This thesis deals with uncertainty in radar-based precipitation estimation and nowcasting in two ways: its quantification in a probabilistic manner, and its reduction in the precipitation estimates. A straightforward way to obtain a quantification of the uncertainty is approximating the error in rainfall estimates or nowcasts by comparison against a reference and analyzing the error. In this thesis methods for the error statistical characterization in both rainfall estimation and nowcasting are proposed. In particular, the error characterization is thought for the uncertainty representation by means of the generation of multiple realizations of the estimates or nowcasts, being each realization a possible rainfall field. These sets of realizations (ensembles) are easy to interpret and use as an input in other non-linear systems (for instance, rainfall-runoff hydrological models) for the analysis of the uncertainty propagation. Through the years, the efforts to reduce the uncertainty in rainfall estimates have been devoted, in general, to the correction of radar observations for individual radars. The potential of radar networks in regions covered with several radars has not been fully exploited yet. In this thesis, we present a method to improve the estimation of 3D reflectivity fields using observations from several radars. An evaluation methodology has been also developed to compare different 3D radar mosaicking techniques. / Aquesta tesi aborda la incertesa en lʼestimació i previsió de pluja amb radars meteorològics en dos sentits: la seva quantificació de manera probabilística, i la reducció dels seus efectes en les estimacions de pluja. Una manera directa dʼobtenir una quantificació de la incertesa és aproximar lʼerror comès en lʼestimació o previsió de pluja per comparació amb una referència, i analitzar lʼerror. En aquesta tesi es proposen mètodes per caracteritzar estadísticament lʼerror en estimació i previsió de pluja amb radar meteorològics. En particular, la caracterització de lʼerror està enfocada a la representació de la incertesa mitjançant la generació de múltiples realitzacions de lʼestimació o la previsió, de manera que cada realització sigui un possible camp de pluja. Aquests conjunts de realitzacions (ensembles) són fàcils dʼinterpretar i dʼusar com a entrada en altres sistemes per a lʼanàlisi de la propagació de la incertesa a través dʼun sistema no lineal (per exemple models hidrològics de transformació pluja-escolament). Al llarg del temps, els esforços per reduir la incertesa en les estimacions de pluja sʼhan centrat, en general, en la correcció de les observacions radar per radar, i encara no sʼha treballat a fons el potencial de les xarxes de radars actuals en les àrees cobertes per més dʼun radar. En aquesta tesi es presenta un mètode per obtenir, aprofitant mesures de diversos radars sobre una mateixa zona, un camp tridimensional de reflectivitat més acurat que els dels mètodes tradicionals. Per això també sʼha desenvolupat una metodologia dʼavaluació de mètodes de composició tridimensional dʼobservacions de radars.

La Tesis Doctoral "Modelos de seguridad para móviles" tiene como principal objetivo la definición de una arquitectura de seguridad para los sistemas de telefonía móvil de segunda generación, que permita soslayar los problemas de seguridad que éstos plantean, y que permita la coexistencia de éstos con los de tercera generación, sin que ello signifique renunciar a los servicios de seguridad ofrecidos por ésta. En definitiva lo que se pretende es uniformizar los servicios de seguridad ofrecidos por los sistemas de telefonía móvil de las generaciones 2G y 3G en el límite superior, es decir el ofrecido por los sistemas de tercera generación.Además de este requerimiento funcional, se impuso uno adicional de tipo pragmático, consistente en imponer la restricción de que fuese realizable empleando componentes existentes en el mercado, puesto que las redes IP ya ofrecen estos servicios de seguridad y debía ser posible definir una arquitectura que permitiese garantizar la seguridad de las comunicaciones extremo-a-extremo, sin perder aspectos tan importantes como la confidencialidad o la acreditación del origen en pasarelas intermedias entre las distintas redes de telecomunicaciones existentes actualmente (fija, móvil, IP).Dado que una de las premisas de la arquitectura de comunicaciones seguras era su factibilidad, se ha buscado el refrendo de la propuesta realizada por parte de algún operador de telefonía móvil, consiguiéndose hasta el momento el de Airtel.Dentro de esta tesis, además, se han considerado otros factores como el de especificación de MTU para movilidad IP y la realización de una valoración comparativa de las diferentes implementaciones que ofrece movilidad IP. / The thesis "Security Patterns for mobiles" has as main objective the definition of a security architecture for second generation mobile phone systems that allow override the security problem they have and also permit the coexistence of them with third generation mobile phone systems. This fact does not mean to renounce to the security services offered by 3G. In the end the aim is to make uniform the security services offered by mobile phone systems form second and third generation in the uppermost limit, that means, the given by third generation.Besides from this functional requirement, we impose ourselves an additional one that consist of impose the restriction of doing it using existing components in the market, as IP networks already offer these security services and also it must be possible to define an architecture that can warrant the end-to-end communication security without losing as important features as confidentiality or origin authentication in intermediate gateways among the different current telecommunication networks (fix, mobile, IP).As one of the security communications architecture premises is its feasibility, an approval has been done by Airtel up to now and we are looking for other mobile phone operators opinion.Furthermore in the thesis, they have been considered other factors as the MTU specification for IP mobility and the comparative analysis of the different IP mobility implementations.

