Formulación espectral de la radiación en coordenadas cartesianas, cilíndricas y esféricas. Aplicación de la formulación a problemas de diagnostico de antenas, análisis del efecto de radomos y transformación campo próximo campo lejano.Estudio del efecto de errores de medida en campo próximo cilíndrico sobre el diagrama de radiación. Se aplican los desarrollos realizados al diseño, construcción y validación de un campo próximo de medida de antenas en coordenadas cilíndricas. / A unified approach of radiation of sources (antennas) in Cartesian, cylindrical and spherical coordinates is presented. The relationship between model expansions is developed and major characteristics of each modal expansion are discussed.The formulation is applied to the near to far field transformation in cylindrical coordinates and design expressions for the implementation of a cylindrical near-field range are developed. These design expressions allow to specify the measuring system in terms of positioning errors and required signal to noise ratio to achieve a certain degree of accuracy in the far field radiation pattern.Finally, a practical design of a cylindrical near field range operating in S band is presented.

En esta tesis se estudia el problema de modelado geométrico de objetos arbitrarios para aplicaciones de análisis electromagnético. El objetivo principal ha sido el desarrollo de un proceso completo, lo mas general posible, de modelado, discretización y análisis electromagnético con distintos métodos numéricos y asintóticos. Los modelo de superficies paramétricas seprocesan de la siguiente forma en función del método de análisis: Elementos de contorno: se discretizan lassuperficies paramétricas en elementos finitossuperficiales. Elementos finitos: se realiza un malladodel volumen encerrado por las superficies paramétricas. Gradiente conjugado con fft: la malla volumétrica setransforma en una malla regular. Métodos de alta frecuencia: se procesa gráficamente una visualización realista del modelo de superficies paramétricas.

La identificació per radiofreqüència (RFID) és una tecnologia de comunicació sense fils entre un lector i un transductor anomenat etiqueta, que s’adhereix als objectes per a identificar-los o emmagatzemar-ne informació. A diferència dels seus predecessors, els codis de barres òptics, l’enllaç de comunicació no requereix visió directe i es poden llegir múltiples etiquetes al mateix instant de temps. El rang d’operació és significativament superior també. Totes aquestes característiques afavoreixen el desenvolupament del que serà, segons els experts, la revolució de la Internet de les Coses, que permetrà identificar qualsevol objecte etiquetat des de qualsevol ordinador, instantàniament. Només dos factors impedeixen el desenvolupament i expansió de la tecnologia RFID: la falta d’uniformitat en la estandardització i els costos dels sistemes RFID, que van disminuint ràpidament any rere any. La finalitat de la tesi és abordar i aportar solucions a la falta d’homogeneïtat en els estàndards de RFID en el rang de freqüències ultra altes (UHF). L’objectiu, per tant, es centra en dissenyar etiquetes RFID per operar en les bandes de freqüència de les diferents regions del món. És a dir, es dissenyaran etiquetes RFID duals en freqüència per operar en diferents regions. Per aconseguir aquesta fita es desenvolupa un mètode pertorbatiu mitjançant les línies de transmissió artificials de tipus ressonant, basades en conceptes metamaterial. Aquestes línies permeten cert control dels paràmetres elèctrics de les xarxes d’adaptació que es concatenaran entre l’antena i el xip de l’etiqueta RFID. Així, aprofitant les característiques de controlabilitat dels metamaterials, s’implementen etiquetes RFID multibanda. L’estudi analític del mètode pertorbatiu, així com el disseny, fabricació i mesura de les etiquetes RFID són els blocs principals d’aquest treball. / Radiofrequency identification (RFID) is a wireless communication technology, consisting on a link between a reader and a transducer namely tag. The tag is attached to the objects in order to identifier them and to provide information of such objects. RFID is being developed to replace the optical bar codes, because it offers some relevant advantages as the possibility to read multiples tags at the same time without direct line of sight. It also involves that the RFID read ranges are largest. According to experts, the RFID technology will allow to develop the revolution of The Internet of Things, which can identifier any tagged object from any computer, instantly. However there are two factors which hinder the development and expansion of RFID technology: the standard (lack of uniformity) and the costs associated to RFID systems, which are decreasing year after year. The thesis goal deals with solutions to solve the lack of uniformity of the standard in the RFID ultra-high frequencies (UHF).Therefore, the thesis aim consists in designing RFID tags capable to operate at two frequency bands of the different worldwide regions. In order to achieve this target a perturbation method has been carried out by means of the resonant-type artificial transmission lines, based in metamaterial concepts. Such lines can engineer and tailor the dispersion diagram and characteristic impedance (to some extend) of the impedance matching networks, which are cascaded between the antenna and the chip of the tag. Then, it is possible to implement multiband RFID tags, thanks to the metamaterial controllability. This work has compiled the analytical study of the perturbation method, and also the design, fabrication and measure of the RFID tags.

