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We propose a new iterative detection and decoding (IDD) algorithm for multiple-input multiple-output (MIMO) based on expectation propagation (EP) with application to massive MIMO scenarios. Two main results are presented. We first introduce EP to iteratively improve the Gaussian approximations of both the estimation of the posterior by the MIMO detector and the soft output of the channel decoder. With this novel approach, denoted by double-EP (DEP), the convergence is very much improved with a computational complexity just two times the one of the linear minimum mean square error (LMMSE) based IDD, as illustrated by the included experiments. Besides, as in the LMMSE MIMO detector, when the number of antennas increases, the computational cost of the matrix inversion operation required by the DEP becomes unaffordable. In this work we also develop approaches of DEP where the mean and the covariance matrix of the posterior are approximated by using the Gauss-Seidel and Neumann series methods, respectively. This low-complexity DEP detector has quadratic complexity in the number of antennas, as the low-complexity LMMSE techniques. Experimental results show that the new low-complexity DEP achieves the performance of the DEP as the ratio between the number of transmitting and receiving antennas decreases Proyectos Nacionales Españoles del Gobierno de España TEC2017-90093-C3-2-R

This paper has been presented at Open Science International Staff Week celebrated in Getafe (Madrid) - November 6-8, 2019.

This paper highlights the importance of mobility as one of the key processes for the internationalization of universities. It is described as a fundamental part of the integration process of European education systems, the so-called EHEA (European Higher Education Area), as well as the internationalization objectives motivated by the growing interest of having a presence in the international rankings. It also details and analyzes the proposal of indicators that, within the Spanish university system, aims to measure our level of internationalization and the mobility associated with it. In order to conclude, we discuss aspects that are considered important to successfully articulate mobility programs within the academic structure of universities., En este trabajo se pone de manifiesto la importancia de la movilidad como uno de los procesos claves de la internacionalización de las universidades. Se enmarca fundamentalmente en el proceso de integración de los sistemas educativos europeos, el denominado EHEA, (European Higher Education Area), así como en los objetivos de internacionalización motivados por el creciente interés en tener presencia en los rankings internacionales. Se detalla y analiza también la propuesta de indicadores que dentro del sistema universitario español pretende medir nuestro nivel de internacionalización y la movilidad asociada a él. Para concluir se comentan aspectos que se consideran importantes para poder articular con éxito programas de movilidad dentro de la estructura académica

This proceeding at: The 22nd European Signal Processing Conference (EUSIPCO), took place 2014, September, 01-05 in Lisbon (Portugal). An interference aware precoding scheme based on limited channel state information at the transmitter (CSIT) is consid-ered for its use in the downlink of a cellular system. The transmitter precoder used is based on an MMSE-ZF criterion in order to maximize the user rate while the interference to other users is reduced. The proposed scheme also exploits the network topology, so that each BS can categorize the users into two groups, according to the level of interference that the BS is introducing in those users. On the receiver end, each user makes use of the whole channel state information at the receiver (CSIR) by employing an MMSE filter. This approach enables a reduction in the complexity of the system, while improving the performance of the whole network. This work has been partially funded by research projects COMONSENS (CSD2008-00010), and GRE3N (TEC2011-29006-C03-03. Publicado

The presentation at: International Symposium on Antennas and Propagation and USNC-URSI National Radio Science Meeting,took place, 2013, July 7, in Orlando, EEUU. The event Web site http://www.2013apsursi.org/Papers/PublicSessionIndex3.asp?Sessionid=1217

El objetivo de la Tesis es estudiar el impacto de esquemas de codificación con Turbo códigos en un sistema de tercera generación, donde están propuestos para soportar altos requisitos de calidad. Se ha analizado su impacto en primer lugar desde un punto de vista funcional, es decir si la ganancia de codificación que aportan es suficiente para los requisitos que contempla el sistema. En segundo lugar, desde un punto de vista crítico, estudiando los efectos del canal sobre la ganancia de codificación esperada. Para ello se ha propuesto e implementado un modelo de la interfaz radio UMTS con canales con desvanecimiento. En los casos de desvanecimiento la potencia de señal recibida puede llegar a estar por debajo del nivel de rudio en el sistema, lo que provocaría pérdidas de datos, o lo que es lo mismo, errores en ráfaga. Este tipo de errores es especialmente dañino en muchos esquemas de codificación, como es el caso de la codificación convolucional, dado que se asume que la llegada de errores a la entrada del decodificador es aleatoria. El esquema de Turbo codificación es una concatenación de dos convolucionales, por lo que se podría anticipar que el efecto de este tipo de errores va a ser igualmente problemático. Adicionalmente, se investiga la viabilidad de la implementación del algoritmo de decodificación para dar servicios en tiempo real. Para ello, se analiza el retardo asociado al proceso de decodificación, condicionado de forma inevitable por la profundidad de entrelazado. Se propone una modificación del algoritmo en la que se aplica un enventanado del algoritmo original y se estudian sus prestaciones. Por otro lado se estudian también los efectos de la cuantificación en el algoritmo de decodificación, obteniendo el mínimo número de bits que no degrade las prestaciones y que minimice los requisitos de memoria.

