Dissertations / Theses on the topic 'Bruit impulsif'

Généralement, dans le domaine du traitement du signal, il existe deux types de bruits: le bruit blanc gaussien et le bruit de type impulsif. Actuellement, le premier peut être éliminé facilement, puisque son comportement statistique et spectral est bien connu. Par contre, le bruit impulsif présente souvent des caractéristiques non-stationnaires telles que l'apparition d'impulsion aléatoire dans le temps. L'objectif est de connaitre le comportement de ce bruit en vue d'une modélisation permettant l'accès au filtrage et la détection de l'information. Deux parties constituent ce mémoire: - étude statistique et spectrale du bruit impulsif. Cette étude nous a permis de connaitre le comportement du bruit en question (distribution des amplitudes,. . . ), - réalisation d'un nouveau soustracteur de bruit impulsif base sur le filtrage adaptatif. Ce soustracteur permet d'extraire le bruit et d'estimer le signal utile par une version du filtre de Kalman à partir d'un seul signal, le signal bruité (signal reçu). La méthode a été appliquée sur des signaux sinusoïdaux bruites par différents bruits impulsifs

Les bruits impulsifs présentent un effet très préjudiciable sur les transmissions SDSL. En particulier lorsque des applications du type temps réel sont transportées. Toutefois, la modification de la structure des systèmes SDSL permet au prix d'un léger délai de répondre à la problématique des bruits impulsifs sur le SDSL. Dans la première partie de cette thèse, les détails de la constitution des systèmes SDSL ont été donnés. Le chapitre deux met en évidence l'impact des bruits impulsifs sur les transmissions SDSL. Il présente en partie des résultats de validation du simulateur SDSL implémenté pour l'étude des systèmes SDSL. La synthèse des techniques étudiées pour la réduction des impacts des bruits impulsifs sur le SDSL est présentée au chapitre trois. Ce chapitre permet de montrer la difficulté de mise en œuvre d'un système de correction d'erreur respectant les différentes contraintes liées à la problématique des bruits impulsifs sur le SDSL. Des techniques proposées pour d'autres systèmes dans le cadre d'autres études sont aussi présentées afin de pouvoir en tirer parti dans le cadre du SDSL. Le quatrième chapitre détaille une procédure de retransmission permettant de répondre aux besoins de correction d'erreurs dues aux bruits impulsifs sur les systèmes SDSL multipaires. Cette procédure est entièrement décrite pour une réalisation dans les couches basses du SDSL. Elle s'appuie sur des informations de bas niveau recueillies sur la paire de cuivre torsadée. Cette solution bas niveau permet de répondre aux contraintes de délai. Dans le cinquième et dernier chapitre, on peut voir que la prise en compte de l'existence des paires voisines, pour la transmission sur chacune des paires dans le mode multipaire, apporte un gain en portée significatif. Cet apport est particulièrement notable pour les débits élevés. Le procédé dans ce cas est basé sur une annulation de paradiaphonie classique. Une approche similaire pourra être développée pour la télédiaphonie afin d'accroître les débits sur le SDSL multipaire pour les portées courtes.
Impulse noises represent an important impairment for SDSL transmissions specially for real-time applications. Nevertheless, the modification of SDSL system structure allows, at the cost of some more delay, to increase the robustness against impulse noises. In the first chapter of this thesis the principles and the global structure of SDSL is presented. The second chapter show the impact of impulse noises over SDSL transmission. The third chapter is devoted to some techniques involved in the correction of impulse noises effect. The fourth chapter presents in details an ARQ technique proposed to reduce the impulse noises effects over SDSL. The fifth and last chapter deals with performance increase with respect to the data rate in multipair. This performance improvement is achieve with the help of crosstalk cancellation. The data rate increase the relatively important for high data rate. Other algorithm much more faster can applied to this system in the same manner to achieve better performance and improve the work done

Les travaux de cette thèse concernent l'étude et la proposition de nouvelles solutions d'adaptation d'un système de transmission CPL haut débit aux caractéristiques du canal ligne électrique en accordant un intérêt particulier au bruit impulsif qui représente une contrainte sévère encore difficile à surmonter. Le premier objectif concerne la conduite d'une analyse statistique des mesures du bruit impulsif puis l'étude et la définition d'un modèle à la fois simple et fidèle qui servira à dimensionner et évaluer par simulation les techniques à proposer. Les campagnes de mesure réalisées dans les milieux indoor et automobile ont permis de dégager les caractéristiques du bruit dans les deux environnements et de les comparer pour déduire l'agressivité du bruit indoor et la difficulté de sa compensation. Dans la phase de modélisation du bruit, trois modèles ont d'abord été présentés et étudiés: la classe A du modèle de Middleton, l'approche basée sur les chaînes de Markov et l'approche stochastique. Ensuite, une approche hybride, permettant à la fois une simplicité et une efficacité à reproduire les caractéristiques temporelles, a été proposée. La comparaison des mesures aux différents modèles étudiés ainsi qu'à celui proposé a montré l'efficacité de l'approche hybride qui sera adoptée dans la suite de ce travail. Le deuxième objectif concerne la proposition d'une nouvelle méthode de compensation de l'effet du bruit impulsif qui soit à la fois performante mais à faible complexité d'implantation matérielle. D'abord, la solution d'ajout de modules d'annulation de bruit au niveau du récepteur a été étudiée en proposant des techniques d'annulation de bruit basées sur l'estimation de sa puissance, ensuite différentes structures de codage canal ont été développés, et leurs performances ont été vérifiées et comparées en présence de plusieurs types de scénarios de bruit impulsif
This thesis deals with the study and the suggestion of new solutions to improve high bit rate power line communications. A special interest is given to impulsive noise presence which is the most difficult transmission constraint to overcome. The first aim of this work is to analyze statistically measure results then to propose a simple and efficient noise model that will be used in a simulation tool to define accurately suitable noise cancellation techniques. Experimental measurements done in both Indoor and vehicle PLC channels allowed to deduce noise characteristics in the two environments, to compare these characteristics and to prove high effect of Indoor impulsive noise. ln next step, three models were studied: c1ass A of Middleton mode 1, Markov chains-based model and the stochastic approach. Then, a new hybrid model, that combines the stochastic approach and Markov chains, was proposed. This model is simple, easy to implement and allows a satisfying fitting to noise temporal characteristics. Comparisons of models to measured noise show the efficiency of the hybrid approach that will be used afterward. The second aim of this work is to defme new appropriate and cost-effective methods to compensate impulsive noise effect. The frrst solution is to add a noise canceller module in the PLC system receiver. This solution was studied by proposing techniques to cancel noise by estimating its power. The second solution is to use error correction methods. ln this case, three channel coding structures were developed and their performances were studied in the presence of different impulsive noise scenarios

L’objectif de cette thèse est d’étudier le comportement des codes LDPC dans un environnement où l’interférence générée par un réseau n’est pas de nature gaussienne mais présente un caractère impulsif. Un premier constat rapide montre que sans précaution, les performances de ces codes se dégradent très significativement. Nous étudions tout d’abord les différentes solutions possibles pour modéliser les bruits impulsifs. Dans le cas des interférences d’accès multiples qui apparaissent dans les réseaux ad hoc et les réseaux de capteurs, il nous semble approprié de choisir les distributions alpha-stables. Généralisation de la gaussienne, stables par convolution, elles peuvent être validées théoriquement dans plusieurs situations.Nous déterminons alors la capacité de l’environnement α-stable et montrons par une approche asymptotique que les codes LDPC dans cet environnement sont bons mais qu’une simple opération linéaire à l’entrée du décodeur ne permet pas d’obtenir de bonnes performances. Nous avons donc proposé différentes façons de calculer la vraisemblance en entrée du décodeur. L’approche optimale est très complexe à mettre en oeuvre. Nous avons étudié plusieurs approches différentes et en particulier le clipping dont nous avons cherché les paramètres optimaux
The goal of this PhD is to study the performance of LDPC codes in an environment where interference, generated by the network, has not a Gaussian nature but presents an impulsive behavior.A rapid study shows that, if we do not take care, the codes’ performance significantly degrades.In a first step, we study different approaches for impulsive noise modeling. In the case of multiple access interference that disturb communications in ad hoc or sensor networks, the choice of alpha-stable distributions is appropriate. They generalize Gaussian distributions, are stable by convolution and can be theoretically justified in several contexts.We then determine the capacity if the α-stable environment and show using an asymptotic method that LDPC codes in such an environment are efficient but that a simple linear operation on the received samples at the decoder input does not allow to obtain the expected good performance. Consequently we propose several methods to obtain the likelihood ratio necessary at the decoder input. The optimal solution is highly complex to implement. We have studied several other approaches and especially the clipping for which we proposed several approaches to determine the optimal parameters

