El hipocampo es una de las regiones del cerebro más ampliamente estudiadas, y es de interés para gran parte de los neurocientíficos, desde aquellos que estudian su estructura y funcionalidad hasta los que estudian su mal funcionamiento en diversas enfermedades y condiciones patológicas. El hipocampo tiene un papel fundamental, entre otras cosas, en la adquisición y consolidación de la memoria episódica, así como en la orientación espacial. De todas las propiedades de las sinapsis en el hipocampo, quizás la más atractiva, y seguramente la estudiada con mayor entusiasmo, es su habilidad de responder a patrones de activación específicos con aumentos o disminuciones de larga duración en la eficiencia sináptica. Esta propiedad plástica de las sinapsis en general, y de las del hipocampo en particular, es considerada por muchos neurocientíficos como la base celular del aprendizaje de ciertos tipos de recuerdos y memorias. El objetivo principal de esta Tesis Doctoral, fruto de una estrecha colaboración entre el Centro de Biomateriales e Ingeniería Tisular de la Universitat Politècnica de València y el Laboratorio de Plasticidad de las Redes Neuronales del Instituto de Neurociencias (Consejo Superior de Investigaciones Científicas ¿ Universidad Miguel Hernández) de San Juan (Alicante), es aportar nuevos conocimientos sobre los mecanismos que regulan el flujo de información entre las distintas áreas del hipocampo y por tanto, contribuir a un mejor entendimiento de los mecanismos neurofisiológicos que subyacen al aprendizaje y la memoria mediante el análisis de señales adquiridas mediante registros electrofisiológicos de alta densidad, correspondientes a distintas partes del hipocampo y la corteza parietal asociativa, adquiridas en distintos instantes de tiempo antes y después de la potenciación sináptica a largo plazo. Para ello, se ha desarrollado una metodología que nos ha permitido estudiar la actividad espontánea del sistema, y con la que hemos observado la dependencia espacial y temporal de la desviación típica tanto en los cálculos de correlación como en los de coherencia. Además, se ha trabajado tanto con los potenciales de campo locales (LFP por sus siglas en inglés), como con sus componentes independientes, haciendo una comparativa entre los resultados obtenidos para cada caso, en cuanto a correlación y coherencia se refiere, utilizando fragmentos pertenecientes a diferentes etapas durante la potenciación sináptica a largo plazo (LTP por sus siglas en inglés), para conocer los cambios que se dan en esta estructura tras dicha potenciación sináptica. En el caso de la coherencia, hemos podido observar los cambios que se producen debido a la potenciación sináptica en las diferentes bandas de frecuencia. Todos estos cálculos se han realizado de forma ipsilateral, comparando señales pertenecientes a un mismo hemisferio cerebral, y de forma bilateral, comparando señales pertenecientes a hemisferios cerebrales diferentes. Por último, a partir de la experiencia en el manejo de estos registros electrofisiológicos y de sus componentes independientes, se han identificado patrones de correlación interregional, que se suceden en el tiempo como entidades singulares y a los que hemos denominado ¿ministates¿ por su duración menor de un segundo. Dichos patrones, que aparecen de forma repetida en los registros, podrían estar asociados a eventos electrofisiológicos identificables en la señal y estar modulados por procesos de plasticidad sináptica. Así, se ha desarrollado una metodología adecuada para el análisis de señales adquiridas mediante registros electrofisiológicos de alta densidad, mediante el cálculo de la correlación y la coherencia de estas señales electrofisiológicas y de sus componentes independientes, y se ha programado en entorno MATLAB. Gracias a las herramientas desarrolladas y aplicadas hemos comprobado la dependencia temporal y espacial de la dispersión de los valores de correlación y coherencia y hemos analizado la estructura funcional en reposo de los circuitos de la formación hipocampal, obteniendo evidencias a favor de la existencia de dos vías de procesamiento paralelo e independiente en el sistema. Además, hemos hallado patrones de comunicación, a los que hemos denominado ¿ministates¿, que se suceden en el tiempo en secuencias controladas por procesos de plasticidad sináptica, apareciendo repetidamente en las distintas fases estudiadas de nuestro modelo experimental de aprendizaje. Aún nos encontramos lejos de poder describir cómo el aprendizaje modifica el `estado interno¿ del cerebro. Entre las dificultades encontradas cabe destacar la enorme variabilidad en las señales electrofisiológicas registradas en los distintos estados por los que, de forma espontánea, transcurre la actividad cerebral. De esta forma la huella del aprendizaje o la memoria se encuentra enmascarada por grandes fluctuaciones de actividad. Sin embargo, gracias a las herramientas desarrolladas hemos podido aportar datos nuevos sobre cómo tiene lugar la comunicación en la formación hipocampal y constatar que la plasticidad sináptica modula dicha comunicación. / Gabaldón López, MV. (2013). Estudio de la estructura dinámica de las interacciones funcionales en el hipocampo mediante procesado de registros electrofisiológicos cerebrales en rata [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/30777

Las redes de sensores inalámbricos forman un reciente campo de investigación. Están formadas por una serie de nodos que realizan una determinada tarea. Los nodos suelen ser pequeños dispositivos electrónicos, autónomos, alimentados por baterías y con capacidad para comunicarse entre ellos inalámbricamente. Las características del tamaño y la alimentación con batería hacen que el consumo de energía sea un factor clave en su diseño. A partir de la necesidad de optimizar el consumo de energía aparecen nuevos tópicos de investigación como la recolección de energía y la optimización del consumo. Esta tesis se enmarca dentro de estos campos, tratando de estudiar, proponer soluciones e implementarlas. En la primera parte se estudiará el comportamiento y arquitecturas de los dispositivos y sistemas operativos más utilizados en el ámbito de las redes de sensores. El análisis se enfocará en los sistemas operativos TinyOS, MantisOS y Contiki y en los dispositivos Tmote Sky y MICAz. En la siguiente parte se estudiará el estado del arte de los modelos teóricos sobre el consumo de energía en redes de sensores desde diferentes perspectivas: el transceiver, un nodo completo, toda una red, etc. Después se propondrá una metodología para obtener modelos para mejorar el conocimiento sobre estado de carga de un nodo sensor, teniendo en cuenta factores tales como la temperatura o el desgaste de las baterías. Aplicando este método se propondrán varios modelos basados en regresiones lineales y redes neuronales que puedan ser ejecutados por un nodo final. Los resultados se validarán con medidas experimentales y comparativas con otros dispositivos hardware. Se propondrá una arquitectura de fuente de alimentación basada en recolección de energía solar. Además esta fuente permitirá reducir el desgaste de las baterías recargables mediante el empleo de supercondensadores. Para ello la fuente de alimentación cuenta con un sistema que automáticamente conmuta entre ambas fuentes y prioriza la del supercondensador respecto a la de la batería. El diseño permitirá operar a un nodo típico exclusivamente desde un supercondensador durante varios días, entrando la batería en funcionamiento únicamente cuando las condiciones climatológicas impiden obtener la suficiente energía del sol. Después se estudiará la posibilidad de utilizar otra fuente de recolección de energía: la energía proveniente de ondas de radio comerciales. Para ello se estudiarán diversos circuitos y se compararán