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[EN] Wireless in-body devices are those in which a medical sensor is introduced-implanted or ingested- inside the human body and communicates with a remote node. Some in-body applications demand high data rates, so ultrawideband (UWB) spectrum has been proposed as a good candidate because of its large bandwidth available. Besides, breathing can lead to internal movement of the torso and consequently, of devices installed in this area. Thus, the radio channel performance can be affected by such movement leading to a malfunction of the radio interface of the medical device. This work aims at analyzing the effect of breathing on the propagation channel by means of in vivo measurements in living animal models. Continuous wave (CW) measurements have been carried out for live different frequencies in the lower part of the UWB band, and the effects of breathing on the relative received power (module and phase) are analyzed and discussed

[ES] Actualmente, el cáncer de colon se ha convertido en una enfermedad que presenta una alta incidencia y mortalidad en muchos países. Debido a esto, así como a una fase inicial asintomática prolongada, una detección temprana aumenta en gran medida la probabilidad de supervivencia y disminuye el coste de los tratamientos. Entre los diferentes métodos de detección, el procedimiento de colonoscopia se utiliza como método de cribado en muchos países y está considerado como el “gold standard” en esta patología. Por lo tanto, debido a su implementación extendida, mejorar el procedimiento de colonoscopia puede tener un gran impacto en la mejora del diagnóstico de los pacientes. Conocer las propiedades electromagnéticas de los tejidos biológicos con la mayor exactitud posible tiene una gran importancia en el diseño de un elevado número de aplicaciones biomédicas. Debido a que el cáncer provoca modificaciones estructurales en las células que a su vez generan cambios en las propiedades electromagnéticas, es posible desarrollar aplicaciones de detección de cáncer que se basen en este principio. Además, se ha reportado en la literatura, que existe una diferencia considerable en los valores de propiedades dieléctricas de los tejidos sanos y cancerosos, lo cual abre la puerta al empleo de esta técnica como método de diagnóstico. En lo que se refiere al cáncer de colon, existe la posibilidad de acceder de forma más o menos sencilla a este tejido durante procedimientos endoscópicos. El objetivo principal de este trabajo es diseñar, desarrollar e implementar un dispositivo que ayude en la detección de cáncer colorrectal durante la colonoscopia haciendo uso de las diferencias en las propiedades dieléctricas de tejidos sanos y tumorales. Teniendo en cuenta la carga tan elevada de muestras y las limitaciones de espacio presentes dentro de una sala de extracción de muestras biológicas, se propone un dispositivo que pueda medir in situ las propiedades dieléctricas de las biopsias tomad, [EN] Currently, colorrectal cancer has become a disease with a high incidence and mortality in many countries. Because of this and a prolonged asymptomatic initial phase, an early detection greatly increases the life expectancy and decrease the cost of the treatments. Among the different detection methods, the colonoscopy procedure is used as a screening method in many countries and is considered the gold standard in this type of pathologies. Therefore, due to its widespread implementation, improving the colonoscopy procedure can lead into a great impact on improving the diagnosis of patients. The knowledge of the electromagnetic properties of biological tissues pays a key role in the design of many biomedical applications. Cancer causes structural modifications in cells that induce changes in dielectric properties. This phenomenon can allow to develop cancer detection applications based on this principle. In addition, a noticeable difference in the values of dielectric properties of healthy and cancerous tissues has been reported in literature. Such difference open the door to be used as a diagnostic principle. Besides, regarding colon cancer, tissues can be reached using endoscopic procedures. The main objective of this work is to design, develop and implement a device that helps in the detection of colorectal cancer during colonoscopy making use of the differences in the dielectric properties of healthy and tumour tissues. Taking into account the space limitations in an endoscopic room, a device that allow in situ measurements of the dielectric properties of the biopsies during the colonoscopy procedure is develop. This device is based on a small probe that allows measurements of small tissue samples such as biopsies. Additionally, the device will include a software adapted for the use by healthcare professionals. This software will allow to control the system, as well as it will guide physicians along the calibration process, performing the measurement, and data, [CA] Actualment, el càncer de colon s’ha convertit en una malaltia que presenta una alta incidència i mortalitat en molts països. Per això, així com a una fase inicial asimptomàtica prolongada, una detecció primerenca augmenta en gran mesura la probabilitat de supervivència i disminueix el cost dels tractaments. Entre els diferents mètodes de detecció, el procediment de colonoscòpia s’utilitza com a mètode de garbellat en molts països i està considerat com al “gold standard” en aquestes patologies. Per tant, degut a la seua implementació estesa, millorar el procediment de colonoscòpia pot tindre un gran impacte en la millora del diagnòstic dels pacients. Conèixer les propietats electromagnètiques dels teixits biològics amb la major exactitud possible té una gran importància en el disseny d’un elevat nombre d’aplicacions biomèdiques. Degut a que el càncer provoca modificacions estructurals en les cèl·lules, que al seu torn generen canvis en les propietats dielèctriques, es possible desenvolupar aplicacions de detecció de càncer basades en aquest principi. A més a més, s’ha demostrat en la literatura, que existeix una diferència considerable entre els teixits sans i cancerígens, la qual cosa obri la porta a l’aplicació d’aquesta tècnica com a mètode de diagnòstic. Pel que fa al càncer de colon, existeix la possibilitat d’accedir d’una manera més o menys senzilla a aquest teixit durant procediments endoscòpics. L’objectiu principal d’aquest treball és dissenyar, desenvolupar i implementar un dispositiu que ajude en la detecció del càncer colorrectal durant la colonoscòpia fent ús de les diferències en les propietats dielèctriques de teixits sans i tumorals. Tenint en compte la càrrega tant elevada de mostres i les limitacions d’espai presentades dins d’una sala d’extracció de mostres biològiques, es proposa un dispositiu que siga capaç de mesurar in situ les propietats dielèctriques de les biòpsies preses durant el procés de colonoscòpia. Aquest dispositiu presenta una

[ES] El creciente desarrollo de las tecnologías para la automatización en procesos y operaciones de fabricación está originando una nueva revolución industrial conocida como industria 4.0 o la fábrica inteligente. En este ámbito, los sistemas robóticos móviles serán un recurso primordial para su ejecución. Una de las principales funcionalidades que los robots soportan es la navegación autónoma tanto en espacios exteriores como interiores. En la actualidad, los robots hacen uso de sensores como LiDAR para mapear el entorno donde ellos deberán moverse autónomamente, sin embargo, los costes de estos son elevados para poder ofrecer flotas de robots como la industria lo requiere. En este sentido, una de las líneas más relevantes de investigación y desarrollo son ofrecer alternativas de bajo coste. En este Trabajo Final de Máster, se implementará y evaluará un sistema de navegación VSLAM (Visual Simultaneous Localization and Mapping, en inglés) de bajo coste, para la navegación en interiores de un robot móvil en la industria 4.0. Además, se realizará una comparativa y discusión con los sistemas actuales que usan LiDAR para evaluar el compromiso de una solución respecto a la otra., [EN] The growing development of technologies for automation in manufacturing processes and operations is causing a new industrial revolution known as Industry 4.0 or the smart factory. In this area, mobile robotic systems will be a primary resource for its implementation. One of the main functionalities that robots support is autonomous navigation both in outdoor and indoor spaces. Currently, robots make use of sensors such as LiDAR to map the environment where they must move autonomously, however, the costs of these are high to be able to offer fleets of robots as the industry requires. In this sense, one of the most relevant lines of research and development is to offer low-cost alternatives. In this Final Master's Thesis, a low-cost VSLAM (Visual Simultaneous Localization and Mapping) navigation system will be implemented and evaluated for indoor navigation of a mobile robot in Industry 4.0. In addition, a comparison and discussion will be carried out with current systems that use LiDAR to evaluate the compromise of one solution with respect to the other.

[ES] La creciente transformación digital y automatización de procesos están transformando la forma en que vivimos, nos conectamos y comunicamos, impactando positivamente en diferentes sectores como son la automoción, salud, industria o entretenimiento, entre otros. Dentro de esta evolución digital, la robótica conectada a través de redes móviles de última generación son tecnologías primordiales para lograr dicha automatización. Los requerimientos específicos que surgen de los sistemas automatizados son baja latencia extremo a extremo de la comunicación, alta tasa de transmisión, fiabilidad del sistema, alta tasa de acierto, repetitividad, gestión y control de sistemas robóticos. En este Trabajo Final de Máster se propone el desarrollo e implementación de una plataforma que permita la administración y control de robótica conectada a través de redes móviles de 5G. En concreto, la implementación se centra en su aplicación para fines sociales, siendo integrable dentro del sector servicios, pero con el objetivo de poder ser ampliable a otros casos disruptivos como son la logística en la Industria 4.0 o la inspección remota de infraestructuras críticas., [EN] The growing digital transformation and process automation are transforming the way we live, connect, and communicate, positively affecting different sectors such as automotive, health, industry, or entertainment, among others. In this digital evolution, robotics connected through the latest generations of mobile communication networks are essential technologies to achieve this automation. The specific requirements that arise from automated systems are low End-to-End communication latency, high transmission rate, system reliability, high hit rate, repeatability, management, and control of robotic systems. This Master's Thesis proposes the development and implementation of a platform that allows the administration and control of robotics connected through 5G mobile networks. Specifically, the implementation focuses on its application for social purposes, being integrable within the services sector, but with the aim of being expandable to other disruptive cases such as logistics in Industry 4.0 or remote inspection of critical infrastructures.

[ES] La telemedicina tiene requerimientos muy específicos como la fiabili­dad, gran ancho de banda y la ultra baja latencia. En este sentido, las redes de comunicaciones móviles 5G son un recurso fundamental para llevar a cabo servicios de control remoto en tiempo real dedicados a la medicina y enfocados a aplicaciones e-­Health. En este trabajo de final de grado se propone un caso de uso de robótica 5G, que consistirá en el diseño, implementación y desarrollo de un prototipo de sistema, que permita el manejo remoto en tiempo real de un robot colaborativo me­diante un dispositivo háptico, enfocando su uso para el telediagnóstico clínico. Específicamente, se implementará un sistema de gestión de comunicación entre el brazo robótico y el dispositivo háptico que empleará Sistema Operativo Robótico (ROS) y la red 5G como tecnología disruptiva de comunicación, para garantizar los estrictos requerimientos de latencia y fiabilidad necesarios., [EN] Communication in medical applications has specific requirements such as reliability and ultra­low latency. That is why 5G mobile communications networks are the main resource to carry outreal­time remote control services dedicated to medicine and focused on e­Health applications. Inthis final degree project, a 5G robotics use case is proposed, which will consist of the design, im­plementation and development of an application that allows real­time remote management of acollaborative robot through a haptic device, focusing its use for clinical remote diagnosis. Specifi­cally, a communication management system will be implemented between the robotic arm and thehaptic device that will use the Robotic Operating System (ROS) and the 5G network as disruptivecommunicationtechnologytoguaranteethestrictrequirementsoflatencyandreliabilitynecessary.At the end, the performance of the 5G networks offered for said use case will be evaluated.

