[EN] Space-division multiplexing fibers emerged as a promising solution to overcome the imminent capacity crunch of conventional singlemode fiber networks. Despite these fibers were initially conceived as distribution media for long-haul high-capacity digital communications, they can be applied to a wide variety of scenarios including centralized radio access networks for wireless communications, data-center interconnects, Microwave Photonics signal processing and fiber sensing. Particular interest is raised by emerging communications paradigms, such as 5G and The Internet of Things, which require a full integration between the optical fiber and the wireless networks segments. Microwave Photonics, discipline that focuses on the generation, processing, control and distribution of radiofrequency signals by photonics means, is called to play a decisive role. One of the major challenges that Microwave Photonics has to overcome to satisfy next-generation communication demands relates to the reduction of size, weight and power consumption while assuring broadband seamless reconfigurability and stability. There is one revolutionary approach that has however been left untapped in finding innovative ways to address that challenge: exploiting space, the last available degree of freedom for optical multiplexing. In this Thesis, we propose to exploit the inherent parallelism of multicore and few-mode fibers to implement sampled discrete true time delay lines, providing, in a single optical fiber, a compact and efficient approach for both Microwave Photonics signal distribution and processing. For the multicore fiber approach, we study the influence of the refractive index profile of each heterogeneous core on the propagation characteristics as to feature specific group delay and chromatic dispersion values. We designed and fabricated two different heterogeneous trench-assisted 7-core fibers that behave as sampled true time delay lines. While one of them was fabricated by using 7 different preforms to feature a plenary performance, the other one employed a single preform with the aim of minimizing fabrication costs. In the case of few-mode fibers, we propose the implementation of a tunable true time delay line by means of a custom-designed fiber with a set of inscribed long period gratings that act as mode converters to properly tailor the sample group delays. We designed and fabricated a true time delay line on a 4-mode fiber by inscribing 3 long period gratings at specific positions along the fiber link. As a proof-of-concept validation, we experimentally demonstrated different Microwave Photonics signal processing functionalities implemented over both multicore and few-mode fiber approaches. This work opens the way towards the development of distributed signal processing for microwave and millimeter wave signals in a single optical fiber. These true time delay lines can be applied to a wide range of Information and Communication Technology paradigms besides fiber-wireless communications such as broadband satellite communications, distributed sensing, medical imaging, optical coherence tomography and quantum communications. / [ES] La multiplexación por división espacial en fibras ópticas surgió como una solución prometedora al inminente colapso en la capacidad de las redes de fibra monomodo convencionales. Aunque estas fibras fueron concebidas inicialmente como medio de distribución en comunicaciones digitales de larga distancia y alta capacidad, pueden emplearse en una amplia variedad de escenarios, incluyendo redes de acceso radio centralizadas para comunicaciones inalámbricas, interconexiones en centros de datos, así como procesado de señal en Fotónica de Microondas y sensado en fibra. Los paradigmas de comunicaciones emergentes despiertan un interés particular, como 5G y el Internet de las Cosas, que requieren una integración total entre el segmento de red de fibra óptica y el inalámbrico. La Fotónica de Microondas, disciplina que se focaliza en la generación, procesado, control y distribución de señales de radiofrecuencia por medio de la fotónica, está destinada a jugar un papel decisivo. Uno de los mayores desafíos que la Fotónica de Microondas debe superar para satisfacer los requisitos de las nuevas generaciones de comunicaciones se basa en la reducción de tamaño, peso y consumo de potencia, mientras se garantiza reconfiguración y estabilidad de banda ancha. Encontramos aquí un enfoque revolucionario capaz de abordar este desafío de una manera innovadora que, sin embargo, no ha sido aprovechado en este contexto: la explotación del espacio, el último grado de libertad para multiplexación óptica. En esta Tesis, proponemos explotar el paralelismo inherente de las fibras ópticas multinúcleo y de pocos modos para implementar líneas de retardo en tiempo real muestreadas que proporcionan, en una sola fibra óptica, una solución compacta y eficiente tanto para distribución como para procesado de señales de Fotónica de Microondas. En el caso de fibras multinúcleo, estudiamos la influencia del perfil de índice de refracción de cada núcleo heterogéneo en las características de propagación para que exhiba unos valores concretos de retardo de grupo y dispersión cromática. Diseñamos y fabricamos dos fibras distintas de 7 núcleos con zanjas que se comportan como líneas de retardo en tiempo real muestreadas. Mientras que una de ellas se fabricó utilizando 7 preformas diferentes para garantizar un funcionamiento completo, la segunda se fabricó utilizando una única preforma con el objetivo de minimizar costes de fabricación. En el caso de fibras de pocos modos, proponemos la implementación de líneas de retardo en tiempo real sintonizables mediante el uso de una fibra específicamente diseñada y la inscripción de un conjunto de redes de difracción de periodo largo que actúan como conversores de modos para ajustar adecuadamente el retardo de grupo de las muestras. Diseñamos y fabricamos una línea de retardo en tiempo real en una fibra de 4 modos mediante la inscripción de 3 redes de difracción de periodo largo en posiciones concretas a lo largo de enlace de fibra. Como validación de prueba de concepto, demostramos experimentalmente diferentes funcionalidades de procesado de señal de Fotónica de Microondas implementadas en fibras multinúcleo y de pocos modos. Este trabajo abre el camino hacia el desarrollo del procesado de señal distribuido para señales de microondas y ondas milimétricas en una única fibra óptica. Además, las líneas de retardo en tiempo real desarrolladas pueden aplicarse a una amplia variedad de paradigmas de Tecnologías de la Información y Comunicaciones más allá de las comunicaciones radio sobre fibra, como es el caso de las comunicaciones de banda ancha por satélite, el sensado distribuido, la imagen médica, la tomografía óptica coherente y las comunicaciones cuánticas. / [CA] La multiplexació per divisió espacial en fibres òptiques va sorgir com una solució prometedora a l'imminent col·lapse en la capacitat de les xarxes de fibra monomode convencionals. Encara que estes fibres foren concebudes inicialment com a mitjà de distribució en comunicacions digitals de llarga distància i alta capacitat, poden emprar-se en una àmplia varietat d'escenaris, incloent xarxes d'accés radio centralitzades per a comunicacions sense fils, interconnexions en centres de dades, així com processat de senyal en Fotònica de Microones i sensat en fibra. Els paradigmes de comunicacions emergents desperten un interès particular, com el 5G i la Internet de les Coses, que requereixen una integració total entre els segments de xarxa de fibra òptica i el de sense fils. La Fotònica de Microones, disciplina que es