La comunicación entre redes ad hoc y redes basadas en infraestructura resulta esencial para poder extender Internet más allá de su alcance tradicional, a aquellas áreas hasta ahora inaccesibles, permitiendo la utilización de servicios Web y otras muchas aplicaciones en todo momento y lugar.En esta tesis doctoral se abordan dos difíciles retos: intentar proporcionar calidad de servicio extremo a extremo en la comunicación entre una red ad hoc y una red fija, y alargar la supervivencia de la red ad hoc para que dicha comunicación sea lo más estable y duradera posible.Para lograr alcanzar estos objetivos, se ha realizado primeramente un estudio exhaustivo tanto de los modelos de calidad de servicio como de los protocolos de encaminamiento existentes para redes ad hoc aisladas. Fruto de dicho estudio ha surgido una primera contribución que consiste en el diseño e implementación de un protocolo de encaminamiento para la mejora de la supervivencia en una red ad hoc aislada.A partir de esta base se ha podido abordar la diferenciación de servicios en redes ad hoc conectadas con redes fijas; como consecuencia de esta investigación se ha desarrollado una segunda contribución que consiste en el diseño y evaluación de un modelo de diferenciación de servicios que se basa en la cooperación para el mantenimiento de la calidad de servicio entre ambas redes.Finalmente, mediante una tercera contribución, se ha conseguido mejorar la supervivencia de una red ad hoc conectada a una red basada en infraestructura con el diseño e implementación de un protocolo de encaminamiento específicamente creado para tal efecto. Además, se ha demostrado que la incorporación de este protocolo de encaminamiento en una red ad hoc que utiliza un modelo de calidad de servicio basado en la interacción entre la red ad hoc y la red IP fija, no sólo alarga la supervivencia de la red ad hoc sino que además evita un aumento de la congestión y mejora la diferenciación de servicios entre ambas redes.Las simulaciones exhaustivas realizadas sirven para comparar todas estas contribuciones con otras propuestas anteriores, demostrando su efectividad y rendimiento.Las contribuciones presentadas en esta tesis doctoral tienen una singular importancia, pues hasta la fecha no se ha desarrollado ningún modelo de calidad de servicio que permita la interacción y favorezca la cooperación entre una red ad hoc y una red IP fija con el fin de proporcionar calidad de servicio extremo a extremo. Las contribuciones que se aportan demuestran que sí que es posible la diferenciación de servicios entre una red ad hoc y una red IP fija; además, prueban que resulta imprescindible la cooperación e integración de los modelos de calidad de servicio de ambas redes para lograrlo. Este trabajo resulta pionero en estos aspectos y sirve para abrir una nueva línea de investigación con el fin de promover la comunicación entre redes ad hoc y redes fijas. / The communication between wireless ad hoc networks and infrastructure-based networks is essential to extend Internet beyond its traditional scope, to remote inaccessible areas, making Web services available anytime, anywhere.In this PhD thesis two difficult challenges are tackled: to provide end-to-end quality of service in the communication between an ad-hoc and a wired network, and to extend the ad-hoc network survivability to achieve that this communication becomes as stable and lasting as possible.In order to attain these goals, we have firstly done an exhaustive study of the existing quality of service models as well as the routing protocols for isolated ad hoc networks. A first contribution has arisen from this study that is based on the design and implementation of a routing protocol for improving the survivability in an isolated ad hoc network.Under this basis research has been carried out into service differentiation in ad hoc networks connected to fixed networks; as a consequence of this research we have developed the second contribution of this thesis, that consists of the design and evaluation of a service differentiation model based on the cooperation for the quality of service provision between both networks.Finally, by means of a third contribution, we have managed to improve the network survivability of an ad hoc network connected to an infrastructure-based network with the design and implementation of a routing protocol specifically created for this purpose. In addition, we have proved that the incorporation of this routing protocol to an ad hoc network that uses a quality of service model based on the interaction between the ad hoc and the fixed IP network, does not only extend the ad hoc network survivability, but it also avoids congestion increase and improves the service differentiation between both networks.Extensive simulations have been carried out to compare all these contributions with already existing ones, proving their effectiveness and performance.The present contributions in this PhD thesis have a singular importance, since no quality of service model has been developed that enables the interaction and favours the cooperation between an ad-hoc and a fixed IP network with the aim of providing end-to-end quality of service. The contributions demonstrate that it is really possible to differentiate services between an ad hoc and a fixed IP network; moreover, they show that the cooperation and integration of the quality of service models in both networks is unvaluable in order to achieve it. This is a pioneering work in these aspects and it will be very useful to open a new research line with the aim of promoting the communication between ad hoc networks and fixed networks.