L’objectif principal de ce travail de thèse est de développer de nouvelles techniques robustes pour le traitement des signaux non-gaussiens et/ou nonstationnaires dans des environnements impulsifs. Plus précisément, le travail de cette thèse de doctorat se situe au carrefour des deux problématiques suivantes: I- Séparation aveugle de mélanges linéaires de sources impulsives : Ce problème a été peu étudié pour certains cas statistiquement ardus. En effet, lorsque les sources sont modélisées par des lois alpha-stables, les méthodes classiques ne s’appliquent plus, car la densité de probabilité n’a pas d’expression analytique explicite et les moments d’ordre 2 ou d’ordre supérieur à 2 sont infinis. Dans ce cas, nous avons introduit quatres approches originales. Une approche basée sur le critère de dispersion minimum. Une deuxième approche basée sur l’idée des statistiques normalisées que nous avons introduite pour adapter les méthodes existantes basées sur les statistiques d’ordre deux ou d’ordre supérieur. Une troisième approche en utilisant des fonctions de contrastes, sous contrainte d’orthogonalité. Une quatrième approche de structure semi-paramétrique. Nous combinons une version stochastique de l’algorithme EM et l’approximation des PDF alpha-stables par les fonctions logspline afin d’estimer la PDF et la matrice du mélange simultanément. II- Estimation de signaux FM non-stationnaires multicomposantes dans un environnement impulsif: Pour contribuer à la résolution de ce problème, nous avons proposé des méthodes paramétriques et d’autres non-paramétriques basées sur l’analyse temps-fréquence
In this thesis, we introduce some new blind source separation approches for heavy-tailed and/or nonstationary signals. The impulsive, or heavy-tailed signals are modeled as real-valued symmetric alpha-stable processes characterized by infinite second and higher order moments. For the heavy-tailed signals separation, the proposed approaches uses the minimum dispersion criterion, the normalized statistics, some contrast function and a semi-parametric version of the maximum likelihood principle respectively. For the nonstationary FM signals in heavy-tailed noise, we propose some parametric and non-parametric methodes. Parametric methodes are based on the polynomial phase transform and the subspace method MUSIC. The non-parametric methodes are based on the use of the time-frequency representation of the signals. In a first appraoch, we use a preprocessing stage to mitigate the impulsive noise effect, while in the second one we design a new robust time-frequency distribution

Cette thèse se concentre sur l’étude du bruit et des interférences présentant un comportement impulsif, un attribut que l’on peut retrouver dans de nombreux contextes comme les communications sans fil. Cette interférence est caractérisée par la présence d’amplitudes élevées pendant des durées courtes. En fait, ces caractéristiques indésirables conduisent à des queues de distributions plus lourdes qui peuvent être modélisées par la distribution α-stable. En particulier, nous étudions le comportement impulsif qui se produit dans les réseaux de communication à grande échelle qui forme la base de notre modèle d’interférence dynamique. Plus précisément, une telle interférence peut se rencontrer dans des réseaux hétérogènes avec des paquets courts à transmettre, comme dans l’Internet des objets, lorsque l’ensemble des interférents actifs varie rapidement. La première partie de ce travail est d’étudier la capacité des canaux de bruit α-stable, qui n’est pas bien comprise actuellement, sauf dans le cas du bruit de Cauchy (α = 1) avec une contrainte logarithmique et du bruit gaussien (α = 2) avec une contrainte de puissance. Nous calculons des bornes inférieures et supérieures pour la capacité avec une contrainte de moment de la valeur absolue (amplitude). Nous considérons les canaux à bruit symétrique additif α-stable avec α ∈ ]1, 2]. Nous utilisons ensuite un algorithme inspiré du Blahut-Arimoto afin de comparer les bornes proposées, ce qui permet en particulier d’évaluer l’effet des paramètres de bruit sur les bornes. Nous étendons ensuite le travail à la capacité de canaux à bruit additif complexe, isotrope α-stable et l’impact de nos limites dans des contextes pratiques
This thesis focuses on the study of noise and interference exhibiting an impulsive behavior, an attribute that can be found in many contexts such as wireless communications. This interference is characterized by the presence of high amplitudes during short durations. In fact, these undesirable features lead to heavier tails in the distributions and can be modeled by the α-stable distribution. In particular, we study the impulsive behavior that occurs in large-scale communication networks that forms the basis for our model of dynamic interference. More precisely, such interference can be encountered in heterogeneous networks with short packets to be transmitted, as in the Internet of Things, when the set of active interferers varies rapidly. The first part of this work is to study the capacity of α-stable additive noise channels, which is not well understood at present, except in the case of Cauchy noise (α = 1) with a logarithmic constraint and Gaussian noise (α = 2) with a power constraint. We derive lower and upper bounds for the capacity with an absolute moment (amplitude) constraint. We consider additive symmetric α-stable noise channels with α ∈ ]1, 2]. We then use an algorithm inspired by the Blahut-Arimoto algorithm in order to compare our bounds with a numerical approximation, which provides insight into the effect of noise parameters on the bounds. In particular, we find that our lower bound is in good agreement with the numerical approximation for α close to 2. We then extend the work to the capacity of the additive complex isotropic α-stable noise channel and we also analyze the impact of our bounds in practical contexts

Cette thèse a pour objectif l'étude et l'optimisation de quelques techniques de réduction de bruit impulsif de type asynchrone pour transmission large bande sur courants porteurs en lignes (PLC) en contexte résidentiel. En effet, outre les propriétés physiques assez particulières qui caractérisent ce type de canal de transmission, le bruit impulsif asynchrone demeure la cause principale de perte drastique de débit en PLC. Pour pallier à des dégradations de cette nature, les techniques dites de retransmission sont très souvent utilisées. Bien que robustes aux perturbations de nature impulsive, ces techniques de retransmission conduisent inévitablement à une réduction de débit et à l'introduction de délais de traitement supplémentaires pouvant être critiques pour des applications temps réel. D'un autre côté, plusieurs solutions alternatives sont proposées dans la littérature pour contrecarrer les effets nocifs du bruit impulsif sur les transmissions en PLC. Cependant, seules très peu d'entre elles présentent une complexité acceptable pour un récepteur PLC. En particulier, les techniques d'écrêtage et d'effacement sont d'une efficacité remarquable dans la mesure où elles offrent un très bon compromis entre complexité et amélioration des performances en présence de bruit impulsif. Dans cette thèse, une optimisation de la détermination du seuil de chacune des deux non-linéarités, qui se fait très souvent de manière empirique, est réalisée de manière analytique. Des structures adaptatives de réduction de bruit impulsif asynchrone sont également proposées au niveau du récepteur PLC. D'autre part, compte tenu de ses très bonnes propriétés de sélectivité fréquentielle et de son gain en efficacité spectrale par rapport à l'OFDM avec préfixe cyclique (CP-OFDM), l'OFDM/Offset QAM (OFDM/OQAM) peut être vue comme une modulation multiporteurse alternative pour les transmissions haut débit sur PLC. Cependant, aucune étude ne s'est réellement intéressée aux performances d'une telle modulation en environnement impulsif. Dans cette thèse, une analyse du comportement d'un système OFDM/OQAM en présence de bruit impulsif asynchrone est effectuée. Une évaluation théorique de l'expression du rapport logarithmique de vraisemblance (LLR) pour ce type de modulation, en transmission codée, est également proposée. Les performances en terme de taux d'erreur binaire sont évaluées en environnement PLC réalistes et comparées avec celles obtenues en CP-OFDM codé. Enfin, un nouveau point de vue sur une diversité supplémentaire de l'OFDM/OQAM est présenté
This thesis aims at improving some asynchronous impulsive noise reduction techniques for broadband transmissions over indoor power lines. Indeed, beside the particular physical properties of this type of medium, asynchronous impulsive noise remains one of the main causes of performance degradation in powerline communications (PLC). Such an impairment is usually coped with retransmission strategies at the price of a spectral efficiency loss. Although several other countering strategies are proposed in the literature, only very few of them exhibit a reasonable complexity. In particular, the clipping and the blanking approaches present a very good trade-off between the impulsive noise mitigation and the complexity of the implementation. In this thesis, an optimization of the threshold determination, which is usually empirically done, is performed analytically both for the clipping and the blanking non-linearities. Moreover, some adaptive receiver structures for asynchronous impulsive noise reduction over PLC are proposed. On the other hand, because of its good frequency selectivity features and its spectral efficiency gain compared to cyclic-prefix OFDM (CP-OFDM), the OFDM/Offset QAM (OFDM/OQAM) can be seen as an alternative multicarrier modulation scheme for transmission over power lines. Since no study was dedicated to analyze such a modulation in an impulsive environment, this thesis investigates the performance behavior of an OFDM/OQAM modulated system corrupted by asynchronous impulsive noise. Furthermore, a thorough Log-Likelihood Ratio (LLR) computation is derived for coded OFDM/OQAM transmissions under realistic PLC conditions, and the performance results are compared with those obtained with coded CP-OFDM. Finally, a new diversity of the OFDM/OQAM modulation is pointed out in this work