Les infrastructures i capacitats d'un país en matèria de telecomunicacions han estat considerades habitualment com un factor de progrés social i econòmic. Les telecomunicacions constitueixen una de les eines més poderoses que tenim el conjunt dels ciutadans per relacionar nos, per accedir a la informació i, en definitiva, per arribar al coneixement.Una xarxa de telecomunicacions que vulgui arribar als ciutadans sempre s'ha construït sobre i tenint en compte un territori; dit d'una altra manera la configuració que presenta el territori es decisiva.Al llarg de la història, han estat diferents els sistemes de telecomunicacions fets servir. Molts han estat els factors que han determinat l'ocupació i el desenvolupament del territori. Aquests sistemes, amb la incorporació de la tecnologia, han anat evolucionant ràpidament durant els segles XIX, XX i XXI, des del telègraf òptic fins a l'actual transmissió de dades inalàmbrica.Aquests sistemes es poden dividir en dos: telecomunicacions unidireccionals i telecomunicacions bidireccionals. Es destacable la diferent interacció que tenen sobre el comportament humà i sobretot la diferent forma amb la que han anat ocupant el territori. Cada sistema demana la seva pròpia infraestructura de telecomunicació; cada sistema té els seus propis requeriments tecnològics que condicionen la forma en la implantació. Aquesta imatge que presenten acaba sent moltes vegades referent en el territori amb el que s'identifiquen.Amplia i complexa és la normativa legal que afecta el camp de les telecomunicacions i la seva integració en el medi. Molts són els àmbits que hi tenen competència: l'europeu, l'estatal, l'autonòmic i el local. No sempre és complementen per acabar tenint la normativa que és necessària.La problemàtica d'impacte ambiental en el paisatge i a la ciutat tenen diferents vessants i components. Com a criteris d'intervenció cal tenir present la realitat del país, els diferents operadors finals i d'infraestructures, les diferents tecnologies, i els seus requeriments i servituds que comporten implícits. Prèviament caldrà fer els següents anàlisis: de la percepció, de l'entorn proper, l'urbanístic, i el de la instal·lació. D'entre les mesures correctores que s'utilitzen es pot destacar: l'afirmació, la integració, l'ocultació, i la distracció. S'estudien i justifiquen diversos prototipus desenvolupats de formes d'implantació (casetes i torres), tan en medi rural com urbà, que intenten aplicar la normativa incipient i els criteris que s'estableixen pel que fa a integració i mimetització. S'aborden diferents propostes o línies de treball desenvolupades per poder adoptar en els diferents projectes a redactar i en les posteriors intervencions on actuar. Com a conclusió es referma que les intervencions en matèria d'infraestructures cal fer-les: des del coneixement de la tecnologia a la que serveixen, des de l'estudi de les particularitats mediambientals del territori on s'implanten, i amb l'aplicació de la normativa pendent de desenvolupar. També s'insisteix en la importància d'establir els papers que li corresponen a cadascun dels agents: els operadors finals i els operadors d'infraestructures. Finalment es resumeixen les actuacions que cal emprendre dins del camp mediambiental tot seguint un desplegament tecnològic racional.A la Tesi se li han afegit uns annexos corresponents a diferents treballs teòrics i pràctics realitzats per l'obtenció de diferents llicències i autoritzacions administratives, i efectuats en paral·lel i seguint els criteris utilitzats en la seva confecció. / A country's telecommunications capacity and infrastructure have often been considered an indicator of social and economic progress. Telecommunications constitute one of the most powerful tools we, as citizens, have to relate to each other, access information and, essentially, to gain knowledge.A communications network that reaches the people has always been built in relation to the territory covered or, put another way, the territory to be covered decides how the network will be constructed.Throughout history, different