Los efectos de la luz lenta y luz rápida (SFL) han mostrado unas capacidades excepcionales sobre el control dinámico de la velocidad de la luz en diferentes medios. Una de las motivaciones más estimulantes redica en la potente aplicación de estos sistemas en el marco del procesado fotónico de señales de radio frecuencia (RF). En esta tesis doctoral, se evalúan las prestaciones de las plataformas de SFL actuales para desarrollar múltiples tareas que se requieren en el campo de la fotónica de microondas (MWP) con el valor añadido de sintonizabilidad y operación en banda ancha. En esta contexto, el scattering de Brillouin estimulado (SBS) tanto en fibra estándar como en fibra mantenedora de polarización (PMF), de redes Bragg (FBG), amplificadores ópticos de semiconductor (SOA) y cristales fotónicos (PhC) han sido las tecnologías bajo estudio. Desde escalas del orden de km hata mm, estas plataformas de SFL representan la evolución hacia la consolidación de componentes y subsistemas de MWP en circuitos fotónicos integrados (PIC). Diversos modelos analíticos y numéricos se han desarrollado con el objetivo de entender los procesos físicos que goboernan la porpagación a través de las diferentes plataformas de SFL, así como para describir los enfoques de MWP propuestos. Además, a través de las plataformas presentadas se ha llevado a cabo el análisis de las prestaciones de dos de las funcionalidades clave que se requieren para el procesado fotónico de señales de microondas, desfasadores sintonizables y retardos verdaderos (TTD). Se ha propuesto un sistema de TTD basado en la llamada técnica de sintonización separada de la portadora (SCT) a través de los efectos de SBS en fibrras estándr. Se ha evaluado la interacción del SBS en PMF con el propósito de desarrollar redes de Brillouin dinámicas (DBG), cuya fase generada ha sido fruto de estudio. Por otro lado, también se ha demostrado un sistema de densado distribuido basado en la reflexión continua de un pulso estrecho a lo la / Sancho Durá, J. (2012). Photonic-assisted RF Signal Processing based on Slow and Fast Light Technological Platforms [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16471

En la última década, uno de los avances tecnológicos más importantes que han hecho culminar la nueva generación de banda ancha inalámbrica es la comunicación mediante sistemas de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO). Las tecnologías MIMO han sido adoptadas por muchos estándares inalámbricos tales como LTE, WiMAS y WLAN. Esto se debe principalmente a su capacidad de aumentar la máxima velocidad de transmisión , junto con la fiabilidad alcanzada y la cobertura de las comunicaciones inalámbricas actuales sin la necesidad de ancho de banda extra ni de potencia de transmisión adicional. Sin embargo, las ventajas proporcionadas por los sistemas MIMO se producen a expensas de un aumento sustancial del coste de implementación de múltiples antenas y de la complejidad del receptor, la cual tiene un gran impacto sobre el consumo de energía. Por esta razón, el diseño de receptores de baja complejidad es un tema importante que se abordará a lo largo de esta tesis. En primer lugar, se investiga el uso de técnicas de preprocesado de la matriz de canal MIMO bien para disminuir el coste computacional de decodificadores óptimos o bien para mejorar las prestaciones de detectores subóptimos lineales, SIC o de búsqueda en árbol. Se presenta una descripción detallada de dos técnicas de preprocesado ampliamente utilizadas: el método de Lenstra, Lenstra, Lovasz (LLL) para lattice reduction (LR) y el algorimo VBLAST ZF-DFE. Tanto la complejidad como las prestaciones de ambos métodos se han evaluado y comparado entre sí. Además, se propone una implementación de bajo coste del algoritmo VBLAST ZF-DFE, la cual se incluye en la evaluación. En segundo lugar, se ha desarrollado un detector MIMO basado en búsqueda en árbol de baja complejidad, denominado detector K-Best de amplitud variable (VB K-Best). La idea principal de este método es aprovechar el impacto del número de condición de la matriz de canal sobre la detección de datos con el fin de disminuir la complejidad de los sistemas / Roger Varea, S. (2012). Design and Implementation of Efficient Algorithms for Wireless MIMO Communication Systems [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16562