Les travaux de cette thèse sont consacrés aux différents problèmes de traitement des Signaux à Phase Polynomiale dans des environnements fortement dégradés, que se soit par de fort niveaux de bruit ou par la présence de bruit impulsif, bruit que nous avons modélisé en ayant recourt à des lois alpha-stables. La robustesse au bruit est un sujet classique de traitement du signal et si de nombreux algorithmes sont capables de fonctionner avec de forts niveaux de bruits gaussiens, la présence de bruit impulsif a souvent pour conséquence une forte dégradation des performances voir une impossibilité d'utilisation. Récemment, plusieurs algorithmes ont été proposés pour prendre en compte la présence de bruit impulsif avec toutefois une contrainte: ces algorithmes voient généralement leurs performances se dégrader lorsqu'ils sont utilisés avec du bruit gaussien, et en conséquence nécessitent une sélection préalable de l'algorithme adapté en fonction de l'usage. L'un des points abordé dans cette thèse a donc été la réalisation d'algorithmes robustes à la nature du bruit en ce sens que leurs performances sont similaires, que le bruit additif soit gaussien ou alpha-stable. Le deuxième point abordé a été la réalisation d'algorithmes rapides, une capacité difficile à cumuler à la robustesse
The research works of this thesis deal with the processings of polynomial phase signals in heavily corrupted environnements, whatsoever noise with high levels or impulse noise, noise modelled by the use of alpha-stable laws. Noise robustness is a common task in signal processing and if several algorithms are able to work with high gaussian noise level, the presence of impulse noise often leads to a great loss in performances or makes algorithms unable to work. Recently, some algorithms have been built in order to support impulse noise environnements but with one limit: the achievable results decrease with gaussian noise situations and thus needs as a first step to select the good method versus the kind of the noise. So one of the key points of this thesis was building algorithms who were robust to the kind of the noise which means that they have similar performances with gaussian noise or alpha-stable noise. The second key point was building fast algorithms, something difficult to add to robustness

Avec le développement des techniques d'accès telles que le xDSL ou le FTTH, la plupart des opérateurs de télécommunications proposent de nouveaux services à très haut débit, tels que l'Internet, la téléphonie ou la télévision sur IP. En prolongement du réseau d'accès, l'utilisation de systèmes à courants porteurs domestiques permet d'accéder à l'ensemble de ces services au niveau de chaque prise de l'habitation. Cependant, le réseau électrique n'est pas adapté pour la transmission d'un signal numérique et les autres dispositifs électriques connectés risquent de perturber la communication. Ce travail de thèse consiste à analyser le fonctionnement des systèmes à courants porteurs face à ces perturbations et propose plusieurs solutions d'optimisation complémentaires. D'une part, nous nous sommes intéressés à la détection et la mitigation des perturbations impulsives, en exposant des techniques qui ont permis d'améliorer les performances et la qualité de service des systèmes. D'autre part, nous développons des algorithmes de diminution du bruit introduit par le convertisseur analogique/numérique, ce qui permet de résoudre de fortes contraintes d'implémentation. Enfin, l'étude s'attache à définir une meilleure gestion du spectre de puissance, afin d'augmenter les débits et la qualité de service tout en respectant les contraintes de la réglementation.

Le travail présenté dans cette thèse traite de l'application de la technologie des courants porteurs en ligne (CPL) en vue de caractériser l'environnement électromagnétique des réseaux domestiques. Le réseau électrique n'étant pas initialement conçu pour supporter des transmissions à haut débit, les performances des systèmes CPL ne sont donc pas optimisées. Dans ce contexte, nous avons étudié dans un premier temps les systèmes CPL, par le biais de la fonction de transfert du réseau électrique domestique en proposant un modèle déterministe de canal CPL à large bande basé sur la théorie des Lignes de Transmission. On s'est ensuite focalisé sur l'étude des bruits impulsifs générés par des appareils domestiques et qui affectent de façon préjudiciable la qualité de transmissions. Ce type de perturbateur est généralement caractérisé au niveau du récepteur. Pour notre part, nous proposons une approche innovante de modélisation du bruit impulsif à la source s’appuyant sur la caractérisation du générateur de bruit se trouvant à l'intérieur de chaque appareil domestique considéré. Une modélisation des bruits stationnaires véhiculés par le canal CPL est également abordée dans cette thèse. Enfin, une étude de coexistence entre les systèmes CPL et VDSL2 dans le réseau domestique est proposée. Le couplage électromagnétique entre ces deux réseaux est analysé à l’aide de notre outil de simulation et une étude paramétrique exhaustive est effectuée afin d'analyser l'impact sur les performances de transmission en termes de débit, de portée ou de qualité de service
This thesis deals with the application of the technology of the Power Line Communications (PLC) to characterize the electromagnetic environment of the Home Networks. The electric network not being initially conceived to support broadband transmissions, the performances of the PLC systems are not thus optimized. In this context, we first studied the PLC systems with the help of the transfer function associated to the electric network and by proposing a deterministic model for the PLC channel based on the Transmission Lines Theory. Then we focused on the study of the impulsive noises generated by domestic equipment and which affect in a harmful way the quality of the transmission. This type of perturbation is generally characterized at the receiver side. With regard to this issue we propose an innovative approach to model the impulsive noise at the source based on the characterization of the generator of noise being inside every considered domestic device. The modelling of the stationary present on the PLC channel is also approached on this thesis. Finally, a study of the coexistence between PLC systems and VDSL2 systems in the Home Network is proposed. The electromagnetic coupling between these two networks is carried out by means of our simulation tool and an exhaustive parametric study is made in order to analyze the impact on the performances of the transmission in terms of throughput, reach or quality of service