L’objectiu principal d’aquest treball és el desenvolupament d’un model compacte per a MOSFETs de múltiple porta d’escala nanomètrica, que sigui analític, basat en la física del dispositiu, i predictiu per a simulacions AC i DC. Els dispositius investigats són el MOSFET estàndar en mode d’inversió, a més d’un nou dispositiu anomenat “junctionless MOSFET” (MOSFET sense unions). El model es va desenvolupar en una formulació compacta amb l’ajuda de l’equació de Poisson i la tècnica de la transformación conforme de Schwarz-Cristoffel. Es varen obtenir les equacions del voltatge llindar i el pendent subllindar. Usant la funció W de Lambert, a més d’una funció de suavització per a la transcició entre les regions de depleció i acumulació, s’obté un model unificat de la densitat de càrrega, vàlid per a tots els modes d’operació del transistor. S’estudien també les dependències entre els paràmetres físics del dispositiu i el seu impacte en el seu rendiment. Es tenen en compteefectes importants de canal curt i de quantització. Es discuteixen també la simetria al voltant de Vds= 0 V, i la continuïtat del corrent de drenador en les derivades d’ordre superior. El model va ser validat mitjançant simulacions TCAD numèriques i mesures experimentals. / El objetivo principal de este trabajo es el desarrollo de un modelo compacto para MOSFETs de múltiple puerta de escala nanométrica, que sea analítico, basado en la física del dispositivo, y predictivo para simulaciones AC y DC. Los dispositivos investigados son el MOSFET estándar en modo inversión, además de un nuevo dispositivo llamado “junctionless MOSFET” (MOSFET sin uniones). El modelo se desarrolló en una formulación compacta con la ayuda de la ecuación de Poisson y la técnica de transformación conforme de Schwarz-Cristoffel. Se obtuvieron las ecuaciones del voltaje umbral y la pendiente subumbral. Usando la función W de Lambert, además de una función de suavización para la transición entre las regiones de depleción y acumulación, se obtiene un modelo unificado de la densidad de carga, válido para todos los modos de operación del transistor. Se estudian también las dependencias entre los parámetros físicos del dispositivo y su impacto en su rendimiento. Se tienen en cuenta efectos importantes de canal corto y de cuantización. Se discuten también la simetría alrededor de Vds= 0 V, y la continuidad de la corriente de drenador en las derivadas de orden superior. El modelo fue validado mediante simulaciones TCAD numéricas y medidas experimentales. / The main focus is on the development of an analytical, physics-based and predictive DC and AC compact model for nanoscale multiple-gate MOSFETs. The investigated devices are the standard inversion mode MOSFET and a new device concept called junctionless MOSFET. The model is derived in closed-from with the help of Poisson's equation and the conformal mapping technique by Schwarz-Christoffel. Equations for the calculation of the threshold voltage and subthreshold slope are derived. Using Lambert's W-function and a smoothing function for the transition between the depletion and accumulation region, an unified charge density model valid for all operating regimes is developed. Dependencies between the physical device parameters and their impact on the device performance are worked out. Important short-channel and quantization effects are taken into account. Symmetry around Vds = 0 V and continuity of the drain current at derivatives of higher order are discussed. The model is validated versus numerical TCAD simulations and measurement data.

Ambient intelligence is going to focus the next advances in wireless technologies. Hence, the increasing demand on radio frequency (RF) devices and applications represents, not only a challenge for technological industries to improve its roadmaps, but also for RF engineers to design more robust, low-power, small-size and low-cost devices. Regarding to communication robustness, in the latest years, differential topologies have acquired an important relevance because of its natural noise and interference immunity. Within this framework, a differential n-port device can still be treated with the classical analysis circuit theory by means of Z-,Y-, h-parameters or the most suitable S-parameters in the radio frequency field. Despite of it, Bockelman introduced the mixed-mode scattering parameters, which more properly express the differential and common-mode behavior of symmetrical devices. Since then, such parameters have been used with a varying degree of success, as it will be shown, mainly because of a misinterpretation. Thereby, this thesis is devoted to extend the theory of mixed-mode scattering parameters and proposes the methodology to analyze such devices. For this proposal, the simplest case of a two-port device is developed. By solving this simple case, most of the lacks of the current theory are filled up. As instance, it allows the characterization and comparison of symmetric and spiral inductors, which have remained a controversy point until now. After solving this case, the theory is extended to a n-port device. Another key point on the fast and inexpensive development of radio frequency devices is the advance on fast CAD tools for the analysis and synthesis of passive devices. In the case of silicon technologies, planar inductors have become the most popular shapes because of its integrability. However, the design of inductors entails a deep experience and acknowledge not only on the behavior of such devices but on the use of electromagnetic (EM) simulators. Unfortunately, the use of EM simulators consumes an important quantity of time and resources. Thereby, this thesis is devoted to improve some of the aspects that slow down the synthesis process of inductors. Therefore, an ‘ab initio’ technique for the meshing of planar radio frequency and microwave circuits is described. The technique presented can evaluate the losses in the component with a high accuracy just in few seconds where an electromagnetic simulator would normally last hours. Likewise, a simple bisection algorithm for the synthesis of compact planar inductors is presented. It is based on a set of heuristic rules obtained from the study of the electromagnetic behavior of these planar devices. Additionally, design of a single-ended to differential low noise amplifier (LNA) in a CMOS technology is performed by using the methods and tools described. / L'enginyeria de radiofreqüència i la tecnologia de microones han assolit un desenvolupament inimaginable i avui en dia formen part de la majoria de les nostres activitats diàries. Probablement, la tecnologia mòbil ha tingut un desenvolupament més ràpid que qualsevol altre avenç tecnològic de l'era digital. Avui en dia, podem dir que el paradigma de la mobilitat s'ha assolit i tenim accés ràpid a internet des de qualsevol lloc on podem estar amb un dispositiu de butxaca. No obstant això, encara hi ha fites per endavant. Es més que probable que el paradigma de l’ "ambient intelligence” sigui el centre dels pròxims avenços en les tecnologies sense fils. A diferencia del paradigma de l"ambient intelligence', l'evolució de