Las comunicaciones multipunto ofrecen, tanto a usuarios como a proveedores, mayor eficiencia, permitiendo desarrollar e implantar nuevos servicios. Para poder desplegarlos adecuadamente sobre la redes de comunicaciones, es necesario contar con protocolos adecuados a todos los niveles.El soporte de conexiones multipunto, que es inmediato en muchas redes de ordenadores, por la existencia de un medio compartido, no lo es en una red ATM o en una red IP. En este tipo de redes, ofrecer una comunicación multipunto requiere de mecanismos complejos que coordinen y controlen la transmisión de información entre las fuentes y los receptores. Esta tesis doctoral estudia las comunicaciones punto a multipunto sobre las redes ATM e IP. En concreto, se diferencian dos objetivos: · Estudiar, analizar y proponer un control de flujo punto a multipunto en la categoría de servicio Available Bit Rate (ABR) en redes ATM.· Diseñar, analizar y simular un protocolo de transporte punto a multipunto fiable con control de congestión de tasa única para redes IP.El control de flujo de ABR fue diseñado para comunicaciones punto a punto. Para el caso multipunto, los conmutadores deben desarrollar mecanismos que limiten y agreguen el tráfico de realimentación. Se ha desarrollado un algoritmo de consolidación que asegura que la agregación de la información de realimentación se realiza de forma correcta, mejorando la convergencia de propuestas anteriores. Este mecanismo se ha modelado matemáticamente, y se ha validado mediante simulación.En cuanto a las comunicaciones multipunto en Internet, en este trabajo se ha desarrollado un protocolo de transporte punto a multipunto fiable, RCCMP, diseñado para ser escalable, fiable y con un control de congestión de tasa única que comparta el ancho de banda equitativamente con TCP.El control de congestión ha sido planteado como una parte esencial del protocolo, y no como ocurre en muchas propuestas, como un componente adicional que debe ser ajustado a un protocolo de transporte. En RCCMP se combinan los objetivos de regular la tasa de transmisión y de conseguir una comunicación fiable, con el fin de simplificar y limitar el número de confirmaciones negativas que se envían desde los receptores. Para la evaluación de las prestaciones de RCCMP, se ha implementado el protocolo en el simulador ns-2. Se ha modelado el caudal de este protocolo de transporte multipunto en función de la tasa de pérdidas y del tiempo de ida y vuelta. La principal contribución de nuestro modelo radica en la caracterización del caudal ante cambios de representante. También, se ha desarrollado un método de análisis para estimar el ancho de banda consumido por cualquier protocolo de transporte. La principal diferencia con otros trabajos es que éstos se centran únicamente en el coste de los procesos del control de errores.Para mejorar el rendimiento de RCCMP, se ha definido y simulado otro protocolo de transporte punto a multipunto fiable de tasa única, RVCMP, que incluye un control de congestión que emula al de la implementación TCP Vegas. / Multicast communications are profitable for service providers increasing intermediate node performance and reducing traffic in their networks. In the other side, multicast benefits also the users, who are able to enjoy collaborative applications and other multicast applications. IP and ATM network were designed to support point to point communications. The new multicast generation applications such multimedia conference, shared workspace, distance learning introduce new requirements in data transmission. There are at least two problems that differentiate between unicast and multicast control schemes in ATM networks with ABR service. First, there is the problem of feedback implosion. The volume of feedback traffic returning to the source increases proportional to the number of destinations. Second, there is the problem of consolidation noise. It can occur when feedback from some leaves is not always received in a timely fashion at the time when RM cells need to be returned by the branch point. One of the proposals to provide multicast communications is to extend unicast traffic management control methods. One of its practical realization schemes is the extension of Enhanced Proportional Rate Control Algorithm (EPRCA) for point to multipoint connections. That proposal suffers from consolidation noise, in order to solve this drawback, a new algorithm is proposed. An analytical approach is used to quantitatively evaluate their performance by using first-order fluid approximation method.About IP multicast communications, we propose a new protocol, called RCCMP (Reliable Congestion Controlled Multicast Protocol). It has been designed to be simple, scalable (NAK suppression), reliable and TCP-friendly. The congestion control is a central part of the protocol, where the feedback of the worse receiver is used to control a transmission window in a TCP-like fashion. The scalability issue is addressed with an exponential timer scheme that is also used to estimate the number of receivers involved in the communication. The protocol neither needs support from network elements nor maintains state information dependent of the number of receivers. This protocol has been developed in ns-2 (network simulator-2) for validating.We develop a simple analytic characterization of the steady-state send rate as a function of loss rate and round trip time (RTT). The main contribution is that our model captures the representative changes. Also, we provide a new approach to estimate the link usage of multicast reliable transport protocols. It can be used as a benchmark to evaluate their scalability. We have chosen, as a case study, a multicast reliable transport protocol called RCCMP. The link cost is due to data, retransmitted data, and characteristic packets of multicast protocols such as control packets: control packets for estimating the number of receivers involved in the session and for getting multicast reliability. For improving performance, we present RVCMP (Reliable Vegas Congestion controlled Multicast Protocol) that has been designed to be simple, scalable, reliable and TCP-friendly. The congestion control developed is a single-rate scheme where the feedback of the worst receiver is used to control a transmission window in a TCP Vegas-like fashion. The proposal takes the advantage from TCP Vegas of operating without inducing packet losses as a signal that there is congestion in the network to achieve a better performance. To evaluate the benefits of Vegas-like congestion control, the performance of RVCMP is compared to an analogous protocol that is based on a TCP Reno congestion control, RCCMP.