systems of telecommunication have been used. Many factors have decided the occupation and development of territory. During the 19th, 20th and 21st centuries, with the incorporation of developing technology, the telecommunications systems used have developed very quickly from the optical telegraph to modern wireless data transmission. These telecommunications systems can be divided into two types: uni-directional and bidirectional. It is remarkable what different effects they have had on human behaviour and the different ways in which they have covered territory. Each system requires its own infrastructure and each has its own technological characteristics which determine how they are implemented. Thus, their appearance often depends on the territory in which they find themselves.The regulations which control the environmental impact of a telecommunications system are broad and complex. They fall under many competent regulatory authorities: European, national, regional autonomous and local government. These authorities do not always complement each other and often do not result in adequate or consistent standards.The problem of the environmental impact on both rural and urban landscape has many aspects and components. Any intervention criteria must take into account the realities of the country, the infrastructure and final operators, and the different technologies along with their implied requirements and dependencies. First, the following analyses are required: perception, the immediate environment, town or city planning, and installation. Among the corrective measures to be used, affirmation, integration, concealment and camouflage can be highlighted.Several different examples of already developed types of installation (buildings and towers) are studied in both rural and urban environments taking into account existing and expected regulations which are to be established for integration and camouflage. Different proposals or lines of work and later interventions are described which would bring these examples into line with present and future regulations.In conclusion, it is shown to be important that interventions in infrastructure implementation are important. They must be approached from several points of view: knowledge of the particular technology involved, the environmental characteristics of the territory in which they are installed, and possible future standards and regulations must be taken into account. It is also important to consider the role of both the infrastructure and the final operators. Finally the required environmental actions are listed from the standpoint of an unfolding technological picture.Attached to this thesis are different theoretical and practical works carried out to obtain the administrative authorisations and building permissions. These works were conducted in parallel to the thesis and following the criteria established.

Esta tesis aborda la sincronización de una o varias réplicas de una señal conocida recibidas en un entorno con propagación multicamino e interferencias direccionales. Uno de los hilos conductores de este trabajo es la aplicación sistemática del principio de máxima verosimilitud (ML) junto con un modelo de señal en el cual las armas espaciales no tienen estructura, y en cual el ruido es Gaussiano y presenta una matriz de correlación desconocida. Esta última suposición es fundamental a la hora de obtener estimadores capaces de atenuar las señales interferentes que presentan algún tipo de estructura, y esto se consigue sin necesidad de recurrir a la estimación de ciertos parámetros de dichas señales. Por otra parte, la suposición de que las armas espaciales carecen de estructura tiene ventajas desde un punto de vista práctico, al mismo tiempo que simplifica la estimación del resto de parámetros ya que las estimaciones de estas firmas se pueden calcular de forma cerrada. Esto constituye un primer paso hacia la eliminación de las búsquedas en múltiples dimensiones, que es otro de los objetivos perseguidos en este trabajo.En la primera parte de la tesis se deduce