sus resultados. Este método de obtención de energía, si bien proporciona poca corriente, puede ser suficiente para un nodo con un consumo extraordinariamente reducido, o como apoyo a otra fuente de energía, sobre todo teniendo en cuenta que su disponibilidad no depende de condiciones climatológicas. En la última parte de la tesis se realizarán varias aplicaciones. En primer lugar se implementará un nodo inalámbrico para controlar sistemas de regadíos mediante electroválvulas. El nodo tendrá un sistema de alimentación y disparo de las electroválvula combinando condensadores y supercondensadores. Además se implementará un protocolo de acceso al medio que mantiene el sincronismo entre nodos adyacentes mediante un sistema hardware que permite reducir el consumo del nodo sin perder la temporización. La segunda aplicación será un sistema medidor de parámetros medioambientales que utilizará la fuente de alimentación diseñada anteriormente. Además el consumo de este nodo se aproxima a la energía que podría proporcionar un sistema de recolección mediante ondas de radio. Se podrá acceder a los parámetros medioambientales recogidos a través de internet. / Lajara Vizcaíno, JR. (2014). Modelado y optimización de energía en redes de sensores inalámbricas para la medida de parámetros medioambientales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/39371

[ES] La tesis doctoral analiza las ineficiencias presentes en sistemas eléctricos a cuatro hilos en los que se conectan receptores lineales asimétricos que provocan un sistema de tensiones y corrientes desequilibradas. La tesis doctoral propone un nuevo método para la compensación total o parcial de las ineficiencias utilizando un convertidor activo de potencia formado por tres semipuentes convencionales. El sistema eléctrico se analiza utilizando las componentes simétricas de las tensiones y corrientes (Transformada de Stokvis-Fortescue). Las componenete directas, inversas y homopolares de las tensiones y corrientes determinan las corrientes de compensación. Debido a las pérdidas de potencia en el compensador, las corrientes de referencia incluyen las corrientes de compensación así como las corrientes necesarias para mantener la tensión del bus de continua en un valor cercano al de referencia. La tesis incluye resultados simulados y experimentales, obtenidos estos últimos con un prototipo. Los resultados muestran como las corrientesde compensación propuestas mejoran la eficiencia del sistema cuando hay presentes tensiones y corrientes desequilibrada. / Segui Chilet, S. (2004). Contribución a la mejora de la eficiencia y al ahorro energético en y lineales, con neutro [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/55109

[EN] Atrial fibrillation (AF) is the most frequently diagnosed arrhythmia, characterized by an uncoordinated atrial electrical activation, thus causing the atria to be unable to pump blood effectively. The prevalence of AF is expected to increase significantly in the next decades as the population ages. However, both the knowledge and the treatment of this arrhythmia still have to experiment a significant progress. Previous studies have reported that AF organization, which can be defined as the repetitiveness degree of the atrial activity pattern, correlates with the arrhythmia status as well as with the therapy outcome. Thus, estimating AF organization from surface electrocardiographic (ECG) recordings constitutes a very interesting approach because ECG recordings are easy and cheap to obtain. The objective of this doctoral thesis is to assess the use of a variety of nonlinear indices in the estimation of AF organization from single-lead noninvasive ECG recordings. Apart from the most common noninvasive AF organization estimators, such as Sample Entropy (SampEn) and the dominant atrial frequency (DAF), the following nonlinear indices have been studied: Fuzzy Entropy, Spectral Entropy, Lempel-Ziv Complexity and Hurst Exponents. Moreover, since the presence of noise and ventricular residuals affects the performance of nonlinear methods, the application of a strategy aimed at reducing these nuisances has been evaluated. Therefore, the application of these metrics over the atrial activity fundamental waveform, named the main atrial wave (MAW), has been proposed. In this doctoral thesis, the following scenarios involving AF organization have been considered: the prediction of paroxysmal AF spontaneous termination, the study of the earlier signs anticipating AF termination and the classification between paroxysmal and persistent AF from short ECG recordings. Firstly, the performance of the studied metrics discriminating events related to AF organization was tested making use of a reference database aimed at predicting AF spontaneous termination. In this study, most of the proposed indices provided higher accuracy than traditional AF organization estimators. Accuracy values higher than 90% were obtained with several indices. In particular, the generalized Hurst exponents of order 1 and 2, H(1) and H(2), achieved outstanding results, thus being selected for later studies in this thesis. Furthermore, the computation of H(2) depends on two critical parameters, namely, the analyzed interval length (L) and the maximum search window for self-similarities (tau). Hence, a study with 660 combinations on these two parameters was performed, together with the sampling frequency (fs) of the recording, in order to obtain their optimal combination in computing AF organization. On the other hand, previous works analyzing the spontaneous termination of AF have been only focused on the last 2 minutes preceding the termination. In contrast, a different scenario considering longer recordings to detect the earlier signs anticipating paroxysmal AF termination has been analyzed for the first time in this thesis. H(2) was selected for the study because of its highest accuracy in AF termination prediction. Additionally, the DAF and SampEn were also computed as references. Through this study it has been corroborated that AF organization only varies significantly within the last 3 minutes before spontaneous termination. As a consequence, the early prediction of paroxysmal AF spontaneous termination does not seem feasible through the current signal analysis tools. Finally, H(2) was applied in the classification between paroxysmal and persistent AF from short ECG recordings, achieving a higher diagnostic accuracy than DAF and SampEn. This result suggests that the analysis of ambulatory ECG recordings through H(2) could be a future alternative to the use of Holter ECG recordings in the classification between paroxysmal and persistent AF. / [ES] La fibrilación auricular (FA) es la arritmia más frecuente y se caracteriza por una actividad auricular descoordinada, que impide que las aurículas bombeen sangre de manera eficaz. Se espera que la prevalencia de la FA aumente significativamente en las próximas décadas debido al envejecimiento de la población. Sin embargo, tanto el conocimiento relativo a esta arritmia como su tratamiento son todavía mejorables. Estudios previos han relacionado la organización de la FA, que se puede definir como el grado de repetitividad de la actividad auricular, con el estado de la arritmia o su respuesta al tratamiento. Además, la estimación de la organización de la FA a partir de registros electrocardiográficos (ECG) de superficie resulta especialmente interesante porque su obtención es sencilla y barata. El objetivo de esta tesis doctoral es evaluar el uso de distintos índices no lineales para estimar la organización de la FA a partir del ECG. Además de los estimadores no invasivos de organización más comunes, como la entropía muestral (SampEn) y la frecuencia auricular dominante (DAF), se han estudiado los siguientes métodos no lineales: la