All-Optical Label Swapping (AOLS) es una tecnología clave para la implementación de nodos de conmutación completamente óptica de paquetes. Sin embargo, el costo de su desarrollo es proporcional al tamaño del espacio de etiquetas (label space). Debido a que los principios de funcionamiento de AOLS son casos particulares de los del MultiProtocol Label Switching (MPLS), esta tesis estudia métodos generales, aplicables a ambos, con el propósito de reducir el espacio de etiquetas tanto como sea posible. Modelos de programación lineal entera y heurísticas son propuestos para el caso en el que se permite apilar una etiqueta extra. Encontramos que cerca del 50% del espacio de etiquetas puede ser reducido, si se permite colocar una etiqueta extra en la pila. Además, particularmente para AOLS, encontramos que se puede reducir el espacio de etiquetas cerca al 25% si se duplica la capacidad de los enlaces y se permite re-encaminar el tráfico. / All-Optical Label Swapping (AOLS) forms a key technology towards the implementation of All-Optical Packet Switching nodes for the future optical Internet. However, the capital expenditures of the deployment of AOLS increases with the size of the label spaces. Since AOLS working principle is a particular case of the MultiProtocol Label Switching (MPLS) protocol, this thesis studies generic methods, applicable to both, in order to reduce as much as possible the label space. ILP models and heuristics are proposed for the case in which it is allowed to stack one extra label. In general, we found that 50% of the label space can be saved, if it is permitted to push one extra label in the stack. For the case of AOLS, we found that we can reduce the label space down to 25% if we are allowed to double the link capacity and reroute the traffic.

A fundamental property of living cells is the ability to sense and respond appropriately to changing environmental conditions. In budding yeast (Sacharomyces cerevisiae), changes in extracellular osmotic conditions are sensed by the HOG SAPK pathway, which orchestrates the cell adaptation program required to maximize cell survival upon stress. Although most of the HOG pathway components have been described, little was known about the dynamics of the response. The aim of this thesis was to analyze the dynamic behavior of the HOG pathway. By using a chemical inhibitor and extensive signal quantification we showed that the HOG pathway is controlled by high basal signaling counteracted by a negative feedback regulatory system. This property determines dynamic signaling in terms of faster response times and higher sensitivity to small variations in extracellular stimuli. This thesis also aimed to implement novel strategies for biological computation that allow increasing complexity of circuits. By engineering signaling pathways in yeast, we have shown that distribution of computation tasks among several wired cells reduces wiring constraints and allows scalability of circuit complexity. Moreover, reusability of cells permits implementation of multiple circuits. Overall, our results define novel dynamic properties of the HOG pathway and have been important to achieve a better view of signal transduction process though MAPK pathways. Moreover, we have developed and implemented novel strategies for biological computation that solved fundamental constrains in the field of synthetic biology. / Una propietat cel•lular fonamental és l’habilitat de detectar estímuls i respondre coherentment a un ambient dinàmic. En cèl•lules de llevat (Saccharomyces cerevisiae), els canvis en l’osmolaritat externa són detectats per la via de senyalització de HOG que organitza tot el programa d’adaptació cel•lular, indispensable per assegurar la supervivència cel•lular en estrès osmòtic. Tot i que la gran majoria dels components de la via de HOG han estat identificats, la dinàmica del procés de senyalització és encara força desconeguda. L’objectiu d’aquest projecte de tesis ha estat analitzar el comportament dinàmic de la via de HOG. Gràcies a la utilització d’un al•lel inhibible de la MAPK Hog1 i a la quantificació sistemàtica del procés de senyalització, hem pogut demostrar que en la via de HOG existeix una intensa senyal basal reprimida constantment per un feedback negatiu depenent de la MAPK Hog1. Aquesta tesi també té com a objectiu la implementació de noves estratègies de computació biològica que permetin un increment de la complexitat dels circuits. Gràcies a la bioenginyeria de les vies de senyalització de llevat, hem demostrat que la distribució de la computació en diferents cèl•lules connectades entre elles disminueix les limitacions de connexió i permet incrementar la complexitat dels circuits a un baix cost. En conjunt, els nostres resultats defineixen noves propietats dinàmiques de la via de HOG i han estat importants per tenir una visió global millorada del procés de senyalització per vies de MAPK. A més, hem dissenyat i implementat noves estratègies de computació biològica que han resolt problemes fonamentals del camp de la biologia sintètica.