focalitza en la generació, processat, control i distribució de senyals de radiofreqüència per mitjà de la fotònica, està destinada a jugar un paper decisiu. Un dels majors desafiaments que la Fotònica de Microones ha de superar per satisfer els requisits de les noves generacions de comunicacions es basa en la reducció de grandària, pes i consum de potència, mentre es garanteix reconfiguració i estabilitat de banda ampla Trobem ací un enfocament revolucionari capaç d'abordar aquest desafiament d'una manera innovadora que, no obstant això, no ha sigut aprofitat encara en este context: la explotació de l'espai, l'últim grau de llibertat per a multiplexat òptic. En aquesta Tesi, proposem explotar el paral·lelisme inherent de les fibres òptiques multinucli i de pocs modes per a implementar línies de retard en temps real de mostres discretes que proporcionen, en una sola fibra òptica, una solució compacta i eficient tant per a distribució com per a processat de senyals de Fotònica de Microones. En el cas de fibres multinucli, estudiem la influència del perfil d'índex de refracció de cada nucli heterogeni en les característiques de propagació perquè exhibisca uns valors concrets de retard de grup i dispersió cromàtica. Dissenyem i fabriquem dues fibres distintes de 7 nuclis amb rases que es comporten com a línies de retard en temps real mostrejades. Mentre que una d'elles es va fabricar utilitzant 7 preformes diferents per a garantir un funcionament complet, la segona va fabricar-se utilitzant una única preforma amb l'objectiu de minimitzar costos de fabricació. En el cas de fibres de pocs modes, proposem la implementació de línies de retard en temps real sintonitzables mitjançant l'ús d'una fibra específicament dissenyada i la inscripció d'un conjunt de xarxes de difracció de període llarg que actuen com a convertidors de modes per tal d'ajustar adequadament el retard de grup de les mostres. Dissenyem i fabriquem una línia de retard en temps real en una fibra de 4 modes mitjançant la inscripció de 3 xarxes de difracció de període llarg en posicions concretes al llarg de l'enllaç de fibra. Com a validació de proba de concepte, demostrem experimentalment diferents funcionalitats de processat de senyal de Fotònica de Microones implementades en fibres multinucli i de pocs modes. Aquest treball obri el camí cap al desenvolupament del processat de senyal distribuït per a senyals de microones i ones mil·limètriques en una única fibra òptica. A més, aquestes línies de retard en temps real poden aplicar-se a una àmplia varietat de paradigmes de Tecnologies de la Informació i Comunicacions més enllà de les comunicacions radio sobre fibra, com es el cas de les comunicacions de banda ampla per satèl·lit, el sensat distribuït, la imatge mèdica, la tomografia òptica coherent i les comunicacions quàntiques. / Agradezco al Ministerio de Economía y Competitividad del Gobierno de España por la financiación recibida mediante la ayuda FPI. / García Cortijo, S. (2020). Distributed radiofrequency signal processing based on space-division multiplexing fibers [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/147858 / TESIS

[EN] Optical technologies are the backbone of modern communication systems providing high-speed access to the Internet, efficient inter and intra-data center interconnects and are expending towards growing research fields and new markets such as satel- lite communications, LIDARs (Laser Imaging Detection and Ranging) applications, Neuromorphic computing, and programable photonic circuits, to name a few. Be- cause of its maturity and low-cost, silicon photonics is being leveraged to allow these new technologies to reach their full potential.As a result, there is a strong need for innovative, high-speed and energy-efficient photonic integrated building blocks on the silicon platform to increase the readiness of silicon photonic integrated circuits. The work developed and presented in this thesis is focused on the design and char- acterization of advanced passive and active devices, for photonic integrated circuits. The thesis consists of three main chapters as well as a motivation and concluding sections exposing the rationale and the accomplishments of this work. Chapter one describes the design and characterization of an electro-optical Mach-Zehnder mod- ulator embedded in highly efficient vertical pn junction exploiting the free-carrier dispersion effect in the O-band.. Chapter two is devoted to the design and charac- terization of a novel geometry of asymmetrical multimode interference device and its implementation in a Mach-Zehnder modulator. Chapter three is dedicated to the design and characterization of innovative 1-dimensional photonic crystal designs for slow- lightmodulation applications. An extensive analysis of the main trade-off arising from the use of slow light is presented. / [ES] Las tecnologías ópticas son el eje vertebrador de los sistemas de comunicación mod- ernos que proporcionan acceso de alta velocidad a la Internet, interconexiones efi- cientes entre centros de datos y dentro de ellos. Además, se están expandiendo hacia campos de investigación crecientes y nuevos mercados como son las aplicaciones de comunicaciones por satélite, los LIDAR (Laser Imaging Detection and Ranging), la computación neuromórfica y los circuitos fotónicos programables, por nombrar algunos. La fotónica de silicio está considerada y aceptada ampliamente como una de las tecnologías clave para que dichas aplicaciones puedan desarrollarse. Como resultado, hay una fuerte necesidad de estructuras fotónicas básicas integradas que sean innovadoras, que soporten altas velocidades de transmisión y que sean más eficientes en términos de consumo de potencia, a fin de aumentar la capacidad de los circuitos integrados fotónicos de silicio. El trabajo desarrollado y presentado en esta tesis se centra en el diseño y la car- acterización de dispositivos avanzados pasivos y activos, para circuitos fotónicos integrados. La tesis consta de tres capítulos principales, así como de sendas sec- ciones de motivación y conclusiones que exponen los fundamentos y los logros de este trabajo. El capítulo uno describe el diseño y la caracterización de un modulador electro-óptico Mach-Zehnder incorporado en una unión pn vertical altamente eficien- ciente que explota el efecto de dispersión de plasma en banda O. El capítulo dos está dedicado al diseño y caracterización de una nueva geometría de dispositivo de interferencia multimodo asimétrico y su aplicación en un modulador Mach-Zehnder. El capítulo tres está dedicado al diseño y caracterización de innovadores cristales fotónicos unidimensionales para aplicaciones de modulación con luz lenta. Se pre- senta un amplio análisis de los principales retos derivados del uso de la misma. / [CA] Les tecnologies òptiques són l'eix vertebrador d'aquells sistemes de comunicació moderns que proporcionen accés d'alta velocitat a la Internet, així com intercon- nexions eficients inter i entre centres de dades. A més a més, s'estan expandint cap a camps d'investigació creixents i nous mercats com són les aplicacions de co- municacions per satèl·lit, els LIDAR (Laser Imaging Detection and Ranging), la computació neuromòrfica i els circuits fotònics programables, entre d'altres. La fotònica de silici és considerada i acceptada àmpliament com una de les tecnologies clau i necessàries perquè aquestes aplicacions puguen desenvolupar-se. Per aquest motiu, es fa necessària l'existència d'estructures fotòniques bàsiques integrades que siguen innovadores, que suporten altes velocitats de transmissió i que siguen més eficients en termes de consum de potència, a fi d'augmentar la capacitat dels