entropía borrosa, la entropía espectral, la complejidad Lempel-Ziv y los exponentes de Hurst. Además, se ha estudiado el uso de una estrategia destinada a la reducción del ruido y los residuos de actividad ventricular para mejorar el desempeño de métodos no lineales. Así, los índices estudiados también se han aplicado sobre la forma de onda fundamental de la actividad auricular, conocida como la onda auricular principal (MAW). Se han considerado los siguientes escenarios relacionados con la organización de la FA: la predicción de la terminación espontánea de la FA paroxística, el estudio de los primeros indicios de terminación espontánea de la FA y la clasificación entre FA paroxística y FA persistente a partir de registros ECG de corta duración. Primero, se estudió la capacidad de los índices estudiados para distinguir eventos relacionados con la organización de la FA mediante el análisis de una base de datos de referencia para la predicción de su terminación espontánea. La mayoría de los índices propuestos consiguieron una mayor precisión que los estimadores tradicionales de organización. Así, varios de los índices obtuvieron una precisión superior al 90% en la predicción de la terminación espontánea de la FA. En particular, los exponentes de Hurst generalizados de orden 1 y 2, H(1) y H(2), lograron los mejores resultados de clasificación. Puesto que el cálculo de H(2) depende de dos parámetros críticos, la longitud del intervalo analizado (L) y el tamaño máximo de la ventana donde buscar similitudes (tau), se llevó a cabo un estudio con 660 combinaciones de esos dos parámetros junto con la frecuencia de muestreo (fs) del registro para determinar el uso óptimo de este índice. Por otra parte, los trabajos previos que han estudiado la terminación espontánea de la FA se han centrado en los últimos 2 minutos antes de la terminación. Por contra, en esta tesis doctoral se han estudiado por primera vez registros de mayor duración para detectar los primeros indicios de la terminación de la FA. Para ello, se eligió el uso de H(2) por su alta precisión en la predicción de la terminación de la FA. Además, la DAF y SampEn se calcularon como referencias. En este estudio se ha comprobado que la organización de la FA solamente presenta variaciones significativas en los últimos 3 minutos antes de su terminación espontánea. Por ello, la predicción temprana de la terminación no parece posible con los medios actuales de análisis de la señal. Por último, se aplicó H(2) para clasificar entre FA paroxística y FA persistente a partir de ECGs de corta duración, obteniendo una mayor precisión diagnóstica que la DAF y SampEn. Este resultado sugiere que el análisis de ECGs ambulatorios por medio de H(2) puede ser en el futuro una alte / [CA] La fibril·lació auricular (FA) és l'arítmia més freqüent i es caracteritza per una activitat auricular descoordinada, que impedix que les aurícules bomben sang de manera eficaç. S'espera que la prevalença de la FA augmente significativament en les pròximes dècades a causa de l'envelliment de la població. No obstant això, tant el coneixement relatiu a esta arítmia com el seu tractament són encara millorables. Estudis previs han relacionat l'organització de la FA, que es pot definir com el grau de repetitivitat de l'activitat auricular, amb l'estat de l'arítmia o la seua resposta al tractament. A més, l'estimació de l'organització de la FA a partir de registres electrocardiogràfics (ECG) de superfície resulta especialment interessant perquè la seua obtenció és senzilla i barata. L'objectiu d'esta tesi doctoral és avaluar l'ús de distints índexs no lineals en l'estimació de l'organització de la FA a partir de l'ECG de superfície. A més dels estimadors no invasius d'organització més comuns, com l'entropia mostral (SampEn) i la freqüència auricular dominant (DAF), s'han estudiat els següents mètodes no lineals: l'entropia borrosa, l'entropia espectral, la complexitat Lempel-Ziv i els exponents de Hurst. A més, s'ha estudiat l'ús d'una estratègia destinada a la reducció del soroll i els residus d'activitat ventricular per a millorar la seua capacitat d'estimar l'organització. Així, doncs, els índexs estudiats també s'han aplicat sobre la forma d'onda fonamental de l'activitat auricular, coneguda com l'onda auricular principal (MAW). S'han considerat els següents escenaris relacionats amb l'organització de la FA: la predicció de la terminació espontània de la FA paroxística, l'estudi dels primers indicis de terminació espontània de la FA i la classificació entre FA paroxística i FA persistent a partir de registres ECG de curta duració. Primer, es va estudiar la capacitat dels índexs estudiats per a distingir esdeveniments relacionats amb l'organització de la FA per mitjà de l'anàlisi d'una base de dades de referència per a la predicció de la seua terminació espontània. La majoria dels índexs proposats van aconseguir una major precisió que els estimadors tradicionals d'organització de la FA. Així, alguns dels índexs van obtindre una precisió superior al 90% en la predicció de la terminació espontània de la FA. En particular, els exponents de Hurst generalitzats d'orde 1 i 2, H(1) i H(2), van aconseguir els millors resultats de classificació. Com el càlcul de H(2) depén de dos paràmetres crítics, la longitud de l'interval analitzat (L) i la grandària màxima de la finestra on buscar similituds (tau), es va dur a terme un estudi amb 660 combinacions d'eixos dos paràmetres junt amb la freqüència de mostratge (fs) del registre per a determinar la combinació òptima de valors per a estimar l'organització de la FA. D'altra banda, els treballs previs que han estudiat la terminació espontània de la FA s'han centrat en els últims 2 minuts abans de la terminació. Per contra, en esta tesi doctoral s'han estudiat per primera vegada registres de major duració amb l'objectiu de detectar els primers indicis de la terminació de la FA. Es va triar l'ús de H(2) per a este estudi per la seua alta precisió en la predicció de la terminació de la FA. A més, la DAF i SampEn es van calcular com a referències. En este estudi s'ha comprovat que l'organització de la FA només presenta variacions significatives en els últims 3 minuts abans de la seua terminació espontània. Per això, la predicció primerenca de la terminació no pareix possible amb els mitjans actuals d'anàlisi del senyal. Finalment, es va aplicar H(2) per a classificar entre FA paroxística i FA persistent a partir d'ECGs de curta duració, obtenint una millor precisió diagnòstica que amb la DAF i SampEn. Este resultat suggerix que l'anàlisi d'ECGs ambulatoris per mitjà de H(2) pot ser en e / Julián Seguí, M. (2015). Study on the non-linear metrics contribution to estimate atrial fibrillation organization from the surface electrocardiogram [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/56150

