera mucho más rápida que los métodos tradicionalmente utilizados como el Método de ElementosFinitos (FEM, por sus siglas en inglés). Además, al determinar diferentes regiones de propagación, puede utilizarse para modelartanto la apodización como el Border Ring al mismo tiempo.La segunda familia de contribuciones se refiere al comportamiento termoelástico del resonador BAW. Un sólido se calienta cuandose comprime y viceversa. En una oscilación armónica, cuando el calor puede fluir a través de las regiones del sólido, este flujo deregiones más calientes a más frías genera una relajación de la onda acústica. Esto es el amortiguamiento termoelástico. Se utilizaun modelo Mason termo-electro-mecánico para cuantificar esta fuente de pérdidas en los resonadores BAW. El modelo secompara con datos experimentales tomados a temperaturas criogénicas y un análisis de pérdidas de las resonancias espuriasfuera de banda originadas en el reflector de Bragg.