la solución de máxima verosimilitud para el problema general de estimación de retardos cuando el ruido tiene correlación espacial desconocida. Se demuestra que el criterio resultante para los retardos es consistente y asintóticamente eficiente, pero también es altamente no-lineal debido a la presencia del determinante de una matriz y no permite, por tanto, el uso de procedimientos sencillos de optimización. Asimismo, se demuestra y se argumenta intuitivamente que el criterio _ optimo ML se puede aproximar por una función de coste más sencilla que es asintóticamente equivalente. A diferencia de otros problemas de estimación, en el caso tratado aquí, el primer término del desarrollo de Taylor del estimador ML no conserva la eficiencia asintótica. La característica esencial de la nueva función de coste es que depende linealmente de la matriz de proyección sobre el subespacio de las señales y, por lo tanto, admite ser minimizada mediante el algoritmo IQML, que es eficiente desde el punto de vista computacional. Además, la existencia de métodos de inicialización sencillos y robustos a las interferencias, los cuales se basan en el uso de una matriz de pesos igual a la identidad y posiblemente también en el algoritmo ESPRIT, hace que el esquema de estimación propuesto pueda ser viable para un diseño práctico. La nueva función de coste se puede aplicar de la misma manera a la estimación del retardo en un canal FIR. En este caso, el algoritmo IQML se puede modificar de forma que, en cada iteración, la estimación del retardo se obtiene a partir de las raíces de un polinomio cuyo orden es igual a la longitud del canal.El objetivo perseguido por los estimadores presentados en la segunda parte de la tesis es aprovechar una particularidad de los sistemas GNSS (Global Navigation Satellite Systems), que consiste en que la dirección de llegada de la señal directa puede ser conocida a priori. Basándose en esta información adicional y suponiendo que el array está calibrado, se propone un modelo simplificado, aunque al mismo tiempo aproximado, para la señal recibida. En este modelo todas las señales excepto la señal directa se engloban en un término con correlación espacial desconocida. Se analizan los estimadores ML del retardo y de la fase de portadora de la señal directa. El sesgo producido por las componentes multicamino al utilizar estos estimadores se reduce de forma muy importante con respecto al sesgo que sufren otros métodos. De hecho, el error cuadrático medio de los estimadores propuestos es en muchas ocasiones muy próximo o incluso inferior al mínimo error que se puede alcanzar con modelos más detallados del canal multicamino. Asimismo, se presentan dos algoritmos de estimación del retardo basados en el cálculo de las raíces de un polinomio. Se demuestra también que las estimaciones ML se pueden obtener a partir de la señal de salida de un conformador de haz híbrido. Debido a que el propio conformador depende de las estimaciones del retardo y de la amplitud de la señal directa, el uso de un algoritmo iterativo surge de forma natural. La formulación mediante el conformador híbrido proporciona una interpretación alternativa interesante de la estimación ML, y podrá ser apropiada para una realización práctica. Finalmente, se demuestra analíticamente y numéricamente que el estimador propuesto para el retardo es robusto frente a errores en el valor nominal del vector de enfoque de la señal directa, y se presenta una manera de extender el margen tolerable de errores de apuntamiento.En la última parte de la tesis se trata la sincronización de un usuario deseado que transmite una secuencia de entrenamiento conocida en un sistema de comunicaciones DS-CDMA.El modelo de señal utilizado agrupa el ruido, y la interferencia externa y de acceso múltiple en un término de ruido equivalente que presenta una matriz de correlación espacio-temporal desconocida. Partiendo de este modelo, se deduce un estimador del retardo que es una aproximación para un numero grande de muestras del estimador ML exacto y que es apropiado para canales con