Tesis por compendio / [EN] This thesis studies the design of low-complexity soft-decision Non-Binary Low-Density Parity-Check (NB-LDPC) decoding algorithms and their corresponding hardware architectures suitable for decoding high-rate codes at high throughput (hundreds of Mbps and Gbps). In the first part of the thesis the main aspects concerning to the NB-LDPC codes are analyzed, including a study of the main bottlenecks of conventional softdecision decoding algorithms (Q-ary Sum of Products (QSPA), Extended Min-Sum (EMS), Min-Max and Trellis-Extended Min-Sum (T-EMS)) and their corresponding hardware architectures. Despite the limitations of T-EMS algorithm (high complexity in the Check Node (CN) processor, wiring congestion due to the high number of exchanged messages between processors and the inability to implement decoders over high-order Galois fields due to the high decoder complexity), it was selected as starting point for this thesis due to its capability to reach high-throughput. Taking into account the identified limitations of the T-EMS algorithm, the second part of the thesis includes six papers with the results of the research made in order to mitigate the T-EMS disadvantages, offering solutions that reduce the area, the latency and increase the throughput compared to previous proposals from literature without sacrificing coding gain. Specifically, five low-complexity decoding algorithms are proposed, which introduce simplifications in different parts of the decoding process. Besides, five complete decoder architectures are designed and implemented on a 90nm Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) technology. The results show an achievement in throughput higher than 1Gbps and an area less than 10 mm2. The increase in throughput is 120% and the reduction in area is 53% compared to previous implementations of T-EMS, for the (837,726) NB-LDPC code over GF(32). The proposed decoders reduce the CN area, latency, wiring between CN and Variable Node (VN) processor and the number of storage elements required in the decoder. Considering that these proposals improve both area and speed, the efficiency parameter (Mbps / Million NAND gates) is increased in almost five times compared to other proposals from literature. The improvements in terms of area allow us to implement NB-LDPC decoders over high-order fields which had not been possible until now due to the highcomplexity of decoders previously proposed in literature. Therefore, we present the first post-place and route report for high-rate codes over high-order fields higher than Galois Field (GF)(32). For example, for the (1536,1344) NB-LDPC code over GF(64) the throughput is 1259Mbps occupying an area of 28.90 mm2. On the other hand, a decoder architecture is implemented on a Field Programmable Gate Array (FPGA) device achieving 630 Mbps for the high-rate (2304,2048) NB-LDPC code over GF(16). To the best knowledge of the author, these results constitute the highest ones presented in literature for similar codes and implemented on the same technologies. / [ES] En esta tesis se aborda el estudio del diseño de algoritmos de baja complejidad para la decodificación de códigos de comprobación de paridad de baja densidad no binarios (NB-LDPC) y sus correspondientes arquitecturas apropiadas para decodificar códigos de alta tasa a altas velocidades (cientos de Mbps y Gbps). En la primera parte de la tesis los principales aspectos concernientes a los códigos NB-LDPC son analizados, incluyendo un estudio de los principales cuellos de botella presentes en los algoritmos de decodificación convencionales basados en decisión blanda (QSPA, EMS, Min-Max y T-EMS) y sus correspondientes arquitecturas hardware. A pesar de las limitaciones del algoritmo T-EMS (alta complejidad en el procesador del nodo de chequeo de paridad (CN), congestión en el rutado debido al intercambio de mensajes entre procesadores y la incapacidad de implementar decodificadores para campos de Galois de orden elevado debido a la elevada complejidad), éste fue seleccionado como punto de partida para esta tesis debido a su capacidad para alcanzar altas velocidades. Tomando en cuenta las limitaciones identificadas en el algoritmo T-EMS, la segunda parte de la tesis incluye seis artículos con los resultados de la investigación realizada con la finalidad de mitigar las desventajas del algoritmo T-EMS, ofreciendo soluciones que reducen el área, la latencia e incrementando la velocidad comparado con propuestas previas de la literatura sin sacrificar la ganancia de codificación. Especificamente, cinco algoritmos de decodificación de baja complejidad han sido propuestos, introduciendo simplificaciones en diferentes partes del proceso de decodificación. Además, arquitecturas completas de decodificadores han sido diseñadas e implementadas en una tecnologia CMOS de 90nm consiguiéndose una velocidad mayor a 1Gbps con un área menor a 10 mm2, aumentando la velocidad en 120% y reduciendo el área en 53% comparado con previas implementaciones del algoritmo T-EMS para el código (837,726) implementado sobre campo de Galois GF(32). Las arquitecturas propuestas reducen el área del CN, latencia, número de mensajes intercambiados entre el nodo de comprobación de paridad (CN) y el nodo variable (VN) y el número de elementos de almacenamiento en el decodificador. Considerando que estas propuestas mejoran tanto el área comola velocidad, el parámetro de eficiencia (Mbps / Millones de puertas NAND) se ha incrementado en casi cinco veces comparado con otras propuestas de la literatura. Las mejoras en términos de área nos ha permitido implementar decodificadores NBLDPC sobre campos de Galois de orden elevado, lo cual no habia sido posible hasta ahora debido a la alta complejidad de los decodificadores anteriormente propuestos en la literatura. Por lo tanto, en esta tesis se presentan los primeros resultados incluyendo el emplazamiento y rutado para códigos de alta tasa sobre campos finitos de orden mayor a GF(32). Por ejemplo, para el código (1536,1344) sobre GF(64) la velocidad es 1259 Mbps ocupando un área de 28.90 mm2. Por otro lado, una arquitectura de decodificador ha sido implementada en un dispositivo FPGA consiguiendo 660 Mbps de velocidad para el código de alta tasa (2304,2048) sobre GF(16). Estos resultados constituyen, según el mejor conocimiento del autor, los mayores presentados en la literatura para códigos similares implementados para las mismas tecnologías. / [CA] En esta tesi s'aborda l'estudi del disseny d'algoritmes de baixa complexitat per a la descodificació de codis de comprovació de paritat de baixa densitat no binaris (NB-LDPC), i les seues corresponents arquitectures per a descodificar codis d'alta taxa a altes velocitats (centenars de Mbps i Gbps). En la primera part de la tesi els principals aspectes concernent als codis NBLDPC són analitzats, incloent un estudi dels principals colls de botella presents en els algoritmes de descodificació convencionals basats en decisió blana (QSPA, EMS, Min-Max i T-EMS) i les seues corresponents arquitectures. A pesar de les limitacions de l'algoritme T-EMS (alta complexitat en el processador del node de revisió de paritat (CN), congestió en el rutat a causa de l'intercanvi de missatges entre processadors i la incapacitat d'implementar descodificadors per a camps de Galois d'orde elevat a causa de l'elevada complexitat), este va ser seleccionat com a punt de partida per a esta tesi degut a la seua capacitat per a aconseguir altes velocitats. Tenint en compte les limitacions identificades en l'algoritme T-EMS, la segona part de la tesi inclou sis articles amb els resultats de la investigació realitzada amb la finalitat de mitigar els desavantatges de l'algoritme T-EMS, oferint solucions que redueixen l'àrea, la latència i incrementant la velocitat comparat amb propostes prèvies de la literatura sense sacrificar el guany de codificació. Específicament, s'han proposat cinc algoritmes de descodificació de baixa complexitat, introduint simplificacions en diferents parts del procés de descodificació. A més, s'han dissenyat arquitectures completes de descodificadors i s'han implementat en una tecnologia CMOS de 90nm aconseguint-se una velocitat major a 1Gbps amb una àrea menor a 10 mm2, augmentant la velocitat en 120% i reduint l'àrea en 53% comparat amb prèvies implementacions de l'algoritme T-EMS per al codi (837,726) implementat sobre camp de Galois GF(32). Les arquitectures proposades redueixen l'àrea del CN, la latència, el nombre de missatges intercanviats entre el node de comprovació de paritat (CN) i el node variable (VN) i el nombre d'elements d'emmagatzemament en el descodificador. Considerant que estes propostes milloren tant l'àrea com la velocitat, el paràmetre d'eficiència (Mbps / Milions deportes NAND) s'ha incrementat en quasi cinc vegades comparat amb altres propostes de la literatura. Les millores en termes d'àrea ens ha permès implementar descodificadors NBLDPC sobre camps de Galois d'orde elevat, la qual cosa no havia sigut possible fins ara a causa de l'alta complexitat dels descodificadors anteriorment proposats en la literatura. Per tant, nosaltres presentem els primers reports després de l'emplaçament i rutat per a codis d'alta taxa sobre camps finits d'orde major a GF(32). Per exemple, per al codi (1536,1344) sobre GF(64) la velocitat és 1259 Mbps ocupant una àrea de 28.90 mm2. D'altra banda, una arquitectura de descodificador ha sigut implementada en un dispositiu FPGA aconseguint 660 Mbps de velocitat per al codi d'alta taxa (2304,2048) sobre GF(16). Estos resultats constitueixen, per al millor coneixement de l'autor, els millors presentats en la literatura per a codis semblants implementats per a les mateixes tecnologies. / Lacruz Jucht, JO. (2016). VLSI algorithms and architectures for non-binary-LDPC decoding [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/73266 / Compendio