El objetivo de esta tesis es predecir el rendimiento de los estudiantes de doctorado en la Universidad de Girona según características personales (background), actitudinales y de redes sociales de los estudiantes. La población estudiada son estudiantes de tercer y cuarto curso de doctorado y sus directores de tesis doctoral. Para obtener los datos se ha diseño un cuestionario web especificando sus ventajas y teniendo en cuenta algunos problemas tradicionales de no cobertura o no respuesta. El cuestionario web se hizo debido a la complejidad que comportan de las preguntas de red social. El cuestionario electrónico permite, mediante una serie de instrucciones, reducir el tiempo para responder y hacerlo menos cargado. Este cuestionario web, además es auto administrado, lo cual nos permite, según la literatura, unas respuestas mas honestas que cuestionario con encuestador.Se analiza la calidad de las preguntas de red social en cuestionario web para datos egocéntricos. Para eso se calcula la fiabilidad y la validez de este tipo de preguntas, por primera vez a través del modelo Multirasgo Multimétodo (Multitrait Multimethod). Al ser datos egocéntricos, se pueden considerar jerárquicos, y por primera vez se una un modelo Multirasgo Multimétodo Multinivel (multilevel Multitrait Multimethod). Las la fiabilidad y validez se pueden obtener a nivel individual (within group component) o a nivel de grupo (between group component) y se usan para llevar a cabo un meta-análisis con otras universidades europeas para analizar ciertas características de diseño del cuestionario. Estas características analizan si para preguntas de red social hechas en cuestionarios web son más fiables y validas hechas "by questions" o "by alters", si son presentes todas las etiquetas de frecuencia para los ítems o solo la del inicio y final, o si es mejor que el diseño del cuestionario esté en con color o blanco y negro.También se analiza la calidad de la red social en conjunto, en este caso específico son los grupos de investigación de la universidad. Se tratan los problemas de los datos ausentes en las redes completas. Se propone una nueva alternativa a la solución típica de la red egocéntrica o los respondientes proxies. Esta nueva alternativa la hemos nombrado "Nosduocentered Network" (red Nosduocentrada), se basa en dos actores centrales en una red. Estimando modelos de regresión, esta "Nosduocentered network" tiene mas poder predictivo para el rendimiento de los estudiantes de doctorado que la red egocéntrica.Además se corrigen las correlaciones de las variables actitudinales por atenuación debido al pequeño tamaño muestral. Finalmente, se hacen regresiones de los tres tipos de variables (background, actitudinales y de red social) y luego se combinan para analizar cual para predice mejor el rendimiento (según publicaciones académicas) de los estudiantes de doctorado. Los resultados nos llevan a predecir el rendimiento académico de los estudiantes de doctorado depende de variables personales (background) i actitudinales. Asimismo, se comparan los resultados obtenidos con otros estudios publicados. / The aim of this Doctoral Thesis is to predict the PhD students' academic performance in the University of Girona from characteristics of their research group understood as a social network and from background and attitudinal characteristics of the PhD student.The data collection was done through web survey, regarding the traditional problems related to coverage and response errors. Web survey was made in order to reduce the complexity of social network questions.The quality of social network questions for questionnaires with egocentered data is analyzed. For this, reliability and validity of this kind of questions are computed, for first time using a Multilevel Multitrait-Multimethod approach. Data are egocentered and thus hierarchy can be used. Reliability and validity can be obtained in an individual level (within group component) or group level (between group component), which are used for carrying out a meta analysis with other European universities. We study if social network questions asked in web questionnaires are more reliable and valid done "by questions" or "by alters", if the frequency labels are present or not and if the best questionnaire design is plane or graphical.Social network as a whole is also studied, in this case are the research groups in the University of Girona. There is a proposal for the missing data problem in complete networks, different from the egocentered network. This new network structure is called "Nosduocentered Network", which is based in two central actors in a network. Regression model estimations explain that this network has more predictive power in order to predict the academic performance for PhD students.Finally, regression models with background, attitudinal and social network variables are done. Then, we combine the regressions in order to specify the best combination which predicts the PhD student's performance (according to academic publications) best. According to the results, the academic performance depends on background and attitudinal variables. Also, a comparison of results from other published studies is done.

La informació és un recurs fonamental per a poder dur a terme les funcions d’intel•ligència de les organitzacions i la seva gestió i anàlisi constitueixen processos de gran importància estratègica. Davant l’evidència de que els directius massa sovint han de prendre decisions basant-se en una informació inconsistent, imprecisa i prematura, es considera oportú fer una aportació estratègica per optimitzar la captura d’informació que realitzen els directius. Si bé aquesta informació pot ser obtinguda per diverses vies, en aquesta ocasió ens hem centrat en les xarxes socials com a font d’informació útil per a la presa de decisions. I ens preguntem si els directius que ocupen una millor posició a la xarxa, disposen també d’una millor informació de cara a dur a terme les funcions d’intel•ligència pròpies del seu càrrec. L’objectiu d’aquest estudi és doncs: analitzar en quina mesura les xarxes socials constitueixen un instrument de suport a les funcions d’intel•ligència competitiva