Uno de los temas más destacados del área de visión artifical se deriva del análisis facial automático. En particular, la detección precisa de caras humanas y el análisis biométrico de las mismas son problemas que han generado especial interés debido a la gran cantidad de aplicaciones que actualmente hacen uso de estos mecnismos. En esta Tesis Doctoral se analizan por separado los problemas relacionados con detección precisa de caras basada en la localización de los ojos y el reconomcimiento facial a partir de la extracción de características locales de textura. Los algoritmos desarrollados abordan el problema de la extracción de la identidad a partir de una imagen de cara ( en vista frontal o semi-frontal), para escenarios parcialmente controlados. El objetivo es desarrollar algoritmos robustos y que puedan incorpararse fácilmente a aplicaciones reales, tales como seguridad avanzada en banca o la definición de estrategias comerciales aplicadas al sector de retail. Respecto a la extracción de texturas locales, se ha realizado un análisis exhaustivo de los descriptores más extendidos; se ha puesto especial énfasis en el estudio de los Histogramas de Grandientes Orientados (HOG features). En representaciones normalizadas de la cara, estos descriptores ofrecen información discriminativa de los elementos faciales (ojos, boca, etc.), siendo robustas a variaciones en la iluminación y pequeños desplazamientos. Se han elegido diferentes algoritmos de clasificación para realizar la detección y el reconocimiento de caras, todos basados en una estrategia de sistemas supervisados. En particular, para la localización de ojos se ha utilizado clasificadores boosting y Máquinas de Soporte Vectorial (SVM) sobre descriptores HOG. En el caso de reconocimiento de caras, se ha desarrollado un nuevo algoritmo, HOG-EBGM (HOG sobre Elastic Bunch Graph Matching). Dada la imagen de una cara, el esquema seguido por este algoritmo se puede resumir en pocos pasos: en una primera etapa se ext / Monzó Ferrer, D. (2012). Contributions on Automatic Recognition of Faces using Local Texture Features [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16698

Esta tesis se centra en el estudio de la aplicabilidad que dos disciplinas, la fotónica de microondas (MWP) y las comunicaciones cuánticas, pueden aportar en el desarrollo de nuevos sistemas de distribución de clave cuántica (QKD). El objetivo principal es el análisis y la validación experimental de sistemas QKD en la técnica de codificación en frecuencia (FC-QKD), por medio de distintas configuraciones de moduladores. Los sistemas FC-QKD permiten la incorporación de técnicas de multiplexación empleadas en MWP, por ello, se presenta un sistema basado en multiplexación de la subportadora (SCM) y multiplexación en longitud de onda (WDM) que permite la correcta distribución de claves mediante el protocolo BB84. Los sistemas SCM-QKD presentan algunas ventajas como su alta eficiencia espectral y la posibilidad de compartir una única fuente para todos los canales. Esto reduce considerablemente la complejidad del sistema y permite incorporar la técnica WDM aumentando el número de claves que se transmiten paralelamente y transmitiendo la informacióon de estas junto a canales clásicos sobre la misma fibra óptica. Para entender las funcionalidades de los sistemas FC-QKD se ha realizado un análisis teórico, que permite obtener expresiones para la tasa de error de bit (QBER) y la tasa de transmisión de clave, teniendo en cuenta los diferentes factores limitantes de los sistemas SCM-QKD, incluyendo la dispersión de la fibra y los efectos de intermodulación. Complementando este análisis teórica, se desarrolla diferentes esquemas experimentales en el laboratorio para evaluar la viabilidad experimental de este tipo de estructuras y tecnologías para su uso en sistemas QKD. Finalmente se presenta un sistema con cuatro canales independientes consiguiéndose una tasa de bit en crudo de 10 kb/s por canal, con un QBER por debajo del 2% y un enlace de 11 km. Estos resultados abren el camino para el uso de estos sistemas QKD en redes ópticas. / Ruiz Alba Gaya, A. (2012). Sistemas de Distribución de Clave Cuántica Basados en Codificación en Frecuencia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16699

El objetivo de esta tesis es el diseño, fabricación y caracterización de láseres de fibra como fuentes ópticas compactas con aplicaciones de fotónica de microondas, como son la generación de ondas en la banda de microondas-milimétricas y la conversión analógico-digital asistida ópitcamente. Las prestaciones de la tecnología electrónica en estas aplicaciones están limitadas para frecuencias de trabajo de decenas de GHZ. En este contexto, la tecnología óptica ha encontrado aplicaciones potenciales con el fin de extender las especificaciones de sistemas de microondas tradicionales. En particular, los láseres de de fibra se presentan como fuentes ópticas fiables de coste reducido las cuales están ganando interés como soluciones compactas en comparación con láseres de estado sólido. Esta tesis presenta el desarrrollo de un láser de fibra de realimentación distribuida capaz de emitir en dos longitudes de onda en régimen continuo para la generación de señales de microondas por fotomezclado. La cavidad óptica está constituida por una red de difracción de Bragg grabada en una fibra dopada con erbio, en la que se aplican dos desfases puntuales. La sintonización dinámica de la diferencia de frecuencia de los dos modos emitidos se lleva a cabo mediante el empleo de dos actuadores piezoeléctricos controlados por una fuente de tensión continua. Tras la fotodetección de la salida del láser se obtiene una señal de microondas con un rango de sintonización continuo de 0.12-7 GHz. La máxima frecuencia de sintonización viene limitada por el ancho de banda espectral de la red de difracción. Por ello, se ha estudiado una segunda configuración del láser con el fin de incrementar el rango de sintonización. La implementación de dos cavidades de realimentación distribuida con diferentes frecuencias de emisión en la misma fibra dopada permite un control más versátil de las frecuencias de emisión de ambos modos ópticos. Esta fuente altamente compacta y sencilla es capaz de proporcionar un / Villanueva Ibáñez, GE. (2012). Continuous Wave and Pulsed Erbium-Doped Fiber Lasers for Microwave Photonics Applications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/17801