Tesis por compendio / In this thesis, the so-called biomimetic techniques such as electronic tongues and noses have been used. Based on the use of these devices, the detection, classification and/or quantification of samples have been carried out. These studied samples were different in nature including explosive substances, chemical warfare agents and food products, both in liquid and gaseous forms. An electronic tongue system and the electrochemical pulse voltammetry technique have been used to study the explosive substance 2,4,6-Trinitrotoluene (TNT). This study has consisted in the analysis of data using multivariate analysis such as principal component analysis (PCA), partial least squares regression (PLS) or artificial neural network (ANN) analysis. The optimal results obtained from data matrix processing make the proposed algorithm a great data compression tool for future trials. The study of simulants for war agents as Sarin, Soman and Tabun, has been carried out by using the electronic nose system. Furthermore, the study of potential interferents with these gases was also carried out. Next, the obtained data was studied by using multivariate analysis techniques such as principal component analysis (PCA), partial least squares regression (PLS) or artificial neural network (ANN) analysis. The results have yielded good classification and prediction models with relevant coefficients of determination and remarkable limits of detection. Finally, the electronic nose was used to conduct a classification study of different varieties of persimmon obtaining a clear classification of the samples. Subsequently, the obtained data was processed using a neural network. As a result, a correct distribution of the results was obtained depending on the days of storage of the fruit or the degree of ripeness. It has been possible to reduce the number of gas sensors in the electronic nose by studying the degree of contribution to the prediction model, thus achieving a portable and specific system for each application. / En la presente tesis doctoral se han utilizado las llamadas técnicas biomiméticas, dentro de las cuales se encuentran las lenguas y narices electrónicas. Basándose en la utilización de estos dispositivos se ha procedido a la detección, clasificación y/o cuantificación de muestras de diversa naturaleza, desde sustancias explosivas y agentes de guerra química hasta productos alimenticios, tanto en disoluciones como en muestras gaseosas. Mediante el uso del sistema de lengua electrónica y la técnica electroquímica de voltametría de pulsos, se ha realizado el estudio de la sustancia explosiva 2,4,6-Trinitrotolueno (TNT). Dicho estudio ha consistido en el análisis de los datos mediante técnicas multivariantes como el análisis de componentes principales (PCA), la regresión por mínimos cuadrados parciales (PLS) o el análisis mediante redes neuronales artificiales (ANN). Los óptimos resultados obtenidos del procesamiento de la matriz de datos, convierten el algoritmo propuesto en una gran herramienta de compresión de datos para futuros ensayos. Por otra parte, mediante el uso del sistema de nariz electrónica, se ha realizado el estudio de simulantes de agentes de guerra, en concreto los simulantes de los gases: Sarín, Somán, y Tabún. Además se ha realizado el estudio de posibles interferentes con dichos gases. Se ha realizado un estudio de los datos obtenidos mediante técnicas de análisis multivariante como el análisis de componentes principales (PCA), la regresión por mínimos cuadrados parciales (PLS) o el análisis mediante redes neuronales artificiales (ANN). Los resultados han arrojado buenos modelos de clasificación y predicción, alcanzando un relevante coeficiente de determinación y un notable límite de detección. Por último, y también empleando la nariz electrónica, se ha realizado el estudio de clasificación de distintas variedades de caqui, obteniendo una clara clasificación de las muestras estudiadas. Posteriormente se han procesado los datos mediante una red neuronal, extrayéndose una correcta distribución de los resultados en función de los días de almacenamiento de la fruta o, lo que es lo mismo, del grado de maduración. Se ha logrado reducir el número de los sensores de gases que componen la nariz, mediante el estudio del grado de contribución al modelo de predicción, logrando así un sistema portable y específico para cada aplicación. / En la present tesi doctoral s'han utilitzat les anomenades tècniques biomimètiques, dins de les quals es troben les llengües i nassos electrònics. Basant-se en la utilització d'aquests dispositius s'ha procedit a la detecció, classificació y/o quantificació de mostres de diversa naturalesa, des de substàncies explosives i agents de guerra química fins a productes alimentaris, tant en dissolucions com en mostres gasoses. Mitjançant l'ús del sistema de llengua electrònica i la tècnica electroquímica de voltametría de polsos, s'ha realitzat l'estudi de la substància explosiva 2,4,6-Trinitrotoluè (TNT). Aquest estudi ha consistit en l'anàlisi de les dades per mitjà de tècniques multivariants com ara l'anàlisi de components principals (PCA), la regressió per mínims quadrats parcials (PLS) o l'anàlisi mitjançant xarxes neuronals artificials (ANN). Els òptims resultats obtinguts del processament de la matriu de dades, converteixen l'algoritme proposat en una gran ferramenta de compressió de dades per a futurs assajos. D'altra banda, per mitjà de l'ús del sistema de nas electrònic, s'ha realitzat l'estudi de simulantes d'agents de guerra, en concret els simulantes dels gasos: Sarin, Soman i Tabun. A més, s'ha realitzat l'estudi de possibles interferents amb aquests gasos. S'ha realitzat un estudi de les dades obtingudes per mitjà de tècniques d'anàlisi multivariant com l'anàlisi de components principals (PCA), la regressió per mínims quadrats parcials (PLS) o l'anàlisi per mitjà de xarxes neuronals artificials (ANN). Els resultats han permès obtindre bons models de classificació i predicció, aconseguint un rellevant coeficient de determinació i un notable límit de detecció. Finalment, i també emprant el nas electrònic, s'ha realitzat l'estudi de classificació de distintes varietats de caqui, obtenint una clara classificació de les mostres estudiades. Posteriorment s'han processat les dades per mitjà d'una xarxa neuronal, obtenint una correcta distribució dels resultats en funció dels dies d'emmagatzemament de la fruita o, el que és el mateix, del grau de maduració. S'ha aconseguit reduir el nombre dels sensors de gasos que componen el nas per mitjà de l'estudi del grau de contribució al model de predicció, aconseguint així un sistema portable i específic per cada aplicació. / Olguín Pinatti, CA. (2017). APROXIMACION AL BIOMIMETISMO MEDIANTE LENGUAS Y NARICES ELECTRÓNICAS EN MEDIOS COMPLEJOS: DETECCIÓN DE EXPLOSIVOS, AGENTES NERVIOSOS Y CONTROL DE ALIMENTOS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86161 / Compendio