La technologie VDSL succède aux systèmes ADSL pour délivrer de l'information à des débits plus élevés (dizaines de Mbps) en utilisant également la paire téléphonique comme support de transmission. Sur le plan normatif, cette technologie donne lieu actuellement à une compétition entre deux types de modulation, monoporteuse SCM et multiporteuse DMT. Les performances des transmissions VDSL dépendent, en plus des caractéristiques de l'environnement de transmission, de la modulation mise en oeuvre. En particulier, les bruits impulsifs qui se couplent sur la ligne de transmission affectent différemment les systèmes SCM-VDSL et DMT-VDSL. Ce travail de thèse aborde l'étude comparative de l'impact des bruits impulsifs sur ces deux types de systèmes. La première partie décrit les caractéristiques de l'environnement de Transmission, à savoir la fonction de transfert du canal ainsi que les bruits stationnaires, Radio-Fréquences et impulsifs susceptibles de dégrader les performances de la liaison VDSL. Elle met en évidence également les fonctionnalités des systèmes SCM-VDSL et DMT-VDSL. La deuxième partie traite de l'impact du bruit impulsif sur le système monoporteuse SCM-VDSL qui nécessite l'implémentation d'une égalisation temporelle pour pallier les interférences entre symboles (IES). Pour évaluer l'effet du bruit impulsif sur la liaison SCM-VDSL, la chaîne de transmission dans sa globalité a été modélisée avec la fonction d'égalisation. La confrontation des résultats de simulations et expérimentaux obtenus par l'injection de bruits impulsifs a permis de valider le modèle développé. La modélisation de l'impact du bruit impulsif sur le système DMT-VDSL fait l'objet de la troisième partie. Elle repose sur les caractéristiques de la modulation DMT qui rendent l'égalisation triviale. La simulation s'affranchit donc de sa mise en oeuvre et s'effectue ainsi complètement dans le domaine fréquentiel. La méthode que nous proposons a été validée en comparant les résultats obtenus à ceux fournis par une approche de modélisation classique. La dernière partie présente une étude paramétrique ayant pour objet la comparaison de l'impact du bruit impulsif sur les deux systèmes monoporteuse et multiporteuse, pour différentes configurations des paramètres propres aux systèmes (débit, paramètres du codage Reed-Solomon et de l'entrelacement), et des paramètres liés aux caractéristiques du bruit impulsif. La comparaison est effectuée également pour les deux systèmes quand des puits de puissance sont implémentés dans les bandes radio-amateurs. Les résultats obtenus permettent d'évaluer leurs performances en terme de portée et de débit d'une part, et enterme de délai requis pour la correction des erreurs occasionnéespar la présence de bruit impulsif d'autre part
The latest DSL technology, called Very-high Digital Subscriber Line (VDSL), is intended to convey bit-rates up to 50 Mbps on the ordinary telephone access network. The standardization process is witnessing a competition between two modulation schemes: a single carrier modulation (SCM) and a multicarrier modulation (DMT). The VDSL transmissions performance depends on the electromagnetic environment as well as the implemented modulation. In particular, Impulse Noise, which is coupled on the copper lines, affects differently the SCM-VDSL and DMT-VDSL systems. The purpose of this thesis is to carry out a comparative study of the two systems in an Impulse Noise environment. First, the transmission environment characteristics are presented. The channel impulse response and the different noises liable to impair the VDSL transmission are detailed. The common transmission blocs to the two VDSL systems are explained. A second part is intended to the SCM-VDSL transmission modelling. The receiver of this system requires the implementation of an equalization structure to reduce the ISI. The consideration of Impulse Noise is carried out in the time domain. The developed simulation tool is validated through comparison with measurement results. A third part deals with the modelling of the Impulse Noise impact on DMT-VDSL transmissions. The modelling approach uses the characteristics of the DMT modulation and is led in the frequency domain. This method is simple to carry out since no equalization is needed. The two simulation tools are used in the last part to compare the two systems. First, the performance in terms of bit-rate of SCM-VDSL and DMT-VDSL is investigated for different line configurations (line length and presence of bridge taps) and for different transmission masks (with and without notches). The impact of Impulse Noise is examined for the two systems by considering the different parameters needed to optimize the robustness of the VDSL systems to this noise category

Au cours de ces dernières années, le réseau électrique est devenu un candidat incontournable pour la transmission de données à haut débit à l’intérieur des bâtiments. De nombreuses solutions sont actuellement à l’étude afin d’optimiser ces technologies connues sous le nom Courants Porteurs en Ligne (CPL) ou PLC (Power-Line Communications). La technique MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) a été tout récemment transposée au réseau filaire électrique pour lequel différents modes d’alimentation peuvent être envisagés entre la phase, le neutre et la terre. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons deux contributions originales à l’étude des communications numériques sur le réseau électrique à l’intérieur des bâtiments. La première contribution concerne la modélisation du canal MIMO-PLC. En repartant d’un modèle du canal paramétrique SISO (Single-Input Single-Output) connu dans la littérature, nous proposons un modèle du canal MIMO en considérant un nouveau paramètre caractérisant la corrélation spatiale. Le modèle proposé permet de représenter fidèlement la corrélation spatiale des mesures effectuées à l’échelle européenne. La deuxième contribution concerne le bruit impulsif présent sur le réseau électrique domestique qui constitue un problème majeur dans les systèmes de communications. Nous proposons une méthode basée sur la notion de capacité de coupure afin d’optimiser le débit moyen dans les systèmes OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) soumis aux bruits impulsifs. D’abord, nous étudions la capacité du système en fonction d’une marge de bruit fournie aux symboles transmis. Ensuite, nous déterminons l’expression analytique de la probabilité de coupure (outage) d’un symbole OFDM en fonction de cette marge, en étudiant de manière détaillée l’interaction entre l’impulsion de bruit et le symbole. A partir de ces deux calculs, nous déduisons la capacité de coupure. Puis, nous proposons une approche qui maximise l’espérance mathématique du débit reçu. Finalement, nous présentons les résultats obtenus dans le cas particulier d’une transmission à haut débit sur PLC en présence de bruits impulsifs
In recent years, the electrical network has become an essential candidate for high-speed data transmission inside buildings. Many solutions are currently underway in order to optimize these technologies known under the name of in-home Power-Line Communications (PLC). Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) technique has recently been transposed into power-line networks for which different signal feeding possibilities can be considered between phase, neutral and earth wires. In this thesis, we propose two original contributions to indoor broadband PLC. The first contribution concerns the MIMO-PLC channel modeling. Based on a Single-Input Single-Output (SISO) parametric channel model presented in the literature, we propose a MIMO one by considering a new parameter which characterizes the spatial correlation. The proposed model enables an accurate description of the spatial correlation of European MIMO PLC field measurements. The second contribution is related to the impulsive noise present in power-line networks which constitutes a major problem in communications systems. We propose an outage capacity approach in order to optimize the average data rate in Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) systems affected by impulsive noise. First, we study the channel capacity as a function of a noise margin provided to the transmitted symbols. Then we determine the analytical expression of the outage probability of an OFDM symbol in terms of the noise margin, by studying in detail the interaction between the noise impulse and the symbol. Based on the two aforementioned relations, we deduce the outage capacity. Then we propose an approach that enables to maximize the average system data rate. Finally, we present the results in the particular case of indoor broadband PLC in the presence of impulsive noise

Les schémas de Codage Vidéo Linéaire (CVL) inspirés de SoftCast ont émergé dans la dernière décennie comme une alternative aux schémas de codage vidéo classiques. Ces schémas de codage source-canal conjoint exploitent des résultats théoriques montrant qu’une transmission (quasi-)analogique est plus performante dans des situations de multicast que des schémas numériques lorsque les rapports signal-à-bruit des canaux (C-SNR) diffèrent d’un récepteur à l’autre. Dans ce contexte, les schémas de CVL permettent d’obtenir une qualité de vidéo décodée proportionnelle au C-SNR du récepteur.Une première contribution de cette thèse concerne l’optimisation de la matrice de précodage de canal pour une transmission de type OFDM de flux générés par un CVL lorsque les contraintes de puissance diffèrent d’un sous-canal à l’autre. Ce type de contrainte apparait en sur des canaux DSL, ou dans des dispositifs de transmission sur courant porteur en ligne (CPL). Cette thèse propose une solution optimale à ce problème de type multi-level water filling et nécessitant la solution d’un problème de type Structured Hermitian Inverse Eigenvalue. Trois algorithmes sous-optimaux de complexité réduite sont également proposés. Des nombreux résultats de simulation montrent que les algorithmes sous-optimaux ont des performances très proches de l’optimum et réduisent significativement le temps de codage. Le calcul de la matrice de précodage dans une situation de multicast est également abordé. Une seconde contribution principale consiste en la réduction de l’impact du bruit impulsif dans les CVL. Le problème de correction du bruit impulsif est formulé comme un problème d’estimation d’un vecteur creux. Un algorithme de type Fast Bayesian Matching Pursuit (FBMP) est adapté au contexte CVL. Cette approche nécessite de réserver des sous-canaux pour la correction du bruit impulsif, entrainant une diminution de la qualité vidéo en l'absence de bruit impulsif. Un modèle phénoménologique (MP) est proposé pour décrire l’erreur résiduelle après correction du bruit impulsif. Ce modèle permet de d’optimiser le nombre de sous-canaux à réserver en fonction des caractéristiques du bruit impulsif. Les résultats de simulation montrent que le schéma proposé améliore considérablement les performances lorsque le flux CVL est transmis sur un canal sujet à du bruit impulsif
SoftCast based Linear Video Coding (LVC) schemes have been emerged in the last decade as a quasi analog joint-source-channel alternative to classical video coding schemes. Theoretical analyses have shown that analog coding is better than digital coding in a multicast scenario when the channel signal-to-noise ratios (C-SNR) differ among receivers. LVC schemes provide in such context a decoded video quality at different receivers proportional to their C-SNR.This thesis considers first the channel precoding and decoding matrix design problem for LVC schemes under a per-subchannel power constraint. Such constraint is found, e.g., on Power Line Telecommunication (PLT) channels and is similar to per-antenna power constraints in multi-antenna transmission system. An optimal design approach is proposed, involving a multi-level water filling algorithm and the solution of a structured Hermitian Inverse Eigenvalue problem. Three lower-complexity alternative suboptimal algorithms are also proposed. Extensive experiments show that the suboptimal algorithms perform closely to the optimal one and can reduce significantly the complexity. The precoding matrix design in multicast situations also has been considered.A second main contribution consists in an impulse noise mitigation approach for LVC schemes. Impulse noise identification and correction can be formulated as a sparse vector recovery problem. A Fast Bayesian Matching Pursuit (FBMP) algorithm is adapted to LVC schemes. Subchannels provisioning for impulse noise mitigation is necessary, leading to a nominal video quality decrease in absence of impulse noise. A phenomenological model (PM) is proposed to describe the impulse noise correction residual. Using the PM model, an algorithm to evaluate the optimal number of subchannels to provision is proposed. Simulation results show that the proposed algorithms significantly improve the video quality when transmitted over channels prone to impulse noise

