A Unitary Approach to Information and Estimation Theory in Digital Communication Systems

This thesis presents the outcomes of a Ph.D. course in telecommunications engineering. It is focused on the optimization of the physical layer of digital communication systems and it provides innovations for both multi- and single-carrier systems. For the former type we have first addressed the problem of the capacity in presence of several nuisances. Moreover, we have extended the concept of Single Frequency Network to the satellite scenario, and then we have introduced a novel concept in subcarrier data mapping, resulting in a very low PAPR of the OFDM signal. For single carrier systems we have proposed a method to optimize constellation design in presence of a strong distortion, such as the non linear distortion provided by satellites' on board high power amplifier, then we developed a method to calculate the bit/symbol error rate related to a given constellation, achieving an improved accuracy with respect to the traditional Union Bound with no additional complexity. Finally we have designed a low complexity SNR estimator, which saves one-half of multiplication with respect to the ML estimator, and it has similar estimation accuracy.

Design, implementation and evaluation of a virtual laboratory for Computer Engineering Education

Broad consensus has been reached within the Education and Cognitive Psychology research communities on the need to center the learning process on experimentation and concrete application of knowledge, rather than on a bare transfer of notions. Several advantages arise from this educational approach, ranging from the reinforce of students learning, to the increased opportunity for a student to gain greater insight into the studied topics, up to the possibility for learners to acquire practical skills and long-lasting proficiency. This is especially true in Engineering education, where integrating conceptual knowledge and practical skills assumes a strategic importance. In this scenario, learners are called to play a primary role. They are actively involved in the construction of their own knowledge, instead of passively receiving it. As a result, traditional, teacher-centered learning environments should be replaced by novel learner-centered solutions. Information and Communication Technologies enable the development of innovative solutions that provide suitable answers to the need for the availability of experimentation supports in educational context. Virtual Laboratories, Adaptive Web-Based Educational Systems and Computer-Supported Collaborative Learning environments can significantly foster different learner-centered instructional strategies, offering the opportunity to enhance personalization, individualization and cooperation. More specifically, they allow students to explore different kinds of materials, to access and compare several information sources, to face real or realistic problems and to work on authentic and multi-facet case studies. In addition, they encourage cooperation among peers and provide support through coached and scaffolded activities aimed at fostering reflection and meta-cognitive reasoning. This dissertation will guide readers within this research field, presenting both the theoretical and applicative results of a research aimed at designing an open, flexible, learner-centered virtual lab for supporting students in learning Information Security.

Effectiveness and cost-effectiveness of traditional and new partner notification technologies for curable sexually transmitted infections: observational study, systematic reviews and mathematical modelling