cir- cuits integrats fotònics de silici. El treball desenvolupat i presentat en aquesta tesi se centra en el disseny i la caracterització de dispositius avançats passius i actius, per a circuits fotònics integrats. La tesi consta de tres capítols principals, així com d'una secció de motivació i una altra de conclusions que exposen els fonaments i els assoliments d'aquest treball. El capítol u descriu el disseny i la caracterització d'un modulador electro-òptic Mach-Zehnder incorporat en una unió pn vertical d'alta efi- ciència que explota l'efecte de dispersió de plasma en la banda O. El capítol dos està dedicat al disseny i caracterització d'una nova geometria de dispositiu d'interferència multimode asimètric així com a la seua aplicació en un modulador Mach-Zehnder. El capítol tres està dedicat al disseny i caracterització d'innovadors cristalls fotònics unidimensionals per a aplicacions de modulació amb llum lenta. S'inclou també una anàlisi detallada dels principals reptes derivats de l'ús d'aquest tipus de llum. / I want to thank you the Generelitat Valenciana and the European Project L3MATRIX for the funding, without them my doctorate would not taken place. / Zanzi, A. (2020). Passive and active silicon photonics devices at TLC telecommunication wavelengths for on-chip optical interconnects [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/149377 / TESIS

[ES] La red de sexta generación (6G) es la solución potencial para satisfacer los requisitos exponencialmente crecientes de los servicios y aplicaciones emergentes. La plataforma 6G espera ofrecer altas velocidades de datos, conectividad ultra alta y baja latencia en función de los indicadores clave de rendimiento (KPI) requeridos. La tecnología de comunicación por luz visible (VLC) representa una tecnología clave para la red 6G, pero requiere una técnica de modulación avanzada eficiente para cumplir con dichos requisitos. En las últimas décadas, las señales ópticas basadas en el esquema de multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) han atraído mucha atención y se han convertido en la modulación más popular entre varios esquemas de acceso multiportadora, gracias a su robustez y simplicidad frente a la cancelación por trayectos múltiples utilizando el prefijo cíclico (CP). Una de las formas de onda más prometedoras para redes de próxima generación es la técnica de modulación Filter Bank MultiCarrier (FBMC). El principal beneficio del esquema FBMC es que no depende de CP y de un gran número de muestras de banda de guarda, por lo tanto, emplea varias funciones de pulso localizadas en el tiempo con una alta relación de supresión de lóbulos laterales, lo que permite mejorar la eficiencia espectral y el rendimiento del sistema como factores clave en las redes ópticas de próxima generación, y proporciona una buena alternativa a la técnica CP-OFDM. Esta Tesis pretende dar un paso adelante en la propuesta de formatos de modulación para ser utilizados en sistemas VLC como tecnología habilitadora en redes 6G. Por lo tanto, se propone el sistema Flip-FBMC con un algoritmo de truncamiento para ofrecer una transmisión de alta velocidad con baja latencia Flip-FBMC mediante el uso del algoritmo de transformación ortogonal isotrópica (IOTA) y la capa PHYsical para DYnamic AccesS y filtros de radio cognitiva (PHYDYAS). En esta Tesis se propone la ecualización multitap con el fin de mitigar la Interferencia imaginaria intrínseca (IMI) en un canal con perfiles de retardos elevado en sistemas VLC de interiores. Además, se ha mejorado rendimiento de error de las señales FBMC no coherentes mediante el análisis de la propiedad de la localización de tiempo-frecuencia con la función gaussiana extendida (EGF), donde el factor de dispersión desempeña un papel crucial en la determinación del equilibrio entre las características espectrales y la reconstrucción óptima de la calidad de la señal. Además, la Tesis proporciona el primer análisis teórico que informa de la degradación en la estimación para varios factores de clipping basada en el impacto del nivel de interferencia imaginario fuera de la zona de primer orden que no puede ser estimada mediante el preámbulo de IAM. Sin embargo, se debe enfatizar en el valor de la técnica Flip-FBMC/IAM para proporcionar el modelo unipolar en comparación con el uso del formato FBMC óptico polarizado con corriente continua (DCO-FBMC) que sufre una reducción en la estimación de la precisión. Por lo tanto, se ha demostrado el descenso del rendimiento con el sistema DCO-FBMC debido al IMI inducido fuera de los símbolos de orden cero, y que es más evidente cuando se requieren niveles bajos de corriente DC. Desde esta perspectiva, la técnica de repetición de tramas con señales Flip-FBMC ha demostrado ser una solución importante para minimizar la interferencia inducida. Por lo tanto, en esta Tesis, la modulación Flip-FBMC con repetición de tramas y perfil de filtro PHYDYAS se propone como un candidato viable para hacer frente al rango dinámico restringido del LED, en comparación con el rendimiento de los sistemas Flip-CP-OFDM y Flip-FBMC/IAM en futuras redes 6G basadas en acceso VLC. / [CA] La xarxa de sexta generació (6G) és la solució potencial per a satisfer els requisits exponencialment creixents dels servicis i aplicacions emergents. La plataforma 6G espera oferir altes velocitats de dades, connectivitat ultra alta i baixa latència en funció dels indicadors clau de rendiment (KPI) requerits. La tecnologia de comunicació per llum visible (VLC) representa una tecnologia clau per a la xarxa 6G, però requerix una tècnica de modulació avançada eficient per a complir amb estos requisits. En les últimes dècades, els senyals òptics basats en l'esquema de multiplexació per divisió de freqüència ortogonal (OFDM) han atret molta atenció i s'han convertit en la modulació més popular entre diversos esquemes d'accés multiportadora, gràcies a la seua robustesa i simplicitat enfront de la cancel·lació per trajectes múltiples utilitzant el prefix cíclic (CP). Una de les formes d'ona més prometedores per a xarxes de pròxima generació és la tècnica de modulació Filter Bank MultiCarrier (FBMC). El principal benefici de l'esquema FBMC és que no depén de CP i d'un gran nombre de mostres de banda de guarda, per tant, empra diverses funcions de pols localitzades en el temps amb una alta relació de supressió de lòbuls laterals, la qual cosa permet millorar l'eficiència espectral i el rendiment del sistema com a factors clau en les xarxes òptiques de pròxima generació, i proporciona una bona alternativa a la tècnica CP-OFDM. Esta Tesi pretén fer un pas avant en la proposta de formats de modulació per a ser utilitzats en sistemes VLC com a tecnologia habilitadora en xarxes 6G. Per tant, es proposa el sistema Flip-FBMC amb un algoritme de truncament per a oferir una transmissió d'alta velocitat amb baixa latència Flip-FBMC mitjançant l'ús de l'algoritme de transformació ortogonal isotròpica (IOTA) i la capa PHYsical per a DYnamic AccesS i filtres de ràdio cognitiva (PHYDYAS). En aquesta Tesi, es proposa l'equalització multitap per als sistemes VLC en interiors per a mitigar la interferència imaginària intrínseca (IMI) en un canal amb perfils de retards elevat. A més, el rendiment d'error dels senyals FBMC no coherents es millora mitjançant l'anàlisi de la propietat de la localització de temps-freqüència amb la funció gaussiana estesa (EGF), on el factor de dispersió exercix un paper crucial en la determinació de l'equilibri entre les característiques espectrals i la reconstrucció òptima de la qualitat del senyal. En tal escenari, a causa del rang dinàmic limitat del díode emissor de llum (LED), la millora de la precisió