Esta tesis doctoral aborda el estudio y análisis de la acústica de salas mediante un proceso de descomposición del campo sonoro muestreado con arrays circulares de micrófonos. El comportamiento acústico de una sala teniendo en cuenta todos los factores espaciales no es algo trivial. Este problema es conocido desde la antigüedad: griegos y romanos comenzaron a cuidar las cualidades acústicas en sus construcciones arquitectónicas basándose principalmente en diseños puramente prácticos. Más tarde sería el físico Sabine y su modelo estadístico para la medida del tiempo de reverberación de salas en que daría lugar al análisis moderno de la acústica arquitectónica. En la actualidad existen múltiples y avanzados métodos de análisis basados en el estudio de las respuestas al impulso de las salas capturadas mediante la utilización de fuentes de sonido y micrófonos de precisión que han contribuido a nuevos avances y mejoras dentro de este campo de la acústica. Los métodos mas modernos propuestos recientemente utlizan arrays de micrófonos para intentar capturar el campo de forma más precisa y con todas sus características espaciales, sin embargo todavía no han sido explotados convenientemente para obtener conclusiones significativas y relevantes sobre la acústica final de salas y sus aspectos geométricos. En esta tesis se lleva a cabo una metodología de análisis de salas basada en técnicas de descomposición de onda plana y de beamforming modal. Mediante la construcción de un array circular con micrófonos cardioides, así como de la implementación de un algoritmo de deteccion de máximos locales en ecogramas basado en morfología de imagen, se obtienen, analizan y comparan la acústica de las salas (reflexiones, absorciones, etc) permitiendo extrapolar una serie de conclusiones sobre sus características, comportamiento y calidad. Los resultados obtenidos por ambos métodos de análisis se comparan para identificar las reflexiones más significativas de las salas extrayendo informaci / Torres Aranda, AM. (2012). ANÁLISIS DE LA ACÚSTICA DE SALAS MEDIANTE LA UTILIZACIÓN DE ARRAYS DE MICRÓFONOS CIRCULARES [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/18221

Osa Ginés, V. (2013). Planificación y Optimización Automática de Redes Móviles LTE [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/29755