Una instalación de generación minieólica aislada permite realizar un suministro energético de baja potencia a partir de la energía capturada del viento, mediante una turbina y un generador eléctrico. Sin embargo, la irregularidad del viento provoca discontinuidad en el servicio e inestabilidad en la energía producida. La integración conjunta de sistemas de generación eólica junto con sistemas de almacenamiento de energía, permite reducir el impacto que causa la variabilidad del viento sobre la continuidad del servicio. El sistema de almacenamiento cede energía cuando el sistema de generación no logra suministrar la demanda de la carga, mientras que cuando la energía generada excede la demanda, el sistema de almacenamiento almacena el excedente. La presente Tesis Doctoral trata acerca de este tipo de sistemas híbridos abordando diferentes aspectos técnicos, con el fin de mejorar las prestaciones de los mismos. Se pretende de esta manera contribuir, mediante el avance de la tecnología aplicada a los sistemas de generación a partir de fuentes renovables, a una mayor proliferación de estos sistemas de generación, lo que a su vez redundará en la reducción del impacto medioambiental que los sistemas de generación de energía a partir de fuentes fósiles producen. El sistema planteado consta de un sistema de almacenamiento dual, basado en la utilización de baterías y supercondensadores. Esta dualidad ofrece la posibilidad conocida de realizar una gestión independiente de las dinámicas rápidas y lentas en el sistema. Pero además permite plantear las diferentes hipótesis de partida de la investigación. Mediante el estudio de las diferentes técnicas de control de los convertidores, se espera contribuir a la mejora de las características eléctricas del sistema, mediante la reducción del rizado del bus de continua. Por otra parte, la capacidad de almacenamiento del sistema permitirá contribuir a la estabilidad del conjunto actuando como elemento regulador de carga, y a la seguridad del aerogenerador, actuando como freno eléctrico en ayuda del breaker del sistema en situaciones de viento turbulento o en fuertes rachas. El sistema propuesto en esta Tesis ha sido validado mediante simulaciones. El emulador de la turbina eólica se comporta de forma cercana a la realidad ya que el modelo de la turbina se ha obtenido a partir de un método experimental aplicado en turbinas reales. Los resultados obtenidos demuestran el buen funcionamiento del sistema desarrollado y contrastan las hipótesis de partida de la investigación. / A standalone small wind turbine installation allows a low power energy supply to be made from the energy captured from the wind, by means of a turbine and an electric generator. However, the irregularity of the wind causes discontinuity in the service and instability in the energy produced. The joint integration of wind generation systems together with energy storage systems reduces the impact of wind variability on the continuity of the service. The storage system yields energy when the generation system fails to supply the demand for the load, while when the generated energy exceeds the demand, the storage system stores the excess. This Doctoral Thesis deals with this type of hybrid systems addressing different technical aspects, in order to improve the performance of them. It is intended in this way to contribute, through the advancement of the technology applied to the generation systems from renewable sources, to a greater proliferation of these generation systems, which in turn will result in the reduction of the environmental impact that the systems of power generation from fossil sources produce. The proposed system consists of a dual storage system, based on the use of batteries and ultracapacitors. This duality offers the known possibility of performing an independent management of the fast and slow dynamics in the system. But it also allows to raise the different starting hypotheses of the investigation. Through the study of the different control techniques of the converters, it is expected to contribute to the improvement of the electrical characteristics of the system, by reducing the DC bus ripple. On the other hand, the storage capacity of the system will contribute to the stability of the assembly acting as a load regulating element, and to the safety of the wind turbine, acting as an electric brake in aid of the system breaker in turbulent wind situations or in strong gusts. The system proposed in this Thesis has been validated through simulations. The wind turbine emulator behaves in a way that is close to reality since the turbine model has been obtained from an experimental method applied to real turbines. The results obtained demonstrate satisfactory performance of the developed system and contrast the starting hypothesis of the investigation. / Una instal·lació de generació minieòlica aïllada permet realitzar un subministrament energètic de baixa potència a partir de l'energia capturada del vent, mitjançant una turbina i un generador elèctric. No obstant això, la irregularitat del vent provoca discontinuïtat en el servei i inestabilitat en l'energia produïda. La integració conjunta de sistemes de generació eòlica juntament amb sistemes d'emmagatzematge d'energia, permet reduir l'impacte que sobre la continuïtat del servei causa la variabilitat del vent. El sistema d'emmagatzematge cedeix energia quan el sistema de generació no aconsegueix subministrar la demanda de la càrrega, mentre que quan l'energia generada excedeix la demanda, el sistema d'emmagatzematge emmagatzema l'excedent. La present tesi doctoral tracta sobre aquest tipus de sistemes híbrids abordant diferents aspectes tècnics, per tal de millorar les prestacions dels mateixos. Es pretén d'aquesta manera contribuir, mitjançant l'avanç de la tecnologia aplicada als sistemes de generació a partir de fonts renovables, a una major proliferació d'aquests sistemes de generació, el que al seu torn redundarà en la reducció de l'impacte mediambiental que els sistemes de generació d'energia a partir de fonts fòssils produeixen. El sistema plantejat consta d'un sistema d'emmagatzematge dual, basat en la utilització de bateries i supercondesadores. Aquesta dualitat ofereix la possibilitat coneguda de realitzar una gestió independent de les dinàmiques ràpides i lentes en el sistema. Però a més permet plantejar les diferents hipòtesis de partida de la investigació. Mitjançant l'estudi de les diferents tècniques de control dels convertidors, s'espera contribuir a la millora de les característiques elèctriques del sistema, mitjançant la reducció de l'arrissat del bus de contínua. D'altra banda, la capacitat d'emmagatzematge del sistema permetrà contribuir a l'estabilitat del conjunt actuant com a element regulador de càrrega, i la seguretat de l'aerogenerador, actuant com a fre elèctric en ajuda del breaker del sistema en situacions de vent turbulent o en fortes ratxes. El sistema proposat en aquesta Tesi ha estat validat mitjançant simulacions. L'emulador de la turbina eòlica es comporta de forma propera a la realitat ja que el model de la turbina s'ha obtingut a partir d'un mètode experimental aplicat en turbines reals. Els resultats obtinguts demostren el bon funcionament del sistema desenvolupat i contrasten les hipòtesis de partida de la investigació. / Twizere Bakunda, JD. (2018). "Aportaciones a la mejora de los sistemas de control electrónico aplicados en la generación minieólica aislada mediante la utilización de técnicas de almacenamiento energético" [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/107330