de l'estimació depén dels nivells de potència dels pseudopilots amb l'ús de l'arquitectura del Mètode d'Aproximació d'Interferència (IAM) i per tant, no és adequada en sistemes VLC d'il·luminació i comunicació. A més, la Tesi proporciona la primera anàlisi teòrica que informa de la degradació en l'estimació per a diversos factors de clipping basada en l'impacte del nivell d'interferència imaginari fora de la zona de primer orde que no pot ser estimada mitjançant el preàmbul de IAM. No obstant això, s'ha d'emfatitzar en el valor de la tècnica Flip-FBMC/IAM per a proporcionar el model unipolar en comparació amb l'ús del format FBMC òptic polaritzat amb corrent continu (DCO-FBMC) que patix una reducció en l'estimació de la precisió. Per tant, s'ha demostrat el descens del rendiment amb el sistema DCO-FBMC a causa del IMI induït fora dels símbols d'orde zero, i que és més evident quan es requerixen nivells baixos de corrent DC. Des d'esta perspectiva, la tècnica de repetició de trames amb senyals Flip-FBMC ha demostrat ser una solució important per a minimitzar la interferència induïda. Per tant, en esta Tesi, la modulació Flip-FBMC amb repetició de trames i perfil de filtre PHYDYAS es proposa com un candidat viable per a fer front al rang dinàmic restringit del LED, en comparació amb el rendiment dels sistemes Flip-CP-OFDM i Flip-FBMC/IAM en futures xarxes 6G basades en accés VLC. / [EN] The sixth generation (6G) network is the potential solution to meet the exponentially increasing requirements of the emerging services and applications. The 6G platform expects to offer high data rates, ultra-high connectivity, and low latency based on the required key performance indicators (KPIs). The visible light communication (VLC) technology represents a key technology for 6G network but requires an efficient advanced modulation technique to support such requirements. In the last decades, optical signals based on Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) scheme has attracted a lot of attention and become the most popular modulation among several multicarrier access schemes, thanks to its robustness and simplicity against multipath fading using the cyclic prefix (CP). One of the most candidate waveforms that is considered as the promising modulation technique for the next generation requirements and applications is Filter Bank MultiCarrier (FBMC) multiplexing. The major benefit of FBMC scheme is non-reliance on CP and high numbers of guard band samples, thereby, it employs several well time-frequency localized pulse functions with high side-lobe suppression ratio instead, which allows enhancing the spectral efficiency and system performance as key factors in next generation optical networks, and provides a good alternative to CP-OFDM technique. This Thesis aims to make a step forward in proposing modulation formats to be used in VLC systems as enabling technology in 6G networks. Hence, Flip-FBMC system with a truncation algorithm is proposed to offer a high-speed transmission with low latency by tackling the doubled-overhead tails at the subframes of Flip-FBMC burst by the use of the isotropic orthogonal transformation algorithm (IOTA) and PHYsical layer for DYnamic AccesS and cognitive radio (PHYDYAS) filters. Multitap equalization is proposed in this Thesis for the sake of mitigating the intrinsic imaginary interference (IMI) over a channel with high delays profile for indoor VLC system. Moreover, the error performance of non-coherent FBMC signals is enhanced by analysing the property of time-frequency localization with Extended Gaussian Function (EGF), where the spreading factor plays a crucial role in determining the trade-off between the spectral features and optimal reconstruction of signal quality. In such scenario, due to the limited dynamic range of light emitting diode (LED), improving in the accuracy of estimation depends on the power-levels of pseudo pilots with the use of Interference Approximation Method (IAM) architecture. Thereby, the analysis reveals that IAM sequence is not suitable for a real transmission scenario due to high power of IAM over the payload data which conflicts with VLC purposes of illumination and communication simultaneously. Additionally, the Thesis provides the first theoretical analysis reporting the degradation of estimation accuracy for several clipping ratios based on the impact of imaginary interference level outside the first order neighbourhood zone that cannot be estimated by IAM preamble. However, the value of Flip-FBMC/IAM technique in providing the unipolar model must be emphasized compared to the use of Direct Current biased Optical FBMC (DCO-FBMC) format that suffers from a reduction in estimating accuracy. Thereby, the downfall performance with DCO-FBMC system has been reported because of the induced IMI that spreads out the first neighbourhood symbols, which is more evident when low levels of the added DC-bias are required. From such perspective, the frame repetition technique with Flip-FBMC signals has been demonstrated as a major solution for minimizing the induced interference. Therefore, in this Thesis, Flip-FBMC/frame repetition with PHYDYAS profile is proposed as a viable candidate to cope with the restricted dynamic range of the LED, compared to the performance for each Flip-CP-OFDM and Flip-FBMC/IAM system in future 6G networks based on VLC access. / Bahaaelden, MS. (2024). Novel 5G-Modulation Formats and Their Application in Optical Wireless Communications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/204634

[ES] La aplicación de la inteligencia artificial (IA) en reproducción asistida aborda el complejo panorama de la infertilidad, una patología prevalente que afecta a un porcentaje significativo de la población en edad reproductiva. Los avances en medicina reproductiva, marcados por hitos como la fecundación in vitro (FIV) y la microinyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI), han dado lugar al desarrollo de técnicas de reproducción asistida (TRA). Aunque la transferencia múltiple de embriones (MET) se ha empleado tradicionalmente para aumentar las posibilidades de embarazo, conlleva riesgos. Por ello, las técnicas de selección embrionaria han despertado un creciente interés. La introducción de incubadores con tecnología time-lapse permitió analizar embriones sin alterar las condiciones de cultivo y supuso la introducción de los primeros algoritmos de selección embrionaria. En consecuencia, desarrollar e incluir enfoques de IA es el reto actual. Esta tesis aborda retos del mundo real en el campo de la embriología mediante la aplicación de métodos de aprendizaje profundo. El objetivo final es diseñar, desarrollar y validar herramientas que apoyen la rutina diaria en un laboratorio de FIV, mejorando en última instancia las tasas de éxito en las clínicas de reproducción asistida. La complejidad de las tareas resueltas aumenta sistemáticamente, proporcionando un conocimiento consistente basado en la embriología. Los objetivos específicos consisten en resolver tareas concretas con diferentes metodologías y explorar técnicas novedosas de IA. Las tareas incluyen la fecundación, la viabilidad, la calidad y la predicción de euploides. Los enfoques técnicos abarcan la automatización, segmentación, aprendizaje contrastivo supervisado y técnicas de transferencia inductiva. Los resultados contribuyen al campo de la embriología, mostrando aplicaciones potenciales de metodologías innovadoras de IA. Los objetivos futuros introducen una integración coherente en los laboratorios de embriología, teniendo en cuenta las condiciones clínicas reales, contribuir a mejorar las tasas de éxito en las clínicas de reproducción