With the rapidly growing market for smartphones and user’s confidence for immediate access to high-quality multimedia content, the delivery of video over wireless networks has become a big challenge. It makes it challenging to accommodate end-users with flawless quality of service. The growth of the smartphone market goes hand in hand with the development of the Internet, in which current transport protocols are being re-evaluated to deal with traffic growth. QUIC and WebRTC are new and evolving standards. The latter is a unique and evolving standard explicitly developed to meet this demand and enable a high-quality experience for mobile users of real-time communication services. QUIC has been designed to reduce Web latency, integrate security features, and allow a highquality experience for mobile users. Thus, the need to evaluate the performance of these rising protocols in a non-systematic environment is essential to understand the behavior of the network and provide the end user with a better multimedia delivery service. Since most of the work in the research community is conducted in a controlled environment, we leverage the MONROE platform to investigate the performance of QUIC and WebRTC in real cellular networks using static and mobile nodes. During this Thesis, we conduct measurements ofWebRTC and QUIC while making their data-sets public to the interested experimenter. Building such data-sets is very welcomed with the research community, opening doors to applying data science to network data-sets. The development part of the experiments involves building Docker containers that act as QUIC and WebRTC clients. These containers are publicly available to be used candidly or within the MONROE platform. These key contributions span from Chapter 4 to Chapter 5 presented in Part II of the Thesis. We exploit data collection from MONROE to apply data science over network data-sets, which will help identify networking problems shifting the Thesis focus from performance evaluation to a data science problem. Indeed, the second part of the Thesis focuses on interpretable data science. Identifying network problems leveraging Machine Learning (ML) has gained much visibility in the past few years, resulting in dramatically improved cellular network services. However, critical tasks like troubleshooting cellular networks are still performed manually by experts who monitor the network around the clock. In this context, this Thesis contributes by proposing the use of simple interpretable ML algorithms, moving away from the current trend of high-accuracy ML algorithms (e.g., deep learning) that do not allow interpretation (and hence understanding) of their outcome. We prefer having lower accuracy since we consider it interesting (anomalous) the scenarios misclassified by the ML algorithms, and we do not want to miss them by overfitting. To this aim, we present CIAN (from Causality Inference of Anomalies in Networks), a practical and interpretable ML methodology, which we implement in the form of a software tool named TTrees (from Troubleshooting Trees) and compare it to a supervised counterpart, named STress (from Supervised Trees). Both methodologies require small volumes of data and are quick at training. Our experiments using real data from operational commercial mobile networks e.g., sampled with MONROE probes, show that STrees and CIAN can automatically identify and accurately classify network anomalies—e.g., cases for which a low network performance is not justified by operational conditions—training with just a few hundreds of data samples, hence enabling precise troubleshooting actions. Most importantly, our experiments show that a fully automated unsupervised approach is viable and efficient. In Part III of the Thesis which includes Chapter 6 and 7. In conclusion, in this Thesis, we go through a data-driven networking roller coaster, from performance evaluating upcoming network protocols in real mobile networks to building methodologies that help identify and classify the root cause of networking problems, emphasizing the fact that these methodologies are easy to implement and can be deployed in production environments. This work has been supported by IMDEA Networks Institute Programa de Doctorado en Multimedia y Comunicaciones por la Universidad Carlos III de Madrid y la Universidad Rey Juan Carlos Presidente: Matteo Sereno.- Secretario: Antonio de la Oliva Delgado.- Vocal: Raquel Barco Moreno

This thesis explores the recovery of sparse signals, arising in the wireless communication and radar system fields, via atomic norm decomposition. Particularly, we focus on compressed sensing gridless methodologies, which avoid the always existing error due to the discretization of a continuous space in on-grid methods. We define the sparse signal by means of a linear combination of so called atoms defined in a continuous parametrical atom set with infinite cardinality. Those atoms are fully characterized by a multi-dimensional parameter containing very relevant information about the application scenario itself. Also, the number of composite atoms is much lower than the dimension of the problem, which yields sparsity. We address a gridless optimization solution enforcing sparsity via atomic norm minimization to extract the parameters that characterize the atom from an observed measurement of the model, which enables model recovery. We also study a machine learning approach to estimate the number of composite atoms that construct the model, given that in certain scenarios this number is unknown. The applications studied in the thesis lay on the field of wireless communications, particularly on MIMO mmWave channels, which due to their natural properties can be modeled as sparse. We apply the proposed methods to positioning in automotive pulse radar working in the mmWave range, where we extract relevant information such as angle of arrival (AoA), distance and velocity from the received echoes of objects or targets. Next we study the design of a hybrid precoder for mmWave channels which allows the reduction of hardware cost in the system by minimizing as much as possible the number of required RF chains. Last, we explore full channel estimation by finding the angular parameters that model the channel. For all the applications we provide a numerical analysis where we compare our proposed method with state-of-the-art techniques, showing that our proposal outperforms the alternative methods. Programa de Doctorado en Multimedia y Comunicaciones por la Universidad Carlos III de Madrid y la Universidad Rey Juan Carlos Presidente: Juan José Murillo Fuentes.- Secretario: Pablo Martínez Olmos.- Vocal: David Luengo García