La implementación de la tecnología de la tomografía computarizada con energía dual (TCED), permite la cuantificación de una serie de estudios basados en parámetros tales como las unidades Hounsfield, el número atómico efectivo y de las curvas espectrales. Esta tesis doctoral tiene como objetivo el análisis de esta tecnología aplicada al cáncer de pulmón. Para ello, partimos de la hipótesis de que estos parámetros cuantitativos recogen características del proceso de angiogénesis relacionado con características de la lesión como su benignidad-malignidad, tipo, patrón, presencia de necrosis, grado o estadio de la enfermedad. Asimismo, con el fenotipo de la lesión que estaría vinculado con los distintos marcadores genéticos del cáncer y con la agresividad tumoral que afecta a la distinta supervivencia de los pacientes. Se han estudiado de forma retrospectiva 252 pacientes que presentaban un total de 256 lesiones los cuales acudieron a la Fundación Instituto Valenciano de Oncología (FIVO) y se realizaron un estudio de TCED ante la sospecha de cáncer de pulmón. Dichas lesiones fueron analizadas por el Servicio de Anatomía Patológica de la FIVO y sus resultados se relacionaron con los parámetros cuantitativos recogidos mediante el estudio de TCED. Dichos parámetros se obtuvieron mediante una metodología robusta y reproducible. Los resultados muestran que una serie de parámetros se relacionan de manera estadísticamente significativa con el carácter benigno - maligno de la lesión; con su tipo, patrón y grado histológico, con su estadificación y presencia de necrosis en la tumoración. Asimismo, se ha encontrado una relación de diversos parámetros con la proteína Ki-67, que nos indica el crecimiento tumoral. También se ha demostrado que se relaciona de manera pronóstica un conjunto de parámetros del estudio realizado en el momento del diagnóstico con el intervalo libre de progresión (ILP) y de la supervivencia global de los pacientes. En conclusión, se ha encontrado que numerosos parámetros específicos de la TCED se relacionan con características de la tumoración en cáncer de pulmón y que están relacionados con la agresividad tumoral y la supervivencia de la muestra de pacientes. / The implementation of dual energy computed tomography (DECT) technology allows the quantification of parameters such as Hounsfield Units, the absorbed iodine in the tumour, atomic number or spectral curves. This Doctoral Thesis aims the analysis of this technology in relation to lung cancer. We start from the hypothesis that those quantitative data include characteristics of the angiogenesis process and could be related to lesion features as benign - malignant status, histological type, necrosis presence, grade, or stage. Likewise, could be related to phenotype, which is linked to the different cancer biomarkers and to the tumour aggressiveness that affects to the patients' survival. The analysis was performed retrospectively on a cohort of 252 patients with 256 lung lesions. They underwent a DECT study in Fundación Instituto Valenciano de Oncología due to lung cancer suspected. Lesions were assessed by Pathological Anatomy Service and results were related to quantitative dual energy computed tomography parameters. Those parameters were collected in a robust and reproducible way. The results show that a set of DECT parameters are statistically significant related to the benign - malignant status, type, pattern, grade, stage and necrosis status in the tumour. Similarly, relations to Ki-67 value were found, showing tumour growth properties. It has also been exhibited a prognostic connection between the dual energy computed tomography study in the diagnosis and the patients progression-free and overall survival. In conclusion, several parameters specific of DECT were found to be correlated to tumour features in lung cancer and connected to tumour aggressiveness as shown in the survival analysis of the cohort. / La implantació de la tecnologia en la tomografia computeritzada amb energia dual (TCED), permet la quantificació d¿una sèrie de paràmetres, com ara, les unitats Hounsfield, el nombre atòmic efectiu i les corbes espectrals. Esta tesi doctoral té com a objectiu l'anàlisi d'esta tecnologia aplicada al càncer de pulmó. Per això, partim de la hipòtesi que estos paràmetres quantitatius arrepleguen característiques del procés d'angiogènesis relacionat amb característiques de la lesió com la seua benignitat-malignitat, tipus, patró, presència de necrosi, grau o estadi de la malaltia. Així mateix, amb el fenotip de la lesió que estaria vinculat amb els distints marcadors genètics del càncer i amb l'agressivitat tumoral que afecta a la distinta supervivència dels pacients. S'han estudiat de forma retrospectiva 252 pacients que presentaven un total de 256 lesions els quals van acudir a la Fundació Institut Valencià d'Oncologia (FIVO) i es van realitzar un estudi TCED davant de la sospita de càncer de pulmó. Estes lesions van ser analitzades pel Servici d'Anatomia Patològica del FIVO i els seus resultats es van relacionar amb els paràmetres quantitatius arreplegats per mitjà de l'estudi TCED. Aquests paràmetres han sigut arreplegats per mitjà d'una metodologia robusta i reproduïble. Els resultats mostren que una sèrie de paràmetres es relacionen de manera estadísticament significativa amb el caràcter benigne - maligne de la lesió; amb el seu tipus, patró i grau histològic, amb la seua estadificació i presència de necrosi en la tumoració. Així mateix, s'ha trobat una relació de diversos paràmetres amb la proteïna Ki-67, que ens indica el creixement tumoral. També s'ha demostrat que es relaciona de manera pronòstica un conjunt de paràmetres de l'estudi realitzat en el moment del diagnòstic amb la supervivència sense progressió de la malaltia i de la supervivència global dels pacients. En conclusió, s'ha trobat que nombrosos paràmetres específics de la TCED es relacionen amb característiques de la tumoració en càncer de pulmó i que estan relacionats amb l'agressivitat tumoral com reflecteix un estudi de supervivència de la mostra de pacients. / González Pérez, V. (2018). Tomografía computerizada de doble energía en patología pulmonar [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/111822

Existen muchos trabajos relacionados con el diseño y desarrollo de nodos sensores, donde se presentan gran variedad de aplicaciones. Las redes de sensores inalámbricos pueden facilitarnos y mejorar algunos aspectos de nuestra vida diaria. Es fácil, pensar que si este tipo de dispositivo es tan beneficioso para nosotros y para el entorno donde vivimos, su precio debería ser relativamente barato. Pero podemos comprobar que esto no es así. ¿Por qué estos dispositivos son tan caros? ¿Sería posible desarrollar dispositivos con las mismas capacidades y precios más económicos? ¿Cómo puedo fabricar mis nodos sensores de bajo coste? Esta tesis responde a estas preguntas y muestra algunas de las muchas aplicaciones que los nodos sensores pueden tener. En esta tesis hemos propuesto (e implementado en algunos casos) el desarrollo de nodos sensores para la monitorización del medio, a partir de dispositivos de bajo coste. Para la implementación de un nodo sensor, y en definitiva la red que une a todos estos nodos, es importante conocer el medio donde trabajarán. A lo largo de este documento se presentan las investigaciones llevadas a cabo para el desarrollo de sensores en tres ámbitos de aplicación. En el primero de ellos, se desarrollan dispositivos multisenores para la monitorización del medio. La aplicación de las redes de sensores inalámbricas al medio natural, precisa un estudio de cómo se ven afectadas las señales, en función de la distancia, vegetación, humedad del ambiente, etc. Focalizamos nuestros desarrollos en la verificación de incendios en zonas