asistida, y explorar en mayor profundidad técnicas no-invasivas para el análisis genético. / [CA] L'aplicació de la intel·ligència artificial (IA) en reproducció assistida aborda el complex panorama de la infertilitat, una patologia prevalent que afecta un percentatge significatiu de la població en edat reproductiva. Els avanços en medicina reproductiva, marcats per fites com la fecundació in vitro (FIV) i la microinjecció intracitoplasmàtica d'espermatozoides (ICSI), han donat lloc al desenvolupament de tècniques de reproducció assistida (TRA). Encara que la transferència múltiple d'embrions (MET) s'ha emprat tradicionalment per a augmentar les possibilitats d'embaràs, comporta riscos. Per això, les tècniques de selecció embrionària han despertat un creixent interés. La introducció d'incubadors amb tecnologia time-lapse va permetre analitzar embrions sense alterar les condicions de cultiu i va suposar la introducció dels primers algorismes de selecció embrionària. En conseqüència, desenvolupar i incloure enfocaments de IA és el repte actual. Esta tesi aborda reptes del món real en el camp de l'embriologia mitjançant l'aplicació de mètodes d'aprenentatge profund. L'objectiu final és dissenyar, desenvolupar i validar eines que donen suport a la rutina diària en un laboratori de FIV, millorant en última instància les taxes d'èxit en les clíniques de reproducció assistida. La complexitat de les tasques resoltes augmenta sistemàticament, proporcionant un coneixement consistent basat en l'embriologia. Els objectius específics consistixen a resoldre tasques concretes amb diferents metodologies i explorar tècniques noves de IA. Les tasques inclouen la fecundació, la viabilitat, la qualitat i la predicció d'euploides. Els enfocaments tècnics inclouen automatització, segmentació, aprenentatge contrastiu supervisat i tècniques de transferència inductiva. Els resultats contribuïxen al camp de l'embriologia, mostrant aplicacions potencials de metodologies innovadores de IA. Els objectius futurs introduïxen una integració coherent en els laboratoris d'embriologia, tenint en compte les condicions clíniques reals, contribuir a millorar les taxes d'èxit en les clíniques de reproducció assistida, i explorar en major profunditat tècniques no-invasives per a l'anàlisi genètica / [EN] The application of artificial intelligence (AI) in assisted reproduction addresses the complex landscape of infertility, a prevalent condition affecting a significant percentage of the reproductive-age population. Advances in reproductive medicine, marked by milestones such as in vitro fertilization (IVF) and intracytoplasmic sperm microinjection (ICSI), have led to the development of assisted reproduction techniques (ART). While multiple embryo transfer (MET) has traditionally been employed to increase pregnancy chances, it carries risks. Therefore, embryo selection techniques have suffered a rapid increase in interest. The introduction of incubators with time-lapse technology allowed embryo analysis without disturbing culture conditions and involved the introduction of the first embryo selection algorithms. Consequently, developing and including AI approaches is the current challenge. This thesis addresses real-world challenges in the embryology field by applying deep learning methods. The final goal is to design, develop, and validate tools that support the daily routine in an IVF laboratory, ultimately improving success rates in assisted reproductive clinics. The complexity of the solved tasks increases systematically, providing consistent knowledge based on embryology. Specific goals involve solving concrete tasks with different methodologies and exploring novel AI techniques. The tasks include fecundation, viability, quality, and prediction of euploid embryos. The technical approaches encompass automation, segmentation, supervised contrastive learning, and inductive transfer techniques. The findings contribute to the field of embryology, showcasing potential applications of innovative AI methodologies. Future goals introduce consistent integration into embryology laboratories, taking into account real clinical conditions, contributing to improved success rates in assisted reproduction clinics, and further exploring non-invasive techniques for genetic analysis. / Paya Bosch, E. (2024). Deep Learning for the Automation of Embryo Selection in an In Vitro Fertilization Laboratory [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/206839

The birth of the knowledge and information society has been made possible mainly by the development of the optical fiber communications. The optical fiber characteristics, as a very low loss and very high capacity transmission medium, have let to meet until recent dates the increasing demand of data transmission by using simple communications systems from the point of view of signal theory. The overall aim of this thesis consists in applying more advanced signal transmission techniques to several scenarios of optical fiber communications to increase their potential capabilities. The studied scenarios share a common feature consisting in that the light propagates under multimodal condition. Moreover, numerical simulations have been employed when evaluating the proposals in this dissertation, to study a greater range of fiber conditions and thus, more general conclusions can be obtained. Firstly, it has been studied the ability of Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) to compensate the modal dispersion in MMF links at 1550 nm. It has been shown how the classical scheme with cyclic prefix (CP-OFDM) has deficient performance in detecting the received signal when channel conditions generate strong frequency selectivity. To overcome this limitation, it has been proposed as a novelty the use of zero padding OFDM (ZP-OFDM), which can make use of several receiving schemes. Furthermore, it has been proposed for the first time a low-complexity combined receiver scheme (OLA+V-BLAST). Secondly, equalization techniques for amplitude modulated signals have been used to improve the reception in intensity-modulated and direct-detected (IM/DD) optical systems over standard single-mode fiber (SSMF) at 850nm, by using Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers (VCSEL's) as optical source. The simulation results over a numerical model constructed from experimental measures, which includes a statistical distribution of fiber misalignment due to optical connectors, allow to assert that the bidirectional DFE schemes (BiDFE) fit properly to this scenario, increasing noticeably the maximum reach achieved by the optical links. Finally, Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) processing has been applied in systems with Mode-Division Multiplexing (MDM) over SSMF at 850~nm. This is the first time that these structures have been applied for the reception of MDM signals in this framework with bimodal propagation. By means of numerical simulations, the DFE-based MIMO receivers have been evaluated in their ability to compensate the mutual interference between the transmitted signals, which is generated in both the elements that carry out the multiplexation/demultiplexation (MUX/DEMUX) and the optical connectors in the SSMF installation. The results obtained show the good performance of the proposed MIMO receivers: the MIMO-DFE BiDFE with Linear Combining (MIMO LC-BiDFE), and the Fully Connected with Ordered Succesive Interference Cancellation MIMO-DFE (MIMO-DFE FC-OSIC). / El nacimiento de la sociedad de la información y el conocimiento ha sido posible en buena medida gracias al desarrollo de las comunicaciones sobre fibra óptica. Las características de la fibra, como