Mención Internacional en el título de doctor The increasing demand for higher data rates imposed by the next generation of wireless communication networks has postulated Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) systems as one of the main technological solutions. While the development of a large number of antennas is relatively feasible at the base station (BS) side due to the available space, it is not so viable at the end user side. Therefore, the user end can be considered as a clear bottle–neck of the communication since in MIMO systems the throughput gains are limited by the minimum number of antennas existing at the transmitter or the receiver. With the aim of overcoming this limitation, in this Thesis textile multi–antenna based terminals are presented. Specifically, the textile solution based on large–scale MIMO technology explored in this work allows to provide the energy and spectral efficiency benefits offered by MIMO technology directly to the end user (e.g. exploiting their own garments or accessories) without compromising the size, weight and, ultimately the portability of the user equipment (UE). Motivated with the aforementioned target, the main results provided by this Thesis can be classified in three. First, the design, fabrication and experimental characterization of different textile antenna arrays is performed. Concretely, one design is developed to be integrated at the backside of a jacket operating at 3.5 GHz, while the other design is developed to be conformed in a helmet operating at 4.9 GHz. Additionally, due to the fact that the textile solution is developed to work in the very close proximity of the human body, offering information regarding the human exposure to electromagnetic fields (EMF) seems to be relevant. Thus, an study to quantify the specific absorption rate (SAR) is also performed. It should be noted that these designs can be applied to emergency scenarios, where first responders can improve their communication capabilities with the deployment of a large number of antennas in their garments. Second, carrying out the experimental characterization of the performance in terms of achievable rates for a textile multi–antenna terminal in order to show the real advantages of deploying a large number of antennas at the user end. With that objective, a measurement campaign that allows to model the wireless channel in relevant Outdoor-to-Indoor (O2I) propagation environments was performed in Valpara´ıso (Chile). Finally, the third part of this Thesis pretends to evaluate the role that textile multi– antenna terminals might play as a part of future public safety network solutions. To this end, a two–hop link network proposal based on advanced long–term evolution (LTE) standard is also proposed. Among other things, the device technology and the network elements required to implement such a network concept, as well as, a possible design principle based on the reliable connectivity principle required by emergency communications, are presented. Programa de Doctorado en Multimedia y Comunicaciones por la Universidad Carlos III de Madrid y la Universidad Rey Juan Carlos Presidente: Juan José Murillo Fuentes.- Secretario: María Julia Fernández-Getino García.- Vocal: Francisco G. Pizarro Torres