[ES] El cáncer colorrectal es una de las formas de cáncer más extendidas a nivel global, siendo la primera neoplasia más frecuente y una de las causas más importantes de mortalidad en el primer mundo. Detectar esta forma de cáncer en las primeras fases de su desarrollo disminuye en gran medida su tasa de mortalidad. La colonoscopia es el examen más efectivo en la localización y tratamiento de los pólipos colorrectales, que son lesiones pre-cancerígenas. No obstante, la colonoscopia no tiene una sensibilidad del 100% al depender de la experiencia y pericia visual del especialista. En las últimas décadas se han evaluado las tecnologías de microondas con el objetivo de desarrollar nuevas técnicas de detección de este tipo de enfermedades. Diversos estudios han determinado que los tejidos sanos tienen diferentes propiedades dieléctricas (constante dieléctrica y conductividad). En el caso de cáncer de mama y el cáncer de hígado, este comportamiento se observó tanto para casos in vivo como ex vivo. Estos estudios han abierto la puerta a nuevas técnicas de tratamiento y diagnóstico del cáncer. Sin embargo, actualmente no existe un equipo específico de medidas, así como un protocolo de operación y medida adaptados a otros tumores que permita la identificación de tejidos tumorales en base a esta diferencia de propiedades electromagnéticas del tejido colorrectal sospechoso con respecto al tejido sano circundante. El objetivo del proyecto es desarrollar un nuevo sistema de apoyo a la detección de cáncer colorrectal, basado tanto en la medida de las propiedades electromagnéticas del tejido, como en el diagnóstico por imagen. Dicho sistema estará basado en dos conceptos complementarios: 1) Medida de la diferencia de valores de permitividad y conductividad de los tejidos sanos y tumorales de colon. Consistirá en una sonda de medida flexible (cable coaxial abierto y flexible) de dimensiones y características determinadas para que pueda ser integrada en el canal de trabajo del colo

[ES] La Cuarta Revolución Industrial o Industria 4.0 supondrá una de las mayores transformaciones en el sector industrial en los próximos años. La automatización de procesos de producción y logística requieren el almacenamiento y análisis de gran cantidad de datos, la gestión de sistemas robotizados en tiempo real, y comunicación fiable y segura entre todas las partes del sistema. En este sentido, este Trabajo Final de Grado se diseña una solución extrema a extremo de conectividad móvil 4G/5G para el soporte remoto en el sector de la robótica móvil y diseño e implementa de una plataforma de gestión y tarifación que minimice los costes de facturación de datos para el soporte remoto de robots mediante la automatización de los procesos. La tecnología móvil 4G/5G se perfilan como el recurso fundamental en la Industria 4.0 gracias a sus capacidades de baja latencia, gran ancho de banda, fiabilidad, seguridad, movilidad y conectividad a nivel mundial., [EN] The Fourth Industrial Revolution or 4.0 Industry will be one of the biggest transformations in the industrial sector in the coming years. The automation of production and logistics processes requires the storage and analysis of large amounts of data, the real-time management of robotic systems, and reliable and secure communication between all parts of the system. This Final Degree Project designs an end-to-end 4G/5G mobile connectivity solution for remote support in the mobile robotics sector and designs and implements a management and charging platform that minimizes data billing costs for remote robot support by automating the processes. 4G/5G mobile technologies are emerging as the key resource in 4.0 Industry due to its low latency, high bandwidth, reliability, security, mobility and worldwide connectivity capabilities.

[Otros] In future implementations of 5G systems , it isessential the use of the spectrum in the range of mm-Wavesfrequencies , in order to offer to the users the bandwidthproposed in the standard. However , using this frequency rangelead to many technical difficulties in which the most importantchallenge is the critical attenuation of the signal in non-line-of-sight (NLOS) environments in indoor environments. Therefore isessential to plan strategies that allow us to mitigate the problemof signal attenuation in this kind of complex environments andensure the viability of using this technology in short term. Thenthe objective of this research is the design of a passive reflectorthat allow us to redirect the energy of the transmitting antennaefficiently in order to avoid the obstacles of the environment ,and therefore avoid excessive losses .

[ES] Las redes de telefonía móvil actuales siguen creciendo en número de usuarios, instalaciones y tecnologías, y por ello es necesaria una constante monitorización con la que realizar ajustes sobre la misma y optimizarla a las nuevas necesidades. Durante la optimización de una red móvil en escenarios indoor con diferentes diseños tanto de macro-celdas como despliegues de celdas indoor, podemos encontrarnos con infinidad de problemas. Desde zonas con problemas de cobertura, zonas con polución de pilotos, zonas con congestión de usuarios¿ Se han realizado varios análisis basándose en medidas de walk test (con la herramienta NemoAnalize) en diferentes escenarios indoor (centros comerciales, estaciones AVE, estadios...) en redes con multitecnología (LTE, UMTS, GSM) obteniendo una serie de problemas típicos en este tipo de áreas: ¿ Problemas de cobertura de señal ¿ Problemas de polución de pilotos ¿ Problemas de congestión de usuarios ¿ Problemas de parametrización ¿ Otros problemas Tras la detección de los problemas con la herramienta y enriqueciendo los resultados con contadores de red se proponen diferentes soluciones tanto de parametrización como físicas con la intención de solucionar o al menos mitigar los problemas, realizando una evolución del rendimiento de la red., [EN] Today's mobile phone networks are in a continuous growing up in number of users, facilities and technologies, therefore constant monitoring is necessary to plan and optimize it to the new needs. During the optimization of a mobile network in indoor scenarios with different designs of both macro-cells and deployments of indoor cells, we can find many problems. From areas with coverage problems, areas with pilot pollution, areas with user congestion ... Several analyses have been performed based on walk test measurements (with the NemoAnalize tool) in different indoor scenarios (shopping centres, AVE stations, stadiums ...) in networks with multitechnology (LTE, UMTS, GSM) obtaining a series of typical problems in this type of areas: ¿ Signal coverage problems ¿ Pilot pollution problems ¿ User congestion problems ¿ Parameterization problems ¿ Other problems After the detection of the problems with the tool and enriching the results with network counters, different parameterization and physical solutions are proposed with the intention of solving or at least mitigating the problems, making an evolution of the network performance.

[ES] La gestión de flotas de vehículos autónomos tiene requerimientos muy específicos como la fiabilidad, la ultra baja latencia y el gran ancho de banda entre las comunicaciones, así como una alta y rápida capacidad de computación. En este sentido, las redes de comunicaciones móviles de 5G es el recurso primordial para satisfacer estos requerimientos tan estrictos que las redes actuales no satisfacen (4G/LTE, WiFi o Bluetooth). En este Trabajo Fin de Grado, se propone un vertical o caso de uso de 5G: robótica para la Industria 4.0, en el cual se diseñará e implementará un sistema de gestión de flotas de vehículos autónomos parciales (nivel 2) a través de una red 5G. Específicamente, se implementará un sistema de gestión de comunicación entre dos robots autónomos (R2R) que usarán el Sistema Operativo Robótico (ROS) y las redes 4G/5G como tecnologías pioneras para garantizar los requerimientos estrictos de este caso de uso. Por último, se evaluarán las prestaciones de las redes 5G respecto a estos requerimientos., [EN] Fleet management of self-driving cars has specific requirements like reliability, ultra-low latency and a large bandwidth in communications just like a high and fast processing capacity. In this context, mobile communication networks are the main mechanism to satisfy these strict requirements that current networks can cannot satisfy (WiFi or Bluetooth). In this final degree project, it is proposed a vertical case of use of 5G: robotics for Industry 4.0, in which it will be designed and implemented a fleet management prototype for self-driving vehicle (level 2) using a 5G network. Specifically, a fleet management prototype will be implemented to communicate two autonomous robots (R2R) that are using the Robotic Operating System (ROS) and a 4G/5G network as a main technology to guarantee the strict requirements of this case of use. At the end, 5G newtork performance will be evaluated with respect to these requirements.

[ES] La industria 4.0 presentara¿ un crecimiento exponencial en la automatizacio¿n de los procesos y/o etapas de produccio¿n con el objetivo de aumentar el rendimiento y/o reducir costes de operacio¿n. Por consiguiente, los robots y las tecnologi¿as punteras en el a¿mbito de la comunicacio¿n tendra¿n un rol de gran relevancia para alcanzar tales objetivos. En este trabajo final de grado, se propo- ne realizar un sistema de conduccio¿n auto¿noma nivel 2 mediante red 4G y 5G. Para ello debera¿n desempen¿arse requerimientos especi¿ficos de baja latencia en las comunicaciones, gran ancho de banda y alta capacidad de computacio¿n. Adema¿s de contemplarse funciones de control de movi- miento auto¿nomo en orientacio¿n longitudinal y/o lateral por medio de la deteccio¿n de obsta¿culos del robot. Para ello se hace uso del Sistema Operativo ROS y las redes mo¿viles 4G y 5G como tecnologi¿as pioneras para garantizar los requerimientos tan estrictos de este proyecto. Por u¿ltimo, se evaluara¿n las prestaciones de las redes 5G respecto a los requerimientos propuestos., [EN] Industry 4.0 will show an exponential growth in the automation of production processes and stages with the aim of increasing performance and reducing operating costs. In order to achieve this, ro- bots and state-of-the-art communication technologies protocols will have an important role in their execution. In this final thesis, it is proposed to perform a Level 2 autonomous driving system over a 4G and 5G network. Specific requirements for low communication latency, high walking width, and high compute capacity must be met. Longitudinal and lateral movement control functions are envisaged; robot obstacle detection. To do this, the ROS Operating System and the 4G and 5G network are used as pioneering technologies to guarantee the very strict requirements of this use case. Finally, the performance of 5G networks will be assessed against the proposed requirements.