BACKGROUND Partner notification is essential to the comprehensive case management of sexually transmitted infections. Systematic reviews and mathematical modelling can be used to synthesise information about the effects of new interventions to enhance the outcomes of partner notification. OBJECTIVE To study the effectiveness and cost-effectiveness of traditional and new partner notification technologies for curable sexually transmitted infections (STIs). DESIGN Secondary data analysis of clinical audit data; systematic reviews of randomised controlled trials (MEDLINE, EMBASE and Cochrane Central Register of Controlled Trials) published from 1 January 1966 to 31 August 2012 and of studies of health-related quality of life (HRQL) [MEDLINE, EMBASE, ISI Web of Knowledge, NHS Economic Evaluation Database (NHS EED), Database of Abstracts of Reviews of Effects (DARE) and Health Technology Assessment (HTA)] published from 1 January 1980 to 31 December 2011; static models of clinical effectiveness and cost-effectiveness; and dynamic modelling studies to improve parameter estimation and examine effectiveness. SETTING General population and genitourinary medicine clinic attenders. PARTICIPANTS Heterosexual women and men. INTERVENTIONS Traditional partner notification by patient or provider referral, and new partner notification by expedited partner therapy (EPT) or its UK equivalent, accelerated partner therapy (APT). MAIN OUTCOME MEASURES Population prevalence; index case reinfection; and partners treated per index case. RESULTS Enhanced partner therapy reduced reinfection in index cases with curable STIs more than simple patient referral [risk ratio (RR) 0.71; 95% confidence interval (CI) 0.56 to 0.89]. There are no randomised trials of APT. The median number of partners treated for chlamydia per index case in UK clinics was 0.60. The number of partners needed to treat to interrupt transmission of chlamydia was lower for casual than for regular partners. In dynamic model simulations, > 10% of partners are chlamydia positive with look-back periods of up to 18 months. In the presence of a chlamydia screening programme that reduces population prevalence, treatment of current partners achieves most of the additional reduction in prevalence attributable to partner notification. Dynamic model simulations show that cotesting and treatment for chlamydia and gonorrhoea reduce the prevalence of both STIs. APT has a limited additional effect on prevalence but reduces the rate of index case reinfection. Published quality-adjusted life-year (QALY) weights were of insufficient quality to be used in a cost-effectiveness study of partner notification in this project. Using an intermediate outcome of cost per infection diagnosed, doubling the efficacy of partner notification from 0.4 to 0.8 partners treated per index case was more cost-effective than increasing chlamydia screening coverage. CONCLUSIONS There is evidence to support the improved clinical effectiveness of EPT in reducing index case reinfection. In a general heterosexual population, partner notification identifies new infected cases but the impact on chlamydia prevalence is limited. Partner notification to notify casual partners might have a greater impact than for regular partners in genitourinary clinic populations. Recommendations for future research are (1) to conduct randomised controlled trials using biological outcomes of the effectiveness of APT and of methods to increase testing for human immunodeficiency virus (HIV) and STIs after APT; (2) collection of HRQL data should be a priority to determine QALYs associated with the sequelae of curable STIs; and (3) standardised parameter sets for curable STIs should be developed for mathematical models of STI transmission that are used for policy-making. FUNDING The National Institute for Health Research Health Technology Assessment programme.

Information-centric communication in mobile and wireless networks

Information-centric networking (ICN) is a new communication paradigm that has been proposed to cope with drawbacks of host-based communication protocols, namely scalability and security. In this thesis, we base our work on Named Data Networking (NDN), which is a popular ICN architecture, and investigate NDN in the context of wireless and mobile ad hoc networks. In a first part, we focus on NDN efficiency (and potential improvements) in wireless environments by investigating NDN in wireless one-hop communication, i.e., without any routing protocols. A basic requirement to initiate informationcentric communication is the knowledge of existing and available content names. Therefore, we develop three opportunistic content discovery algorithms and evaluate them in diverse scenarios for different node densities and content distributions. After content names are known, requesters can retrieve content opportunistically from any neighbor node that provides the content. However, in case of short contact times to content sources, content retrieval may be disrupted. Therefore, we develop a requester application that keeps meta information of disrupted content retrievals and enables resume operations when a new content source has been found. Besides message efficiency, we also evaluate power consumption of information-centric broadcast and unicast communication. Based on our findings, we develop two mechanisms to increase efficiency of information-centric wireless one-hop communication. The first approach called Dynamic Unicast (DU) avoids broadcast communication whenever possible since broadcast transmissions result in more duplicate Data transmissions, lower data rates and higher energy consumption on mobile nodes, which are not interested in overheard Data, compared to unicast communication. Hence, DU uses broadcast communication only until a content source has been found and then retrieves content directly via unicast from the same source. The second approach called RC-NDN targets efficiency of wireless broadcast communication by reducing the number of duplicate Data transmissions. In particular, RC-NDN is a Data encoding scheme for content sources that increases diversity in wireless broadcast transmissions such that multiple concurrent requesters can profit from each others’ (overheard) message transmissions. If requesters and content sources are not in one-hop distance to each other, requests need to be forwarded via multi-hop routing. Therefore, in a second part of this thesis, we investigate information-centric wireless multi-hop communication. First, we consider multi-hop broadcast communication in the context of rather static community networks. We introduce the concept of preferred forwarders, which relay Interest messages slightly faster than non-preferred forwarders to reduce redundant duplicate message transmissions. While this approach works well in static networks, the performance may degrade in mobile networks if preferred forwarders may regularly move away. Thus, to enable routing in mobile ad hoc networks, we extend DU for multi-hop communication. Compared to one-hop communication, multi-hop DU requires efficient path update mechanisms (since multi-hop paths may expire quickly) and new forwarding strategies to maintain NDN benefits (request aggregation and caching) such that only a few messages need to be transmitted over the entire end-to-end path even in case of multiple concurrent requesters. To perform quick retransmission in case of collisions or other transmission errors, we implement and evaluate retransmission timers from related work and compare them to CCNTimer, which is a new algorithm that enables shorter content retrieval times in information-centric wireless multi-hop communication. Yet, in case of intermittent connectivity between requesters and content sources, multi-hop routing protocols may not work because they require continuous end-to-end paths. Therefore, we present agent-based content retrieval (ACR) for delay-tolerant networks. In ACR, requester nodes can delegate content retrieval to mobile agent nodes, which move closer to content sources, can retrieve content and return it to requesters. Thus, ACR exploits the mobility of agent nodes to retrieve content from remote locations. To enable delay-tolerant communication via agents, retrieved content needs to be stored persistently such that requesters can verify its authenticity via original publisher signatures. To achieve this, we develop a persistent caching concept that maintains received popular content in repositories and deletes unpopular content if free space is required. Since our persistent caching concept can complement regular short-term caching in the content store, it can also be used for network caching to store popular delay-tolerant content at edge routers (to reduce network traffic and improve network performance) while real-time traffic can still be maintained and served from the content store.