Mención Internacional en el título de doctor This Thesis explores low-complexity inference probabilistic algorithms in high-dimensional Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) systems and high order M-Quadrature Amplitude Modulation (QAM) constellations. Several modern communications systems are using more and more antennas to maximize spectral efficiency, in a new phenomena call Massive MIMO. However, as the number of antennas and/or the order of the constellation grow several technical issues have to be tackled, one of them is that the symbol detection complexity grows fast exponentially with the system dimension. Nowadays the design of massive MIMO low-complexity receivers is one important research line in MIMO because symbol detection can no longer rely on conventional approaches such as Maximum a Posteriori (MAP) due to its exponential computation complexity. This Thesis proposes two main results. On one hand a hard decision low-complexity MIMO detector based on Expectation Propagation (EP) algorithm which allows to iteratively approximate within polynomial cost the posterior distribution of the transmitted symbols. The receiver is named Expectation Propagation Detector (EPD) and its solution evolves from Minimum Mean Square Error (MMSE) solution and keeps per iteration the MMSE complexity which is dominated by a matrix inversion. Hard decision Symbol Error Rate (SER) performance is shown to remarkably improve state-of-the-art solutions of similar complexity. On the other hand, a soft-inference algorithm, more suitable to modern communication systems with channel codification techniques such as Low- Density Parity-Check (LDPC) codes, is also presented. Modern channel decoding techniques need as input Log-Likehood Ratio (LLR) information for each coded bit. In order to obtain that information, firstly a soft bit inference procedure must be performed. In low-dimensional scenarios, this can be done by marginalization over the symbol posterior distribution. However, this is not feasible at high-dimension. While EPD could provide this probabilistic information, it is shown that its probabilistic estimates are in general poor in the low Signal-to-Noise Ratio (SNR) regime. In order to solve this inconvenience a new algorithm based on the Expectation Consistency (EC) algorithm, which generalizes several algorithms such as Belief. Propagation (BP) and EP itself, was proposed. The proposed algorithm called Expectation Consistency Detector (ECD) maps the inference problem as an optimization over a non convex function. This new approach allows to find stationary points and tradeoffs between accuracy and convergence, which leads to robust update rules. At the same complexity cost than EPD, the new proposal achieves a performance closer to channel capacity at moderate SNR. The result reveals that the probabilistic detection accuracy has a relevant impact in the achievable rate of the overall system. Finally, a modified ECD algorithm is presented, with a Turbo receiver structure where the output of the decoder is fed back to ECD, achieving performance gains in all block lengths simulated. The document is structured as follows. In Chapter I an introduction to the MIMO scenario is presented, the advantages and challenges are exposed and the two main scenarios of this Thesis are set forth. Finally, the motivation behind this work, and the contributions are revealed. In Chapters II and III the state of the art and our proposal are presented for Hard Detection, whereas in Chapters IV and V are exposed for Soft Inference Detection. Eventually, a conclusion and future lines can be found in Chapter VI. Esta Tesis aborda algoritmos de baja complejidad para la estimación probabilística en sistemas de Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) de grandes dimensiones con constelaciones M-Quadrature Amplitude Modulation (QAM) de alta dimensionalidad. Son diversos los sistemas de comunicaciones que en la actualidad están utilizando más y más antenas para maximizar la eficiencia espectral, en un nuevo fenómeno denominado Massive MIMO. Sin embargo los incrementos en el número de antenas y/o orden de la constelación presentan ciertos desafíos tecnológicos que deben ser considerados. Uno de ellos es la detección de los símbolos transmitidos en el sistema debido a que la complejidad aumenta más rápido que las dimensiones del sistema. Por tanto el diseño receptores para sistemas Massive MIMO de baja complejidad es una de las importantes líneas de investigación en la actualidad en MIMO, debido principalmente a que los métodos tradicionales no se pueden implementar en sistemas con decenas de antenas, cuando lo deseable serían centenas, debido a que su coste es exponencial. Los principales resultados en esta Tesis pueden clasificarse en dos. En primer lugar un receptor MIMO para decisión dura de baja complejidad basado en el algoritmo Expectation Propagation (EP) que permite de manera iterativa, con un coste computacional polinómico por iteración, aproximar la distribución a posteriori de los símbolos transmitidos. El algoritmo, denominado Expectation Propagation Detector (EPD), es inicializado con la solución del algoritmo Minimum Mean Square Error (MMSE) y mantiene el coste de este para todas las iteraciones, dominado por una inversión de matriz. El rendimiento del decisor en probabilidad de error de símbolo muestra ganancias remarcables con respecto a otros métodos en la literatura con una complejidad similar. En segundo lugar, un algoritmo que provee una estimación blanda, información que es más apropiada para los actuales sistemas de comunicaciones que utilizan codificación de canal, como pueden ser códigos Low-Density Parity-Check (LDPC). La información necesaria para estos decodificadores de canal es Log-Likehood Ratio (LLR) para cada uno de los bits codificados. En escenarios de bajas dimensiones se pueden calcular las marginales de la distribución a posteriori, pero en escenarios de grandes dimensiones no es viable, aunque EPD puede proporcionar este tipo de información a la entrada del decodificador, dicha información no es la mejor al estar el algoritmo pensado para detección dura, sobre todo se observa este fenómeno en el rango de baja Signal-to-Noise Ratio (SNR). Para solucionar este problema se propone un nuevo algoritmo basado en Expectation Consistency (EC) que engloba diversos algoritmos como pueden ser Belief Propagation (BP) y el algoritmo EP propuesto con anterioridad. El nuevo algoritmo llamado Expectation Consistency Detector (ECD), trata el problema como una optimización de una función no convexa. Esta aproximación permite encontrar los puntos estacionarios y la relación entre precisión y convergencia, que permitirán reglas de actualización más robustas y eficaces. Con la misma compleja que el algoritmo propuesto inicialmente, ECD permite rendimientos más próximos a la capacidad del canal en regímenes moderados de SNR. Los resultados muestran que la precisión tiene un gran efecto en la tasa que alcanza el sistema. Finalmente una versión modificada de ECD es propuesta en una arquitectura típica de los Turbo receptores, en la que la salida del decodificador es la entrada del receptor, y que permite ganancias en el rendimiento en todas las longitudes de código simuladas. El presente documento está estructurado de la siguiente manera. En el primer Capítulo I, se realiza una introducción a los sistemas MIMO, presentando sus ventajas, desventajas, problemas abiertos. Los modelos que se utilizaran en la tesis y la motivación con la que se inició esta tesis son expuestos en este primer capítulo. En los Capítulos II y III el estado del arte y nuestra propuesta para detección dura son presentados, mientras que en los Capítulos IV y V se presentan para detección suave. Finalmente las conclusiones que pueden obtenerse de esta Tesis y futuras líneas de investigación son expuestas en el Capítulo VI. Programa Oficial de Doctorado en Multimedia y Comunicaciones Presidente: Juan José Murillo Fuentes.- Secretario: Gonzalo Vázquez Vilar.- Vocal: María Isabel Valera Martínez

This proyect is based on the study of the massive MIMO channel properties, in particular, we have been studying the orthogonality and the capacity of the channel in order to have a better performance when we want to decode the message received. The main reason why we want to study the performance of the orthogonality is because if we are facing an orthogonal channel we get an easier decodification of the receiving signal due to the reduction of the signal processing complexity. In order to achieve that study, we have used the algebraic properties of the orthogonality defect of the channel matrix, this orthogonality defect is based on the properties of the norm of a matrix. As we can check along the proyect, the orthogonality defect is getting better when the number of users is larger. On the other hand, if the number of antennas in the system is bigger the orthogonality defect is worse, this is because the more antennas the system has the more interaction between signals is obtained. The other study performed is the capacity as a result of its evolution with MIMO. The measurement of the capacity system can vary depending on the knowledge of the channel state we have. If we do not know the channel state we can set an stochastic aproximation of it, whereas if we know it, we can get a better performance of the capacity as long as the pilot used for knowing the channel state is not infected. According to the capacity study, we have been measuring it once the received signal is decoded, in other words, when the filter of the receiver has been applied, and without any knowledge about the channel state. As we will follow in this proyect, the capacity is directly proportional to the number of antennas, as well as to the number of users. Ingeniería en Tecnologías de Telecomunicación