la tecnologia de la informació mai ha tingut l'objectiu explícit de canviar la societat, sinó que ho van fer com un efecte secundari, en canvi, les visions d' “ambient intelligence” proposen expressament el transformar la societat mitjançant la connexió completa i la seva informatització. Per tant, l'augment de la demanda de dispositius de ràdio freqüència (RF) i de les seves possibles aplicacions representa, no només un repte per a les indústries tecnològiques per millorar els seus plans de treball, sinó també per als enginyers de RF que hauran de dissenyar dispositius de baixa potència, més robusts, de mida petita i de baix cost. Quant a la robustesa dels dispositius, en els últims anys, les topologies de tipus diferencial han adquirit una important rellevància per la seva immunitat natural al soroll i resistència a les interferències. Dins d'aquest marc, un dispositiu de nports diferencial, encara pot ser tractat com un dispositiu 2nx2n i la teoria clàssica d'anàlisi de circuits (és a dir, la temia de quadripols) es pot aplicar a través de paràmetres Z, Y, h o els paràmetres S, més adequats en el camp de freqüència de ràdio. Tot i això, Bockelman i Eisenstadt introdueixen els paràmetres S mixtos, que expressen més adequadament el comportament diferencial i en mode comú de dispositius simètrics o asimètrics. Des de llavors, aquests paràmetres s'han utilitzat amb un grau variable d'èxit, com es mostrarà, principalment a causa d'una mala interpretació. D'aquesta manera, la primera part d'aquesta tesi està dedicada a estendre la teoria dels paràmetres S de mode mixt i proposa la metodologia d'anàlisi d'aquest tipus de dispositius i circuits. D'aquesta forma, en el Capítol 2, es desenvolupa el cas més simple d'un dispositiu de dos ports. En resoldre aquest cas simple, la major part de les mancances de la teoria actual es posen de relleu. Com a exemple, pennet la caracterització i la comparació de bobines simètriques i espiral no simètriques, que han estat un punt de controvèrsia fins ara. Després de resoldre aquest cas, al Capítol 3 s'estén la teOIia a un dispositiu de n-ports dels quals un nombre pot ser single-ended i la resta diferencials. És en aquest moment quan la dualitat existent entre els paràmetres S estàndard i de mode mixt es pot veure clarament i es destaca en el seu conjunt. Aquesta teoria permet, tanmateix, estendre la teoria clàssica d'amplificadors quan s'analitzen per mitjà de paràmetres S. Un altre punt clau en el desenvolupament ràpid i de baix cost dels dispositius de radiofreqüència és l'avenç en les eines CAD ràpides per a l'anàlisi i síntesi dels dispositius passius, en especial dels inductors. Aquests dispositius apareixen tot sovint en el disseny de radio freqüència degut a la seva gran versatilitat. Tot i que hi ha hagut múltiples intents de reemplaçar amb components externs o circuits, fins i tot actius, en el cas de les tecnologies de silici, els inductors planars s'han convertit en les formes més populars per la seva integrabilitat. No obstant això, el disseny d'inductors implica conèixer i posseir una experiència profunda no només en el comportament d'aquests dispositius, però també en l'ús de simuladors electromagnètics (EM). Desafortunadament, l'ús dels simuladors EM consumeix una quantitat important de temps i recursos. Per tant, la síntesi dels inductors representa un important inconvenient actualment. D'aquesta manera, la segona part d'aquesta tesi està dedicada a millorar alguns dels aspectes que frenen el procés de síntesi dels inductors. Per tant, en el Capítol 4, es descriu una tècnica 'ab initio' de generació de la malla per bobines planars en ràdio freqüència i microones. La tècnica es basa en l'estudi analític dels fenòmens d'aglomeració de corrent que tenen lloc a l'interior del component. En aquesta avaluació, no es requereix una solució explícita dels corrents i de les càrregues arreu del circuit. Llavors, el nombre de cel•les de la malla assignades a una tira de metall donada, depèn del valor inicialment obtingut a partir de l'estudi analític. La tècnica presentada pot avaluar les pèrdues en el component amb una gran precisió només en uns pocs segons, quan comparat amb un simulador electromagnètic normalment es necessitaria hores. De la mateixa manera, en el Capítol 5 es presenta un senzill algoritme de bisecció per a la síntesi d'inductors planars compactes. Es basa en un conjunt de regles heurístiques obtingut a partir de l'estudi del comportament electromagnètic d'aquests dispositius planars. D'aquesta manera, el nombre d'iteracions es manté moderadament baix.D'altra banda, per tal d'accelerar l'anàlisi en cada pas, s'utilitza un simulador ràpid electromagnètic planar, el qual es basa en el coneixement que es té del component sintetitzat. Finalment, en el Capítol 6, la metodologia de paràmetres S de mode mixt proposada i les eines CAD introduides s'utilitzen àmpliament en el disseny d'un amplificador de baix soroll “single-ended” a diferencial (LNA), mitjançant una tecnologia estàndard CMOS.L'amplificador de baix soroll és un dels components claus en un sistema de recepció de radio freqüència, ja que tendeix a dominar la sensibilitat i la figura de soroll (NF) de tot el sistema. D'altra banda, les característiques d'aquest circuit estan directament relacionades amb els components actius i passius disponibles en una tecnologia donada. Per tant, la tecnologia escollida, el factor de qualitat dels passius, i la forma com es caracteritzen tindran un alt impacte en les principals figures de mèrit del circuit real.

The high quality CuxS nanocrystals were synthesized (Chapter 3) and the profound understanding and skills to prepare colloidal nanocrystals has been obtained and improved. It revealed a very simple synthetic route not only for the systematic investigation on the size control of the copper sulfide nanodisks but also for studying the influence of different stoichiometric ratios on the shape of copper sulfide nanocrystals. An increase of the precursor concentration in the growth solution resulted in the formation of tetradecahedral and dodecahedral nanocrystals. XRD results showed these nanodisks had a similar composition close to Cu1.78S as spherical nanocrystals, however, the tetradecahedral and dodecahedral nanocrystals were characterized with a composition close to Cu1.96S as deduced from their djurleite crystal phase. An oriented attachment was proposed as growth mechanism for polyhedrons growth and the slow nucleation rate allows an accurate control of the size and morphology of CuxS nanocrystals, from spheres and disks to tetradecahedrons and dodecahedrons by tuning the precursor concentration from 0.05 M to 1.0 M and reaction conditions. Dodecahedrons with different size can be easily prepared by elongating the reaction time. These nanocrystals can be used as cathodes in all-vanadium redox flow batteries and showed a significant improvement of the cathodic reaction reversibility, especially the dodecahedrons. The CuxSe nanocubes with mean edge length of 17 nm±0.9 nm were synthesized (Chapter 4). The role of various metal ions playing on shape of CuxSe nanocrystals was discussed during the