desvanecimientos lentos y noselectivos en frecuencia. El estimador propuesto es una técnica de un solo usuario y es resistente al efecto near-far. Su importancia radica en el hecho de que aprovecha la estructura de las señales en el dominio temporal y espacial, lo que contrasta con otros métodos existentes que, a pesar de utilizar un array de antenas, sólo utilizan la estructura de las señales en uno de los dos dominios. En un sistema de comunicaciones móviles, el usuario deseado está interferido por un número generalmente elevado de señales de otros usuarios y por posibles interferencias externas. En concordancia con este hecho, los resultados numéricos han mostrado que el uso conjunto de todos los grados de libertad espacio-temporales es indispensable para la correcta adquisición y seguimiento del retardo en sistemas con una carga elevada de usuarios y/o en presencia de interferencias externas. / The thesis deals with the synchronization of one or several replicas of a known signal received in a scenario with multipath propagation and directional interference. A connecting theme along this work is the systematic application of the maximum likelihood (ML) principle together with a signal model in which the spatial signatures are unstructured and the noise term is Gaussian with an unknown correlation matrix. This last assumption is key in obtaining estimators that are capable of mitigating the disturbing signals that exhibit certain structure. On the other hand, the assumption of unstructured spatial signatures is interesting from a practical standpoint and facilitates the estimation. The elimination of the multidimensional searches required by many estimators is one of the main objectives of the thesis.In the first part of the thesis, the maximum likelihood solution to the general time delay estimation problem for the case of noise with unknown spatial correlation is derived. The resulting criterion for the delays is shown to be consistent and asymptotically efficient; but it is highly non-linear, and does not lead to simple optimization procedures. It is shown that the optimal ML criterion can be approximated by an asymptotically equivalent cost function. The cost function depends linearly on the projection matrix onto the subspace spanned by the signals, and hence it can be minimized using the IQML algorithm. The existence of simple initialization schemes based on identity weightings or ESPRIT makes the approach viable for practical implementation. The proposed cost function can be applied to the estimation of the delay in a FIR channel. In this case, each iteration of IQML comes down to rooting a polynomial.The goal of the estimators presented in the second part of the thesis is to take advantage of one particularity of the GNSS (Global Navigation Satellite Systems) systems, such as GPS and GLONASS, consisting in that the direction-of-arrival of the line-of-sight signal may be known a priori. A simplified and approximate model for the received signal is proposed. The ML estimators of the time delay and carrier phase of the direct signal largely reduce the bias produced by multipath components. Their RMSE is in many situations very close to or even better than the best possible performance attainable with more detailed models of the multipath channel. It is also shown that the ML estimates can be obtained from the output signal of a hybrid beamformer. In the last part of the thesis, the synchronization of a desired user transmitting a known training sequence in a DS-CDMA communication system is addressed. Multiple-access interference, external interference and noise are assumed to have unknown space-time correlation. A large-sample ML code-timing estimator that operates in frequency-nonselective, slowly fading channels is derived. It is a single-user and near-far resistant method. It is shown that the use of all spatial and temporal degrees of freedom is indispensable for the correct acquisition and tracking of the synchronization parameters in heavily loaded systems and/or in the presence of external interference.