Hoy en día, las tecnologías inalámbricas tienen gran importancia en la sociedad. Es por esto por lo que se busca la manera de mejorar los servicios que aportan y de aumentar el número de usuarios permitidos para estas comunicaciones. El principal objetivo del presente documento es conocer cómo mejora la tecnología MU-MIMO (Multi-User Multiple-Input Multiple-Output) con el incremento del número de usuarios que pertenecen al sistema. Para ello en primer lugar se realizará un estudio de la evolución de la tecnología MU-MIMO. Primero se analizará cómo se consiguió llegar al origen de MIMO o SU- MIMO (Single-User Multiple-Input Multiple-Output), mediante las tecnologías SISO (Single-Input Single-Output), MISO (Multiple-Input Single-Output) y SIMO (Single- Input Multiple-Output). Posteriormente se realizará un estudio de cómo se comporta un sistema SU-MIMO y en qué se diferencia de MU-MIMO. También se tratará como MU-MIMO mejora la tecnología MIMO y las categorías en las que se divide y se realizará un estudio matemático del canal MIMO que se va a utilizar en las simulaciones. Por último, se realizarán unas simulaciones. Estas simulaciones se realizarán con un escenario definido por un número variable de usuarios que transmiten a una estación base, que adquiere el papel del receptor. En este escenario, los usuarios tienen 10 antenas colocadas en vertical mientras que la estación base recibe con un array de 100 antenas. En estas simulaciones se analizarán principalmente dos características en el enlace ascendente: la dispersión angular del receptor y la capacidad del canal. El objetivo de las simulaciones es observar como la dispersión angular adquiere una distribución uniforme según va aumentando el número de usuarios, frente a la distribución Gaussiana que tiene con un número bajo de usuarios. Y por otra parte, observar como este hecho permite que la capacidad del sistema mejore. Nowadays, wireless communication has a great importance in the society, for this reason it’s necessary to look for a new technology that improves the service as well as the maximum number of users allowed in this type of communication. The main objective of this project is to get to know the behaviour of MU-MIMO technology (Multi-User Multiple-Input Multiple-Output) when the number of users in the system is increasing. Firstly, there will be shown a study according to the evolution of MU-MIMO, presenting the necessities that boosted the technology MIMO and furthermore the sub-technologies of MIMO: SU-MIMO (Single-User Multiple-Input Multiple-Output), SISO (Single-Input Single-Output), MISO (Multiple-Input Single-Output) and SIMO (Single-Input Multiple-Output). Secondly, a study related to how SU-MIMO works will be presented. Moreover there will be displayed the differences between SU-MIMO and MU-MIMO and how MU-MIMO improves the efficiency of the system. In addition, a mathematical demonstration of MIMO channel will be studied as well as MIMO subcategories. Finally, it will be shown different simulations. These simulations are based on an uplink communication in which the number of users transmitting is variable. The total number of vertical antennas per user is 10 meanwhile the base station has 100 antennas receiving. The aim of these simulations is to get familiar to the performance of MU-MIMO according to two main variables: the angular dispersion of the receiver and capacity channel. The main objective of these simulations is to observe how the angular dispersion of the receiver changes from a Gaussian distribution to a uniform distribution when the number of users increases. Also, it is shown how the capacity changes according to the number of users in the system. Ingeniería en Tecnologías de Telecomunicaciones

El sensado, medición y localización de descargas parciales en el medio electromagnéico son herramientas con las que buscamos adelantarnos a fallos críticos en sistemas eléctricos y electrónicos, dado que estas descargas parciales son el identificativo inequívoco de un deterioro o mal funcionamiento de los materiales o equipos involucrados en la generación, transporte o transformación de la energía eléctrica (mayoritariamente a altas tensiones). De igual modo, al intentar prevenir y subsanar dichos fallos se contribuye indirectamente a una optimización del uso y de los recursos que nos brinda el medio radioeléctrico (que, como ya sabemos, es un bien muy limitado) ya que las descargas parciales se caracterizan por producir pequeñas interferencias radioeléctricas, por lo que dicho rango podría verse contaminado con su presencia. El proyecto que aquí se detalla tiene como objetivo abordar esta situación, con su estudio y simulación mediante software, de manera que se puedan diferenciar e identificar los impulsos debidos a las descargas parciales (DP) en el medio electromagnético y, de este modo, delimitar los instantes temporales en los que éstos son recibidos por cada una de un sistemas de antenas, pudiendo así mediante un proceso de cálculos iterativos (que será explicado con detenimiento) brindar su ubicación espacial aproximada en las tres dimensiones. This essay is just a brief review of a real development project whose purpose is implementing an easy system for sensing, detecting and locating partial discharges in the radio-electric environment. Encouraged to offer a faithful re ection of the real research, the document provides a generalized view of the problematic and resolution of a set of tasks followed in order to provide the reader a detailed idea on what partial discharges are, how they are currently treated, and how they could be easily tackled. Firstly, a theoretical view of partial discharges will be offered, in order to give an approach of the meaning of this concept, and also the causes and consequences that comes with. Dipping into the historical evolution of this phenomenon will bring an idea on how has it been solved in the past few years, and which its the impact in society. Ingeniería de Sistemas de Comunicaciones