synthesis. The underlying mechanism was illustrated by preparing copper selenide nanocubes in the presence of Al ions whereas there was no any Al detected on the surface or within the final cubes. The morphology control is proved to be thermodynamically directed during the ripening regime and it exemplified the shape-direction of semiconductor nanocrystals by metal ions for the first time. It is a platform to produce cubic nanoparticles with different composition by cation exchange such as Ag2Te nanocubes. The plasmonic properties of the obtained nanocubes were further characterized and it demonstrated the strong plasmonic absorption peak at 950 nm. A reproducible procedure to prepare highly monodisperse copper telluride nanocubes, nanoplates and nanorods was presented in Chapter 5. The procedure is based on the reaction of a copper salt with trioctylphosphine telluride (TOP-Te) in the presence of Lithium bis(trimethylsilyl) amide (LiN(SiMe3)2), trioctylphosphine (TOP), trioctylphosphine oxide (TOPO) and oleylamine (OLA). The high reaction temperature as 220 °C was found to be necessary to obtain cube-shaped NPs with narrow size distributions. By tuning the precursor ratio of Cu:Te, the size of these nanocubes could be controlled in the range between 10 and 20 nm. When decreasing the reaction temperature to 190 °C and the growth time to 15 min, highly homogeneous copper telluride nanoplates were produced. An increase of the TOP concentration from 0.125 ml to 0.75 ml resulted in the formation of nanorods. It was proposed the LiN(SiMe3)2 to activate the formation of a Cu-oleylamido complex and it is the actual species reacting with TOP-Te. The Cu-oleyamido complexes and/or lithium oleylamine may play a key role stabilizing the NP surface during growth. Copper telluride nanocubes and nanoplates display a strong near-infrared optical absorption at 900nm associated to localized surface plasmon resonances. This plasmon resonance can be exploited for the design of surface-enhanced Raman scattering (SERS) sensors for unconventional optical probes such as nile red containing oxygen based functional groups. This is the first time using Cu-chalcogenide as probes for SERS application and demonstrates its potential interest in future. Preliminary analysis of the use of copper telluride nanocubes as cytotoxic and photothermal agents is also discussed herein. / Inicialment vam establir les condicions per preparar Cu(x)S. Com a mecanisme de creixement es va proposar el que es coneix amb el nom d’oriented attachment, en el qual els nanocristalls s’uneixen en una determinada orientació per formar altres formes més complexes. Establint les condicions en les quals es donava aquest mecanisme podíem produir nanocristalls de Cu2-xS amb un acurat control sobre la seva composició i/o forma, des de partícules esfèriques fins a nanopartícules en forma de disc o bé acanat amb partícules amb forma tetradecaèdríca o dodecaèdríca. Aquest control es va aconseguir simplement variant la concentració del precursor i les condicions de reacció. El segon sistema que es va estudiar va ser la producció de nanocristalls de Cu(x)Se. En el nostre treball preteniem descobrir nous procediments per sintetitzar nanocristalls de Cu(x)Se controlant la seva morfologia. Es va descubrir que es podia controlar la forma final dels nanocristalls de Cu(x)Se simplement introduint ions metàl•lics a la solució. En particular, en presència d’ions d’alumini es van produir nanocubs amb una longitud lateral de 17 nm ± 0.9 nm. Addicionalment es van estudiar les propietats plasmòniques d’aquests nanocubs. També es van utilizar aquests cubs de seleniur de coure com a base per produir cubs d’altres semiconductors a travès de l’intercanvi catiònic. Com a exemple es van produir cubs de Ag(2)Te. Finalment, es va estudiar el calcogenur binari, Cu(x)Te. Es va desenvolupar un mètode de síntesi per produïr nanocubs, nanoplaques i nanorods altament monodispersos. Es va observar que els paràmetres clau per controlar la forma eren la temperatura i la quantitat de surfactants. En canvi, per controlar el tamany es va observar que el paràmetre més important era la proporció entre Cu i Te present a la solució. Aquests nanocristalls posseïen propietats plasmòniques amb un pic d’absorpció al voltant dels 900 nm.

According to reliable statistics, electrical fire ignition sources have a notable impact regarding the generation of fires and explosions. Electrical equipment and installations can also be the victims of fire. This is due to the wearing of insulation, the reduction of dielectric strength of the air and other factors. This combination opens up a space for a wide range of experimental and educational research which until now has seen little development. The state of the art of electrical fire is introduced illustrating it with electro technical laboratory experiments as well as with real story cases. The electric arc which produces the ejection of hot particles is one of the electrical fire ignition sources, has seen little investigation. The development of experiments can help in finding out more about this phenomenon. A case study by the fire department of Catalonia can be used as an explanation, which suggests that there is a direct relationship between ventilation and air conditioning ducts made of aluminum and electrical ignition. The phenomenon electrical breakdown in gases has a special characteristic in the presence of fire. It has an effect on electricity supply, fire extinguisher security, fire investigations and the fire spread. This has brought about experiments to illustrate the point. The experiments are related with the behavior of high voltage power lines in presence of fire in our environment / Les fonts d’ignició d’origen elèctric tenen una incidència estadística notable en relació amb la generació d’incendis i explosions. Els equips i instal·lacions elèctriques també són víctimes del foc. És a causa de la destrucció dels aïllaments i la disminució de la rigidesa dielèctrica de l’aire, entre d’altres factors. Aquest conjunt dóna lloc a un espai de recerca experimental i docència ampli, que encara es troba poc desenvolupat. S’introdueix l’estat de l’art il·lustrant-lo amb experiments de laboratori electrotècnic i l’exposició de casos reals. El curtcircuit amb arc elèctric que produeix l’ejecció de partícules calentes, és una de les fonts d’ignició elèctrica poc investigades. Es desenvolupen experiments que poden ajudar a estudiar i il·lustrar aquest fenomen. S’utilitza un cas aportat pels Bombers de la Generalitat de Catalunya com a fil conductor. Suggeria una relació entre les canalitzacions de ventilació i climatització fabricades amb alumini i la ignició elèctrica. Els fenòmens de descàrrega elèctrica en gasos tenen unes característiques particulars en presència de foc.Té implicacions en el subministrament d’energia elèctrica, la seguretat dels equips d’extinció d’incendis, la investigació de sinistres i la propagació del foc. Es porten a terme experiments que contribueixen a il·lustrar-ho. Es relacionen amb el comportament de les línies aèries d’alta tensió en presència de foc en el nostre entorn.