[ES] El objetivo de este trabajo es analizar y optimizar los parámetros de configuración de antenas de telefonía móvil para la compartición de emplazamientos entre operadores. Se debe asegurar que ningún operador pierda cobertura y tenga un ahorro económico significativo en el OPEX tras unificar el emplazamiento. Para ello, se estudiará la cobertura actual, con todos los parámetros pertinentes de cada antena, así como su altura, su localización, la orientación de sus sectores y sus azimuts. A continuación, se generará una simulación con la propuesta de diseño que se haya planteado por cada uno de los operadores en cuestión, para así, poder comparar los resultados obtenidos, tanto numéricamente como gráficamente mediante la huella que plantea la simulación del programa de tal forma que se pueda verificar que ambos operadores salen ganando con dicha unión.

[EN] Monitoring the physical parameters from devices inside the body, using ultra wideband (UWB) technology, enables the development of high bandwidth demanding applications in real time. The relative movement of the nodes deployed in the body, due to breathing, can give rise to a frequency shifting effect, increasing the fading level in the propagation channel during transmissions. In this article, therefore, we present a study of the frequency effects on the propagation channel derived from the relative movement between two nodes of a wireless body area network (WBAN), at least one of them placed inside the human body, caused by breathing. The study is performed on the basis of the Doppler spectrum characterization in terms of the shape fitting and frequency spread parameter derivation. Continuous wave (CW) signals have been used to cover the UWB range at four selected frequencies: 3.1, 4.8, 6, and 8.5 GHz, and a liquid phantom has been employed for emulating the dielectric properties of the high water content tissues at the considered UWB frequencies.

[EN] True, the scientific community still has a lot to investigate on how to get 5G to have a satisfactory journey in the development of standards. However, it is now that we must begin to glimpse the future of mobile technology, it is time to imagine what 6G will be. This paper offers a realistic view of what this technology might be. In this case, the experience of one of the most important groups in Europe dedicated to the mobile communication systems design, the iTEAM research institute, is combined with the one of the world's leading manufacturers of femtocells, Casa Systems. From the belief that the deployment of SG will come from homes, this paper analyzes the new use cases of the 6G, as well as the three technological pillars of this future technology.

[ES] El crecimiento exponencial del tráfico de datos móviles, y la proliferación de dispositivos inteligentes han impulsado la evolución y el desarrollo de las redes móviles de 5G. La tecnología 5G será el recurso primordial para la conectividad de personas, objetos, vehículos, maquinas en la sociedad del futuro, y asimismo conducirá a la digitalización de los procesos de las industrias en lo que se denominará la cuarta revolución industrial o industria 4.0. En este sentido, 5G adoptara importantes soluciones tecnológicas, tales como, separación del plano de control y usuario, virtualización de las funciones de red, redes definidas por software, segmentación de red, computación en el borde de celda, MIMO masivo, y nuevos rangos de frecuencias. Los países que lideran el desarrollo de la tecnología móvil de 5G a nivel mundial son: China, Corea del Sur, Estados Unidos y Japón debido a sus planes de desarrollo, atribuciones, pruebas, y subastas de espectro. En la Unión Europea, se han llevado a cabo 153 pruebas de las capacidades de la tecnología 5G. Este trabajo final de grado evalúa las tecnologías, aplicaciones, y servicios de las redes móviles 5G, y valida sus capacidades a través de medidas de campo sobre una red precomercial 5G Standalone.

This paper analyzes the feasibility of using a simple diffraction model to compute the blocking of the human body to millimeter wave radio frequencies in indoor environments. The model makes a set of approximations that are evaluated to determine the applicability limits of such simplified approach, in particular for the human body blockage case. The work presented here: (1) describes briefly the mathematical support that is used to model the concealment using the Knife-Edge model, (2) identifies the potential simplifications applicable to the mathematical model implementation that allow a 3D geometric human body to be modelled with simple 2D shapes, (3) characterizes the polarization influence on the mm-wave blocking for such simplified human body models.

[EN] Tissue phantoms are widely used for assessing the interaction between the electromagnetic waves and the human body. These are especially key in body area networks, where the body itself acts as the propagation medium since transmission is highly influenced by its diverse dielectric properties. Gels are suitable materials because of their high water content, which is required to mimic the dielectric properties of most tissues. In this paper, PHEA gels are suggested for achieving those properties due to their synthetic nature, which gives them the possibility to be swollen reversibly in more types of mixtures, in addition to water. These gels can be tailored to control the amount of liquid they embed so that they can imitate different body tissues in a wide bandwidth (2¿26.5 GHz), which includes most of the current mobile communication and medical bands. This versatility offers the chance to create heterogeneous models of particular regions of the body, and thus improve the test realism. In addition, they own better mechanical and stability properties than the widely used agar or gelatin.

(c) 2019 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other users, including reprinting/ republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted components of this work in other works., [EN] The dielectric properties of biological tissues are of utmost importance in the development of wireless body area networks (WBANs), especially for implanted devices. The early design stages of medical devices like capsule endoscopy, pacemakers, or physiological sensors rely on precise knowledge of the dielectric properties of the tissues present in their surrounding medium. Many of these applications make use of electromagnetic phantoms, which are software or physical models that imitate the shape and the electromagnetic properties of the tissues. They are used for designing devices in software simulations and for testing them in laboratory trials, aiding in both the development of WBAN antennas or in communication link evaluations. The existing reports about dielectric in vivo properties are limited and have drawbacks like: low variety of characterized tissues, lacking some relevant ones, and limitations and inhomogeneity in the measured frequency range. This paper aims at filling that gap by providing a new database of dielectric properties of biological tissues measured in vivo . In particular, it is focused on the tissues of the thoracic and the abdominal regions, measured at the same wide frequency band, on the same animal specimen, and under the same conditions. The properties have been obtained by measuring porcine tissues in the 0.5¿26.5 GHz band with the open-ended coaxial technique. In this paper, we focus on those tissues that have been scarcely characterized so far in the literature, like heart, esophagus, stomach, and pancreas. The Cole¿Cole fitting parameters of the measured tissues and their uncertainties are provided.

[ES] Múltiples avances tecnológicos se han desarrollado para optimizar la detección temprana de cáncer colorrectal, la mayoría basados en diagnóstico óptico. La diferencia de las propiedades electromagnéticas (constante dieléctrica y conductividad) entre el tejido sano y el tejido tumoral han sido investigadas en tumores como el cáncer de mama, obteniendo resultados prometedores.

[ES] La cápsula inalámbrica de endoscopia (WCE) es una tecnología notable y atractiva adoptada en el sector biomédico hace varios años. WCE proporciona una tecnología de imagen inalámbrica no invasiva que permite a los especialistas reconocer y diagnosticar enfermedades que afectan todo el tracto gastrointestinal. Aunque los médicos pueden recibir imágenes claras de anomalías en el tracto gastrointestinal, no tienen información sobre sus exacta ubicación. La localización precisa de los trastornos detectados es crucial para el posterior procedimiento de extracción mediante cirugía. Actualmente, la banda de frecuencia asignada para aplicaciones de cápsula endoscópica es la banda MICS (402-405 MHz) que ofrece una velocidad de datos de hasta 500 kbps, insuciente para transmitir imágenes de alta calidad. Recientemente, la tecnología de banda ultra ancha (UWB) ha estado atrayendo atención como posible candidato para la próxima generación de cápsula endoscópica. Las ventajas de UWB incluyen arquitecturas de transceptor simples que permiten bajo consumo de potencia, baja interferencia a otros sistemas y amplio ancho de banda que resulta en comunicaciones a una velocidad de datos más alta. En esta disertación, el rendimiento de las técnicas de localización de WCE basadas en radiofrecuencia (RF) se investiga a través de simulaciones software, medidas experimentales de laboratorio que involucran fantomas homogéneos y heterogéneos y a través de experimentos in vivo que constituyen el escenario de prueba más realista. La tecnología UWB (3.1-10.6 GHz) se considera como interfaz de comunicación para aplicaciones de cápsula endoscópica. En tal escenario, el transmisor inalámbrico está ubicado en el tracto gastrointestinal, mientras que uno o más receptores inalámbricos están ubicados sobre la supercie del cuerpo. El enfoque basado en la potencia recibida (RSS) se investiga principalmente debido a su simplicidad de implementación y menos sensibilidad a las limitaciones de ancho de b, [CA] La càpsula sense fil d'endoscòpia (WCE) és una tecnologia notable i atractiva adoptada en el sector biomèdic fa diversos anys. La WCE proporciona una tecnologia d'imatge sense fil no invasiva que permet als especialistes reconéixer i diagnosticar malalties que afecten tot el tracte gastrointestinal. Encara que els metges poden rebre imatges clares d'anomalies en el tracte gastrointestinal, no tenen informació sobre les seues exacta ubicació. La localització precisa dels trastorns detectats és crucial per al posterior procediment d'extracció mitjançant cirurgia. Actualment, la banda de freqüència assignada per a aplicacions de càpsula endoscòpica és la banda MICS (402-405 MHz) que ofereix una velocitat de dades de fins a 500 kbps, insucient per a transmetre imatges d'alta qualitat. Recentment, la tecnologia de banda ultra ampla (UWB) ha estat atraient atenció com a possible candidata per a la pròxima generació de càpsula endoscòpica. Els avantatges d' UWB inclouen arquitectures de transceptor simples que permeten un baix consum de potència, baixa interferència amb altres sistemes i una gran amplada de banda que resulta en comunicacions a una velocitat de dades més alta. En aquesta dissertació, el rendiment de les tècniques de localització de WCE basades en radiofrequència (RF) s'investiga a través de simulacions amb programari, mesures experimentals de laboratori que involucren fantomes homogenis i heterogenis i a través d'experiments in vivo que constitueixen l'escenari de prova més realista. La tecnologia UWB (3.1-10.6 GHz) es considera com a interfície de comunicació per a aplicacions de càpsula endoscòpica. En tal escenari, el transmissor sense fil està situat en el tracte gastrointestinal, mentre que un o més receptors sense fils estan situats sobre la superfície del cos. L'enfocament basat en la potència rebuda (RSS) s'investiga principalment a causa de la seua simplicitat d'implementació i menys sensibilitat a les limitacions d'amplada de banda. S'analitz, [EN] Wireless Capsule Endoscopy (WCE) is a remarkable and attractive technology adopted in the biomedical sector several years ago. It provides a non-invasive wireless imaging technology for the entire gastrointestinal (GI) tract. WCE allows specialists to recognize and diagnose diseases affecting the whole GI tract. Although physicians can receive clear pictures of abnormalities in the GI tract, they have no information about their exact location. Precise localization of the detected disorders is crucial for the subsequent removal procedure by surgery. Currently, the frequency band allocated for capsule endoscopy applications is the MICS band (402-405 MHz). This band offers data rate up to 500 kbps, which is insufficient to transmit high quality images. Recently, Ultrawideband (UWB) technology has been attracting attention as potential candidate for next-generation WCE systems. The advantages of UWB include simple transceiver architectures enabling low power consumption, low interference to other systems and wide bandwidth resulting in communications at higher data rate. In this dissertation, performance of WCE localization techniques based on Radio Frequency (RF) information are investigated through software simulations, experimental laboratory measurements involving homogeneous and heterogeneous phantom models and in vivo experiments which constitute the most realistic testing scenario. Ultra-Wideband technology (3.1-10.6 GHz) is considered as communication interface in Wireless Capsule Endoscopy. In such scenario, the wireless transmitter is located in the gastrointestinal track while one or more wireless receivers are located over the surface of the body. Received Signal Strength (RSS)-based approach is mainly explored due to its implementation simplicity and less sensitivity to bandwidth limitations. Impact of the position and the number of selected receivers on the localization accuracy is analyzed. Finally, a graphical user interface (GUI) is developed to vi