Aquesta tesi es dedica a l'anàlisi de la justícia a la capa física en entorns de comunicacions amb múltiples antenes i diversos usuaris, cosa que implica un nou punt de vista sobre problemas tradicionals. Malgrat això, el grau d'equitat o desigualtat en la distribució de recursos ha estat estudiat en profunditat en altres camps com Economia o Ciències Socials. En el fons, el enginyers tendeixen a optimizar les prestacions globals, però quan hi ha múltiples usuaris en escena, aquella optimització no és necessàriament la millor opció. En sistemes mòbils, per exemple, l'usuari amb unes males condicions de canal pot patir les conseqüències d'un controlador central que basi les seves decisions en la millor qualitat instantània del canal. En aquest sentit, el problema s'encara des de quatre perspectives diferents: processament d'antenes, assignació de potència, assignació de bits, i combinació de diversitat en espai (SDMA) amb múltiples subportadores (OFDM).Abans del contingut tècnic, es descriu en detall l'entorn on s'emmarca aquesta tesi. La contribució de l'autor com a tal comença amb l'anàlisi de la justícia no només pel processament al transmissor, però també pel límit superior que representa la tècnica cooperativa entre el transmissor i el receptor. L'anàlisi de SNR pel forçador de zeros, el dirty paper i l'estratègia cooperativa entre transmissor i receptor està basada en la teoria de carteres, i consisteix bàsicament a calcular la mitja i la variància de cada esquema. Es veu que una mitja superior ve donada per una major variància en l'assignació de recursos. Així com a aquestes tècniques d'antenes, la justícia hi és implícita, es fa totalment explícita en la tria d'una tècnica de distribució de potència amb un conformador forçador de zeros. Llavors, les funcions objectiu tradicionals a la literatura es comparen en termes de justícia, això és en termes del màxim i el mínim, a més de la mitja o la suma. Aquí es pot veure que optimitzar les prestacions globals d'una cel·la (p.ex tècniques de mínima suma de BER o màxima suma de rate) implica una distribució més desigual dels recursos entre els usuaris. Per una altra banda, les tècniques max-min tendeixen a fer una distribució dels recursos més paritària entre els usuaris, alhora que perden en prestacions globals.A més, l'assignació de potència basada en teoria de jocs es compara a les tècniques tradicionals, i es mostra que la funció d'utilitat àmpliament utilitzada en aquest context té una taxa d'error inacceptable. Llavors, la funció a optimitzar s'ha de triar de forma acurada, per tal d'evitar possibles conseqüències indesitjables. Un altre problema interessant és el control d'admissió, és a dir, la selecció d'un subconjunt d'usuaris que han de ser servits simultàniament. Normalment, el control d'admissió és necessari per complir els requeriments de les comunicacions, en termes de retard o taxa d'error, entre d'altres. Es proposa un nou algoritme que està entre mig de les tècniques tradicionals a l'eix de la justícia, l'assignació uniforme de potència i l'esquema que dóna igual rate i BER a tots els usuaris.Després d'això, l'anàlisi de la justícia es fa per l'assignació de bits. Primer, el punt de vista tradicional de la maximització de la suma de rates es contraposa a la maximització de la mínima rate, que finalment assigna a tots el usuaris un número igual de bits. Un altre cop, el controlador central ha de balancejar les necessitats individuals amb les prestacions globals. Malgrat això, es proposa un algoritme que té un comportament intermig entre els esquemes tradicionals. A més, s'estudien una extensió per tal de combinar la diversitat en espai amb la freqüencial, per tant, s'analitzen sistemes SDMA/OFDM, pels quals s'extenen els algoritmes inicialment dissenyats per SDMA. Com que les funcions objectiu són NP-completes i molt difícils de resoldre fins i tot amb un nombre moderat d'usuaris i antenes, les solucions subòptimes són clarament bones candidates. A més, temes pràctics com la senyalització i la reducció en complexitat són tractats des d'un clar punt de vista d'enginyeria. / This dissertation is devoted to the analysis of fairness at the physical layer in multi-antenna multi-user communications, which implies a new view on traditional techniques. However, the degree of equality/inequality of any resource distribution has been extensively studied in other fields such as Economics or Social Sciences. Indeed, engineers usually aim at optimizing the total performance, but when multiple users come into play, the overall optimization might not necessarily be the best thing to do. For instance in wireless systems, the user with a bad channel condition might suffer the consequences from the selective choice based on the instantaneous channel quality made by a centralized entity. In this sense, the problem has four different perspectives: antenna processing, power allocation, bit allocation, and combination of space diversity (SDMA) with multiple subcarriers (OFDM).Before the technical content, the landscape where this dissertation is contained is described in detail. The contribution of the author starts with the analysis of fairness conducted not only for transmit processing, but also for the upper bound that represents the cooperative strategy between the transmitter and the