Dans un nombre croissant d'applications, les perturbations rencontrées s'éloignent fortement des modèles classiques qui les modélisent par une gaussienne ou un mélange de gaussiennes. C'est en particulier le cas des bruits impulsifs que nous rencontrons dans plusieurs domaines, notamment celui des télécommunications. Dans ce cas, une modélisation mieux adaptée peut reposer sur les distributions alpha-stables. C'est dans ce cadre que s'inscrit le travail de cette thèse dont l'objectif est de concevoir de nouvelles méthodes robustes pour l'estimation conjointe état-bruit dans des environnements impulsifs. L'inférence est réalisée dans un cadre bayésien en utilisant les méthodes de Monte Carlo séquentielles. Dans un premier temps, cette problématique a été abordée dans le contexte des systèmes de transmission OFDM en supposant que les distorsions du canal sont modélisées par des distributions alpha-stables symétriques. Un algorithme de Monte Carlo séquentiel a été proposé pour l'estimation conjointe des symboles OFDM émis et des paramètres du bruit $\alpha$-stable. Ensuite, cette problématique a été abordée dans un cadre applicatif plus large, celui des systèmes non linéaires. Une approche bayésienne non paramétrique fondée sur la modélisation du bruit alpha-stable par des mélanges de processus de Dirichlet a été proposée. Des filtres particulaires basés sur des densités d'importance efficaces sont développés pour l'estimation conjointe du signal et des densités de probabilité des bruits

Le travail présenté dans cette thèse a pour objectif de proposer et d'évaluer les performances de différentes techniques de suppression de bruit impulsif de type asynchrone adaptées aux transmissions sur courants porteurs en lignes (CPL) indoor. En effet, outre les caractéristiques physiques spécifiques à ce type de canal de transmission, le bruit impulsif asynchrone reste la contrainte sévère qui pénalise les systèmes CPL en terme de QoS. Pour remédier aux dégradations dues aux bruits impulsifs asynchrones, les techniques dites de retransmission sont souvent très utilisées. Bien qu'elles soient efficaces, ces techniques de retransmission conduisent à une réduction de débit et à l'introduction de délais de traitement supplémentaires pouvant être critiques pour des applications temps réel. Par ailleurs, plusieurs solutions alternatives sont proposées dans la littérature pour minimiser l'impact du bruit impulsif sur les transmissions CPL. Cependant, le nombre de techniques, qui permettent d'obtenir un bon compromis entre capacité de correction et complexité d'implantation reste faible pour les systèmes CPL. Dans ce contexte, nous proposons dans un premier temps d'utiliser un filtre linéaire adaptatif : le filtre de Widrow, nommé aussi ADALINE (ADAptive LInear NEuron), que nous utilisons comme méthode de débruitage pour les systèmes CPL. Pour améliorer les performances du débruitage effectué à l'aide d'ADALINE, nous proposons d'utiliser un réseau de neurones (RN) non linéaire comme méthode de débruitage. Le réseau de neurones est un bon outil qui est une généralisation de la structure du filtre ADALINE. Dans un deuxième temps, pour améliorer les performances du débruitage par un réseau de neurones, nous proposons un procédé d'annulation du bruit impulsif constitué de deux algorithmes : EMD (Empirical Mode Decomposition) associé à un réseau de neurones de type perceptron multicouches. L'EMD effectue le prétraitement en décomposant le signal bruité en signaux moins complexes et donc plus facilement analysables. Après quoi le réseau de neurones effectue le débruitage. Enfin, nous proposons une méthode d'estimation du bruit impulsif utilisant la méthode GPOF (Generalized Pencil Of Function). L'efficacité des deux méthodes, EMD-RN et la technique utilisant l'algorithme GPOF, est évaluée en utilisant une chaîne de simulation de transmission numérique compatible avec le standard HPAV.

Cette thèse a pour cadre les transmissions sur les réseaux CPL-BE et les réseaux de capteurs à faible capacité. L'état de l'art classique sur la protection de l'information dans la transmission par réseaux de capteurs fait référence à l'utilisation de codage distribué où les relais implémentent des opérations de parité (mélange des flux) sur les data issues des capteurs. Cependant, il est difficile, de par la nature variable de la qualité des liens en liaisons sans fil, de contrôler la qualité du codeur équivalent construit et de maintenir ses performances au cours du temps. C'est pourquoi nous nous sommes orientés dans cette thèse vers la recherche de schémas de codage différents qui résistent mieux à la variation de qualité des liaisons à travers le réseau. Notre choix s'est porté sur le codage par sous-espace inspiré des travaux de Gabidulin. Le but est de former un code qui utilise une métrique simple et résistante pour sécuriser les transmissions sur le réseau. Les codes à métrique de rang répondent bien à ce besoin car il n'y a qu'à contrôler le rang de la matrice obtenue en réception pour vérifier l'intégrité de la transmission. Les codes à métrique de rang et leur algorithme de décodage ont été étudiés dans un premier temps. Puis, les performances du code LRPC proposé concaténé avec les codes convolutifs sont testées dans des schémas de transmission des contextes différents
This thesis considers the context of transmissions on CPL-BE networks and low-capacity sensor networks. The state of the art on information protection intransmission by sensor networks refers to the use of distributed coding, where therelays implement parity operations (mixing of streams) on data transmitted by thesensors. However, due to the varying nature of the quality of the wireless links, it is difficult to control the quality of the equivalent encoder constructed and to maintain its performance over time. Therefore, in this thesis, we have focused on the search for different coding schemes that are better resist the variation in the quality of the links across the network. Our choice was based on the sub-space coding inspired by Gabidulin's work. The goal is to form a code that uses a simple and resistant metric to secure transmission across the network. Rank metric codes respond well to this need because it only has to control the rank of the matrix obtained in reception to verify the integrity of the transmission. The rank metric codes and their decoding algorithm were studied in a first step. Then, the performance of the proposed LRPC code concatenated with the convolutional codes is tested in transmission schemes of different contexts