Aquesta tesi s'ha dut a terme dins del Grup en de Tecnologies Mèdia (GTM) de l'Escola d'Enginyeria i Arquitectura la Salle. El grup te una llarga trajectòria dins del cap de la síntesi de veu i fins i tot disposa d'un sistema propi de síntesi per concatenació d'unitats (US-TTS) que permet sintetitzar diferents estils expressius usant múltiples corpus. De forma que per a realitzar una síntesi agressiva, el sistema usa el corpus de l'estil agressiu, i per a realitzar una síntesi sensual, usa el corpus de l'estil corresponent. Aquesta tesi pretén proposar modificacions del esquema del US-TTS que permetin millorar la flexibilitat del sistema per sintetitzar múltiples expressivitats usant només un únic corpus d'estil neutre. L'enfoc seguit en aquesta tesi es basa en l'ús de tècniques de processament digital del senyal (DSP) per aplicar modificacions de senyal a la veu sintetitzada per tal que aquesta expressi l'estil de parla desitjat. Per tal de dur a terme aquestes modificacions de senyal s'han usat els models harmònic més soroll per la seva flexibilitat a l'hora de realitzar modificacions de senyal. La qualitat de la veu (VoQ) juga un paper important en els diferents estils expressius. És per això que es va estudiar la síntesi de diferents emocions mitjançant la modificació de paràmetres de VoQ de baix nivell. D'aquest estudi es van identificar un conjunt de limitacions que van donar lloc als objectius d'aquesta tesi, entre ells el trobar un paràmetre amb gran impacte sobre els estils expressius. Per aquest fet l'esforç vocal (VE) es va escollir per el seu paper important en la parla expressiva. Primer es va estudiar la possibilitat de transferir l'VE entre dues realitzacions amb diferent VE de la mateixa paraula basant-se en la tècnica de predicció lineal adaptativa del filtre de pre-èmfasi (APLP). La proposta va permetre transferir l'VE correctament però presentava limitacions per a poder generar nivells intermitjos d'VE. Amb la finalitat de millorar la flexibilitat i control de l'VE expressat a la veu sintetitzada, es va proposar un nou model d'VE basat en polinomis lineals. Aquesta proposta va permetre transferir l'VE entre dues paraules qualsevols i sintetitzar nous nivells d'VE diferents dels disponibles al corpus. Aquesta flexibilitat esta alineada amb l'objectiu general d'aquesta tesi, permetre als sistemes US-TTS sintetitzar diferents estils expressius a partir d'un únic corpus d'estil neutre. La proposta realitzada també inclou un paràmetre que permet controlar fàcilment el nivell d'VE sintetitzat. Això obre moltes possibilitats per controlar fàcilment el procés de síntesi tal i com es va fer al projecte CreaVeu usant interfícies gràfiques simples i intuïtives, també realitzat dins del grup GTM. Aquesta memòria conclou presentant el treball realitzat en aquesta tesi i amb una proposta de modificació de l'esquema d'un sistema US-TTS per incloure els blocs de DSP desenvolupats en aquesta tesi que permetin al sistema sintetitzar múltiple nivells d'VE a partir d'un corpus d'estil neutre. Això obre moltes possibilitats per generar interfícies d'usuari que permetin controlar fàcilment el procés de síntesi, tal i com es va fer al projecte CreaVeu, també realitzat dins del grup GTM. Aquesta memòria conclou presentant el treball realitzat en aquesta tesi i amb una proposta de modificació de l'esquema del sistema US-TTS per incloure els blocs de DSP desenvolupats en aquesta tesi que permetin al sistema sintetitzar múltiple nivells d'VE a partir d'un corpus d'estil neutre. / Esta tesis se llevó a cabo en el Grup en Tecnologies Mèdia de la Escuela de Ingeniería y Arquitectura la Salle. El grupo lleva una larga trayectoria dentro del campo de la síntesis de voz y cuenta con su propio sistema de síntesis por concatenación de unidades (US-TTS). El sistema permite sintetizar múltiples estilos expresivos mediante el uso de corpus específicos para cada estilo expresivo. De este modo, para realizar una síntesis agresiva, el sistema usa el corpus de este estilo, y para un estilo sensual, usa otro corpus específico para ese estilo. La presente tesis aborda el problema con un enfoque distinto proponiendo cambios en el esquema del sistema con el fin de mejorar la flexibilidad para sintetizar múltiples estilos expresivos a partir de un único corpus de estilo de habla neutro. El planteamiento seguido en esta tesis esta basado en el uso de técnicas de procesamiento de señales (DSP) para llevar a cabo modificaciones del señal de voz para que este exprese el estilo de habla deseado. Para llevar acabo las modificaciones de la señal de voz se han usado los modelos harmónico más ruido (HNM) por su flexibilidad para efectuar modificaciones de señales. La cualidad de la voz (VoQ) juega un papel importante en diferentes estilos expresivos. Por ello se exploró la síntesis expresiva basada en modificaciones de parámetros de bajo nivel de la VoQ. Durante este estudio se detectaron diferentes problemas que dieron pié a los objetivos planteados en esta tesis, entre ellos el encontrar un único parámetro con fuerte influencia en la expresividad. El parámetro seleccionado fue el esfuerzo vocal (VE) por su importante papel a la hora de expresar diferentes emociones. Las primeras pruebas se realizaron con el fin de transferir el VE entre dos realizaciones con diferente grado de VE de la misma palabra usando una metodología basada en un proceso filtrado de pre-émfasis adaptativo con coeficientes de predicción lineales (APLP). Esta primera aproximación logró transferir el nivel de VE entre dos realizaciones de la misma palabra, sin embargo el proceso presentaba limitaciones para generar niveles de esfuerzo vocal intermedios. A fin de mejorar la flexibilidad y el control del sistema para expresar diferentes niveles de VE, se planteó un nuevo modelo de VE basado en polinomios lineales. Este modelo permitió transferir el VE entre dos palabras diferentes e incluso generar nuevos niveles no presentes en el corpus usado para la síntesis. Esta flexibilidad está alineada con el objetivo general de esta tesis de permitir a un sistema US-TTS expresar múltiples estilos de habla expresivos a partir de un único corpus de estilo neutro. Además, la metodología propuesta incorpora un parámetro que permite de forma sencilla controlar el nivel de VE expresado en la voz sintetizada. Esto abre la posibilidad de controlar fácilmente el proceso de síntesis tal y como se hizo en el proyecto CreaVeu usando interfaces simples e intuitivas, también realizado dentro del grupo GTM. Esta memoria concluye con una revisión del trabajo realizado en esta tesis y con una propuesta de modificación de un esquema de US-TTS para expresar diferentes niveles de VE a partir de un único corpus neutro. / This thesis was conducted in the Grup en Tecnologies M`edia (GTM) from Escola d’Enginyeria i Arquitectura la Salle. The group has a long trajectory in the speech synthesis field and has developed their own Unit-Selection Text-To-Speech (US-TTS) which is able to convey multiple expressive styles using multiple expressive corpora, one for each expressive style. Thus, in order to convey aggressive speech, the US-TTS uses an aggressive corpus, whereas for a sensual speech style, the system uses a sensual corpus. Unlike that approach, this dissertation aims to present a new schema for enhancing the flexibility of the US-TTS system for performing multiple expressive styles using a single neutral corpus. The approach followed in this dissertation is based on applying Digital Signal Processing (DSP) techniques for carrying out speech modifications in order