The emergence of cloud and mobile computing has significantly transformed the way users consume and interact with digital resources. Some of these new products, such as social networking or video on demand, made engineers and developers alike aim their efforts to improve downlink capacities, which is being achieved in both desktop and mobile environments. Online gaming and augmented reality also need greater uplink capacities as well. One of the approaches carried in mobile devices is the use of MIMO (Multiple Input-Multiple Output) technology, which requires the deployment of multiple antennas on the transmitting and receiving sides. Since power consumption and form factor are critical aspects as well, this antenna system can be implanted in a hub by means of textile technology in a jacket. The focus of this thesis is to explore the spectral efficiency of massive MIMO systems through mathematically simulated scenarios, bounded by the size of the aforementioned jacket. Two approaches are analysed: one covering the antennas implemented in the back side of the jacket, creating a two-dimensional antenna and a new proposal covering both front and back sides, creating a three-dimensional antenna. La aparición de la computación en la nube y la computación móvil ha transformado significativamente la manera en que los usuarios consumen e interactúan con los recursos digitales. Algunos de estos nuevos productos, como las redes sociales o el consumo de vídeo bajo demanda, han hecho que tanto ingenieros como desarrolladores enfoquen sus esfuerzos en mejorar la capacidad del enlace descendente, lo cual se está logrando en entornos de escritorio y entornos móviles. Los videojuegos online y la realidad aumentada también necesitan mayores capacidades en el enlace ascendente. Una de las soluciones que se han llevado a cabo en dispositivos móviles es el uso de tecnología MIMO (Multiple Input-Multiple Output), la cual require el despliegue de múltiples antenas en el transmisor y el receptor. Dado que el consumo de energía y el factor de forma son aspectos críticos, este sistema de antenas se puede implantar en un hub mediante tecnología textil en una chaqueta. Este trabajo se centra en explorar la aficiencia espectral en sistemas de MIMO masivo a través de escenarios simulados matemáticamente, acotados por el tama~no de la chaqueta mencionada. Se analizan dos soluciones: uno en el que las antenas se despliegan en la parte trasera de la chaqueta, creando una antena bidimensional y una nueva solución en la que se cubren la parte trasera y delantera, creando una antena tridimensional. Ingeniería en Tecnologías de Telecomunicación

Este trabajo consiste en el estudio del transmisor en un sistema MIMO masivo en el enlace ascendente. Las tecnologías MIMO, que consisten en múltiples antenas en el transmisor y múltiples antenas en el receptor, están siendo actualmente la manera más eficiente de mejorar la eficiencia espectral y de este modo aumentar la tasa binaria, y se encuentran incluídas en los últimos estándares de comunicaciones móviles. Sin embargo, MIMO también presenta algunas dificultades como la complejidad en el hardware, el cálculo de precodificadores o la estimación de canal en el receptor. El transmisor que se estudiará en este trabajo consiste en una chaqueta con 40 antenas colocadas mediante tecnologías textiles en su espalda. De esta forma, la tasa binaria y eficiencia espectral mejoran considerablemente. El objetivo es dar movimiento al usuario que lleva la chaqueta con distintas velocidades para comprobar cómo las prestaciones se degradan y así poder dar una estructura de trama como conclusión final del trabajo. Ingeniería en Tecnologías de Telecomunicación

Aunque el despliegue de sistemas de comunicaciones 4G se está iniciando hoy en día, ya se están poniendo todas las miras en el desarrollo de la tecnología 5G y de sus servicios. La evolución hacia 5G se plantea como un modo de superar los retos ya existentes en las actuales redes celulares: tasas de datos más elevadas, mejor funcionamiento extremo a extremo, menor latencia en hotspots y áreas muy pobladas, o menor consumo de energía. Para abordar estos retos, será necesario mejorar las soluciones de acceso radio ya existentes y complementarlas con otras nuevas. De esta forma, se espera que los sistemas 5G adopten una arquitectura multinivel heterogénea que permita servir a usuarios con distintos requerimientos de calidad de servicio (QoS) de un modo eficiente tanto desde el punto de vista energético como a nivel de espectro. En concreto, la gestión de recursos radio y de las interferencias será uno de los puntos clave en 5G ya que los métodos empleados hasta ahora, tales como la asignación de canal, el control de potencia o la compensación de carga, no serán eficientes en estos nuevos entornos (…). Una de las posibles tecnologías que permite mejorar la eficiencia espectral de los sistemas inalámbricos es la tecnología MIMO, la cual ya ha sido incorporada a los actuales estándares emergentes como es el caso de LTE (Long Term Evolution). A través de ella, es posible un incremento en la capacidad proporcional al número de elementos radiantes. Básicamente, cuantas más antenas disponga el transmisor y/o receptor y más grados de libertad proporcione el canal, mejor funcionamiento en términos de tasa de datos o fiabilidad se alcanzará., Programa Oficial de Doctorado en Multimedia y Comunicaciones, Presidente: Juan José Murillo Fuentes.- Secretario: María Julia Fernández-Getino García.- Vocal: Antonio J. Caamano Fernández