receiver. The SNR analysis for zero forcing, dirty paper, and the cooperative scheme, is based on portfolio theory, and basically consists of the computation of the mean and the variance of each scheme. Interestingly, a higher mean performance comes at the expense of a higher variance in the resource allocation. Whereas in these antenna array techniques, the fairness is implicit, it is made explicit afterwards by the selection of a power allocation technique with a zero forcing beamforming. The traditional objective functions available in the literature are here compared in terms of fairness, i.e. not only the mean or sum value are analyzed, but also the minimum and the maximum. It can be stated that optimizing the global performance of a cell (e.g. a minimum sum BER or maximum sum rate techniques) comes at the expense of an uneven distribution of the resources among the users. On the other hand, max-min techniques tend to distribute the resources more equally at the expense of loosing in global performance.Moreover, the game-theoretic power allocation is compared to traditional techniques, and it is shown that the widespread utility function in this context yields an unacceptable BER. Therefore, the optimizing criterion shall be carefully chosen to avoid undesirable operating consequences. Another interesting problem is the admission control, that is, the selection of a subset of users that are scheduled for transmission. Usually, this selection shall be done because the QoS requirements of the communications, e.g. in terms of delay or error rate, prevent all the users from being served. A new algorithm is proposed that balances between the traditional techniques on the extremes of the fairness axis, the uniform power allocation and the equal rate and BER scheme.After that, the fairness analysis is conducted for the integer bit allocation. First, the traditional approach of the maximization of the sum rate is opposed to the maximization of the minimum rate technique, which ultimately assigns an equal number of bits for all the users. Again, the centralized controller shall balance between the global performance and the individual needs. Nevertheless, an algorithm is proposed, which yields an intermediate behavior among the other traditional schemes. Then, an extension is developed in order to combine the spatial diversity with frequency diversity, that is, SDMA/OFDM systems are analyzed and the initial algorithms for SDMA are extended for such a case. Since the objective functions are NP-complete and very hard to solve even with moderate number of users and antennas, several suboptimal solutions are motivated. Moreover, practical issues such as signaling or a reduction in complexity are faced from a clear engineering point of view.

Introduction of wireless communications systems in railway communications are at the origin of this thesis. Ifercat, the company in charge of the development of Línia 9 of Barcelona Metro, decided that wireless systems were employed in order to increase efficiency and safety. For this reason, characterisation of ISM 5.8GHz band in tunnel environments for broad band wireless train communications becomes necessary. Tunnel environments constitute harsh environments due to humidity, obstacles, power systems, moving trains, curves¿ The Automatic Train Control system requires a 20MHz bandwidth for train-to-ground video transmission in order to get on-board information and surveillance. Given that Línia 9 was at the early stages of its development at the beginning of the study, a dual-polarised spectral simulator was developed first. Spectral techniques work in both spatial and spatial-frequency domain and are extremely adaptable to changes in the tunnel cross section as the wave front passes down the tunnel. Efficiency of this technique comes from the well-known properties of FFT algorithms. Spectral techniques provide good near-field predictions and can model different antenna configurations easily. On the other hand, boundary conditions present some issues that must be overcome. Long tunnels also represent a problem in terms of required memory space. The parabolic equation has been used to enhance the performance of spectral techniques far from the source. They complement each other well because parabolic conditions require smooth variations in one direction, thus far from the source, where only field components propagating parallel to the tunnel axis remain, in order to provide accurate results. Application of Leontovich boundary conditions ensures proper solution at the change of media and its low computational cost permits acceleration of predictions. These two techniques are then combined to verify the measurement campaigns developed at metro tunnels during the thesis. MIMO schemes are used to enhance the system throughput and simulation predictions are compared to measurements with good results. The work presented in this thesis consisted first on implementing both simulators and verifying their correct behaviour with theoretical analytical solutions. Secondly, predictions are compared with measurement campaigns carried out in Barcelona Metro environments. The study focuses on EM attenuation, field distribution, fading characterisation, antenna location and MIMO processing at the frequency band of interest.