to synthesize the desired expressive style. For conducting the speech modifications the Harmonics plus Noise Model (HNM) was chosen for its flexibility in conducting signal modifications. Voice Quality (VoQ) has been proven to play an important role in different expressive styles. Thus, low-level VoQ acoustic parameters were explored for conveying multiple emotions. This raised several problems setting new objectives for the rest of the thesis, among them finding a single parameter with strong impact on the expressive style conveyed. Vocal Effort (VE) was selected for conducting expressive speech style modifications due to its salient role in expressive speech. The first approach working with VE was based on transferring VE between two parallel utterances based on the Adaptive Pre-emphasis Linear Prediction (APLP) technique. This approach allowed transferring VE but the model presented certain restrictions regarding its flexibility for generating new intermediate VE levels. Aiming to improve the flexibility and control of the conveyed VE, a new approach using polynomial model for modelling VE was presented. This model not only allowed transferring VE levels between two different utterances, but also allowed to generate other VE levels than those present in the speech corpus. This is aligned with the general goal of this thesis, allowing US-TTS systems to convey multiple expressive styles with a single neutral corpus. Moreover, the proposed methodology introduces a parameter for controlling the degree of VE in the synthesized speech signal. This opens new possibilities for controlling the synthesis process such as the one in the CreaVeu project using a simple and intuitive graphical interfaces, also conducted in the GTM group. The dissertation concludes with a review of the conducted work and a proposal for schema modifications within a US-TTS system for introducing the VE modification blocks designed in this dissertation.

Aquesta tesi se central en la formació d’eixams, on s’estudia el comportament coordinat d’un grup de robots per formar un patró quan s’observa a nivell global. En aquest sentit, la formació de la forma general és un dels problemes actuals en d’intel·ligència d’eixams artificials. En aquesta tesi s’introdueix una nova formació en forma de Y, la qual presenta una gran quantitat d’aplicacions en comparació amb altres tècniques de formació. Per exemple, la formació en Y es pot aplicar com a formació estratègica per totes les escales, presenta facilitat per canviar de forma i grandària a més de resoldre els problemes de redundància, d’autoorganització i autoreparació. L’objectiu principal d’aquesta tesi és aconseguir la formació en Y d’un eixam de robots. La implementació de dita formació únicament s’ha dut a terme mitjançant un entorn de simulació tot i que se han tingut en compte diferents aspectes que es podrien donar en una implementació real. El disseny del control de l’eixam per a diferents eixos s’ha realitzat a partir d’un model capaç de predir el comportament global de l’eixam, de la definició del temps d’establiment i l’aplicació de tècniques de localització de pols. Per controlar l’eixam en forma Y en termes d’orientació i el seu moviment com un bloc, s’han combinat el controlador lineal proposat, amb funcions límit i l’ajust d’alguns paràmetres per simulació. Els paràmetres s’han escollit per la formació desitjada i segons les constants definides per l’usuari. En comparació amb altres treballs, la solució proposta és simple, computacionalment eficient i tant per models d’eixams centralitzats com descentralitzats. / Esta tesis se centra en la formación de enjambres, donde se estudia el comportamiento coordinado de un grupo de robots para formar un patrón cuando se observa a nivel global. En este sentido, la formación de la forma general es uno de los problemas actuales en la inteligencia de enjambres artificiales. En esta tesis se introduce una nueva formación en forma de Y, la cual presenta una gran cantidad de aplicaciones en comparación con otras técnicas de formación. Por ejemplo, la formación en Y se puede aplicar como formación estratégica para todas las escalas, presenta facilidad para cambiar de forma y tamaño además de resolver los problemas de redundancia, de auto-organización y auto-reparación. El objetivo principal de esta tesis es conseguir la formación en Y de un enjambre de robots. La implementación de dicha formación se ha llevado a cabo únicamente mediante un entorno de simulación aunque se han tenido en cuenta diferentes aspectos que se podrían dar en una implementación real. El diseño del control del enjambre para diferentes ejes se ha realizado a partir de un modelo capaz de predecir el comportamiento global del enjambre, de la definición del tiempo de establecimiento y la aplicación de técnicas de localización de polos. Para controlar el enjambre en forma de Y en términos de orientación y movimientos del enjambre como un bloque, se han combinado el controlador lineal propuesto, funciones límite y el ajuste de algunos parámetros por simulación. Los parámetros se han escogido para la formación deseada y según las constantes definidas por el usuario. En comparación con otros trabajos, la solución propuesta es simple, computacionalmente eficiente, y tanto para modelos de enjambres centralizados como descentralizados. / The context of this work is the innovative young filed of swarm robotics. Particularly, in this thesis focused on swarm formation, which is important in swarm robotics too since coordinated behaviour of a group of robots to form a pattern when viewed globally. In this regard, global shape formation is one of the ongoing problems in artificial swarm intelligence. In nature, it is performed for various purposes, and search and rescue swarms could be used in disaster areas .In robotics phenomena, there exist various shape formations in the literature, but in this thesis, introduced new shape formation Y-Pod, which has vast applications compare to other formation techniques. In the discussion of our research journey, me and my supervisor discussed about various shape formations but finally exploit new shape formation Y-Pod and when we think about it, arise some questions ,why Y-Pod swarm formation and what it will serve, so in our casual discussion some important advantages are identified, those are : The Y-Pod can be utilized for formation strategy on all scales, Global shape formation, when viewed globally, Changes shapes, Easy to expand, overcome the redundancy problems and Self-organized and self-repair problems. The main objective of the proposed approach is to form a Y-pod formation of swarm robots. As well as we keep in our mind for real robot performance task, but the original work is delivered in simulation based environment only. Several parameters that significantly define the resulting behavior. We have proposed system equilibrium parameters with settling time and pole based problems, to control the swarm system in various axis an accurate model will predict the global behavior of the Y-Pod swarm formation based on the mathematical identified parameters. The proposed linear controller, limiting functions and simulation tuned parameters are combined to control Y-Pod swarm formation in terms of orientation, and swarm movement as a whole. Parameters are chosen based on desired formation as well as user defined constraints. This approach compared to others, is simple, computationally efficient, scales well to different swarm sizes, to heterogeneous systems, and to both centralized and decentralized swarm models.