medio de transmisión de muy bajas pérdidas y elevada capacidad, han permitido hasta fechas recientes cubrir la demanda siempre creciente en la transmisión de datos por medio de sistemas de comunicación sencillos desde el punto de vista de la teoría de la señal en comunicaciones. El enfoque de esta tesis consiste en aplicar técnicas de transmisión de señal más avanzadas en varios escenarios de comunicaciones sobre fibra con el fin de aumentar las capacidades potenciales de los mismos. Además, los escenarios estudiados en este trabajo comparten una característica común que consiste en que la transmisión de la luz en la fibra se produce en condiciones de propagación multimodal. Además, a la hora de evaluar las distintas propuestas, se han empleado simulaciones numéricas con el fin de estudiar la mayor gama de condiciones posibles que la fibra puede experimentar y obtener así unas conclusiones más generales. En primer lugar, se ha estudiado la capacidad de multiplexación por división en frecuencia ortogonal (OFDM) de compensar la dispersión modal en enlaces de fibra multimodo (MMF) a 1550 nm. Se ha mostrado cómo la implementación clásica con prefijo cíclico (CP-OFDM) tiene un pobre rendimiento en cuanto a la detección de las señales recibidas en condiciones de fuerte selectividad frecuencial del canal. Para superar esta limitación, se ha propuesto de manera novedosa la utilización del esquema OFDM con postfijo de ceros (ZP-OFDM). Además, se ha propuesto por primera vez un esquema de recepción ZP-OFDM combinado (OLA+V-BLAST) de baja complejidad. En segundo lugar, se han utilizado técnicas de igualación para mejorar la recepción en sistemas ópticos con modulación de intensidad y detección directa (IM/DD) sobre fibra monomodo estándar (SSMF) a la longitud de onda de 850 nm, utilizando láseres de cavidad vertical y emisión superficial (VCSEL) como fuentes ópticas. Los resultados de las simulaciones sobre un modelo numérico construido a partir de medidas experimentales, incluyendo una distribución estadística de la desalineación entre fibras debido a conectores ópticos, permiten afirmar que los esquemas de igualación DFE bidireccionales se ajustan adecuadamente a este escenario, permitiendo aumentar de forma notable el alcance máximo de los enlaces. Finalmente, se ha aplicado el procesado de señal de entrada múltiple y salida múltiple (MIMO) en un sistema con multiplexación por división modal (MDM) sobre SSMF a 850 nm. Esta es la primera vez que se aplican estas estructuras para la recepción de señales con MDM en este escenario de propagación bimodal. Por medio de simulaciones numéricas, los distintos receptores propuestos, basados en el esquema de igualación DFE, han sido evaluados en su capacidad de compensar la interferencia entre las distintas señales transmitidas, debida a los elementos que permiten la multiplexación/de-multiplexación (MUX/DEMUX) y a los conectores que pueda incluir el enlace de SSMF con alta dispersión modal. Los resultados obtenidos muestran el buen rendimiento de los dos esquemas MIMO propuestos: el esquema BiDFE con combinación lineal (MIMO LC-BiDFE), y el esquema MIMO-DFE con cancelación sucesiva de interferencia ordenada (MIMO-DFE FC-OSIC). / El naixement de la societat de la informació i el coneixement ha sigut possible, en bona mesura, gràcies al desenvolupament de les comunicacions sobre fibra òptica. Les característiques de la fibra, com a mitjà de transmissió de molt baixes pèrdues i alta capacitat, han permès fins a dates recents cobrir la demanda sempre creixent en la transmissió de dades per mitjà de sistemes de comunicació senzills des del punt de vista de la teoria del senyal en comunicacions. L'enfocament d'aquesta tesi consisteix en aplicar tècniques de transmissió més avançades en diversos escenaris en les comunicacions sobre fibra amb el propòsit d'augmentar les capacitats potencials dels mateixos. Els escenaris estudiats comparteixen una característica comuna que consisteix que la transmissió de la llum a la fibra es produeix en condicions de propagació multimodal. A l'hora d'avaluar les distintes propostes, s'hi han emprat simulacions numèriques per tal d'estudiar la major gamma de condicions possibles que la fibra puga experimentar i obtenir així unes conclusions més generals. En primer lloc, s'ha estudiat la capacitat de la multiplexació per divisió en freqüència ortogonal (OFDM) de compensar la dispersió modal en enllaços de MMF a 1550 nm. S'hi ha mostrat com la implementació clàssica amb prefix cíclic (CP-OFDM) té un rendiment pobre en quant a la detecció dels senyals rebuts en condicions de forta selectivitat freqüencial del canal. Per superar aquesta limitació, s'hi ha proposat de manera innovadora la utilització de l'esquema OFDM amb postfix de ceros (ZP-OFDM). Amés, s'hi ha proposat per primera vegada una esquema de recepció combinat (OLA+V~-BLAST) de baixa complexitat. En segon lloc, s'han utilitzat tècniques d'igualació de senyals modulades en amplitud per millorar la recepció en sistemes òptics amb modulació d'intensitat i detecció directa (IM/DD) sobre fibra monomode estàndard (SSMF) a la longitud d'ona de 850 nm emprant làsers de cavitat superficial i emissió vertical (VCSEL) com a fonts òptiques. Els resultats de les simulacions sobre un model numèric construït a partir de mesures experimentals, incloent hi una distribució estadística del desalineament entre fibres deguda a connectors òptics, han permès afirmar que els esquemes d'igualació DFE bidireccionals (BiDFE) s'ajusten de manera adequada en aquest escenari, permetent augmentar de forma notable l'abast màxim dels enllaços. Finalment, s'hi ha aplicat el processat d'entrada múltiple i eixida múltiple (MIMO) en un sistema amb multiplexació per divisió modal (MDM) sobre SSMF a 850 nm. Aquesta és la primera vegada que s'apliquen aquestes estructures per a la recepció de senyals amb MDM en aquest escenari de propagació bimodal. Per mitjà de simulacions numèriques, els distints receptors proposats, basats en l'esquema de igualació DFE, han sigut avaluats en la seua capacitat de compensar la interferència entre els distints senyals transmesos, deguda als elements de multiplexació/de-multiplexació (MUX/DEMUX) i als connectors que pot incloure l'enllaç de SSMF amb alta dispersió modal. Els resultats obtinguts mostren el bon rendiment dels dos esquemes MIMO proposats: l'esquema BiDFE amb combinació lineal (MIMO LC-BiDFE), i l'esquema MIMO-DFE amb cancel·lació successiva d'interferència ordenada (MIMO-DFE FC-OSIC). / Medina Sevila, P. (2017). Técnicas de transmisión sobre fibra óptica con dispersión modal [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90414 / TESIS