de les directores dels departaments d’infermeria dels centres que formen part de la Xarxa Hospitalària d’Utilització Pública (XHUP). Així mateix es presenta un model per donar suport a les funcions d’intel•ligència competitiva. Per a l’elaboració d’aquesta investigació s’ha optat per dur a terme una triangulació de les tècniques de recerca amb la voluntat de relacionar i complementar les diferents dades obtingudes i aconseguir una major riquesa i validesa dels resultats. Així doncs, per a la recerca quantitativa s’ha elaborat un qüestionari per a obtenir dades mesurables. A través d’aquesta enquesta s’han explorat els atributs que conformen el model proposat. Es tracta d’una anàlisi censal on l’enquesta es dirigeix a l’univers de l’estudi, és a dir totes les directores d’infermeria dels hospitals de la XHUP. El treball de camp es realitza durant els mesos d’abril a juliol del 2010 i la taxa de resposta efectiva és del 78,69%. Els mètodes emprats per a la recerca qualitativa són les entrevistes a experts i el grup de discussió. En aquests casos es segueix un mostreig intencional. El model proposat planteja l’elaboració d’un indicador sintètic que hem anomenat Índex de la Funció d’Intel•ligència Competitiva (IFIC). Aquest està focalitzat en la influència que la xarxa social té en els recursos informatius dels directius. L’ indicador dóna suport a les funcions d’intel•ligència en la mesura que ofereix informació al propi directiu sobre el rendiment que obté de la seva xarxa social i en conseqüència li permet identificar els seus punts de millora. Els resultats de l’estudi evidencien que les xarxes socials de les directores d’infermeria dels hospitals de la XHUP són instruments que poden aportar informació de valor per a les funcions pròpies del seu càrrec. Tal com es plantejava, les directores que ocupen posicions més centrals a les xarxes, obtenen millors nivells d’informació. Les necessitats d’informació del col•lectiu estudiat són molt plurals però les fonts utilitzades no compleixen aquestes característiques de diversitat ii això té una repercussió negativa en la informació obtinguda. Finalment es constata que el model proposat (IFIC) representa una eina de gestió aplicable doncs identifica molt clarament susceptibles de ser millorats. / “Social networks as an analytical tool to support the intelligence functions of the organizations. A case study in senior management position of nursing”. Information is a fundamental source to carry out intelligence functions of organizations. In view of the evidence that directors must make too frequently, decisions based on inconsistent, imprecise and premature information, it is considered appropriate to make a strategic contribution to optimize the process of obtaining information. Even if this information could be obtained through various channels, on this occasion we focused on social networks as useful information source for decision making. The aim of this study was thus, to analyse to what extent social networks are a tool to support the directors of competitive intelligence functions of nursing departments of the hospitals belonging to Xarxa Hospitalària d’Utilització Pública (XHUP). For the development of this study it was decided to perform a triangulation of research techniques with the intention to relate and complement different data gathered and to achieve greater richness and validity of the results. The proposed model presents the devising of a synthetic indicator that we called Index of Competitive Intelligence Function (IFIC). This indicator gives support to intelligence functions to the extent that provides the directors themselves information about the performance that their own social network achieves and consequently it allows them to identify improvement points. The study results determined that directors occupying a more central position in the network acquire better levels of information.

Estudio cualitativo y cuantitativo de las apropiaciones de espacios públicos y semipúblicos de Barcelona y poblaciones limítrofes para la práctica del deporte por parte de colectivos de trabajadores extranjeros procedentes preferentemente de la región de Cochabamba, en Bolivia. Una parte del trabajo investigador se realizó en las poblaciones bolivianas de origen, con el fin de establecer qué pautas se reproducen y cuáles se modifican o se generan de nuevo en Catalunya. La investigación hace el inventario y registra las características de cuarenta espacios abiertos, algunos deportivos convencionales y otros improvisados e informales. La aproximación cualitativa se centra en tres de esos espacios para observar cómo se desarrollan en ellos un amplia gama de actividades que trascienden de largo las meramente deportivas o lúdicas e involucran aspectos estratégicos de las dinámicas de incorporación y asentamiento en la sociedad de recepción. La tesis también recoge los conflictos resultantes de la desconsideración que este tipo de usos hacían objeto de las normativas municipales vigentes en materia de espacio público y los procesos de negociación con las autoridades que este tipo de desajustes suscitaba. / Qualitative and quantitative study (survey) regarding appropriation of public and semi-public spaces of Barcelona and neighbouring towns in order to practice sports by foreign groups of workers mainly from the region of Cochabamba, Bolivia. One part of the investigation was carried out in the original Bolivian villages in Cochabamba in order to establish which patterns are reproduced and which modified or recreated in Catalunya. The investigation surveys and registers the characteristics of forty open spaces, some conventional sports grounds, others improvised and informal. The qualitative approach is focused on three of those spaces in order to observe how a wide range of activities which transcend the merely sporting or recreational ones are developed in them and involve strategic aspects of incorporation and settling into the receiving society. The thesis also gathers the conflicts resulting from the disregard for municipal regulations in force regarding the public space, and the processes of negotiation derived from this type of disruptions.