Nowadays, wireless networks have been taking over from wired ones, becoming the greatest form of communication used today. Whenever the speed demanded by users to communicate is greater, wireless systems need to move very quickly to offer these features to people. Various forms of communication have been established with wireless networks, being MIMO, the system we will focus during the project, one of the newest. A MIMO system puts multiple antennas in both the transmitter side and the receiver, taking advantage of space resources, and allowing the system speed to be increased because the larger number of transmitting and receiving elements signals. More specifically, in this work we will study the massive MIMO systems. The difference between normal MIMO and massive one is that the number of antennas being used is going to be bigger in massive one. While in normal MIMO is about 10 antennas, in massive MIMO it could be even 100. In order to analyse the characteristics of massive MIMO system and check if its use in real life is feasible, the idea for this project was born. This study presented below is based on determining the channel capacity of a massive MIMO system by placing 3 different filters in the transmitter side. Since the study will examine both the uplink channel (which runs from the user terminal to the base station) and downlink (just the opposite), the transmitter side will change from one side to the other, being in the first case the user terminal and the BTS in the second one. However, the study will be always done in the user terminal side. Throughout the project, we will explain how this affects to the results. The feature that will be studied in the project is the channel capacity. The formulas and the characteristics of the matrix which defines it will be detailed later. En los últimos tiempos, las redes inalámbricas han ido tomando el relevo a las redes cableadas, hasta convertirse en la mayor forma de comunicación usada hoy en día. Cada vez es mayor la velocidad que demandan los usuarios para poder comunicarse, y los sistemas inalámbricos tienen que avanzar de manera muy rápida para poder ofrecer esas características a las personas. Diversas formas de comunicación han sido establecidas por medio de redes inalámbricas, siendo MIMO, el sistema en el que nos centraremos durante el proyecto, una de las más novedosas. Un sistema MIMO consiste en la colocación de varias antenas tanto en el lado del transmisor como en el receptor, aprovechando de esta manera mejor los recursos espaciales, y permitiendo que la velocidad del sistema sea mayor al tener un mayor número de elementos transmitiendo y recibiendo las señales. Más concretamente, en este trabajo vamos a estudiar los sistemas MIMO masivos. La diferencia con un sistema MIMO corriente es que el número de antenas que vamos a colocar es bastante grande. Mientras que un sistema MIMO normal gira en torno a la colocación de unas 10 antenas, en MIMO masivo podemos llegar a tener hasta 100 antenas. Con el fin de analizar las características del sistema MIMO masivo y comprobar que su uso en la vida real es factible, nace la idea de realizar este proyecto. Este estudio que presentamos a continuación se basa en determinar la capacidad del canal de un sistema MIMO masivo mediante la colocación de 3 diferentes filtros en el lado del transmisor. Puesto que el estudio va a estudiar tanto el enlace ascendente del canal (el que va desde el terminal de usuario hasta la estación base) como el descendente (justo al revés), el transmisor cambiará de un escenario a otro, siendo en el primer caso el terminal y en el segundo la BTS. Sin embargo, el estudio siempre va a realizarse desde el lado del canal en el que se encuentra el terminal. A lo largo del proyecto iremos explicando cómo afecta esto a los resultados. La característica que se va a estudiar en el proyecto es la capacidad del canal. Las fórmulas se detallarán más adelante así como las características de la matriz que lo define. Ingeniería en Tecnologías de Telecomunicación

In this thesis we will study the generalized likelihood ratio test as a solution to the spectrum sensing in multiple-input multiple-output environments. The performance will be analyzed by means of Monte Carlo simulations. El objetivo de este Proyecto Fin de carrera ha sido estudiar una posible solución a la radio cognitiva. Para ello y con ayuda de Matlab, se ha simulado el comportamiento de varios tipos de detectores diseñados bajo diferentes suposiciones y comparando sus resultados. Finalmente el detector GLRT es estudiado con más profundidad dado a sus buenas prestaciones. Por ello, en el capítulo final se representarán las curvas ROC de detectores GLRT derivados bajo diferentes condiciones y aplicados bajo diferentes escenarios para comparar los resultados obtenidos con cada uno de ellos. Ingeniería de Telecomunicación

Este estudio tiene como objetivo el análisis del impacto de elementos radiantes parásitos en el transmisor y receptor de un sistema de comunicaciones MIMO (multiple-input multiple-output). El ahorro económico que conlleva el uso de estos elementos, los cuales no disponen de cadena de radiofrecuencia tras ellos, hace de su rendimiento un estudio realmente interesante considerando el número de antenas que, cada vez más, sistemas como MIMO masivo utilizan. Cuanti caremos su in uencia en términos de capacidad de canal y veremos cuál es su comportamiento al variar otros parámetros que condicionan nuestro sistema. Expondremos los beneficios de implementar sistemas MIMO en los canales de comunicaciones así como el impacto teórico de la inclusión de elementos pasivos. Se detallarán los modelos utilizados para el cálculo de la matriz de canal y analizaremos los resultados obtenidos. Ingeniería de Telecomunicación