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La mayor parte de los sistemas de comunicaciones requieren el conocimiento previo del canal, el cual se suele estimar a partir de una secuencia de entrenamiento. Sin embargo, la transmisión de símbolos piloto se traduce en una reducción de la eficiencia espectral del sistema, lo que imposibilita que se alcancen los límites predichos por la Teoría de la Información. Este problema ha motivado el desarrollo de un gran número de técnicas para la estima e igualación ciega de canal, es decir, para la obtención del canal o la fuente sin necesidad de transmitir una señal de entrenamiento. Normalmente, estas técnicas se basan en el conocimiento previo de ciertas características de la señal, tales como su pertenencia a un alfabeto finito, o sus estadísticos de orden superior. Sin embargo, en el caso de sistemas de múltiples entradas y salidas (MIMO), se ha demostrado que los estadísticos de segundo orden de las observaciones proporcionan la información suficiente para resolver el problema ciego.El objetivo de esta Tesis consiste en la obtención de nuevas técnicas para la estima e igualación ciega de canales MIMO, tanto en sistemas con redundancia espacial, como en casos más generales en los que las fuentes no presentan ningún tipo particular de estructura. De manera general, los métodos propuestos se basan en los estadísticos de segundo orden de las observaciones. Sin embargo, las técnicas se presentan desde un punto de vista determinista, es decir, los algoritmos propuestos explotan directamente la estructura de las matrices de datos, lo que permite obtener resultados más precisos cuando se dispone de un número reducido de observaciones. Adicionalmente, la reformulación de los criterios propuestos como problemas clásicos del análisis estadístico de señales, ha permitido la obtención de algoritmos adaptativos eficientes para la estima e igualación de canales MIMO. En primer lugar se aborda el caso de sistemas sin redundancia. Más concretamente, se analiza el problema de igualación ciega de canales MIMO selectivos en frecuencia, el cual se reformula como un conjunto de problemas de análisis de correlaciones canónicas (CCA). La solución de los problemas CCA se puede obtener de manera directa mediante un problema de autovalores generalizado. Además, en esta Tesis se presenta un algoritmo adaptativo basado en la reformulación de CCA como un conjunto de problemas de regresión lineal acoplados. De esta manera, se obtienen nuevos algoritmos bloque y adaptativos para la igualación ciega de canales MIMO de una manera sencilla. Finalmente, el método propuesto se basa, como muchas otras técnicas ciegas, en el conocimiento a priori del orden del canal, lo que constituye un problema casi tan complicado como el de la estima o igualación ciega. Así, en el caso de canales de una entrada y varias salidas (SIMO), la combinación de la técnica propuesta con otros métodos para la estima ciega del canal permite obtener un nuevo criterio para extracción del orden de este tipo de canalesEn segundo lugar se considera el problema de estima ciega de canal en sistemas con algún tipo de redundancia o estructura espacial, con especial interés en el caso de sistemas con codificación espacio-temporal por bloques (STBC). Específicamente, se propone una nueva técnica para la estima ciega del canal, cuya complejidad se reduce a la extracción del autovector principal de una matriz de correlación modificada. El principal problema asociado a este tipo de sistemas viene dado por la existencia de ciertas ambigüedades a la hora de estimar el canal. En esta Tesis se plantea el problema de identificabilidad de una manera general, y en el caso de códigos ortogonales (OSTBCs) se presentan varios nuevos teoremas que aseguran la identificabilidad del canal en un gran número de casos. Adicionalmente, se proponen varias técnicas para la resolución de las ambigüedades, tanto en el caso OSTBC como para códigos más generales. En concreto, se introduce el concepto de diversidad de código, que consiste en la combinación de varios códigos STBC. Esta técnica permite resolver las indeterminaciones asociadas a un gran número de problemas, y en su versión más sencilla se reduce a una precodificación no redundante consistente en una simple rotación o permutación de las antenas transmisoras.En definitiva, en esta Tesis se abordan los problemas de estima e igualación ciega de canal en sistemas MIMO, y se presentan varias técnicas ciegas, cuyas prestaciones se evalúan mediante un gran número de ejemplos de simulación. / The majority of communication systems need the previous knowledge of the channel, which is usually estimated by means of a training sequence. However, the transmission of pilot symbols provokes a reduction in bandwidth efficiency, which precludes the system from reaching the limits predicted by the Information Theory. This problem has motivated the development of a large number of blind channel estimation and equalization techniques, which are able to obtain the channel or the source without the need of transmitting a training signal. Usually, these techniques are based on the previous knowledge of certain properties of the signal, such as its belonging to a finite alphabet, or its higher-order statistics. However, in the case of multiple-input multiple-output (MIMO) systems, it has been proven that the second order statistics of the observations provide the sufficient information for solving the blind problem.The aim of this Thesis is the development of new blind MIMO channel estimation and equalization techniques, both in systems with spatial redundancy, and in more general cases where the sources do not have any particular spatial structure. In general, the proposed methods are based on the second order statistics of the observations. However, the techniques are presented from a deterministic point of view, i.e., the proposed algorithms directly exploit the structure of the data matrices, which allows us to obtain more accurate results when only a reduced number of observations is available. Additionally, the reformulation of the proposed criteria as classical statistical signal processing problems is exploited to obtain efficient adaptive algorithms for MIMO channel estimation and equalization.Firstly, we consider the case of systems without spatial redundancy. Specifically, we analyze the problem of blind equalization of frequency selective MIMO channels, which is reformulated as a set of canonical correlation analysis (CCA) problems. The solution of the CCA problems can be obtained by means of a generalized eigenvalue problem. In this Thesis, we present a new adaptive algorithm based on the reformulation of CCA as a set of coupled linear regression problems. Therefore, new batch and adaptive algorithms for blind MIMO channel equalization are easily obtained. Finally, the proposed method, as well as many other blind techniques, is based on the previous knowledge of the channel order, which is a problem nearly as complicated as the blind channel estimation or equalization. Thus, in the case of single-input multiple-output (SIMO) channels, the combination of the proposed technique with other blind channel estimation methods provides a new criterion for the order extraction of this class of channels.Secondly, we consider the problem of blind channel estimation in systems with some kind of redundancy or spatial structure, with special interest in space-time block coded (STBC) systems. Specifically, a new blind channel estimation technique is proposed, whose computational complexity reduces to the extraction of the principal eigenvector of a modified correlation matrix. The main problem in these cases is due to the existence of certain ambiguities associated to the blind channel estimation problem. In this Thesis the general identifiability problem is formulated and, in the case of orthogonal codes (OSTBCs), we present several new theorems which ensure the channel identifiability in a large number of cases. Additionally, several techniques for the resolution of the ambiguities are proposed, both in the OSTBC case as well as for more general codes. In particular, we introduce the concept of code diversity, which consists in the combination of several STBCs. This technique avoids the ambiguities associated to a large number of problems, and in its simplest version it reduces to a non-redundant precoding consisting of a single rotation or permutation of the transmit antennas.In summary, in this Thesis the blind MIMO channel estimation and equalization problems are analyzed, and several blind techniques are presented, whose performance is evaluated by means of a large number of simulation examples.