[ES] La población mundial en países desarrollados está envejeciendo y con ello existe un aumento de enfermedades en gran medida causadas por la edad. Las nuevas tecnologías médicas pueden ayudar a detectar, diagnosticar y tratar estas enfermedades y con ello ahorrar dinero, tiempo y recursos de los sistemas sanitarios. Las tecnologías inalámbricas implantables han abierto un nuevo panorama para la próxima generación de tecnologías médicas. Frecuencias como la Ultra Wide-Band (UWB) de 3.1 a 10.6 GHz están siendo consideradas para la nueva generación de dispositivos inalámbricos para dentro del cuerpo humano. Las características como el reducido tamaño de las antenas, la baja potencia de transmisión y la alta velocidad de datos son las más buscadas en este tipo de dispositivos. El problema surge porque el cuerpo humano depende de la frecuencia de modo que a mayores frecuencias, mayores son las pérdidas por propagación. Conociendo el canal de transmisión se puede solventar el problema de las altas pérdidas. Esta tesis tiene como objetivo caracterizar el canal de radio frecuencia (RF) para la nueva generación de dispositivos médicos implantables. Para caracterizar el canal se han empleado tres diferentes metodologías: simulaciones numéricas, medidas en phantom y experimentos en animales vivos. Las medidas en phantom fueron realizadas en un nuevo sistema de medidas expresamente disen¿ados para medidas de dentro a fuera del cuerpo humano en la banda de frecuencias UWB. Además, se utilizó un novedoso recipiente con dos capas de phantom imitando la zona gastrointestinal del cuerpo. Estos phantoms fueron creados para este tipo de medidas y son extremadamente precisos a las frecuencias UWB. Para los experimentos en animales se utilizaron cerdos y se intentó reproducir en ellos las medidas previamente realizadas en phantom. Las simulaciones software se realizaron con la intención de replicar ambas metodologías. Una vez realizados los experimentos se realizó un extensivo estudi, [CA] La població mundial a països desenvolupats està envellint-se i enfrontant-se a un augment d'infermetats principalment causades per la edat. Les noves tecnologies mèdiques poden ajudar a detectar, diagnosticar i tractar aquestes malalties, estalviant diners, temps i recursos sanitaris. Els dispositius implantables sense fils han generat un nou panorama per a les noves generacions de dispositius mèdics. Les freqüències com la banda de UWB estan sent considerades per a les futures tecnologies implantables. La reduïda grandària de les antenes, la baixa potència de transmissió i les altes velocitats de dades son característiques buscades per als dispositius implantables. Per contra, els éssers humans depenen de la freqüència en el sentit que a majors freqüències, majors les pèrdues per propagació quan el senyal travessa el cos humà d'interior a exterior. Per solventar aquestes pèrdues el canal de propagació s'ha d'entendre i conèixer de la millor manera possible. Aquesta tesi doctoral te com a objectiu caracteritzar el canal de radio freqüència (RF) per a la nova generació de dispositius mèdics implantables. S'han emprat tres metodologies diferents per a realitzar aquesta caracterització: simulacions software, mesures amb fantomes i experiments amb animals vius. Els experiments amb fantomes es van realitzar a un sistema de mesures dissenyat expressament per a les transmissions de dins a fora del cos humà a les freqüències UWB. També es van utilitzar un contenidor per als fantomes de dues capes, imitant l'area gastrointestinal dels humans. Per als experiments a animals es van emprar porcs, replicant els experiments al laboratori en fantomes de la forma més semblant possible. Les simulacions software foren dissenyades per a imitar les experiments amb fantomes i animals. Després dels experiments el canal de propagació es va investigar exhaustivament des del domini freqüèncial i temporal. S'ha observat com les antenes en transmissió i recepció afecten al senyal, la infl, [EN] The current global population in developed countries is becoming older and facing an increase in diseases mainly caused by age. New medical technologies can help to detect, diagnose and treat illness, saving money, time, and resources of physicians. Wireless in-body devices opened a new scenario for the next generation of medical devices. Frequencies like the Ultra Wide-band (UWB) frequency band (3.1 - 10.6 GHz) are being considered for the next generation of in-body wireless devices. The small size of the antennas, the low power transmission, and the higher data rate are desirable characteristics for in-body devices. However, the human body is frequency ependent, which means higher losses of the radio frequency (RF) signal from in- to out-side the body as the frequency increases. To overcome this, the propagation channel has to be understood and known as much possible to process the signal accordingly. This dissertation aims to characterize the (RF) channel for the future of in-body medical devices. Three different methodologies have been used to characterize the channel: numerical simulations, phantom measurements, and living animals experiments. The phantom measurements were performed in a novel testbed designed for the purpose of in-body measurements at the UWB frequency band. Moreover, multi-layer high accurate phantoms mimicking the gastrointesintal (GI) area were employed. The animal experiments were conducted in living pigs, replicating in the fairest way as possible the phantom measurement campaigns. Lastly, the software simulations were designed to replicate the experimental measurements. An in-depth and detail analysis of the channel was performed in both, frequency and time domain. Concretely, the performance of the receiving and transmitting antennas, the effect of the fat, the shape of the phantom container, and the multipath components were evaluated. Finally, a novel path loss model was obtained for the low UWB frequency band (3.1 - 5.1 GHz) at

[ES] La constante evolución de la tecnología y la búsqueda de nuevas aplicaciones que mejoren la vida de las personas ha llevado a la incorporación de estas tecnologías en el organismo. Las redes inalámbricas de área corporal (WBAN) son un buen ejemplo de esto, que consisten en redes de comunicaciones ubicadas en el propio cuerpo, tanto en la superficie como implantadas en su interior mediante el uso de dispositivos inalámbricos. Estas redes utilizan el cuerpo humano como medio de transmisión, por lo que debe evaluarse la influencia del mismo sobre la propagación. Además, las nuevas generaciones de comunicaciones móviles se están moviendo hacia el uso de frecuencias cada vez más altas, como las ondas milimétricas, que son más sensibles a la presencia de cualquier objeto en el entorno, incluidos los humanos. La investigación y el diseño de antenas y dispositivos que tengan en cuenta el cuerpo humano requiere pruebas en el entorno donde se supone que deben usarse. Los fantomas se convierten en una herramienta para evaluar la transmisión de señales electromagnéticas en un medio equivalente al cuerpo para evitar la experimentación en humanos o animales. Además de eso, se puede estudiar la influencia de estas ondas electromagnéticas sobre los propios tejidos en cuanto a la tasa de absorción específica (SAR)., [CA] L'evolució constant de la tecnologia i la recerca de noves aplicacions que milloren la vida de les persones ha portat a la incorporació d'aquestes tecnologies en l'organisme. Les xarxes sense fils d'àrea corporal (WBAN) són un bon exemple d'açò, que consisteixen en xarxes de comunicacions ubicades al propi cos, tant en la superfície com implantades en el seu interior mitjançant l'ús de dispositius sense fils. Aquestes xarxes empren el cos humà com a medi de transmissió, per la qual cosa se n'ha d'avaluar la influència sobre la propagació. A més, les noves generacions de comunicacions mòbils s'estan movent cap a l'ús de freqüències cada vegada més altes, com les ones mil·limètriques, que són més sensibles a la presència de qualsevol objecte en l'entorn, incloent-hi els humans. La investigació i el disseny d'antenes i dispositius que tinguen en compte el cos humà requereix proves en l'entorn on se suposa que han d'usar-se. Els fantomes esdevenen una eina per a avaluar la transmissió de senyals electromagnètics en un medi equivalent al cos per tal d'evitar l'experimentació en humans o animals. A més d'això, es pot estudiar la influència d'aquestes ones electromagnètiques sobre els teixits mateixos en relació amb la taxa d'absorció específica (SAR)., [EN] The constant evolution of technology and the search for new applications that improve people's lives has led to the arrival of the incorporation of these technologies in the organism. Wireless body area networks (WBANs) are a good example of this, consisting of communications networks located in the body itself, both on the surface and implanted inside it through the use of wireless devices. These networks use the human body as the transmitting medium, so its influence over the propagation has to be assessed. Besides, new generations of mobile communications are moving towards the use of higher frequencies, as the millimetre waves, which are more sensitive to the presence of any object in the environment, including humans. The research and design of antennas and devices that take into account the human body requires testing in the environment where these are supposed to be used. Phantoms become a tool for evaluating the transmission of electromagnetic signals in a body-equivalent medium in order to avoid experimentation on humans or animals. In addition to that, the influence of these electromagnetic waves over the tissues themselves can be studied with regard to the specific absorption rate (SAR).