Educación para la salud bucal mediante el uso de las tecnologías de la información y comunicación (TICs) : experiencia de las cátedras Clínica del Paciente Discapacitado y Práctica Profesional Supervisada

La educación superior en el siglo XXI va más allá de la simple transferencia de conocimientos donde el estudiante es un receptor pasivo y el rol activo lo desempeña el docente. Hoy la co-construcción de los conocimientos con los alumnos resulta una estrategia enriquecedora para ambos, más aún cuando las actividades pedagógicas que se planteen tengan como uno de sus receptores a la propia comunidad. La experiencia que se relata intenta complementar saberes universitarios, mediarlos a diferentes destinatarios, desarrollar capacidades para producirlos y utilizarlos adecuadamente a grupos definidos que requieren la información que se imparte. La tecnología digital en los escenarios pedagógico-didácticos no se limita exclusivamente a los ámbitos informáticos, virtuales o de elearning. Resulta una herramienta excelente para llegar a grupos poblacionales diversos. Así es que se que expresa una experiencia realizada entre las cátedras Clínica del Paciente Discapacitado y PrácticaProfesional Supervisada de la Facultad de Odontología, Universidad Nacional de Cuyo en Mendoza, Argentina. Se diseñó una propuesta de promoción de la salud bucal mediante el uso de las tecnologías de la información y comunicación (TICs). La misma consistió en la construcción a cargo de los alumnos de páginas web como instrumento de educación de la salud bucal dirigidas a grupos de riesgo con discapacidad, sus familias y profesionales odontólogos que atienden a estos pacientes.

The observatory of intelligence and territorial development, tool for innovation in processes of territorial planning in municipalities of the province of Jujuy