En aquest treball de tesis la recerca s’ha centrat en l’estudi d’un control en mode de corrent amb aplicació a convertidors estàtics de continua-continua. Aquest s’anomena ACPOCCFF (Autonomous Current Programmed One Cycle Controller with Feed Forward) i te com a característiques les següents, es de cicle extés en cas d’un canvi a la referència de corrent, autònom perque no requereix d’un senyal extern de rellotge, té realimentació (feedback) de la sortida i prealimentació de l’entrada (feedforward). S i fem un resum bàsic de les característiques dels controls més extesos classificant-los en els PWM i els d’histèresi tenim, els controls per PWM es disenyen en un punt de treball fix i sota variacions en gran senyal poden patir d’inestabilitats (es sol utilitzar una rampa de compensació per a que no esdevinguin sobreoscil.lacions), a mes a mes el rebuig a les perturbacions es molt mes lent degut a que tenen una freqüència de conmutació fixa. Respecte als controls per histèresi aqueests son controls ràpids en front a variacions de càrrega però la seva freqüència es variable, poguen arribar teòricament al límit infinit, això dificulta la construcció d’un filtre de sortida. El control proposat manté la mateixa freqüència en estat estacionari (igual que fa un control per PWM) i es ràpid a les variacions de la referència o a perturbacions en la càrrega (com el control pe histèresi). Per a l’obtenció de les variables d’estat del conjunt convertidor-control s’ha utilitzat el model o formulació continu, aquest eprmet treballar per cada subinterval de funcionament del convertidor. El control estudiat, ACPOCCFF, es va implementar en mode analògic i en mode digital aplicat a un convertidor boost, es varen realitzar varies simulacions i els seus resultats es van comparar amb mesures experimentals, fent treballar al convertidor en mode de corrent i en mode de tensió, a mes a mes les mesures es van realitzar en l’espai temporal i en el domini freqüencial. Finalment es va simular una estratègia en interleaving del tipus master-slave de tres plantes boost amb el control ACPOCCFF digital. Les ventatges, entre d’altres, de les estratègies interleaving son les de reduïr el pes, el tamany, millora del rendiment i fent que l’arrisat dels elements emmagatzemadors d’energia dels convertidors sigui mes petit. / En este trabajo de tesis la investigación se ha centrado en el estudio de un control en modo de corriente con aplicación a convertidores estáticos de continua-continua. A este control lo hemos denominado ACPOCCFF (Autonomous Current Programmed One Cycle Controller with Feed Forward) y tiene las siguientes características, es de ciclo extendido en caso de cambios de la referencia de corriente, autónomo porque no necesita de una señal de reloj externa, con realimentación (feedback) de la salida y prealimentación de la entrada (feedforward). Si resumimos básicamente las características de los controles más extendidos, clasificándolos en los PWM y los de histéresis tenemos, los controles por PWM se diseñan en un punto de trabajo determinado, y bajo variaciones en gran señal pueden sufrir inestabilidades (se suele utlizar una rampa de compensación para que no ocurran las sobreocilaciones), además el rechazo a perturbaciones es mucho más lento debido a que tienen una frecuencia de conmutación fija. En cuanto a los controles por histéresis son controles rápidos frente a variaciones de carga pero su frecuencia es variable, pudiendo llegar teóricamente al límite infinito, lo cual dificulta la construcción de un filtro de salida. El control propuesto conserva la misma frecuencia en estado estacionario (igual que un control PWM), y es rápido ante variaciones de la consigna o a perturbaciones en la carga (como el control por histéresis). Para la obtención de las variables de estado del conjunto planta-control se ha utilizado el modelo o formulación continua, ya que permite trabajar por cada subintervalo de funcionamiento del convertidor. El control estudiado, ACPOCCFF, se implementó en modo analógico y en modo digital aplicado a una planta boost, realizando varias simulaciones contrastándose con las medidas experimentales, tanto en modo de corriente como en modo de tensión, además las medidas anteriores se realizaron en el espacio temporal y en el dominio frecuencial. Finalmente se simuló una estrategia en interleaving del tipo master-slave de tres plantas boost con el control ACPOCCFF digital. Las ventajas, entre otras, de las estrategias interleaving son las de reducir el peso, el tamaño, mejora de la eficiencia y se reduce el rizado de los elementos almacenadores de energía de los convertidores. / This thesis research work studies a one current mode control for DC-DC static converters. This control studied is named ACPOCCFF (Autonomous Current Programmed One Cycle Controller with Feed Forward) and its main features are, extended cycle in current reference change, autonomous because d’ont need a external clock, with output feedback and feedforward for input signal. This control have a two strong points comparated to another two main actually controls, the PWM and the hysterethical control working in sliding mode, the frequency is the same in the any working point (the same PWM control) and is faster if changes are performed in the reference (sliding mode). The converter and control state variables were obtained with the model named continous formulation, this model permit work in each converter subinterval. The studied control, ACPOCCFF, was implemented in analogic and digital mode applied in a boost converter, performing simulations and experimentals measures making a benchmark in the two, the measures were performed in current and voltage mode, in the large signal and frequential domain. Finally a master-slave interleaving strategie was simulated with the digital ACPOCCFF control in three boost converters. Advantges, among others, of interleaving strategies are mass and volumen reduction, improve efficiency and reduce the ripple in energy storage converter elements.