En esta tesis se han investigado los algoritmos de decodificación para códigos de comprobación de paridad de baja densidad (LDPC) y las arquitecturas para la implementación hardware de éstos. El trabajo realizado se centra en los algoritmos del tipo de intercambio de mensajes para códigos estructurados los cuales se incluyen en varios estándares de comunicaciones. Inicialmente se han evaluado las prestaciones de los algoritmos existentes Sum-product, Min-Sum y las principales variantes de este último (Min-Sum con escalado y Min-Sum con offset). Además, se ha realizado un análisis de precisión finita utilizando los códigos LDPC de los estándares IEEE 802.3an, IEEE 802.11n e IEEE 802.16e. Posteriormente se han propuesto dos algoritmos basados en el algoritmo Min-Sum, denominados Min-Sum entero y Min-Sum modificado con corrección. La complejidad de éstos es menor que las de los algoritmos estudiados anteriormente y además permiten una implementación hardware eficiente. Por otra parte, se han estudiado diferentes métodos de actualización de los algoritmos de decodificación: por inundación, por capas horizontales (layered) y por capas verticales (shuffled), y se ha propuesto un nuevo método por capas verticales entrelazadas (x-shuffled) que consigue mejorar la tasa de decodificación. Tras el estudio algorítmico, se han realizado implementaciones hardwar} con diferentes arquitecturas para los algoritmos y métodos de actualización evaluados y propuestos. En la mayoría de algoritmos implementados se requiere el cálculo de los dos primeros mínimos, por lo que inicialmente se realiza un estudio de las arquitecturas hardware para realizar este cálculo y se ha propuesto una nueva arquitectura de menor complejidad. En segundo lugar se ha realizado una comparación de las prestaciones hardware de los diferentes algoritmos con las arquitecturas de referencia: completamente paralela y parcialmente paralela basada en memorias. También se han propuesto dos arquitecturas enfocadas a la alta velocidad, la cuales se implementan con el algoritmo Sum-Product. La primera es una modificación de la arquitectura Sliced Message-Passing que consigue una reducción en el área de la implementación, y la segunda, es una arquitectura específica para el método de actualización propuesto x-shuffled que alcanza tasas de decodificación muy altas. Finalmente, se han implementado los algoritmos propuestos con la arquitectura layered obteniendo implementaciones hardware eficientes con baja área y muy alta tasa de decodificación. Estas últimas consiguen un ratio entre tasa de decodificación y área mejor que las implementaciones existentes en la literatura. Por último, se ha evaluado el comportamiento de los algoritmos de decodificación estudiados en la zona de baja tasa de error, donde las prestaciones se suelen degradar debido a la aparición de un suelo de error. Para ello se ha implementado un simulador hardware usando dispositivos FPGA. La tasa de datos alcanzada con el simulador hardware diseñado es superior a la de otros simuladores documentados en la literatura. En la zona de baja tasa de error el algoritmo propuesto Min-Sum modificado con corrección presenta un mejor comportamiento que el resto de algoritmos evaluados, consiguiendo bajar el suelo de error varios órdenes de magnitud. / Angarita Preciado, FE. (2013). Diseño de decodificadores de altas prestaciones para código LDPC [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/31646