El objetivo del Proyecto Fin de Carrera es la eliminación, o reducción a valores despreciables, de forma eficiente de la interferencia intercelular que supone uno de los principales problemas con los que nos encontramos hoy en día en los diseños de entornos celulares para los nuevos estándares de comunicaciones móviles LTE y LTE Advanced. La implementación propuesta, permite reducir la tasa de error en recepción y alcanzar tasas de bit mucho mayores en la transmisión de datos, todo ello sin el aumento de potencia en la parte transmisora. En oposición de otras soluciones previas empleadas en la literatura, dónde la interferencia se trata de combatir mediante técnicas de división por frecuencia (FDM) o división por código (CDM), en este caso la interferencia se combate mediante precodificación. Para el desarrollo del proyecto, se utiliza un precodificador para la cancelación de interferencia, resultado de la combinación de los esquemas MMSE y ZF y con restricciones realistas de potencia, para el caso del enlace descendente dentro de un sistema de comunicaciones inalámbrico celular, siguiendo los principios de la tecnología MIMO. La introducción de múltiples antenas tanto en transmisión como en recepción junto con la introducción de un esquema que es "consciente" de la presencia de interferencia y actúa en consecuencia para eliminarla, permite mejorar la tasa de transferencia así como reducir la interferencia entre células adyacentes. A diferencia de otros métodos teóricos, se propone generar una matriz de precodificación diferente para cada usuario dentro de la célula y se evalúa la reducción de la interferencia cuando las estaciones base de cada célula adyacente están transmitiendo datos a sus usuarios de forma simultánea y con potencia restringida. De esta manera simulamos factores que aplican en un escenario más realista, dotando de mayor validez práctica a los resultados. The main goal of the Bachelor Thesis is the avoidance, or reduction to negligible values, of the co-channel interference in an efficient way. This is still one of the most prominent issues in the design of cellular systems for the new mobile communication standards LTE and LTE Advanced. The proposed implementation allows the reduction of the error rate at the reception side and the achievement of higher transmission rates in data transmissions, without increasing the power in the transmitter side. Unlike other previous solutions used in the literature, where the interference is addressed by using techniques based on frequency division (FDM) or code division (CDM), in this case the interference is addressed by using precodification. The interference aware precoder with realistic power constraints is the core of the implementation proposed in this project. This precoder is the result of a combination between MMSE and ZF precoding schemes which includes realistic power constraints, and is applied here to the downlink of a cellular wireless communication system. We propose a hybrid approach that combines the above-mentioned precoder with the basic intrinsic potential of MIMO technology (i.e. the introduction of multiple antennas in both transmission and reception sides), which reaches a significant improvement in the throughput and also reduces the interference among neighboring cells. A different precoding matrix will be generated for each user within the cell and the interference reduction will be evaluated when the base stations of each adjacent cell are sending data to the users simultaneously, with power constraints. This way we approach the scenario in a more realistic way, and hence achieve more meaningful results in a real-life scenario. Ingeniería Técnica en Sistemas de Telecomunicación

La necesidad de aumentar el conjunto de frecuencias posibles a utilizar como consecuencia de tener el espectro por debajo de 3 GHz saturado, unido al gran aumento de capacidad que proporcionan los sistemas MIMO, hacen que el estudio de ondas milimétricas en sistemas MIMO sea necesario, para poder tener una mayor utilización del espectro de una manera eficiente. Las ondas milimétricas nos dan el suficiente rango de frecuencias (3-300 GHz) como para poder, en un futuro, utilizar dicho espectro en nuevas tecnologías. Este proyecto pretende estudiar el efecto de utilizar ondas milimétricas en sistemas MIMO, realizando un estudio de prestaciones en dicho sistema, y ver si es viable utilizar ondas milimétricas y en qué casos vendría bien utilizarlas. También veremos cómo se realiza el conformado de haz en el sistema y en qué caso vendría bien utilizarlo. The necessity to increase the range of frequencies to use as result of have swamped the frequencies spectrum under 3 GHz, connected to significant growth of capacity provides by MIMO systems, makes necessary the study of millimeter waves in MIMO systems to have greater efficiency use of the spectrum. Millimeter waves could provide us enough frequencies range (3-300 GHz) to use this spectrum in the future in new technologies. This project study the effect of use millimeter waves in MIMO systems, making a study of facilities in this system and see if is viable to use millimeter waves and when works well. Also we see how makes beamforming in the system and when works well. Ingeniería de Telecomunicación

A lo largo de este Trabajo de Fin de Grado se realizará un estudio comparativo de dos esquemas que se enmarcan dentro de lo que se conoce como precodificación en aquellos sistemas multiusuario que emplean múltiples entradas en recepción y múltiples salidas en transmisión (Multiple Input Multiple Output)) (MIMO). El primero de estos esquemas fue propuesto en [1] y tiene como objetivo cancelar la interferencia mediante una generalización para MIMO del forzado de ceros (Zero Forcing) (ZF) en presencia de múltiples usuarios. El segundo esquema, propuesto en [2], tiene como principal objetivo minimizar la potencia en transmisión. Ambos esquemas se valen de la diagonalización en bloques para lograr su objetivo, pero empleando procedimiento completamente distintos. Estos esquemas parten de dos criterios de diseño muy distintos por lo que no resulta trivial su comparación. Para el desarrollo de este estudio ha sido necesaria la implementación de un banco de pruebas que permitiese realizar simulaciones con suficientes grados de libertad como para poder encontrar puntos en común en estos esquemas de objetivos tan distintos. Los métodos analíticos también han desempeñado su papel en el desarrollo de este trabajo y las principales conclusiones en materia de potencia y capacidad se han obtenido de ésta manera. This Bachelor Thesis shows the result of a comparative study between two precoding schemes in systems employing multiple antennas for transmission and reception (MIMO). The first of these schemes was proposed in [1] and aims to cancel the interference by a generalization of the zero forcing (ZF) for MIMO systems. The second scheme was proposed in [2] and its main objective is to minimize the transmit power. Both schemes use block diagonalization to achieve their goal, but using completely different procedures. This study has required the development of a test that allows simulations with parameters of the two schemes. This test has been designed to have sufficient degrees of freedom to meet the requirements of the comparison. Analytical methods have also played a role in the development of this work. The main conclusions in terms of power and capacity have been obtained by these methods. Ingeniería de Sistemas de Comunicaciones