Cette thèse s'inscrit dans le domaine du Smart Grid. Les SGs améliorent la sécurité des réseaux électriques et permettent une utilisation adaptée de l'énergie disponible de manière limitée. Ils augmentent également l'efficacité énergétique globale en réduisant la consommation. L'utilisation de cette technologie est la solution la plus appropriée car elle permet une gestion plus efficace de l'énergie. Dans ce contexte, des compagnies comme Hydro-Québec déploient des réseaux de capteurs pour contrôler les principaux équipements. Pour réduire les coûts de déploiement et la complexité du câblage, un réseau de capteurs semble être une solution optimale. Cependant, son déploiement nécessite une connaissance approfondie de l'environnement. Les postes à haute tension sont des points stratégiques du réseau électrique et génèrent un bruit impulsif qui dégrade les performances des communications sans fil. Les travaux dans cette thèse sont centrés sur le développement de protocoles de communication performants dans ces milieux fortement perturbés. Nous avons proposé une première approche basée sur la concaténation du code à métrique de rang et le code convolutif avec la modulation OFDM. C'est une technique très efficace pour réduire l'effet du bruit impulsif tout en ayant un niveau de complexité assez faible. Une autre solution basée sur un système multi-antennaire est développée. Nous avons aussi proposé un système MIMO coopératif codé en boucle fermée basée sur le code à métrique de rang et le précodeur max-dmin. La deuxième technique est également une solution optimale pour améliorer la fiabilité du système et réduire la consommation énergétique dans les réseaux de capteurs
This thesis is mainly in the Smart Grid domain. SGs improve the safety of electrical networks and allow a more adapted use of electricity storage, available in a limited way. SGs also increase overall energy efficiency by reducing peak consumption. The use of this technology is the most appropriate solution because it allows more efficient energy management. In this context, manufacturers such as Hydro-Quebec deploy sensor networks in the nerve centers to control major equipment. To reduce deployment costs and cabling complexity, the option of a wireless sensor network seems the most obvious solution. However, deploying a sensor network requires in-depth knowledge of the environment. High voltages substations are strategic points in the power grid and generate impulse noise that can degrade the performance of wireless communications. The works in this thesis are focused on the development of high performance communication protocols for the profoundly disturbed environments. For this purpose, we have proposed an approach based on the concatenation of rank metric and convolutional coding with orthogonal frequency division multiplexing. This technique is very efficient in reducing the bursty nature of impulsive noise while having a quite low level of complexity. Another solution based on a multi-antenna system is also designed. We have proposed a cooperative closed-loop coded MIMO system based on rank metric code and max-dmin precoder. The second technique is also an optimal solution for both improving the reliability of the system and energy saving in wireless sensor networks

Ce memoire est consacre au probleme de la supervision d'environnements reels de bruits impulsifs. L'objectif est de developper une methode capable de detecter, dans un flux continu de bruits transitoires, les evenements acoustiques qui ne s'inscrivent pas dans une certaine regularite du signal. Nous montrons que les techniques classiques de detection de ruptures sont mal adaptees a la surveillance d'un milieu intrinsequement irregulier. Ceci nous amene a adopter une approche de plus haut niveau, basee sur le regroupement en classes des differentes composantes acoustiques de l'environnement. L'etude bibliographique des algorithmes de classification automatique montre leur difficulte a classifier des formes qui peuvent etre superposees. Or le recouvrement de signaux emis par differentes sources acoustiques est probable dans des milieux complexes. Nous proposons une solution neuro-mimetique originale au probleme de la modelisation dynamique du signal. Il s'agit d'une memoire associative nonsupervisee qui adapte sa structure par deux processus inter-dependants : la modelisation du signal par classification d'unites acoustiques recurrentes et la detection d'evenements provoquant la rupture du modele. L'architecture proposee permet la detection et la classification de formes acoustiques lineairement melangees. Neanmoins, la co-occurence d'une rupture et d'une forme acoustique referencee provoque une mauvaise formation du modele due au melange des prototypes des classes. La separation des classes melangees peut etre consideree comme un probleme de separation de sources. Ceci nous amene a implanter, dans l'architecture neuronale proposee, un mecanisme d'apprentissage qui s'inspire des methodes de separation aveugle de sources. Il s'agit d'un processus d'auto-organisation du classifieur neuronal qui minimise la dependance statistique des classes. Les performances de cet algorithme sont evaluees a la fois en detection de ruptures et en classification non-supervisee. Nos tests montrent le bon comportement du modele dans des situations de fort taux de superposition des formes acoustiques ainsi qu'une degradation sensible des performances en presence de bruit blanc de forte energie

La particularite des systemes adsl est de transmettre de l'information a haut debit sur l'infrastructure cuivre existante des reseaux de telecommunications. Malheureusement, en raison des caracteristiques non ideales de la paire de cuivre, il se pose inevitablement des problemes de compatibilite electromagnetique. En effet, des bruits impulsifs sont generes par couplage sur les lignes telephoniques et occasionnent typiquement des salves d'erreurs susceptibles de degrader la qualite de la transmission. Dans ce contexte, ce travail de these consiste a etudier l'impact des bruits impulsifs sur la transmission adsl et a determiner en consequence les parametres qui permettront de minimiser leur effet prejudiciable. Une premiere partie aborde le calcul de l'immunite electromagnetique de differents types de cables du reseau de telecommunications afin d'etablir ceux qui sont les plus adaptes a la transmission de hauts debits. Cette etude s'appuie sur un logiciel de topologie electromagnetique et un modele de symetrie du cable etudie. Apres cette optimisation du support physique, la deuxieme partie traite du bruit impulsif et de son impact sur la transmission adsl. Dans ce but, une methode de calcul du nombre d'erreurs binaires generees par un bruit impulsif a ete developpee. Les resultats obtenus par cette approche, originale et particulierement simple a mettre en uvre, ont ete valides par des resultats experimentaux d'injection de bruits sur une liaison adsl. Enfin, ce code de calcul a permis de comprendre l'influence de l'ensemble des parametres qui agissent sur l'impact d'un bruit impulsif. Ces parametres sont lies a la configuration des modems, a l'environnement electromagnetique et au support physique. Par cette approche, il est alors possible de determiner pour une configuration donnee les valeurs optimales de ces parametres afin de minimiser l'impact des bruits impulsifs.

L'objectif de ce travail est d'étudier l'influence de la rigidité de chaussée sur le bruit de contact pneumatique-chaussée. Ce bruit de roulement a renforcé sa part relative dans le bruit global émis par les véhicules en circulation du fait d'un renforcement de la réglementation sur les niveaux sonores maximum à l'émission des véhicules routiers. Les mécanismes de génération du bruit de roulement sont bien identifiés, ils sont d'origine vibratoire (excitation et rayonnement du pneumatique principalement sous l'effet de la rugosité de la chaussée), et aérodynamique (effet résonateur, phénomènes propagatifs locaux). Bien que la rigidité de chaussée soit un paramètre de second ordre et négligée au profit de la texture géométrique et de l'absorption de la surface routière, nous nous sommes intéressés à sa caractérisation. Afin d'étudier l'influence d'un tel paramètre sur le bruit de contact pneumatique-chaussée, nous avons procédé à la modélisation de la chaussée d'une part et à celle du pneumatique d'autre part. L'étude dynamique du pneumatique a consisté à déterminer les modes propres du pneumatique libre puis écrasé par la méthode des éléments finis à l'aide du code de calcul CESAR-LCPC. Un modèle de chaussée qui permet d'établir sa fonction de transfert en fonction de la rigidité du revêtement a été établi à l'aide d'une sollicitation de type impulsionnelle et validé expérimentalement. Enfin, un modèle complet regroupant les modèles validés du pneumatique et de la chaussée a été établi. L'état vibratoire du modèle complet a été raccordé à une équation de propagation via une méthode basée sur les éléments finis de frontière. Le module acoustique par équation intégrale que nous avons utilisé a permis de déterminer le champ de pression sonore dans tout l'espace en fonction de la fréquence et pour différentes valeurs de rigidité de chaussée.