Un dels aspectes claus en el disseny i gestió de les xarxes sense fils d'accés de banda ampla és l'ús eficient dels recursos radio. Des del punt de vista de l'operador, l'ample de banda és un bé escàs i preuat que s´ha d'explotar i gestionar de la forma més eficient possible tot garantint la qualitat del servei que es vol proporcionar. Per altra banda, des del punt de vista del usuari, la qualitat del servei ofert ha de ser comparable al de les xarxes fixes, requerint així un baix retard i una baixa pèrdua de paquets per cadascun dels fluxos de dades entre la xarxa i l'usuari. Durant els darrers anys s´han desenvolupat nombroses tècniques i algoritmes amb l'objectiu d'incrementar l'eficiència espectral. Entre aquestes tècniques destaca l'ús de múltiples antenes al transmissor i al receptor amb l'objectiu de transmetre diferents fluxos de dades simultaneament sense necessitat d'augmentar l'ample de banda. Per altra banda, la optimizació conjunta de la capa d'accés al medi i la capa física (fent ús de l'estat del canal per tal de gestionar de manera optima els recursos) també permet incrementar sensiblement l'eficiència espectral del sistema.L'objectiu d'aquesta tesi és l'estudi i desenvolupament de noves tècniques d'adaptació de l'enllaç i gestió dels recursos ràdio aplicades sobre sistemes d'accés ràdio de propera generació (Beyond 3G). Els estudis realitzats parteixen de la premissa que el transmisor coneix (parcialment) l'estat del canal i que la transmissió es realitza fent servir un esquema multiportadora amb múltiples antenes al transmisor i al receptor. En aquesta tesi es presenten dues línies d'investigació, la primera per casos d'una sola antenna a cada banda de l'enllaç, i la segona en cas de múltiples antenes. En el cas d'una sola antena al transmissor i al receptor, un nou esquema d'assignació de recursos ràdio i priorització dels paquets (scheduling) és proposat i analitzat integrant totes dues funcions sobre una mateixa entitat (cross-layer). L'esquema proposat té com a principal característica la seva baixa complexitat i que permet operar amb transmissions multimedia. Alhora, posteriors millores realitzades per l'autor sobre l'esquema proposat han permès també reduir els requeriments de senyalització i combinar de forma óptima usuaris d'alta i baixa mobilitat sobre el mateix accés ràdio, millorant encara més l'eficiència espectral del sistema. En cas d'enllaços amb múltiples antenes es proposa un nou esquema que combina la selecció del conjunt optim d'antenes transmissores amb la selecció de la codificació espai- (frequència-) temps. Finalment es donen una sèrie de recomanacions per tal de combinar totes dues línies d'investigació, així con un estat de l'art de les tècniques proposades per altres autors que combinen en part la gestió dels recursos ràdio i els esquemes de transmissió amb múltiples antenes. / Uno de los aspectos claves en el diseño y gestión de las redes inalámbricas de banda ancha es el uso eficiente de los recursos radio. Desde el punto de vista del operador, el ancho de banda es un bien escaso y valioso que se debe explotar y gestionar de la forma más eficiente posible sin afectar a la calidad del servicio ofrecido. Por otro lado, desde el punto de vista del usuario, la calidad del servicio ha de ser comparable al ofrecido por las redes fijas, requiriendo así un bajo retardo y una baja tasa de perdida de paquetes para cada uno de los flujos de datos entre la red y el usuario. Durante los últimos años el número de técnicas y algoritmos que tratan de incrementar la eficiencia espectral en dichas redes es bastante amplio. Entre estas técnicas destaca el uso de múltiples antenas en el transmisor y en el receptor con el objetivo de poder transmitir simultáneamente diferentes flujos de datos sin necesidad de incrementar el ancho de banda. Por otro lado, la optimización conjunta de la capa de acceso al medio y la capa física (utilizando información de estado del canal para gestionar de manera óptima los recursos) también permite incrementar sensiblemente la eficiencia espectral del sistema.El objetivo de esta tesis es el estudio y desarrollo de nuevas técnicas de adaptación del enlace y la gestión de los recursos radio, y su posterior aplicación sobre los sistemas de acceso radio de próxima generación (Beyond 3G). Los estudios realizados parten de la premisa de que el transmisor conoce (parcialmente) el estado del canal a la vez que se considera que la transmisión se realiza sobre un sistema de transmisión multiportadora con múltiple antenas en el transmisor y el receptor. La tesis se centra sobre dos líneas de investigación, la primera para casos de una única antena en cada lado del enlace, y la segunda en caso de múltiples antenas en cada lado. Para el caso de una única antena en el transmisor y en el receptor, se ha desarrollado un nuevo esquema de asignación de los recursos radio así como de priorización de los paquetes de datos (scheduling) integrando ambas funciones sobre una misma entidad (cross-layer). El esquema propuesto tiene como principal característica su bajo coste computacional a la vez que se puede aplicar en caso de transmisiones multimedia. Posteriores mejoras realizadas por el autor sobre el esquema propuesto han permitido también reducir los requisitos de señalización así como combinar de forma óptima usuarios de alta y baja movilidad. Por otro lado, en caso de enlaces con múltiples antenas en transmisión y recepción, se presenta un nuevo esquema de adaptación en el cual se combina la selección de la(s) antena(s) transmisora(s) con la selección del esquema de codificación espacio-(frecuencia-) tiempo. Para finalizar, se dan una serie de recomendaciones con el objetivo de combinar ambas líneas de investigación, así como un estado del arte de las técnicas propuestas por otros autores que combinan en parte la gestión de los recursos radio y los esquemas de transmisión con múltiples antenas. / In Broadband Wireless Access systems the efficient use of the resources is crucial from many points of views. From the operator point of view, the bandwidth is a scarce, valuable, and expensive resource which must be exploited in an efficient manner while the Quality of Service (QoS) provided to the users is guaranteed. On the other hand, a tight delay and link quality constraints are imposed on each data flow hence the user experiences the same quality as in fixed networks. During the last few years many techniques have been developed in order to increase the spectral efficiency and the throughput. Among them, the use of multiple antennas at the transmitter and the receiver (exploiting spatial multiplexing) with the joint optimization of the medium access control layer and the physical layer parameters.In this Ph.D. thesis, different adaptive techniques for B3G multicarrier wireless systems are developed and proposed focusing on the SS-MC-MA and the OFDM(A) (IEEE 802.16a/e/m standards) communication schemes. The research lines emphasize into the adaptation of the transmission having (Partial) knowledge of the Channel State Information for both; single antenna and multiple antenna links. For single antenna links, the implementation of a joint resource allocation and scheduling strategy by including adaptive modulation and coding is investigated. A low complexity resource allocation and scheduling algorithm is proposed with the objective to cope with real- and/or non-real- time requirements and constraints. A special attention is also devoted in reducing the required signalling. However, for multiple antenna links, the performance of a proposed adaptive transmit antenna selection scheme jointly with space-time block coding selection is investigated and compared with conventional structures. In this research line, mainly two optimizations criteria are proposed for spatial link adaptation, one based on the minimum error rate for fixed throughput, and the second focused on the maximisation of the rate for fixed error rate. Finally, some indications are given on how to include the spatial adaptation into the investigated and proposed resource allocation and scheduling process developed for single antenna transmission.