[EN] Currently, some medical devices such as the Wireless Capsule Endoscopy (WCE) are used for data transmission from inside to outside the body. Nevertheless, for certain applications such as WCE, the data rates offered by current medical frequency bands can result insufficient. Ultra Wideband (UWB) frequency band has become an interesting solution for this. However, to date, there is not a formal channel path loss model for the UWB frequency band in the gastrointestinal (GI) scenario due to the huge differences between the proposed studies. There are three main methodologies to characterize the propagation channel, software simulations and experimental measurements either in phantom or in in vivo animals. Previous works do not compare all the methodologies or present some disagreements with the literature. In this paper, a dedicated study of the path loss using the three methodologies aforementioned (simulations, phantoms and in vivo measurements) and a comparison with previous researches in the literature is performed. Moreover, numerical values for a path loss model which agrees with the three methodologies and the literature are proposed. This paper aims at being the starting point for a formal path loss model in the UWB frequency band for WBANs in the GI scenario

[EN] In recent years, the localization for capsule endoscopy applications using ultrawideband (UWB) technology has become an attractive field of investigation due to its potential benefits for patients. The literature concerning performance analysis of radio frequency-based localization techniques for in-body applications at UWB frequencies is very limited. Available studies mainly rely on finite-difference time-domain simulations, using digital human models and on experimental measurements by means of homogeneous phantoms. Nevertheless, no realistic analysis based on multilayer phantom measurements or through in vivo experiment has been reported yet. This paper investigates the performance of the received signal strength-based approach for 2-D and 3-D localizations in the UWB frequency band. For 2-D localization, experimental laboratory measurements using a two-layer phantom-based setup have been conducted. For 3-D localization, data from a recently conducted in vivo experiment have been used. Localization accuracy using path loss models, under ideal and non-ideal channel estimation assumptions, is compared. Results show that, under nonideal channel assumption, the relative localization error slightly increases for the 2-D case but not for the in vivo 3-D case. Impact of receivers selection on the localization accuracy has also been investigated for both 2-D and 3-D cases.

[ES] La computación en la nube (Cloud Computing, en inglés), conocida también como servicios en la nube o simplemente "la nube", es un paradigma que permite ofrecer servicios de computación a través de Internet. La computación en la nube tiene un rol importante en el desarrollo tecnológico de 5G, como soporte a servicios de Internet de las Cosas (IoT), ya que permite el acceso ubicuo, almacenamiento y la gestión eficiente de los datos, los cuales dan un valor agregado al cliente final. Principalmente, existen tres modelos de servicios en la computación en la nube: (1) Infraestructura como servicio (IaaS, Infraestructure as a service), consiste en que proveedores alquilan la infraestructura tecnológica a los clientes para que alojen sus aplicaciones, software y plataformas. El usuario es responsable de escalar sus aplicaciones en función de sus necesidades. (2) Plataforma como servicio (PaaS, Platform-as-a-service), el proveedor de servicios ofrece al cliente una plataforma en la que pueda desplegar sus aplicaciones. En concreto, el proveedor facilita sistemas operativos, software, servidores, bases de datos y red de comunicaciones, entre otros. En este modelo de servicio, el usuario no tiene control de la plataforma ni la infraestructura, pero sí de sus aplicaciones y datos. (3) Software como un servicio (SaaS, Software-as-a-service): el usuario paga un alquiler por el uso del software, sin necesidad de adquirirlo ni instalarlo en sus propios equipos, ni mucho menos mantenerlo o configurarlo. El proveedor tiene el control total tanto de la infraestructura como del software. Respecto a la implementación de plataformas en la nube para los servicios 5G-IoT hay soluciones comerciales (Google Cloud IoT, Microsoft Azure, Amazon Web Services, etc) y soluciones propietarias (se implementa en una empresa una solución conformada por un servidor o conjunto de servidores interconectados que involucran hardware y software para ofrecer servicios de monitorización y control). En e

[ES] Conocer las propiedades electromagnéticas de los tejidos biológicos con la mayor exactitud posible tiene una gran importancia en el diseño de un elevado número de aplicaciones biomédicas. El diseño de dispositivos médicos inalámbricos, antenas superficiales e intracorporales, evaluación de tasas de absorción electromagnética, técnicas de tratamiento y detección de cáncer como la hipertermia e imágenes médicas son ejemplos de aplicaciones que requieren esta información para su desarrollo. Debido a que el cáncer provoca modificaciones estructurales en las células que a su vez generan cambios en las propiedades electromagnéticas, es posible desarrollar aplicaciones de detección de cáncer que se basen en este hecho. Un objetivo potencial es el cáncer de colon (CRC), debido a que los tejidos de colon sospechosos son accesibles de forma más o menos sencilla durante procedimientos endoscópicos. Este tipo de cáncer es uno de los más extendidos, siendo responsable de aproximadamente el 10% de casos y muertes totales. Existe un gran número de factores de riesgo que pueden explicar la aparición de la enfermedad, aunque esencialmente la probabilidad se incrementa significativamente con el aumento de la edad de la población. Los programas de cribado sobre la población son críticos: si el cáncer se detecta en etapas tempranas, la probabilidad de sobrevivir se incrementa en gran medida, y además se reducen los costes asociados. Uno de los objetivos principales de esta tesis es proponer aplicaciones que ayuden en la detección de CRC durante la colonoscopia haciendo uso de las diferencias en las propiedades electromagnéticas. Aparte de mejoras en el diagnóstico, complementar la colonoscopia puede conllevar otros beneficios colaterales como una reducción en la carga de anatomía patológica. Para demostrar la viabilidad y el potencial desarrollo futuro de estas aplicaciones, en esta tesis se miden y se trata de encontrar diferencias entre las propiedades electromagnéticas de tejid, [CA] Conéixer les propietats electromagnètiques dels teixits biològics amb la major exactitud possible té una gran importància en el disseny d'un gran nombre d'aplicacions biomèdiques. El disseny de dispositius metges sense fil, antenes superficials i intracorporales, l'avaluació de taxes d'absorció electromagnètica, tècniques de tractament i detecció de càncer com ara la hipertèrmia i imatges mediques són exemples d'aplicacions que requerixen esta informació. Com el càncer provoca modificacions estructurals en les cèl·lules que generen canvis en les propietats electromagnètiques, es possible desenrotllar aplicacions de detecció de càncer que es basen en este fet. Un objectiu potencial és el càncer de colon (CRC), pel fet que els teixits de colon sospitosos són accessibles de forma més o menys senzilla durant procediments endoscòpics. Este tipus de càncer és un dels més estesos, sent responsable d'aproximadament el 10% de casos i morts totals. N'hi ha un gran nombre de factors de risc que poden explicar l'aparició de la malaltia, encara que en resum la probabilitat s'incrementa significativament amb l'augment de l'edat de la població. Els programes de cribratge sobre la població són crítics. Si el càncer es detecta en etapes primerenques, la probabilitat de sobreviure s'incrementa en gran manera, i a més es reduïxen els costos associats. Un dels objectius principals d'esta tesi és proposar aplicacions que ajuden en la detecció de CRC durant la colonoscòpia fent ús de les diferències en les propietats electromagnètiques. A banda de millores en el diagnòstic, complementar la colonoscòpia pot comportar altres beneficis col·laterals com una reducció en la càrrega d'anatomia patològica. Per a demostrar la fiabilitat i el potencial desenrotllament d'aquestes aplicacions, en aquesta tesi es mesuren i es tracta de trobar diferències entre les propietats electromagnètiques de teixits sans, cancerosos i patològics de colon humà. Les mesures han sigut realitzades mitjançant la, [EN] Nowadays, a careful knowledge of the electromagnetic properties of biological tissues is required for developing a great number of applications. The development of wireless medical devices, the design of in-body and on-body antennas, specific absorption rate evaluations, cancer treatment techniques such as hyperthermia and detection techniques like medical imaging are some examples of applications that rely on these data. Since cancer causes modifications on the biological structure of cells that can lead in turn to changes in the electromagnetic properties of the tissues, it is possible to develop novel detection applications taking advantage of it. One potential target is colorectal cancer (CRC), as suspicious tissues can be accessed quite easily through colonoscopy procedures. This kind of cancer is one of the most spread kinds, being responsible of about 1 out of 10 new cancer cases and deaths. There are several risk factors currently related to the apprising of this cancer, although in essence the higher the age of the population, the higher the incidence of CRC. Screening programs are key for detecting and diagnosing cancer: if found at early stages, the probability of survival increases greatly, and the cost of the treatment can be reduced as well. One of the major objectives of this dissertation is proposing applications for detecting CRC that aid in the colonoscopy procedures by making use of the differences in electromagnetic properties. Aside from enhancement in the diagnosis of CRC, improving the colonoscopy procedure can lead to collateral benefits like a lowering of the burden of anatomical pathology unit. With the aim at demonstrating the feasibility and the potential future development of these applications, in the framework of this thesis the dielectric properties of healthy, cancerous and pathological human colon tissues are measured and compared in order to find electromagnetic differences. Measurements are carried out by means of an open-end

Wireless Body Area Networks (WBANs) have increased the attention of the research community for the next generation wireless medical devices. Among others, Wireless Capsule Endoscopy (WCE) aims to transmit better quality images. For this, the Ultra Wideband (UWB) frequency band is becoming a good alternative to currently allocated frequencies for in-body networks, allowing higher data rate and having a low power transmission. Common channel characterization in WBANs are performed in frequency domain, i.e., analyzing the received power as a function of frequency. Nevertheless, indepth studies in delay domain analyzing the impulse response of the channel are barely considered in current literature. In this paper, an initial study in delay domain, i.e., the Power Delay Profile (PDP) characteristics, is performed. Moreover, a comparison between the channel response in frequency and delay domain is performed. This work gives an insightful view of the impulse response of the channel for in-body to on-body communications. For that, an extensive campaign of phantom measurements and software simulations are conducted.

[ES] Este proyecto desarrolla una herramienta de ingeniería de red de acceso radio para analizar y diagniosticar fallos en los eventos de llamadas de móviles. La herramienta utiliza medidas de campo obtenidas mediante un equipo de drive-test para todas las tecnologías actuales (2G, 3G, 4G) y automatiza la detección de problemas en los procesos de llamada. La utilidad de esta herramienta es inmediata, ya que se ha desarrollado para ayudar a los ingenieros de optimización de la empresa ARCA, y se ha utilizado ya en algunos proyectos reales.

Localization for Wireless Capsule Endoscopy (WCE) in the Ultra-Wideband frequency band is a very active field of investigation due to its potential advantages in future endoscopy applications. Received Signal Strength (RSS) based localization is commonly preferred due to its simplicity. Previous studies on Ultra-Wideband (UWB) RSS-based localization showed that the localization accuracy depends on the average ranging error related to the selected combination of receivers, which not always is the one experiencing the highest level of received power. In this paper the tendency of the localization error is further investigated through supplementary software simulations and previously conducted laboratory measurements. Two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) positioning are performed and the trend of the localization error compared in both cases. Results shows that the distribution of the selected path loss values, corresponding to the receivers used for localization, around the in-body position to estimate also affects the localization accuracy.