Pour des applications médicales ou en histoire de l'art, un système compact de production de rayonnement X monochromatique à haut flux par effet Compton nécessite de disposer d’une source laser impulsionnelle de forte puissance moyenne avec des durées de quelques picosecondes. Pour atteindre un haut flux de rayonnement X, le laser devra être injecté dans une cavité Fabry-Perot de haute finesse afin d’atteindre les puissances laser moyennes requises. Par conséquent, le laser devra avoir une bonne qualité de mode et de faibles bruits. Afin d’atteindre ces objectifs, nous avons étudié la réalisation d’oscillateurs à blocage de modes passif délivrant des puissances moyennes de plus de 10 W avec des impulsions d’une durée entre 10 et 20 ps. Au cours de ce travail, deux oscillateurs de haute puissance moyenne ont été conçus et réalisés : l’un à pompage radial avec Nd:YAG comme milieu de gain et l’autre à pompage longitudinal avec comme milieu de gain Nd:YVO4. Le développement du second oscillateur a donné lieu à une étude expérimentale de la réduction de la durée des impulsions qui nous permet d’ajuster la durée entre 46 ps et 12 ps en régime de blocage de modes passif. Les résultats expérimentaux ont été expliqués à l’aide d’une simulation numérique et une solution analytique a été trouvée pour prédire la durée des impulsions. Enfin, une étude des caractéristiques des bruits de l’oscillateur Nd:YVO4 a été réalisée. Ces mesures ont permis de mettre en évidence qu’un oscillateur de forte puissance moyenne a les capacités pour être aussi peu bruyant que des oscillateurs de faible puissance et à faibles bruits. En résumé nous avons développé un oscillateur puissant (20W), à une longueur d’onde de 1064 nm, avec des durées d’impulsions courtes (15 ps), une bonne qualité de faisceau (M2<1,2) et de faibles bruits (gigue temporelle <1,2 ps RMS 100Hz-1MHz non asservi). Par conséquent, notre oscillateur puissant est un excellent candidat pour faire partie de la machine compacte de rayonnement X monochromatique et à haut flux
For medical or cultural heritage applications, a compact, monochromatic, Compton x-ray source system needs a powerful, few picosecond laser source. To obtain high-x-ray-flux, the laser should be coupled to a high-finesse Fabry-Perot cavity to reach the required laser power. Therefore, the laser should have a good beam quality and low noises. In order to reach theses requirements, we have studied passive mode-locking oscillators delivering more than 10 W average power and between 10 and 20 ps pulse duration.Two high-power oscillators have been designed and implemented: a side-pumped Nd:YAG and an end-pumped Nd:YVO4 oscillator. With the second oscillator, we have studied the experimental reduction of pulse duration. We obtained a decrease from 46 ps to 12 ps in the continuous-wave mode-locked regime. Those experimental results have been explained by a numerical simulation and furthermore, we have developed an analytical solution to predict the pulse duration of such oscillator. Finally, we studied the noise characteristics of the Nd:YVO4 oscillator. Our measurements have shown that a high-power oscillator might be as low-noise as other low-power, low-noise oscillators. In conclusion, we have developed a powerful (20W), 1064nm-wavelength, short-pulses (15ps), good-beam-quality (M2<1.2) and low-noise free-running oscillator (timing jitter <1.2 ps RMS 100Hz-1MHz). Therefore, our high-power oscillator is an excellent candidate to be part of a compact, high-flux, monochromatic x-ray source

L'influence de surcharges micro-ondes de fort niveau sur des transistors à effet de champ faible a été étudiée. Un banc de test de caractérisation statique et dynamique du composant avant at après chaque impulsion a été mis au point au CERT/DERMO et a permis de mettre en évidence tois phases de dégradation (temporaire, graduelle et catastrophique) ainsi qu'une phase de guérison apparente. Des différences de comportements sont apparues entre HEMTs et MEFETs inhérentes à la technologie du transistor. L'influence de surcharges micro-ondes permanentes a également été étudiée expérimentalement et théoriquement à l'aide d'une modélisation non linéaire qui décrit le comportement du composant actif jusqu'à des niveaux d'entrée de 500 mW. L'importance de l'environnement électrique du transistor a été mise en évidence par ses effets sur le fonctionnement non linéaire du composant et sur sa puissance critique de dégradation.

L’objectif de ce travail est de concevoir un radar anticollision micro-onde qui sera embarqué sur les véhicules pour renforcer la sécurité routière. Deux technologies radars ont été testées : le radar à impulsions et le radar à modulation de fréquence. Les deux radars sont adaptés à la détection d'obstacles, mais ne permettent pas la détection de certains intervalles de distances. La solution a été d'associer ces deux radars dans un seul ensemble que nous appelons radar bi mode. Ce dernier a été ainsi réalisé et teste avec succès en temps réel. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés aux radars basés sur le récepteur à corrélation considéré comme récepteur optimal. Cette technique a été associée à un codage numérique utilisant les séquences pseudo-aléatoires. Une solution plus économique utilisant une corrélation à un bit a été proposée. Une étude théorique originale a été présentée pour évaluer les performances de ce radar et surtout en rapport signal au bruit a la sortie du récepteur. Plusieurs cas ont été étudies par des simulations qui viennent renforcer l'étude théorique présentée. Finalement des tests utilisant un prototype du radar à corrélation montrent la faisabilité de la technique appliquée au domaine de l'anticollision

Le bruit des moteurs diesel fait l'objet d'un intérêt particulier de la part des constructeurs automobile dans leur démarche d'assurer la qualité d'une voiture. Le bruit diesel au ralenti est un bruit impulsif répétitif qui peut provoquer la gêne auditive et, de ce fait, son étude perceptive est d'une grande importance. La présente thèse adopte une approche pluridisciplinaire des bruits diesel au ralenti dans le contexte de trois domaines scientifiques: l'acoustique automobile, les méthodes de traitement du signal temps-fréquence et la perception auditive. La problématique complexe du bruit moteur est exposée en décrivant la nature physique et la signature sonore des multiples sources acoustiques du groupe moto-propulseur, ainsi que les mécanismes associés au bruit de roulement et d'écoulement. L'accent est mis sur les caractéristiques rythmiques du bruit diesel au ralenti. L'apport principal dans le domaine du traitement du signal réside dans le développement d'un algorithme d'analyse temps-fréquence et de synthèse granulaire. Cet algorithme est basé sur l'analyse d'un cycle moteur et l'extraction des paramètres pour la synthèse granulaire à l'aide du module et de la phase de la transformée de Gabor et ses dérivées. La méthode fournit une décomposition parcimonieuse du signal sur un nombre restreint d'atomes temps-fréquence et permet la reconstruction du bruit moteur par périodisation d'un cycle moteur de synthèse. Une approche perceptive originale consiste à découper en zones temps-fréquence le cycle moteur de synthèse et de modifier les paramètres des atomes constituant cette zone. Les tests de préférence et de catégorisation effectués sur les sons de synthèse avec une modification du niveau des atomes dans les zones temps-fréquence a permis de mettre en évidence l'influence du niveau et du timbre des zones, mais également l'existence d'un facteur rythmique dans la perception des bruits diesel au ralenti dû au regroupement des zones en flux auditifs. Cette observation suggère la prise en compte de ce facteur rythmique dans l'étude perceptive des bruits moteur en ralenti et, plus globalement, des bruits impulsifs répétitifs.