El municipio es considerado como un espacio donde sus habitantes comparten no sólo el territorio sino también los problemas y los recursos existentes. La institución municipal -como gobierno local- es el ámbito en el cual se toman decisiones sobre el territorio, que implican a sus habitantes. En cuanto a los actores, estos pueden ser funcionarios, empleados y la comunidad (individual y organizada en ongs), todos aportan sus conocimientos y valores, pero tienen diferentes intereses y diferentes tiempos. Vinculada a las decisiones, encontramos que la forma en que se gestiona la información territorial, es determinante si se pretende apuntar hacia acciones con impacto positivo, y sustentables en lo ambiental y en el tiempo. Este trabajo toma tres municipios: San Salvador de Jujuy, capital de la provincia localizada en los Valles Templados; San Pedro de Jujuy, principal municipio de la región de las Yungas y Tilcara en la Quebrada de Humahuaca. El aporte de la Inteligencia Territorial, a través del observatorio OIDTe, permite analizar los modos de gestión de la información, especialmente mediante el uso de las tecnologías de la información y comunicación (pagina web municipal, equipamiento informático en las oficinas, estrategias de comunicación y vinculación con la población) y mediante la organización de las estructuras administrativas (organigrama) por las cuales circula la información municipal. Además, con la participación enriquecedora de equipos multidisciplinarios en las diferentes etapas. Se busca, a partir de un diagnóstico, generar estrategias para la introducción de innovaciones con los propios actores municipales, a partir de las situaciones y modos culturales propios de cada lugar, incorporando los marcos conceptuales de la Inteligencia Territorial. En este sentido el OIDTe al promover el entendimiento entre los actores, institucionales y la sociedad, facilita la coordinación de diferentes intereses propiciando la toma de decisiones por acuerdos. Asimismo, el método Portulano, puede orientar la introducción de innovaciones en la coordinación de la información cartográfica, para que las diferentes oficinas puedan complementar sus aportes y la comunicación hacia fuera de la institución. En la fase de diagnóstico, se aplicaron entrevistas a informantes claves, se realizó un workshop con técnicos de planta permanente y funcionarios de áreas que manejan información territorial, y de planificación. También por la importancia de la capacidad instalada de recursos humanos, se analizó el nivel de instrucción y la capacitación con que cuenta el personal de planta permanente de cada área

Modelo de habilidades de las TICs y nuevo perfil profesional de los Consejeros de Orientación en algunos países europeos

El artículo analiza la utilización de las Tecnologías de la Información y Comunicación en el escenario de algunos países europeos en el ámbito de la Orientación Educativa y Profesional.

Model of ICT skills and new professional profile of the Guidance Counsellors in some European countries

El artículo analiza la utilización de las Tecnologías de la Información y Comunicación en el escenario de algunos países europeos en el ámbito de la Orientación Educativa y Profesional.

Modelo de habilidades de las TICs y nuevo perfil profesional de los Consejeros de Orientación en algunos países europeos

El artículo analiza la utilización de las Tecnologías de la Información y Comunicación en el escenario de algunos países europeos en el ámbito de la Orientación Educativa y Profesional.

Model of ICT skills and new professional profile of the Guidance Counsellors in some European countries

El artículo analiza la utilización de las Tecnologías de la Información y Comunicación en el escenario de algunos países europeos en el ámbito de la Orientación Educativa y Profesional.

The observatory of intelligence and territorial development, tool for innovation in processes of territorial planning in municipalities of the province of Jujuy

El municipio es considerado como un espacio donde sus habitantes comparten no sólo el territorio sino también los problemas y los recursos existentes. La institución municipal -como gobierno local- es el ámbito en el cual se toman decisiones sobre el territorio, que implican a sus habitantes. En cuanto a los actores, estos pueden ser funcionarios, empleados y la comunidad (individual y organizada en ongs), todos aportan sus conocimientos y valores, pero tienen diferentes intereses y diferentes tiempos. Vinculada a las decisiones, encontramos que la forma en que se gestiona la información territorial, es determinante si se pretende apuntar hacia acciones con impacto positivo, y sustentables en lo ambiental y en el tiempo. Este trabajo toma tres municipios: San Salvador de Jujuy, capital de la provincia localizada en los Valles Templados; San Pedro de Jujuy, principal municipio de la región de las Yungas y Tilcara en la Quebrada de Humahuaca. El aporte de la Inteligencia Territorial, a través del observatorio OIDTe, permite analizar los modos de gestión de la información, especialmente mediante el uso de las tecnologías de la información y comunicación (pagina web municipal, equipamiento informático en las oficinas, estrategias de comunicación y vinculación con la población) y mediante la organización de las estructuras administrativas (organigrama) por las cuales circula la información municipal. Además, con la participación enriquecedora de equipos multidisciplinarios en las diferentes etapas. Se busca, a partir de un diagnóstico, generar estrategias para la introducción de innovaciones con los propios actores municipales, a partir de las situaciones y modos culturales propios de cada lugar, incorporando los marcos conceptuales de la Inteligencia Territorial. En este sentido el OIDTe al promover el entendimiento entre los actores, institucionales y la sociedad, facilita la coordinación de diferentes intereses propiciando la toma de decisiones por acuerdos. Asimismo, el método Portulano, puede orientar la introducción de innovaciones en la coordinación de la información cartográfica, para que las diferentes oficinas puedan complementar sus aportes y la comunicación hacia fuera de la institución. En la fase de diagnóstico, se aplicaron entrevistas a informantes claves, se realizó un workshop con técnicos de planta permanente y funcionarios de áreas que manejan información territorial, y de planificación. También por la importancia de la capacidad instalada de recursos humanos, se analizó el nivel de instrucción y la capacitación con que cuenta el personal de planta permanente de cada área