La próxima tecnología venidera 5G está pensada para admitir múltiples servicios y aplicaciones que surgirán en los próximos años. Estas aplicaciones 5G están agrupadas por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU) en tres amplias familias de casos de uso: banda ancha móvil mejorada (eMBB), comunicaciones masivas tipo máquina (mMTC) y comunicaciones ultra confiables de baja latencia (URLLC). De las tres familias, mMTC, también llamado Internet of Things (IoT), define la comunicación entre los objetos, como la medición inteligente, los wearables, la logística y los sensores corporales. Por lo tanto, se pueden categorizar como de bajo costo, en cantidad masiva y con restricciones de energía. Además, se requiere una extensión de cobertura en comparación con otras familias, ya que comúnmente se implementan en entornos interiores. Cualquier sistema que aspire a recibir el término 5G de la ITU, es decir, que se defina como sistema IMT-2020, debe cumplir todos los requisitos diferentes definidos en la llamada. En particular, el 3GPP está planeando presentar como sus candidatos 5G a la ITU el sistema New Radio (NR) aprobado en la Rel'15 para la familia eMBB, la próxima Rel'16 de NR para URLLC y la anterior Rel'14 basada en LTE para mMTC. Este trabajo de tesis define un sistema de IoT basado en NR, que podría considerarse para las subsiguientes versiones de 3GPP. En particular, se proponen y evalúan diferentes esquemas de codificación de canal para una posible solución NR-IoT., The next coming 5G technology is envisioned to support multiple services and applications that will emerge in the upcoming years. These 5G applications are grouped by the International Telecommunications Union (ITU) in three broad use case families: enhanced Mobile Broadband (eMBB), massive Machine Type Communications (mMTC) and Ultra Reliable Low-Latency communications (URLLC). From the three families, mMTC, also called Internet of Things (IoT) defines the communication between objects, like smart metering, wearables, logistics and body sensors. Hence, they can be categorized as low-cost, massive in number and power-constrained. In addition, a coverage extension compared with other families is required, since they are commonly deployed in indoor environments. Any system that aims at receiving the 5G term from ITU, i.e. to be defined as IMT-2020 system, has to fulfill all the different requirements defined in its framework. In particular, the 3GPP is planning to present as their 5G candidates to ITU the New Radio (NR) Rel 15 for eMBB family, the upcoming NR Rel 16 for URLLC and the former LTE-based Rel 14 for mMTC candidate. This thesis work defines a NR-based IoT system, which could be considered for following 3GPP releases. In particular, different channel coding schemes for a potential NR-IoT solution are proposed and evaluated.

[ES] Este trabajo fin de máster tiene como objetivo el diseño de una cápsula endoscópica que supere algunas de las actuales limitaciones de las versiones comerciales de este tipo de dispositivos. En particular se evitará la emisión de señales de radiofrecuencia, y por tanto la necesidad de colocar al paciente ningún elemento externo para recibir, procesar y almacenar dicha información, como es el caso en los modelos comerciales más utilizados en la práctica clínica actual. En segundo lugar, se aumentará la calidad de imagen capturada y se instalarán dos cámaras de vídeo en el dispositivo, Finalmente se diseñará el sistema de almacenamiento y recuperación de la información adecuado para recuperar la misma una vez la cápsula se ha expulsado. Todo ello se realiza de acuerdo a las restricciones de dimensión máxima admisible para la correcta ingestión de la cápsula, y con la supervisión y asesoramiento de especialistas médicos en gastroenterología., [EN] The aim of this master's degree is to design an endoscopic capsule that overcomes some of the current limitations of commercial versions of this type of device. In particular, the emission of radiofrequency signals will be avoided, and therefore the need to place the patient with no external element to receive, process and store this information, as is the case in the commercial models most used in current clinical practice. Secondly, the quality of the captured image will be increased, and two video cameras will be installed in the device. Finally, the appropriate information storage and retrieval system will be designed to retrieve the same once the capsule has been expelled. All this is done in accordance with the restrictions of maximum admissible size for the correct ingestion of the capsule, and with the supervision and advice of medical specialists in gastroenterology., [CAT/VA] Aquest treball fi de màster té com a objectiu el disseny d'una càpsula endoscòpica que supere algunes de les actuals limitacions de les versions comercials d'aquest tipus de dispositius. En particular s'evitarà l'emissió de senyals de radiofreqüència i, per tant, la necessitat de col·locar al pacient cap element extern per a rebre, processar i emmagatzemar la dita informació, com és el cas dels models comercials més utilitzats en la pràctica clínica actual. En segon lloc, s'augmentarà la qualitat d'imatge capturada i s'instal·laran dos cambres de vídeo en el dispositiu. Finalment, es dissenyarà el sistema d'emmagatzemament i recuperació de la informació adequat per a recuperar la mateixa una vegada la càpsula s'ha expulsat. Tot això es realitza d'acord amb les restriccions de dimensió màxima admissible per a la correcta ingestió de la càpsula, i amb la supervisió i assessorament d'especialistes metges en gastroenterologia.

Las tecnologías de radiodifusión (broadcast) son soluciones ampliamente extendidas en comunicaciones punto a multipunto (PTM) ya que permiten distribuir contenido a un número infinito de usuarios simultáneamente, usando un número fijo de recursos. Las redes de frecuencia única, en inglés Single Frequency Networks (SFN), son los despliegues broadcast más utilizados ya que hacen un uso muy eficiente del escaso espectro radioeléctrico con respecto a los despliegues multifrecuencia de red convencionales. El estado del arte en cuanto a tecnologías broadcast para Televisión Digital Terrestre (TDT) y para redes celulares es ATSC 3.0 (Advanced Television Systems Committee ¿ Third Generation) y 4G LTE eMBMS (evolved Multimedia Broadcast Multicast Services), respectivamente. Este TFM analiza la introducción de una componente broadcast en 5G New Radio (5G NR), la quinta generación de sistemas de comunicaciones móviles recientemente definida en la Release 15 del 3GPP (3rd Generation Partnership Project). El TFM propone un diseño eficiente de la capa física (interfaz radio) cuyo rendimiento ha sido evaluado mediante simulaciones de nivel de enlace en escenarios SFN. El TFM analiza la influencia de distintos parámetros de capa física y modos de transmisión, como prefijos cíclicos y patrones de pilotos, con el fin de comparar el rendimiento de 5G NR Broadcast con las tecnologías ATSC 3.0 y 4G LTE eMBMS en despliegues SFN., Broadcast technologies are widely extended solutions for point-to-multipoint (PTM) communications as they allow to deliver content to an infinite number of users simultaneously, using a fixed number of resources. Single Frequency Networks (SFN) are one of the most extended broadcast deployments since they offer a more efficient use of the scarce radio spectrum in comparison to multi-frequency conventional deployments. SFNs can be deployed in ATSC 3.0 (Advanced Television Systems Committee ¿ Third Generation) and 4G LTE eMBMS (evolved Multimedia Broadcast Multicast Services), which are the current state-of-the-art standards for Digital Terrestrial Television (DTT) and cellular broadcasting, respectively. This MSc. Thesis analyses the introduction of broadcast capabilities in 5G New Radio (5G NR), the fifth generation of mobile communications systems recently defined in the 3GPP (3rd Generation Partnership Project) Release 15. To that end, an efficient physical layer design is proposed and its performance is evaluated in SFN scenarios by means of link level simulations. The influence of different physical layer parameters such as transmission modes, cyclic prefix lengths and pilot patterns is also analysed in order to compare 5G NR Broadcast performance with ATSC 3.0 and 4G LTE eMBMS technologies in SFN deployments.

La sociedad hace uso de aplicaciones y servicios que permiten realizar fácilmente una multitud de tareas y mejorar la calidad de vida de las personas, cuya tendencia se pronostica que continuará creciendo hasta un mundo caracterizado por la interconexión masiva de dispositivos u objetos conectados a la red. Este ecosistema es lo que conforma el concepto o idea de Internet de las Cosas (Internet of Things, IoT). IoT generará una gran cantidad de datos de información derivados de estas aplicaciones, que mediante una gestión eficiente y segura permitirá crear nuevos modelos de negocio en totas las áreas que contribuyen al desarrollo de nuestra sociedad, como son la educación, las comunicaciones, los negocios, la ciencia, la política o el medioambiente, afectando a todos los ámbitos y niveles desde lo local a lo global. Por lo tanto, se hace necesario tener soluciones de bajo coste que puedan dar servicio a estos requerimientos. Dentro de las aplicaciones que comprende IoT podemos mencionar: Smart Farming, Smart Health, Smart City, Smart Home, etc. Respecto a las tecnologías, hay una gran variedad de tecnologías, tales como, LoRA, NB-IoT, Bluetooth, RFID, entre otras. Sin embargo, aún se encuentra en proceso de estandarización. Los requisitos que debe satisfacer las aplicaciones de IoT son: soportar un número masivo de dispositivos; ofrecer baja tasa de transmisión; nivel de latencia bajo en función de la aplicación; consumo energético reducido; baja complejidad; permitir larga vida de las baterías (del orden de hasta 10 años), escalabilidad, movilidad y ofrecer una cobertura extendida incluyendo escenarios de interiores. Este trabajo final de grado pretende desarrollar una solución de bajo coste para sistemas inalámbricos IoT que podrán ser útiles en una multitud de aplicaciones. Para cumplir tal objetivo, se programará un módulo hardware de bajo coste tanto para el usuario como el nodo central, y se validará para una aplicación específica de IoT.

[EN] The standard of in-body communications is limited to the use of narrowband systems. These systems are far from the high data rate connections achieved by other wireless telecommunication services today in force. The UWB frequency band has been proposed as a possible candidate for future in-body networks. However, the attenuation of body tissues at gigahertz frequencies could be a serious drawback. Experimental measurements for channel modeling are not easy to carry out, while the use of humans is practically forbidden. Sophisticated simulation tools could provide inaccurate results since they are not able to reproduce all the in-body channel conditions. Chemical solutions known as phantoms could provide a fair approximation of body tissues¿ behavior. In this work, the Time Reversal technique is assessed to increase the channel performance of in-body communications. For this task, a large volume of experimental measurements is performed at the low part of UWB spectrum (3.1-5.1 GHz) by using a highly accurate phantom-based measurement setup. This experimental setup emulates an in-body to in-body scenario, where all the nodes are implanted inside the body. Moreover, the in-body channel characteristics such as the path loss, the correlation in transmission and reception, and the reciprocity of the channel are assessed and discussed.