L'activité de notre cerveau est intrinsèquement rythmique : des oscillations sont observées à tous les niveaux de son organisation. Cette rythmicité de l'activité cérébrale influence notre perception. En effet, au lieu de superviser continuellement notre environnement, notre cerveau effectue de brèves " clichés " du monde extérieur (entre 5 et 15 par seconde). Cela crée des cycles perpétuels : notre perception visuelle fluctue en fonction de la phase de l'oscillation sous- jacente. De nombreuses données témoignent du fait que les oscillations cérébrales à différentes fréquences sont fondamentales à la formation de notre perception visuelle. Lors de cette thèse, nous avons utilisé le Paradigme de Bruit Blanc comme outil pour comprendre l'influence des oscillations sur la perception visuelle et qui par extension pourra être utilisé pour contrôler cette perception. Le paradigme de bruit blanc visuel utilise des séquences de flashs dont la luminance varie aléatoirement (créant ainsi du " bruit blanc "), comme stimuli, qui contraignent l'activité cérébrale de manière prédictible. Les réponses impulsionnelles à ces séquences de bruit blanc sont caractérisées par une composante oscillatoire forte dans la bande alpha (~10Hz), similaire à un écho perceptuel. Puisque les réponses impulsionnelles sont un modèle de la réponse de notre cerveau à un flash dans la séquence de bruit blanc, elles peuvent être utilisées pour reconstruire (plutôt qu'enregistrer) l'activité cérébrale en réponse à de nouvelles séquences de stimulation. Par ailleurs, des cibles ont été introduites au sein des séquences de bruit blanc à un niveau proche du seuil de perception, et le décours temporel de cette activité reconstruite autour de la présentation des cibles a été extrait. Ainsi, l'EEG reconstruit peut être utilisé pour étudier l'influence de ces oscillations contraintes sur la perception visuelle, indépendamment des autres types de signaux généralement enregistrés dans l'EEG. Dans un premier temps, nous avons validé le paradigme de bruit blanc en montrant que : 1) les séquences de bruits blancs influencent bien la détection des cibles, 2) les échos perceptuels évoqués par les séquences de bruit blancs sont stables dans le temps, 3) ces échos sont un bon modèle de l'activité cérébrale enregistrée par EEG, et 4) leurs bases neuronales se situent dans les aires visuelles primaires. Dans un second temps, nous avons étudié la relation entre ces oscillations cérébrales contrôlées par la séquence de bruit blanc et la détection des cibles. Ici, nous montrons que l'activité EEG reconstruite nous aide à déterminer la véritable latence à laquelle la phase de l'oscillation (thêta) influence la perception. De plus, nous avons aussi montré que l'amplitude de l'oscillation (alpha) influence la détection des cibles et ce, indépendamment des fluctuations des facteurs endogènes (tel que l'attention). Enfin, tirant parti de ce lien entre oscillation et perception, nous construisons deux algorithmes qui permettent de contrôler la perception des sujets. Tout d'abord, nous mettons au point un modèle " universel " de la perception qui permet de prédire, pour n'importe quel observateur, si une cible dans une séquence de bruit blanc sera vue ou non. Ensuite, nous construisons un modèle individuel qui utilise l'écho perceptuel de chaque sujet comme clé de cryptage et nous permet de présenter des cibles à des moments où la cible sera détectée par un sujet seulement au détriment de tous les autres sujets, créant ainsi une sorte de système de cryptage neuronal (" Neuro-Encryption ")
Our brain activity is inherently rhythmic: oscillations can be found at all levels of organization. This rhythmicity in brain activity gives a rhythm to what we see: instead of continuously monitoring the environment, our brains take "snapshots" of the external world from 5 to 15 times a second. This creates perceptual cycles: depending on the phase of the underlying oscillation, our perceptual abilities fluctuate. Accumulating evidence shows that brains oscillations at various frequencies are instrumental in shaping visual perception. At the heart of this thesis lies the White Noise Paradigm, which we designed as a tool to better understand the influence of oscillations on visual perception and which ultimately could be used to control visual perception. The White Noise Paradigm uses streams of flashes with random luminance (i.e. white noise) as stimuli, which have been shown to constrain brain oscillations in a predictable manner. The impulse response to WN sequences has a strong (subject specific) oscillatory component at ~10Hz akin to a perceptual echo. Since the impulse response is a model of how our brains respond to one single flash in the sequence, they can be used to reconstruct (rather than record) the brain activity to new stimulation sequences. We then present near-perceptual threshold targets embedded within the WN sequences and extract the time course of these predicted/reconstructed background oscillations around target presentation. Thus, the reconstructed EEG can be used to study the influence of the oscillatory components on visual perception, independently of other types of signals usually recorded in the EEG. First, we validate the White Noise Paradigm by showing that: 1) the WN sequences do modulate behaviour, 2) the perceptual echoes evoked by these WN sequences are stable in time, 3) they are a (relatively) good model of the subject's recorded brain activity and 4) their neuronal basis can be found in the early visual areas. Second, we investigate the relationship between these constrained brain oscillations and visual perception. Specifically, we show that the reconstructed EEG can help us recover the true latency at which (theta) phase influences perception. Moreover, it can help us uncover a causal influence of (alpha) power on target detection, independently from any fluctuation in endogenous factors. Finally, capitalizing on the link between oscillations and perception, we build two algorithms used to control the perception of subjects. First, we build a "universal" forward model which can predict for any observer whether a particular target will be seen or not. Second, we build a subject-dependent model which can predict whether a particular subject (for whom EEG was recorded previously) will perceive a given target or not. Critically, this can be used to present targets optimized to be perceived by one subject only, to the detriment of all other subjects, creating a sort of "Neuro-Encryption" system

Les principaux objectifs des opérateurs ferroviaires visent à accroître la sécurité, réduire les coûts d’exploitation et de maintenance et augmenter l’attractivité et les bénéfices du transport ferroviaire en offrant de nouveaux services aux passagers. Ceci ne pourra être atteint que grâce à la multiplication des échanges de données entre les différents acteurs du monde ferroviaire. L’interopérabilité, l’efficacité spectrale, l’optimisation de l’usage des ressources radio et l’amélioration de la fiabilité des communications sont des exigences fortes pour les applications de télécommunication ferroviaires. Les recherches dans le domaine de la radio cognitive ont vu le jour afin de répondre aux besoins de communication de l’armée ainsi qu’aux besoins dans les secteurs de la sécurité publique. Ces domaines partagent souvent les mêmes exigences que les chemins de fers. Ainsi, la radio cognitive a montré un potentiel prometteur pour répondre aux besoins listés précédemment. Une des principales fonctionnalités d’un dispositif de radio cognitive est de prendre conscience de son environnement radioélectrique et de détecter les bandes disponibles. Trois principaux éléments définissent l’environnement de la radio cognitive : l’utilisateur, les règles d’accès au spectre radio et les domaines radio. Cette thèse met en avant plusieurs contributions relatives à la reconnaissance de l’environnement radiofréquence et la détection de bandes libres. Plus spécifiquement, ces contributions portent sur la reconnaissance par la radio cognitive de l’occupation du spectre et de la modulation des signaux présents dans les bandes analysées. Ces fonctions ont été conçues pour le contexte ferroviaire, c’est-à-dire la grande vitesse et un environnement électromagnétique difficile en présence de bruit impulsif
An essential goal of railway operators is to increase safety, reduce operation and maintenance costs, and increase attraction and profit by offering new services to passengers. These objectives will be reached thanks to a huge increase of data fluxes exchanges between railways stakeholders and infrastructures.Interoperability, spectral efficiency, optimization of radio resource usages, and improvement of communications reliability are of significant interest for railway applications. The Cognitive Radio (CR) research has been successfully applied to meet the communication needs of the military as well as the public-safety sectors, which share many of the same needs as railway. CRs have shown significant promise to answer all of the previously listed requirements. One of the main capabilities of a CR device is to sense and finally become aware of its environment. Three major domains define the environment of the CR, namely, the user, policy, and radio domains. This thesis highlights several contributions to radio environment awareness of a CR device. More specifically, these contributions lie in the spectrum awareness and waveform awareness functions of the CR. We designed these functions for the railways context, that is, a high speed vehicular context, besides difficult electromagnetic environments resulting a heavy-tailed impulsive noise

Les proprietes d'un modulateur parametrique sont analysees. On montre que ce dispositif, constitue par la capacite variable d'une jonction pn pompee a 10 ghz, est caracterise par un gain de conversion, une impedance d'entree capacitive et un bruit interne tres reduit et qu'en consequence un systeme de detection optique, forme par une diode pin rapide couplee au convertisseur parametrique, presente un rapport signal a bruit superieur a celui des dispositifs de detection sans amplification interne habituellement utilises, au moins tant que la bande passante video est inferieure a 4 ghz. Enfin, on decrit une realisation pratique pour laquelle on a mesure un gain de conversion de 7db et une largeur a mi-hauteur de la reponse percussionnelle du modulateur seul voisine de 500 ps

Le travail effectué dans ce mémoire a conduit à l'élaboration d'un logiciel de simulation "DREAM" qui permet de calculer le champ acoustique rayonné par des transducteurs de surfaces planes et quasi-planes dont les ouvertures peuvent être structurées de manière quasi arbitraires. Il prend en compte tous les paramètres caractéristiques d'un transducteur ou d'une matrice de transducteurs (géométrie, apodisation, focalisation, balayage, excitation,... etc.). L'analyse du comportement du transducteur dans le champ proche et lointain ainsi que la détermination des diagrammes de directivité peuvent être effectués à la fois pour des excitations large bande et harmoniques. Les options originales "Matrice Arbitraire" et "Structure 3D" permettent de définir un transducteur matriciel de structure presque arbitraire. Le programme de calcul est purement numérique, il utilise le formalisme de la réponse impulsionnelle et il opère directement dans le domaine temporel. La procédure de calcul, basée sur l'approche de la "représentation discrète", génère la solution recherchée de la même façon que le champ acoustique est créé physiquement par un transducteur. Ainsi, une solution existe pour chaque cas causal réalisable en pratique. Dans un premier temps, la validation du programme a été effectuée à l'aide de nombreux exemples tests et a démontré la fiabilité des résultats acquis. Dans un second temps, il a été appliqué à quatre études différentes comprenant l'analyse d'un réseau de transducteurs conçu pour un sonar, l'analyse et la comparaison du rayonnement de deux transducteurs circulaires à focalisation géométrique et électronique, l'étude d'un système de contrôle actif antibruit, l'étude et la comparaison "géométrique - électronique" des transducteurs multi-éléments de forme cylindrique convexe et concave. En ce qui concerne le cas du système de contrôle actif antibruit son étude a servi à la validation expérimentale de la méthode de calcul en comparant les résultats de cette dernière avec les mesures. Globalement, les possibilités offertes par le logiciel DREAM permettent de réaliser une grande majorité d'études pour lesquelles des auteurs ont déjà développé individuellement leur propre méthode de calcul