Els paradigmes cel·lulars, com les xarxes neuronals cel·lulars (CNN, en anglès) i els autòmats cel·lulars (CA, en anglès), són una eina excel·lent de càlcul, al ser equivalents a una màquina universal de Turing. La introducció de la màquina universal CNN (CNN-UM, en anglès) ha permès desenvolupar hardware, el nucli computacional del qual funciona segons la filosofia cel·lular; aquest hardware ha trobat aplicació en diversos camps al llarg de la darrera dècada. Malgrat això, encara hi ha moltes preguntes a obertes sobre com definir els algoritmes d'una CNN-UM i com estudiar la dinàmica dels autòmats cel·lulars. En aquesta tesis es tracten els dos problemes: primer, es demostra que es possible acotar l'espai dels algoritmes per a la CNN-UM i explorar-lo gràcies a les tècniques genètiques; i segon, s'expliquen els fonaments de l'estudi dels CA per mitjà de la dinàmica no lineal (segons la definició de Chua) i s'il·lustra com aquesta tècnica ha permès trobar resultats innovadors. / Los paradigmas celulares, como las redes neuronales celulares (CNN, eninglés) y los autómatas celulares (CA, en inglés), son una excelenteherramienta de cálculo, al ser equivalentes a una maquina universal deTuring. La introducción de la maquina universal CNN (CNN-UM, eninglés) ha permitido desarrollar hardware cuyo núcleo computacionalfunciona según la filosofía celular; dicho hardware ha encontradoaplicación en varios campos a lo largo de la ultima década. Sinembargo, hay aun muchas preguntas abiertas sobre como definir losalgoritmos de una CNN-UM y como estudiar la dinámica de los autómatascelular. En esta tesis se tratan ambos problemas: primero se demuestraque es posible acotar el espacio de los algoritmos para la CNN-UM yexplorarlo gracias a técnicas genéticas; segundo, se explican losfundamentos del estudio de los CA por medio de la dinámica no lineal(según la definición de Chua) y se ilustra como esta técnica hapermitido encontrar resultados novedosos. / Cellular paradigms, like Cellular Neural Networks (CNNs) and Cellular Automata (CA) are an excellent tool to perform computation, since they are equivalent to a Universal Turing machine. The introduction of the Cellular Neural Network - Universal Machine (CNN-UM) allowed us to develop hardware whose computational core works according to the principles of cellular paradigms; such a hardware has found application in a number of fields throughout the last decade. Nevertheless, there are still many open questions about how to define algorithms for a CNN-UM, and how to study the dynamics of Cellular Automata. In this dissertation both problems are tackled: first, we prove that it is possible to bound the space of all algorithms of CNN-UM and explore it through genetic techniques; second, we explain the fundamentals of the nonlinear perspective of CA (according to Chua's definition), and we illustrate how this technique has allowed us to find novel results.