[EN] One of the key issues about wireless technologies is their interaction with the human body. The so-called internet of things will comprise many devices that will transmit either around or through the human body. These devices must be tested either in their working medium, when possible, or in the most realistic one. For this purpose, tissue-like phantoms are the best alternative to carry out realistic analyses of the performance of body area networks. In addition, they are the conventional way to certify the compliance of commercial standards by these devices. However, the number of phantoms that work in large bandwidths is limited in literature. This work aims at presenting chemical solutions that will be useful to prepare a variety of wideband tissue phantoms. Besides, the colon was mimicked in two ways, the healthy tissue and the malignant one, taking into account studies that relate changes on the relative permittivity with cancer. They were designed on the basis of acetonitrile in aqueous solutions as described in a previous work. Thus, many scenarios could be developed such as multilayers which imitate parts of the heterogeneous body.

[EN] An in-body sensor network is that in which at least one of the sensors is located inside the human body. Such wireless in-body sensors are used mainly in medical applications, collecting and monitoring important parameters for health and disease treatment. IEEE Standard 802.15.6-2012 for wireless body area networks (WBANs) considers in-body communications in the Medical Implant Communications Service (MICS) band. Nevertheless, high-data-rate communications are not feasible at the MICS band because of its narrow occupied bandwidth. In this framework, ultrawideband (UWB) systems have emerged as a potential solution for in-body highdata-rate communications because of their miniaturization capabilities and low power consumption.

La presente tesis aborda la problemática de la convivencia entre las redes de la televisión digital terrestre y móvil de cuarta generación en la banda del primer dividendo digital (banda de 700 MHz), en Sudamérica. Además, se proponen dos potenciales casos de uso de compartición de espectro para el uso futuro de la banda de televisión después de los dividendos digitales, como modo de acceso eficiente y flexible para el uso del espectro radioeléctrico. Para garantizar la convivencia entre las tecnologías de televisión y móviles en la banda del primer dividendo digital en Sudamérica, se evalúa tanto el impacto de las redes móviles sobre las de televisión, así como el caso contrario, las redes de televisión sobre las móviles, teniendo en cuenta los parámetros técnicos de operación de cada una de las redes implicadas, los cuales son definidos por organismos de estandarización o parámetros reales de redes implementadas por cada país. Dentro de los parámetros técnicos de operación que se definieron para las redes podemos citar: márgenes de protección entre las señales de televisión y móviles; distancias de protección entre el transmisor interferente y el receptor víctima; banda de guarda requeridas entre las dos tecnologías; límites de emisiones interferentes fuera de banda; niveles de atenuación adicionales en las máscaras espectrales; evaluación de técnicas de mitigación de interferencias, entre otros. Es importe resaltar, que las principales diferencias entre los estudios de convivencia en Sudamérica respecto a Europa son: la banda de guarda en Sudamérica son 5 MHz mientras en Europa son 9 MHz; el ancho de banda de un canal de televisión en Sudamérica es 6 MHz respecto a 8 MHz en Europa; el estándar de televisión adoptados en casi toda Sudamérica es ISDB-Tb, a excepción de Colombia que adopto DVB-T2. Asimismo, en el ámbito de esta tesis, se proponen dos potenciales casos de estudio para el uso futuro de la banda de TV, promoviendo la compartición de espectro como un mo, This thesis deals with the issue about coexistence between television and fourth generation mobile networks within the band of the first digital dividend (700 MHz band), in South America. Moreover, two potential cases of sharing spectrum for future use of the television band after the digital dividends are suggested as an efficient and flexible way for usage of the radio spectrum. In order to ensure the coexistence between the television and mobile technologies within the band of the first digital dividend in South America, the impact of the mobile networks as well as the opposite case are assessed. The technical operation parameters for each of the involved networks defined by standardizing organisms or real parameters from implemented networks in each country are considered. Among the technical parameters that were defined for the networks, we can mention: protection ratio between television and mobile signals; protection distances between the interfering transmitter and the victim receiver; required guard bands between both technologies; maximum power of the interfering out-of-band emissions in adjacent channels; additional attenuation levels in the spectrum emission mask in transmission and reception; assessing of interference mitigation techniques, among others. It is important to highlight that the main differences between the coexistence studies for South America and Europe are: the guard bands in South America are 5 MHz whereas in Europe are 9 MHz; bandwidth for a channel in South America is 6 MHz in contrast with the 8 MHz of Europe; the television standard adopted in almost all South America is ISDB-Tb, except Colombia and the French Guiana, which adopted DVB-T2. Additionally, within the scope of this thesis, two potential study cases for future usage of the TV band are proposed, promoting sharing spectrum as an efficient access way: The first study we go a step beyond coexistence, since the aim is to exploit the unused radio spectrum in those geographical, La present tesi aborda la problemàtica de la convivència entres les xarxes de la televisió digital terrestre i mòbil de quarta generació en la banda del primer dividend digital (banda de 700 MHz), en Sud-Amèrica. A més, es proposen dos potencials casos d'ús compartit d'espectre per a l'ús futur de la banda de televisió després dels dividends digitals, com a mode d'accés eficient i flexible per a l'ús de l'espectre radioelèctric. Per tal de garantir la convivència entre les tecnologies de televisió i mòbils en la banda del primer dividend digital en Sud-Amèrica, s'avalua tant l'impacte de les xarxes mòbils sobre les de televisió, com el cas contrari, les xarxes de televisió sobre les mòbils, tenint en compte els paràmetres tècnics d'operació de cadascuna de les xarxes implicades, els quals són definits per organismes d'estandardització o paràmetres reals de xarxes implementades per cada país. Dins dels paràmetres tècnics d'operació que es van definir per a les xarxes podem citar: marges de protecció entre els senyals de televisió i mòbils; distàncies de protecció entre el transistor interferent i el receptor víctima; banda de guarda entre ambdós tecnologies; límits de les emissions interferents fora de banda; nivells d'atenuació addicionals en les màscares espectrals; avaluació de tècniques de mitigació d'interferències, entre d'altres. És important destacar, que les principals diferències entre els estudis de convivència en Sud-Amèrica respecte d'Europa són: la banda de guarda en Sud-Amèrica són 5 MHz mentre que a Europa són 9 MHz; l'amplària de banda d'un canal de televisió en Sud-Amèrica és de 6 MHz respecte dels 8 MHz a Europa; l'estàndard de televisió adoptat en quasi tota Sud-Amèrica és ISDB-Tb, excepte Colòmbia i la Guaiana Francesa que van adoptar DVB-T2. A Europa quasi tots els països tenen adoptats els estàndards DVB-T de primera i segona generació. Així mateix, en l'àmbit de la tesi, es proposen dos potencials casos d'estudi per a l'ús futur de la banda de

Las redes de área corporal permiten la interconexión de nodos independientes situados dentro o fuera de la superficie corporal o, incluso, alejados de dicha superficie. En cuanto a las comunicaciones intracorporales, el establecimiento de un enlace robusto con una cápsula endoscópica o con un marcapasos, son ejemplos de los avances tecnológicos conseguidos en las últimas décadas. A pesar de estos desarrollos en asistencia sanitaria, los estándares actuales para este tipo de comunicaciones no permiten conexiones inalámbricas de alta velocidad de transmisión, las cuales son comunes en los servicios actuales de telecomunicaciones. Los sistemas UWB han surgido como potencial candidato para las futuras redes de comunicaciones inalámbricas intracorporales. No obstante, el principal obstáculo de la tecnología UWB para aplicaciones intracorporales es la alta atenuación que sufren las señales transmitidas al atravesar los distintos tejidos corporales, que aumenta drásticamente con el aumento de la frecuencia. Por tanto, es importante una caracterización precisa del canal UWB intracorporal a la hora de validar dicha banda como la adecuada para este propósito.Esta tesis se centra en el análisis de la tecnología UWB para posibilitar comunicaciones intracorporales inalámbricas desde un punto de vista experimental. Para conseguir este objetivo, se ha empleado un novedoso sistema de medidas experimental basado en fantomas en diversos escenarios de propagación intracorporal. De esta forma, se pueden comprobar las pérdidas de propagación en el medio así como la diversidad del canal de una forma fiable. Con el fin de validar los valores obtenidos en el laboratorio, se han comparado y analizado con los obtenidos en un experimento in vivo. Por otro lado, se han diseñado y fabricado nuevas antenas UWB candidatas para comunicaciones intracorporales, empleando técnicas existentes y nuevas de miniaturización y optimización. Finalmente, se han usado técnicas basadas en diversidad para mejor, Wireless Body Area Networks allow the interconnection between independent nodes located either inside or over the body skin or further. Regarding in-body communications, establishing a proper link with a capsule endoscope or with a pacemaker are examples of technological advances achieved in the last decades. In spite of these healthcare developments, current standards for these kind of communications do not allow high data rate wireless connections, which are common in the current telecommunication services. UWB systems have emerged as a potential solution for future wireless in-body communications. Nevertheless, the main drawback of UWB for in-body applications is the high attenuation of human body tissues which increases dramatically with the increment of frequency. Hence, an accurate UWB in-body channel characterization is relevant in order validate UWB frequency band as the best candidate for future networks of implantable nodes. This thesis is devoted to test UWB technology for in-body communications from an experimental point of view. To achieve this goal, a novel spatial phantom-based measurement setup is used in several in-body propagation scenarios. Thus, the losses in the propagation medium and the channel diversity are checked in a reliable way. In order to check the values obtained in laboratory, they are compared and discussed with those obtained in an in vivo experiment. On the other hand, new UWB antenna candidates for inbody communications are designed and manufactured by using typical and new miniaturization and antenna optimization techniques for this purpose. Finally, diversity-based techniques are used to improve the performance of the propagation channel in two different in-body scenarios., Les xarxes d'àrea corporal permeten la interconnexió de nodes independents situats, o bé dins, o bé sobre la pell, o inclús allunyats del propi cos. Pel que fa a les comunicacions intracorporals, l'establiment d'un bon enllaç amb una càpsula endoscòpica o amb un marcapassos, són exemples dels avanços tecnològics aconseguits les darreres dècades. A pesar d'aquests desenvolupaments en assistència sanitària, els estàndards actuals per a aquests tipus de comunicacions no permeten connexions sense fil d'alta velocitat de transmissió, que són habituals als serveis actuals de telecomunicacions. Els sistemes UWB han sorgit com una solució potencial per a les futures comunicacions sense fill intracorporals. No obstant, el principal obstacle de la tecnologia UWB per a les aplicacions intracorporals és l'alta atenuació dels teixits del cos humà, que augmenta dràsticament amb l'increment de freqüència. Per tant, és important una caracterització acurada del canal UWB intracorporal a l'hora de validar la banda de freqüència UWB com a la millor candidata per a les futures xarxes de nodes implantats.Aquesta tesi se centra en l'anàlisi de la tecnologia UWB per a comunicacions intracorporals des d'un punt de vista experimental. Per a aconseguir aquest objectiu s'ha emprat un sistema novedós de mesures experimentals, basat en fantomes, en diversos escenaris de propagació intracorporal. D'aquesta manera es poden comprovar les pèrdues de propagació en el medi i la diversitat del canal d'una forma fiable. Per tal d'avaluar els valors obtinguts al laboratori, s'han comparat i analitzat amb aquells obtinguts en un experiment in vivo. Per altra banda, s'han dissenyat i fabricat noves antenes UWB candidates per a comunicacions intracorporals emprant tècniques típiques i noves de miniaturització i optimització d'antenes per a aquest propòsit. Finalment s'han usat tècniques basades en diversitat per a millorar el rendiment del canal de propagació en dos escenaris intracorporals diferents.