The observatory of intelligence and territorial development, tool for innovation in processes of territorial planning in municipalities of the province of Jujuy

El municipio es considerado como un espacio donde sus habitantes comparten no sólo el territorio sino también los problemas y los recursos existentes. La institución municipal -como gobierno local- es el ámbito en el cual se toman decisiones sobre el territorio, que implican a sus habitantes. En cuanto a los actores, estos pueden ser funcionarios, empleados y la comunidad (individual y organizada en ongs), todos aportan sus conocimientos y valores, pero tienen diferentes intereses y diferentes tiempos. Vinculada a las decisiones, encontramos que la forma en que se gestiona la información territorial, es determinante si se pretende apuntar hacia acciones con impacto positivo, y sustentables en lo ambiental y en el tiempo. Este trabajo toma tres municipios: San Salvador de Jujuy, capital de la provincia localizada en los Valles Templados; San Pedro de Jujuy, principal municipio de la región de las Yungas y Tilcara en la Quebrada de Humahuaca. El aporte de la Inteligencia Territorial, a través del observatorio OIDTe, permite analizar los modos de gestión de la información, especialmente mediante el uso de las tecnologías de la información y comunicación (pagina web municipal, equipamiento informático en las oficinas, estrategias de comunicación y vinculación con la población) y mediante la organización de las estructuras administrativas (organigrama) por las cuales circula la información municipal. Además, con la participación enriquecedora de equipos multidisciplinarios en las diferentes etapas. Se busca, a partir de un diagnóstico, generar estrategias para la introducción de innovaciones con los propios actores municipales, a partir de las situaciones y modos culturales propios de cada lugar, incorporando los marcos conceptuales de la Inteligencia Territorial. En este sentido el OIDTe al promover el entendimiento entre los actores, institucionales y la sociedad, facilita la coordinación de diferentes intereses propiciando la toma de decisiones por acuerdos. Asimismo, el método Portulano, puede orientar la introducción de innovaciones en la coordinación de la información cartográfica, para que las diferentes oficinas puedan complementar sus aportes y la comunicación hacia fuera de la institución. En la fase de diagnóstico, se aplicaron entrevistas a informantes claves, se realizó un workshop con técnicos de planta permanente y funcionarios de áreas que manejan información territorial, y de planificación. También por la importancia de la capacidad instalada de recursos humanos, se analizó el nivel de instrucción y la capacitación con que cuenta el personal de planta permanente de cada área

Modelo de habilidades de las TICs y nuevo perfil profesional de los Consejeros de Orientación en algunos países europeos

El artículo analiza la utilización de las Tecnologías de la Información y Comunicación en el escenario de algunos países europeos en el ámbito de la Orientación Educativa y Profesional.

Model of ICT skills and new professional profile of the Guidance Counsellors in some European countries

El artículo analiza la utilización de las Tecnologías de la Información y Comunicación en el escenario de algunos países europeos en el ámbito de la Orientación Educativa y Profesional.