Debido a la imparable aparición de dispositivos móviles multifunción junto con aplicaciones que requieren cada vez más un mayor ancho de banda en cualquier momento y en cualquier lugar, las futuras redes de acceso deberán ser capaces de proporcionar servicios tanto inalámbricos como cableados. Es por ello que una solución a seguir es el uso de sistemas de comunicaciones ópticas como medio de transporte de señales inalámbricas en enlaces de radio sobre fibra. Con ello, se converge a un dominio óptico reduciendo y aliviando el cuello de botella entre los estándares de acceso inalámbrico y cableado. En esta tesis, como parte de los objetivos establecidos en el proyecto europeo HELIOS en el que está enmarcada, se han investigado y desarrollado los bloques funcionales básicos necesarios para realizar un transceptor fotónico integrado trabajando en el rango de longitudes de onda milimétricas, y haciendo uso de los formatos de modulación más robustos y que mejor se adaptan al ámbito de aplicación considerado. El trabajo que se presenta en esta tesis se puede dividir básicamente en tres partes. La primera de ellas ofrece una descripción general de los beneficios del uso de la fotónica en silicio para el desarrollo de enlaces inalámbricos a velocidades de Gbps, así como el estado del arte de los transceptores desarrollados por los grupos de investigación más activos y punteros para satisfacer las necesidades de mercado, cada vez más exigentes. La segunda parte se centra en el estudio y desarrollo del transmisor integrado de onda milimétrica. Primero realizamos una breve introducción teórica tanto del funcionamiento de los dispositivos que forman parte del transmisor, como a los formatos de modulación existentes, centrando la atención en la modulación por desplazamiento de fase (PSK) que es la que se va a utilizar en el desarrollo de los dispositivos implicados, y más concretamente en la modulación (diferencial) de fase en cuadratura ((D)QPSK). También se presentan los bloques básicos que integran nuestro transmisor y se fijan las especificaciones que deben cumplir dichos bloques para conseguir una transmisión libre de errores. El transmisor está compuesto por un filtro/demultiplexor encargado de separar dos portadoras ópticas separadas una frecuencia de 60 GHz. Una de estas portadoras es modulada al pasar por un modulador DQPSK basado en una estructura de dos MachZehnders (MZs) anidados, para ser nuevamente combinada con la otra portadora óptica que se ha mantenido intacta. Una vez combinadas, éstas son fotodetectadas para ser transmitidas inalámbricamente. En la tercera parte de esta tesis, se investiga el uso de un esquema de diversidad en polarización junto a un receptor DQPSK integrado para la demodulación de la señal recibida. El esquema de diversidad en polarización está formado básicamente por dos bloques: un separador de polarización con el objetivo de separar la luz a la entrada del chip en sus dos componentes ortogonales; y un rotador de polarización. En lo que se refiere al receptor DQPSK propiamente dicho, se ha investigado y optimizado cada uno de los bloques funcionales que lo componen. Éstos son básicamente un divisor de potencia termo-ópticamente sintonizable basado en un interferómetro MZ, en serie con un interferómetro MZ que introduce un retardo de duración de un bit en uno de sus brazos, para obtener una correcta demodulación diferencial. El siguiente bloque que forma parte de nuestro receptor DQPSK es un 2x4 acoplador de interferencia multimodal actuando como un híbrido de 90 grados, cuyas salidas van a parar a dos fotodetectores balanceados de germanio. Las contribuciones principales de esta tesis han sido: ¿ Demostración de un filtro/demultiplexor con tres grados de sintonización con una relación de extinción superior a 25dB. ¿ Demostración de un rotador con una longitud de tan sólo 25µm y CMOS compatible. ¿ Demostración de un modulador DPSK a una velocidad máxima de 20 Gbit/s. ¿ Demostración de un demodulador DQPSK a una velocidad máxima de 20 Gbit/s. / Due to the relentless emergence of multifunction mobile devices with applications that require increasingly greater bandwidth at anytime and anywhere, future access networks must be capable of providing both wireless and wired services. The use of optical communications systems as transport medium of wireless signals over fiber radio links is a steady solution to be taken into account. This will make possible a convergence to an optical domain reducing and alleviating the bottleneck between wireless access standards and current wired access. In this thesis, as part of the objectives of the European project HELIOS in which it is framed, we have investigated and developed the basic functional blocks needed to achieve an integrated photonic transceiver working in the range of millimetre wavelengths, and using robust modulation formats that best fit the scope considered. The work presented in this thesis can be basically divided into three parts. The first one provides an overview of the benefits of using silicon photonics for the development of wireless links at rates of Gbps, and the state of the art of the transceivers reported by the most important research groups in order to meet the increasingly demanding needs¿ market. The second part focuses on the study and development of millimetre-wave integrated transmitter. First we provide a brief theoretical introduction of the operation principles of the devices involved in the transmitter such as a modulation formats, focusing on the phase shift keying (PSK) which is the one that will be used, particularly the (differential) quadrature phase shift keying ((D) QPSK). We also present the building blocks involved in our transmitter and we set the specifications that must be met by these devices in order to achieve an error-free transmission. The transmitter includes a filter/demultiplexer which must separate two optical carriers 60 GHz separated. One of these optical carriers is modulated by passing through a DQPSK Mach-Zehnder-based modulator (MZM) by arranging two MZMs in a nested configuration. Using a combiner, the modulated optical signal and the un-modulated carrier are combined and photodetected to be transmitted wirelessly. In the third part of this thesis, we investigate the use of a polarization diversity scheme with an integrated DQPSK receiver for demodulating of the wireless signal. The polarization diversity scheme basically consists of two blocks: a polarization splitter in order to separate the random polarization state of the incoming light into its two orthogonal components, and a polarization rotator. Regarding the DQPSK receiver itself, all the functional blocks that comprise it have been investigated and optimized. It basically includes a thermo-optically tunable MZ interferometer power splitter, in series with a MZ interferometer that introduces, in one of its arms, a delay of one bit length in order to obtain a correct differential demodulation. The next building block of our DQPSK receiver is a 2x4 multimode interference coupler acting as a 90 degree hybrid, whose outputs are connected to two balanced germanium photodetectors. The main contributions of this thesis are: ¿ Demonstration of a filter/demultiplexer with three degrees of tuning and an extinction ratio greater than 25dB. ¿ Demonstration of a polarization rotator with a length of only 25¿m and CMOS compatible. ¿ Demonstration of a DPSK modulator at a maximum rate of 20 Gbit/s. ¿ Demonstration of a DQPSK demodulator to a maximum rate of 20 Gbit/s. / Aamer, M. (2013). Development of an integrated silicon photonic transceiver for access networks [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/31649

In this work we propose the apodization or windowing of the coupling coefficients of the unit cells conforming a coupled resonator device as a mean to reduce the level of secondary sidelobes in the case of SCISSOR configuration [7] or reducing the passband ripples in the case of CROW configuration [8]. This technique is regularly employed in the design of digital filters [18] and has been applied as well in the design of other photonic devices such as corrugated waveguide filters [9] and fiber Bragg gratings [19]. We also propose a novel technique for the apodization of coupled resonator structures by applying a longitudinal offset between resonators in order to modify the power coupling constant, which alleviates the technical requirements required for the production of these devices. We will demonstrate the design, fabrication and characterization of CROW structures employing the apodization through the aforementioned technique. / Doménech Gómez, JD. (2013). Apodized Coupled Resonator Optical Waveguides: Theory, design and characterization [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/32278