[EN] Wireless Body Area Networks (WBANs) are a promising technology for medical purposes. Currently the WBAN are classified into: implanted (in-), surface (on-) or outside (off-) body communications regarding the location of the devices with reference to the human body. The Ultra Wide-Band (UWB) frequency band is growing as a band of interest for implanted communications because of its high data rate and low power consumption among other benefits. Software simulations, in-vivo measurements and experimental phantom measurements are common methods to properly characterize the propagation channel. Nevertheless, up to now, experimental phantoms measurements presented in the literature show some inconveniences, i.e., the accuracy of the phantoms compared with the real human tissues or the testbed used for the measurements. This paper aims at overcoming these issues using accurate phantoms designed for the purpose of implanted communications in the UWB frequency band. In addition, a multilayer phantom container was developed. This container has capacity for two different phantoms, emulating a heterogeneous propagation medium for in-body measurements. Moreover, a novel setup was built for in-body phantom measurements. As a result, an experimental path loss model is presented from the measurements obtained with phantoms. Besides, software simulations mimicking the experimental setup are performed in order to validate the previous results obtained

[ES] El presente Trabajo Final de Grado lleva a cabo un análisis del uso de sondas electromagnéticas para la detección precoz de lesiones colorrectales malignas. El objetivo principal es evaluar la capacidad diagnóstica de la técnica de cable coaxial acabado en abierto, sobre todo en lo que respecta a la detección de cáncer colorrectal. Para conseguir dicho objetivo, se ha establecido un protocolo de recogida de muestras, en concreto de biopsias de tejido colorrectal, las cuales se han tomado a través procedimientos endoscópicos. Posteriormente, tras un proceso de configuración y calibración del sistema de medida, se han medido una serie de propiedades electromagnéticas de los tejidos biológicos, con el fin de encontrar diferencias características entre los tejidos tumorales malignos (adenocarcinomas) y los sanos. Los valores obtenidos se han procesado con el software matemático MATLAB y, tras ello, se ha realizado un estudio de validez y seguridad, calculando sensibilidad, especificidad y valores predictivos, para comprobar si la técnica de medida estudiada puede ser una buena herramienta diagnóstica. Además, dado que este es un trabajo de alcance limitado sobre un sistema de medida y diagnóstico con mucho potencial, se han propuesto algunas líneas futuras en las que se podría seguir investigando a partir de los resultados obtenidos. De esta manera, con la creación de nuevos prototipos adaptados al personal médico que además minimicen los problemas hallados, se podrían obtener mejores resultados, así como disminuir la carga de trabajo en el laboratorio de anatomía patológica y facilitar el diagnóstico precoz del cáncer colorrectal, principal objetivo de este proyecto., [CA] El present Treball Final de Grau porta a terme una anàlisi de l'ús de sondes electromagnètiques per a la detecció precoç de lesions colorectals malignes. L'objectiu principal és avaluar la capacitat diagnòstica de la tècnica de cable coaxial acabat en obert, sobretot pel que fa a la detecció de càncer colorectal. Per aconseguir aquest objectiu, s'ha establert un protocol de recollida de mostres, en concret de biòpsies de teixit colorectal, les quals s'han pres a través procediments endoscòpics. Posteriorment, després d'un procés de configuració i calibratge del sistema de mesura, s'han mesurat una sèrie de propietats electromagnètiques dels teixits biològics, per tal de trobar diferències característiques entre els teixits tumorals malignes (adenocarcinomes) i els sans. Els valors obtinguts s'han processat amb el software matemàtic MATLAB i, després d'això, s'ha realitzat un estudi de validesa i seguretat, calculant sensibilitat, especificitat i valors predictius, per comprovar si la tècnica de mesura estudiada pot ser una bona eina diagnòstica. A més, atès que aquest és un treball d'abast limitat sobre un sistema de mesura i diagnòstic amb molt potencial, s'han proposat algunes línies futures en què es podria seguir investigant a partir dels resultats obtinguts. D'aquesta manera, amb la creació de nous prototips adaptats al personal mèdic que a més minimitzen els problemes trobats, es podrien obtenir millors resultats, així com disminuir la càrrega de treball al laboratori d'anatomia patològica i facilitar el diagnòstic precoç del càncer colorectal, principal objectiu d'aquest projecte., [EN] The present Final Degree Project carries out an analysis of the use of electromagnetic probes for the early detection of malignant colorectal lesions. The main objective is to evaluate the diagnostic capacity of the open-ended coaxial probe technique, especially with regard to the detection of colorectal cancer. To achieve this goal, a protocol for collecting samples has been established, specifically colorectal tissue biopsies, which have been taken through endoscopic procedures. Subsequently, after a process of configuration and calibration of the measurement system, a series of electromagnetic properties of the biological tissues have been measured, in order to find characteristic differences between the malignant tumor tissues (adenocarcinomas) and the healthy ones. The values obtained have been processed with the mathematical software MATLAB and, after that, a validity and safety study has been carried out, calculating sensitivity, specificity and predictive values, to check if the measurement technique studied can be a good diagnostic tool. In addition, given that this is a work of limited scope on a system of measurement and diagnosis with great potential, some future lines have been proposed in which one could continue investigating based on the results obtained. In this way, with the creation of new prototypes adapted to medical personnel that also minimize the problems found, better results could be obtained, as well as reducing the workload in the pathology laboratory and facilitating the early diagnosis of colorectal cáncer, main objective of this project.

(c) 2018 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other users, including reprinting/ republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted components of this work in other works., [EN] In this letter, a research of ultra-wideband in-body channel by using a high accurate phantom is performed in order to evaluate the impact of frequency dependence of human tissues on the channel characteristics. Hence, a phantom-based measurement campaign from 3.1 to 5.1 GHz has been conducted. From postprocessing data, the path loss is assessed considering subbands of 500 MHz as well as the entire frequency range under test. In addition, the correlation in transmission is computed and discussed.

[EN] Localization inside the human body using ultrawideband (UWB) wireless technology is gaining importance in several medical applications such as capsule endoscopy. Performance analysis of RF based localization techniques are mainly conducted through simulations using numerical human models or through experimental measurements using homogeneous phantoms. One of the most common implemented RF localization approaches uses the received signal strength (RSS). However, to the best of our knowledge, no experimental measurements employing multilayer phantoms are currently available in literature. This paper investigates the performance of RSS-based technique for two-dimensional (2D) localization by employing a two-layer experimental phantom-based setup. Preliminary results on the estimation of the in-body antenna coordinates show that RSS-based method can achieve a location accuracy on average of 0.5-1 cm within a certain range of distances between in-body and on-body antenna.

[EN] In recent years, localization for capsule endoscopy applications using Ultra-Wideband (UWB) technology has become an attractive field of study due to its potential benefits for patients. Performance analysis of RF-based localization techniques are very limited in literature. Most of the available studies rely on software simulations using digital human models. Nonetheless, no realistic studies based on in-vivo measurements has been reported yet. This paper investigates the performance of RSS-based technique for three-dimensional (3D) localization in the UWB frequency band. Impact of receivers selection as well as of the evaluated path loss model on the localization accuracy is investigated. Results obtained through CST-based simulations and from recently conducted in-vivo measurements are presented and compared.

[EN] With technological advancement, implanted medical devices can treat a wide range of chronic diseases such as cardiac arrhythmia, deafness, diabetes, etc. Cardiac pacemakers are used to maintain normal heart rhythms. The next generation of these pacemakers is expected to be completely wireless, providing new security threats. Thus, it is critical to secure pacemaker transmissions between legitimate nodes from a third party or an eavesdropper. This work estimates the eavesdropping risk and explores the potential of securing transmissions between leadless capsules inside the heart and the subcutaneous implant under the skin against external eavesdroppers by using physical-layer security methods. In this work, we perform phantom experiments to replicate the dielectric properties of the human heart, blood, and fat for channel modeling between in-body-to-in-body devices and from in-body-to-off-body scenario. These scenarios reflect the channel between legitimate nodes and that between a legitimate node and an eavesdropper. In our case, a legitimate node is a leadless cardiac pacemaker implanted in the right ventricle of a human heart transmitting to a legitimate receiver, which is a subcutaneous implant beneath the collar bone under the skin. In addition, a third party outside the body is trying to eavesdrop the communication. The measurements are performed for ultrawide band (UWB) and industrial, scientific, and medical (ISM) frequency bands. By using these channel models, we analyzed the risk of using the concept of outage probability and determine the eavesdropping range in the case of using UWB and ISM frequency bands. Furthermore, the probability of positive secrecy capacity is also determined, along with outage probability of a secrecy rate, which are the fundamental parameters in depicting the physical-layer security methods. Here, we show that path loss follows a log-normal distribution. In addition, for the ISM frequency band, the probability of successful e