rurales y en el control de plagas en viñedos donde la detección precoz de estos eventos genera elevados ahorros económicos. También proponemos el desarrollo de una red de collares sensores para ganado domestico, que nos ayudará a reducir y prevenir en muchos casos, los ataques de lobos y hurtos de crías. Por último, dentro de este grupo, presentamos una red permite detectar anomalía de los materiales en edificios y red de sensores que nos permite monitorizar las personas mayores o deficientes, que se mueven junto con un grupo, en una excursión o actividad. El segundo grupo de aplicaciones, hace referencia a la monitorización de espacios en entornos de interior. Para ello hemos analizado el comportamiento de las señales inalámbricas en diferentes escenarios. Los resultados, nos han permitido extraer un nuevo método de diseño de las redes inalámbricas en interiores. Nuestro método, permite definir la mejor ubicación de los dispositivos de red y nodos sensores en interiores con un ahorro en el número de sensores del 15%. Por último, se presenta el estudio sobre las comunicaciones subacuáticas basadas en las ondas electromagnéticas donde analizamos la dependencia de las comunicaciones subacuáticas en agua dulce en función de la frecuencia, temperatura, tasas de transferencia de datos y modulación. Relacionado con el medio subacuático, presentamos 2 propuestas. La primera de ellas hace referencia a la implementación de una red de sensores para granjas marinas que nos permite reducir la cantidad de residuos depositados en el lecho marino y reducir el porcentaje de comida desperdiciada. La segunda propuesta es el desarrollo de dos sensores oceanográficos que nos permitirían controlar la cantidad de comida y heces depositadas en el suelo y controlar la turbidez del agua de manera muy simple y económica Todos estos desarrollos y propuestas, han estado precedidos por un exhaustivo estudio sobre los problemas energéticos que las redes de sensores inalámbricas presentan y las técnicas que pueden emplearse, para prolongar la vida útil de la red y mejorar su estabilidad. / There are many works related to the design and development of sensor nodes which present several applications. Wireless sensor networks can facilitate and improve some aspects of our daily lives. It is easy to think that if this type of device is so beneficial to us and to our environment, its price should be relatively cheap. But we can see that this is not true. Why these devices are so expensive? Would it be possible to develop devices with the same capabilities and lower prices? How can I make my low-cost sensor nodes? This dissertation answers these questions and shows some of the many applications that sensor nodes may have. In this dissertation, we propose (and implement in some cases) the development of sensor nodes for environmental monitoring, from low-cost devices. For the implementation of a sensor node and network which joins all these nodes, it is important to know the environment where they will work. Throughout this dissertation, we present the research carried out for the development of sensors in three main application areas. In the first of these areas, we present multisensor devices developed for environmental monitoring. The application of wireless sensor networks to the environment requires a study of how signals are affected depending on the distance, vegetation, ambient humidity, etc. We focus our developments on the fire detection in rural areas and on the control of pests in vineyards where the early detection of these events generates high economic savings. We also propose the development of a sensor network which will help us to reduce and prevent wolves¿ attacks and theft in livestock. Finally, within this group, we present a network to detect material anomalies in building and a sensor network which allows us to monitor the elderly or disabled people who move along with a group on a tour or activity. The second group of applications is related to the monitoring of spaces in indoor environments. For this, we analyze the behavior of wireless signals in different scenarios. These results allowed us to extract a new method for designing wireless networks in indoor environments. Our method allows defining the best location of network devices and sensor nodes indoors saving 15% of the sensors needed. Finally, we present a study on underwater freshwater communications based on electromagnetic waves, where we analyze the dependency of underwater communications as a function of working frequency, temperature, data transfer rates and modulation. Related to underwater environment, we present two proposals. First one refers to the implementation of a sensor network for marine farms which allows us to reduce the amount of waste deposited on the seabed and reduce the percentage of wasted food. The second proposal is the development of two oceanographic sensors which allow us to control the amount of food and feces deposited in seabed and the water turbidity control in a very simple and inexpensive way. All these developments and proposals have been preceded by a comprehensive study on the energy problems in wireless sensor networks. We have also presented several techniques which can be used to prolong the network lifetime and improve its stability. / Sendra Compte, S. (2013). Deployment of Efficient Wireless Sensor Nodes for Monitoring in Rural, Indoor and Underwater Environments [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/32279

Class of 2009 Abstract / OBJECTIVES: The purpose of the project was to identify two technologies from INAOE, Instituto Nacional de Astrofisica Optica y Electronica (INAOE) located in Puebla, Mexico, that were close to market and develop a feasibility study for those technologies in a 10 week time frame. METHODS: Open submission from INAOE researchers was allowed for two weeks. Following open submission a weighted criteria matrix was developed to identify the top eight technologies. Interviews were conducted with the top eight primary researchers and their laboratories over a one week period. Voting was conducted to determine the final two technologies. Research was conducted to analyze and identify the market, provide a business and financial model, and provide recommendations. RESULTS: Results are from the feasibility study of the silicon rich oxide UV sensor one of the two technologies selected. Market: Five markets were identified with combined annual production of approximately 3.5 million sensors per year and an annual expected growth rate of 9.1%. Average selling price of a commercially available UV sensor was approximately $35 per unit. Average selling price for the INOAE was estimated to be $18 per unit. Financial: A financial analysis for a start-up venture to sell and manufacture the sensor estimated gross sales in year 1 to be $2.7M, with a net profit $427K, and EBITDA $719K. The target market share of 2%, effective tax rate 40%, market risk premium 10%, discount rate (Wacc) 20.1%, and no debt was used. Start-up costs included a net investment of $279K. A licensing model $150K with 3% royalty fees from revenue was also considered. CONCLUSIONS: Research and information uncovered in the feasibility study supported a move to patent and license the UV sensor technology and move away from creating a new start-up. A thorough market analysis coupled with a conservative financial analysis allowed for the final decision. Five months from the start of the project, a licensing agreement was signed by INOAE and Impulsora Tack for a deal worth $500K, the first licensing agreement ever for the institute. Another first were patents for the technology, never before were any technologies patented by INOAE since its foundation in 1971. This project was made possible by a grant from the Brown Foundation.