La Màquina de Boltzmann (MB) és una xarxa neuronal estocàstica amb l'habilitat tant d'aprendre com d'extrapolar distribucions de probabilitat. Malgrat això, mai ha arribat a ser tant emprada com d'altres models de xarxa neuronal, com ara el perceptró, degut a la complexitat tan del procés de simulació com d'aprenentatge: les quantitats que es necessiten al llarg del procés d'aprenentatge són normalment estimades mitjançant tècniques Monte Carlo (MC), a través de l'algorisme del Temprat Simulat (SA). Això ha portat a una situació on la MB és més ben aviat considerada o bé com una extensió de la xarxa de Hopfield o bé com una implementació paral·lela del SA. Malgrat aquesta relativa manca d'èxit, la comunitat científica de l'àmbit de les xarxes neuronals ha mantingut un cert interès amb el model. Una de les extensions més rellevants a la MB és la Màquina de Boltzmann d'Alt Ordre (HOBM), on els pesos poden connectar més de dues neurones simultàniament. Encara que les capacitats d'aprenentatge d'aquest model han estat analitzades per d'altres autors, no s'ha pogut establir una equivalència formal entre els pesos d'una MB i els pesos d'alt ordre de la HOBM. En aquest treball s'analitza l'equivalència entre una MB i una HOBM a través de l'extensió del mètode conegut com a decimació. Decimació és una eina emprada a física estadística que es pot també aplicar a cert tipus de MB, obtenint expressions analítiques per a calcular les correlacions necessàries per a dur a terme el procés d'aprenentatge. Per tant, la decimació evita l'ús del costós algorisme del SA. Malgrat això, en la seva forma original, la decimació podia tan sols ser aplicada a cert tipus de topologies molt poc densament connectades. La extensió que es defineix en aquest treball permet calcular aquests valors independentment de la topologia de la xarxa neuronal; aquest model es basa en afegir prou pesos d'alt ordre a una MB estàndard com per a assegurar que les equacions de la decimació es poden solucionar. Després, s'estableix una equivalència directa entre els pesos d'un model d'alt ordre, la distribució de probabilitat que pot aprendre i les matrius de Hadamard: les propietats d'aquestes matrius es poden emprar per a calcular fàcilment els pesos del sistema. Finalment, es defineix una MB estàndard amb una topologia específica que permet entendre millor la equivalència exacta entre unitats ocultes de la MB i els pesos d'alt ordre de la HOBM. / La Máquina de Boltzmann (MB) es una red neuronal estocástica con la habilidad de aprender y extrapolar distribuciones de probabilidad. Sin embargo, nunca ha llegado a ser tan popular como otros modelos de redes neuronals como, por ejemplo, el perceptrón. Esto es debido a la complejidad tanto del proceso de simulación como de aprendizaje: las cantidades que se necesitan a lo largo del proceso de aprendizaje se estiman mediante el uso de técnicas Monte Carlo (MC), a través del algoritmo del Temple Simulado (SA). En definitiva, la MB es generalmente considerada o bien una extensión de la red de Hopfield o bien como una implementación paralela del algoritmo del SA. Pese a esta relativa falta de éxito, la comunidad científica del ámbito de las redes neuronales ha mantenido un cierto interés en el modelo. Una importante extensión es la Màquina de Boltzmann de Alto Orden (HOBM), en la que los pesos pueden conectar más de dos neuronas a la vez. Pese a que este modelo ha sido analizado en profundidad por otros autores, todavía no se ha descrito una equivalencia formal entre los pesos de una MB i las conexiones de alto orden de una HOBM. En este trabajo se ha analizado la equivalencia entre una MB i una HOBM, a través de la extensión del método conocido como decimación. La decimación es una herramienta propia de la física estadística que también puede ser aplicada a ciertos modelos de MB, obteniendo expresiones analíticas para el cálculo de las cantidades necesarias en el algoritmo de aprendizaje. Por lo tanto, la decimación evita el alto coste computacional asociado al al uso del costoso algoritmo del SA. Pese a esto, en su forma original la decimación tan solo podía ser aplicada a ciertas topologías de MB, distinguidas por ser poco densamente conectadas. La extensión definida en este trabajo permite calcular estos valores independientemente de la topología de la red neuronal: este modelo se basa en añadir suficientes pesos de alto orden a una MB estándar como para asegurar que las ecuaciones de decimación pueden solucionarse. Más adelante, se establece una equivalencia directa entre los pesos de un modelo de alto orden, la distribución de probabilidad que puede aprender y las matrices tipo Hadamard. Las propiedades de este tipo de matrices se pueden usar para calcular fácilmente los pesos del sistema. Finalmente, se define una BM estándar con una topología específica que permite entender mejor la equivalencia exacta entre neuronas ocultas en la MB y los pesos de alto orden de la HOBM. / The Boltzmann Machine (BM) is a stochastic neural network with the ability of both learning and extrapolating probability distributions. However, it has never been as widely used as other neural networks such as the perceptron, due to the complexity of both the learning and recalling algorithms, and to the high computational cost required in the learning process: the quantities that are needed at the learning stage are usually estimated by Monte Carlo (MC) through the Simulated Annealing (SA) algorithm. This has led to a situation where the BM is rather considered as an evolution of the Hopfield Neural Network or as a parallel implementation of the Simulated Annealing algorithm. Despite this relative lack of success, the neural network community has continued to progress in the analysis of the dynamics of the model. One remarkable extension is the High Order Boltzmann Machine (HOBM), where weights can connect more than two neurons at a time. Although the learning capabilities of this model have already been discussed by other authors, a formal equivalence between the weights in a standard BM and the high order weights in a HOBM has not yet been established. We analyze this latter equivalence between a second order BM and a HOBM by proposing an extension of the method known as decimation. Decimation is a common tool in statistical physics that may be applied to some kind of BMs, that can be used to obtain analytical expressions for the n-unit correlation elements required in the learning process. In this way, decimation avoids using the time consuming Simulated Annealing algorithm. However, as it was first conceived, it could only deal with sparsely connected neural networks. The extension that we define in this thesis allows computing the same quantities irrespective of the topology of the network. This method is based on adding enough high order weights to a standard BM to guarantee that the system can be solved. Next, we establish a direct equivalence between the weights of a HOBM model, the probability distribution to be learnt and Hadamard matrices. The properties of these matrices can be used to easily calculate the value of the weights of the system. Finally, we define a standard BM with a very specific topology that helps us better understand the exact equivalence between hidden units in a BM and high order weights in a HOBM.