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Analysis and implementation of wireless communications systems and IoT with human body interference in inhomogeneous environments

En la actualidad se está llevando a cabo el despliegue de redes 5G para cumplir con los requerimientos de altas demanda de comunicación de la sociedad. Esto, junto con el crecimiento masivos de dispositivos inalámbricos IoT, va a provocar potenciales problemas de interferencias entre sistemas de comunicaciones, así como en la comunicación de las Wireless Sensor Networks (WSN) por despliegues en entornos inhomogéneos. En este sentido, es necesario modelar, caracterizar y validar estos entornos para un despliegue óptimo de las WSNs maximizando la cobertura mientras se minimizan las pérdidas e interferencias. Para ello, se ha utilizado la herramienta de simulación determinista 3D-Ray Launching (3D-RL) desarrollada internamente que ha servido para tareas de radio planificación y modelado de canal. Además, se ha considerado el impacto de la presencia de seres humanos y como afecta a la Quality of Services (QoS) de los enlaces de comunicación. El modelado se ha realizado tanto en el dominio frecuencial como en el dominio temporal lo que ha permitido caracterizar de forma adecuada la propagación multitrayecto que es el fenómeno más relevante en este tipo de entornos. Todo esto ha permitido el despliegue de múltiples sistemas de comunicaciones inalámbricos desde Wireless Personal Area Networks (WPAN) hasta Wide Wireless Area Networks (WWAN) en estos entornos contextuales, que ha dado lugar al desarrollo de aplicaciones diversas a nivel de testeo para la monitorización de los entrenamientos de un equipo de baloncesto o jugadores de golf, localización en una planta de logística y la monitorización de los pacientes en una Unidad de Cuidados Intensivos (UCI). Por último, se han diseñado, fabricado y testado estructuras radiantes mediante técnicas novedosas de deposición de tinta sobre sustratos flexibles y sostenibles capaces de operar en sistemas y entornos IoT analizados para el sector del packaging.

Currently, the deployment of 5G networks is advancing in order to meet the high communication demands of society. This, along with the massive growth of wireless IoT devices, will cause potential issues related to the interferences between communication systems and the communication of Wireless Sensor Networks (WSNs) due to deployments in inhomogeneous environments. These environments can be indoor, such as homes, university campuses, auditoriums, hospitals, sports venues, and factories, as well as outdoor, such as cities and forests. Consequently, it is essential to model, characterize, and validate these environments for optimal deployment of WSNs, maximizing coverage while minimizing losses and interference. In order to achieve this, a deterministic simulation tool called 3D-Ray Launching (3D-RL) has been internally developed and utilized for radio planning tasks and channel modeling. Additionally, the impact of the presence of human beings has been considered in terms of the Quality of Services (QoS) of communication links. Modeling has been conducted in both frequency and time domains, enabling adequate characterization of multipath propagation, which is the most relevant phenomenon in these environments. This has facilitated deploying multiple wireless communication systems ranging from Wireless Personal Area Networks (WPAN) to Wide Wireless Area Networks (WWAN) in these context-aware environments. This has led to the development of various test applications for monitoring basketball team training sessions or the round of golf players, localization of the load within a logistics plant, and patient monitoring in an Intensive Care Unit (ICU). Finally, radiating structures have been designed, implemented, and tested using innovative ink deposition techniques on flexible and sustainable substrates capable of operating within IoT systems and environments analyzed for the packaging sector.