Esta tesis caracteriza experimentalmente el comportamiento del canal MIMO en diferentes escenarios y evalúa la dependencia del rendimiento del canal con la tipología del escenario y diferentes condiciones de propagación. Para facilitar el desarrollo de futuros sistemas con múltiples antenas en estos escenarios, se presentan modelos sencillos y eficientes de canales SISO y MIMO.Se ha realizado el análisis de canales MIMO 2x2 a partir de diversas campañas de medidas realizadas en distintos escenarios interiores, exteriores y mixtos. Se han estudiado dos aspectos fundamentales: la correlación espacial y la capacidad del canal. El estudio se completa con el desarrollo de un método de modelado basado en líneas de retardo. Mediante este método se obtienen modelos sencillos y eficientes de canales SISO y MIMO de los escenarios interiores y mixtos medidos. Así se contribuye al desarrollo de nuevos sistemas de comunicaciones inalámbricos en escenarios mixtos y a facilitar la simulación de sistemas MIMO gracias a los nuevos modelos propuestos. / This thesis characterizes in an experimental way the MIMO channel behavior in different scenarios, including the evaluation of the channel performance dependency with the type of scenario and different propagation conditions. In order to facilitate the development of future systems with multiple antennas in these scenarios, simple and efficient SISO and MIMO channel models are presented.The analysis of the 22 MIMO channel has been based on several measurement campaigns carried out in different outdoor, indoor and mixed environments. Two fundamental aspects are studied: the spatial correlation and the channel capacity. The analysis is completed with the development of a method to model the radio channel based on tapped delay lines. Using this method, simple and efficient SISO and MIMO channel models of indoor, outdoor and mixed scenarios have been obtained. In this way this work contributes to the development of new wireless communication systems and to facilitate the simulation of MIMO systems by means of the new proposed models.

Algunas aplicaciones tales como la radio astronomía y las comunicaciones con el espacio profundo requieren receptores muy sensibles. Esta tesis trata sobre la tecnología criogénica aplicada a la ingeniería de microondas y se centra en el diseño de amplificadores de muy bajo ruido tanto en tecnología híbrida (MIC) como monolítica (MMIC). El trabajo cubre un ancho campo de conocimiento desde la fabricación mecánica y la configuración de los sistemas hasta el diseño y medida de las aplicaciones finales. Comenzando con pautas y consejos para diseñar sistemas criogénicos (criostatos) este documento profundiza en la medida de parámetros-S y ruido. El diseño de circuitos criogénicos se inicia con el estudio de los efectos de las bajas temperaturas sobre los transistores y componentes de microondas centrándose en los dispositivos de fosfuro de indio (InP). El conocimiento adquirido en este estudio se aplica al diseño de amplificadores de muy bajo ruido en banda Ka. / Some applications such as radio astronomy and deep space communications require very sensitive receivers. This dissertation deals with the cryogenic technology applied to the microwave engineering and focuses on the design of very low noise amplifiers both in hybrid (MIC) and monolithic (MMIC) technologies. The work covers a wide field of knowledge from hardware manufacture and system set up to final applications design and measurement. Starting from guidelines and advices to design cryogenic systems (cryostats) this document goes into S-parameters and noise measurements in deep. The design of cryogenic circuits is initialized with the study of the effect of low temperatures on microwave transistors and components focusing in indium-phosphide (InP) devices. The knowledge gained with this study is applied to the design of very low noise amplifiers in Ka-band.

El objetivo de esta tesis es definir códigos perfectos sobre diferentes espacios de señal multidimensionales. Para resolver este problema, esta memoria presenta una relación original entre las Teorías de Grafos, Números y Códigos. Uno de nuestros principales resultados es la propuesta de una métrica adecuada sobre constelaciones de señal de tipo cuadrático, hexagonal y cuatro-dimensional. Esta métrica es la distancia entre los vértices de una nueva clase de grafos de Cayley definidos sobre diferentes anillos de enteros, en concreto, los enteros de Gauss, Eisenstein-Jacobi y Lipschitz. Así, resolvemos el problema de Teoría de Grafos conocido como el cálculo del conjunto perfecto dominante sobre las familias de grafos definidas en esta memoria. Para cada caso, daremos una condición suficiente para obtener dicho conjunto. La obtención de estos conjuntos de dominación implica directamente la construcción de códigos perfectos sobre los alfabetos que se consideran.Además, se obtendrán algunos resultados de isomorfía y embebimiento de grafos. En particular, se establecerán las relaciones entre grafos circulantes, toroidales y los que se presentan en este trabajo. Más concretamente, se mostrará que siempre existen órdenes para los cuales un grafo Toro puede ser embebido en un grafo Gaussiano, de Esenstein-Jacobi o de Lipschitz. Esto implica que la conocida distancia de Lee es un caso particular de las métricas presentadas en este trabajo. / The aim of this work is to define perfect codes for different multidimensional signal spaces. To solve this problem, this thesis presents an original relationship among the fields of Graph Theory, Number Theory and Coding Theory. One of our main findings is the proposal of a suitable metric over quadratic, hexagonal and four-dimensional constellations of signal points. This metric is the distance among vertices of a new class of Cayley graphs defined over integer rings, namely Gaussian integers, the Eisenstein-Jacobi integers and the Lipschitz integers.A problem in Graph Theory known as the perfect dominating set calculation is solved over the families of graphs defined in this memory. A sufficient condition for obtaining such a set is given for each case. The obtention of these sets of domination directly yields to the construction of perfect codes for the alphabets under consideration. In addition, some isomorphism and graph embedding results are going to be obtained. Specially, the relations between circulant, toroidal and the graphs presented in this work are stated. In particular, there always exist orders for which a Torus graph can be embedded in Gaussian, Eisenstein-Jacobi and Lipschitz graphs. This implies that the well-known Lee distance is a subcase of the metrics presented in this research.