En aquesta tesi, he estudiat i desenvolupat un mètode de deposició química en fase vapor assistit per aerosol (AACVD), per al creixement directe de nanoagulles d'òxid de tungstè funcionalitzades o intrínseques. Els dipòsits s'han realitzat sobre diferents substrats trasndcutors per a la seva aplicació a la detecció de gasos. Aquesta tècnica ofereix la possibilitat de co-dipositar els metalls amb els òxids metàl•lics emprant una sola etapa de deposició. La síntesi del material nanoestructurat, la fabricació del dispositiu, la caracterització dels materials i la detecció de gasos han estat investigades. El mètode AACVD es va emprar per al creixement i la integració directa de la pel•lícula sensible sobre substrats ceràmics (alúmina), MEMS (micro hotplates) i polimèrics flexibles, el que demostra la seva compatibilitat i idoneïtat per al creixement de nanoestructures d'òxid metàl•lics sobre una àmplia gamma de substrats transductors. A més, el mètode AACVD s'ha implementat també en un reactor de paret freda per créixer les nanoestructures de WO3, emprant l'escalfament localitzat que permeten aconseguir les microresistencias calefactores integrades en alguns dels transdcutors emprats. Totes les pel•lícules sintetitzades en aquesta tesi doctoral es componien de nanoagulles de WO3 pur o de WO3 funcionalitzat amb nanopartícules d'or (Au), platí (Pt), òxid de coure (Cu2O) o pal•ladi (Pd). Es van utilitzar diverses tecnologies d'anàlisi per caracteritzar la morfologia, l'estructura i la composició de les pel•lícules produïdes. Els resultats van mostrar que el nostre mètode és eficaç per al creixement de nanoagulles cristal•lines de WO3 decorades amb nanopartícules de metalls / òxids metàl•lics, a temperatures moderades (és a dir, 380 ° C), amb eficàcia en els seus costos i amb temps de fabricació curts, directament sobre l'element transdcutor amb vista a obtenir sensors de gasos. Els estudis de detecció de gasos han mostrat que aquest nanomaterial híbrid té una excel•lent sensibilitat i selectivitat en comparació amb mostres de WO3 pur. A més, els nanocompostos Cu2O / WO3 i Pd / WO3 han demostrat posseir una excel•lent sensibilitat i selectivitat cap als gasos H2S i H2, respectivament. / En esta tesis, he estudiado y desarrollado un método de deposición química en fase vapor asistido por aerosol (AACVD), para el crecimiento directo de nanoagujas de óxido de tungsteno funcionalizadas o intrínsecas. Los depósitos se han realizado sobre distintos sustratos transdcutores para su aplicación a la detección de gases. Esta técnica ofrece la posibilidad de co-depositar los metales con los óxidos metálicos empleando una sola etapa de deposición. La síntesis del material nanoestructurado, la fabricación del dispositivo, la caracterización de los materiales y la detección de gases han sido investigadas. El método AACVD se empleó para el crecimiento y la integración directa de la película de sensible sobre sustratos cerámicos (alúmina), MEMS (micro hotplates) y poliméricos flexibles, lo que demuestra su compatibilidad e idoneidad para el crecimiento de nanoestructuras de óxido metálicos sobre una amplia gama de sustratos transductores. Además, el método AACVD se ha implementado también en un reactor de pared fría para crecer las nanoestructuras de WO3, empleando el calentamiento localizado que permiten conseguir las microresistencias calefactoras integradas en algunos de los transductores empleados. Todas las películas sintetizadas en esta tesis doctoral se componían de nanoagujas de WO3 puro o de WO3 funcionalizado con nanopartículas de oro (Au), platino (Pt), óxido de cobre (Cu2O) o paladio (Pd). Se utilizaron diversas tecnologías de análisis para caracterizar la morfología, la estructura y la composición de las películas producidas. Los resultados mostraron que nuestro método es eficaz para el crecimiento de nanoagujas cristalinas de WO3 decoradas con nanopartículas de metales / óxidos metálicos, a temperaturas moderadas (es decir, 380 ° C), con eficacia en sus costes y con tiempos de fabricación cortos, directamente sobre el elemento trasndcutor con vistas a obtener sensores de gases. Los estudios de detección de gases han mostrado que este nanomaterial híbrido tiene una excelente sensibilidad y selectividad en comparación con muestras de WO3 puro. Además, los nanocompuestos Cu2O / WO3 y Pd / WO3 han demostrado poseer una excelente sensibilidad y selectividad hacia los gases H2S y H2, respectivamente. / In this thesis, I have studied and developed aerosol assisted chemical vapour deposition (AACVD) methods for the direct growth of non-functionalized and functionalized tungsten oxide nanoneedles, onto different transducer substrates, for gas sensing applications. This technique gives the possibility to co-deposit metals with metal oxides nanostructures within a single step deposition. The nanostructured material synthesis, device fabrication, material characterization and gas sensing performance have been investigated. AACVD method was employed for the direct growth and integration of the sensing film onto ceramic (alumina), MEMS (silicon micro hotplates) and flexible polymeric substrates, demonstrating its compatibility and suitability for growing metal oxide nanostructures onto a wide spectrum of sensor substrates. Furthermore, AACVD based on the localized heating of substrates employing their embedded resistive microheaters has been also performed and developed for the growth of WO3 nanostructures, using a cold wall reactor. All the synthesized films used in this doctoral thesis were composed of pure WO3 nanoneedles or WO3 nanoneedles functionalized with either gold (Au), platinum (Pt), cuprous oxide (Cu2O) or palladium (Pd) nanoparticles. Various analytical techniques were used to characterize the morphology, the structure and the composition of the produced films. The results showed that our method is effective for growing single crystalline WO3 nanoneedles decorated with metals/metal oxides nanoparticles at moderate temperatures (i.e., 380 °C), with cost effectiveness and short fabrication times, directly onto transducers in view of obtaining gas sensors. The gas sensing studies performed showed that these hybrid nanomaterials have excellent sensitivity and selectivity compared to pristine WO3 samples. Cu2O/WO3 and Pd/WO3 nanocomposites have shown excellent sensitivity and selectivity toward H2S and H2 gases respectively.