Dissertations / Theses on the topic 'Modulation par impulsions codées'

Cette thèse porte sur l'étude des turbocodes produits construits à partir de codes élémentaires de type Reed-Solomon (RS), et sur les applications potentielles de ce schéma de codage. Dans un premier temps, nous étudions les propriétés de distance de l'image binaire des codes RS afin de pouvoir évaluer les performances asymptotiques du décodage optimal à entrée souple de ces codes. Nous montrons que par un choix judicieux des racines du code, il est possible de construire des codes plus performants que ceux habituellement utilisés en pratique. Nous nous intéressons ensuite aux turbocodes produits construits à partir de codes RS de pouvoir de correction unitaire car ils présentent à la fois des rendements de codage très élevés et une complexité de décodage relativement faible. Par le calcul de la distance minimale binaire du code produit et par la simulation, nous montrons que le fait d'optimiser la distance minimale de l'image binaire des codes constituants conduit à une amélioration significative des performances asymptotiques du système, sans pénalité sur le rendement de codage ni augmentation de la complexité de décodage. Nous comparons également différentes solutions de décodage à entrée ferme des codes produits RS, et nous montrons par ailleurs que les turbocodes produits RS sont robustes au raccourcissement. Nous nous intéressons ensuite à l'association des turbocodes produits RS avec des modulations à grand nombre d'états pour les transmissions à forte efficacité spectrale. Nous étudions tout d'abord l'approche dite de modulation codée à entrelacement binaire (BICM). Nous proposons ensuite un second schéma de modulation codée pragmatique qui offre la possibilité de faire varier l'efficacité spectrale sans changer le code ni le décodeur associé. Les performances de cette solution présentent un écart constant à la capacité quelque soit l'ordre de la modulation considérée. La dernière partie du mémoire traite de l'étude des performances des turbocodes produits sur le canal à effacement. Nous introduisons deux algorithmes de décodage d'effacements pour les codes en blocs, et nous les comparons à d'autres solutions proposées dans la littérature dans le but d'identifier l'algorithme le mieux adapté au décodage itératif d'un code produit. Nous montrons ensuite, par simulation, que les turbocodes produits BCH et RS offrent de très bonnes performances, proches des limites théoriques, sur les canaux à effacements.
This thesis deals with error correcting codes for digital communications and information storage. It focuses on the study of Turbo codes built from two single-error-correcting Reed-Solomon (RS) component codes and their potential applications. As a first step, we study the distance properties of the binary image of RS codes in order to assess the asymptotic performances under maximum-likelihood soft-decision decoding. We then show that a judicious choice for the code roots may yield binary expansions with larger binary minimum distance and more efficient codes compared to classical constructions. Next, we focus on product codes built from two single-error-correcting RS codes. These codes provide high coding rates and have efficient low-complexity iterative decoding. Computing binary minimum distance of product code and simulations results show that optimizing the binary minimum distance of component codes lied to better asymptotic performances without additional decoder complexity. Afterwards, we compare different hard-decision decoding solutions of RS product codes, otherwise we show that RS Turbo codes are robust to shortening. The third part of this thesis is devoted to the association of products RS turbo codes with high order modulations for bandwidth efficient transmission. We first study the Binary Interleaved Coded Modulation (BICM). We propose then a second pragmatic coded modulation scheme achieving a wide range of spectral efficiency without changing the code and the decoder. Simulation results show that, contrary to the BICM schema, the performance of this solution exhibit a constant gap to the capacity regardless to the dimension of the signal set. Furthermore this gap decreases as we increase the code length. The last part of our work investigates the iterative decoding of product code over erasure channel. We propose two erasure decoding algorithms for linear block codes, and we compare them to other solutions proposed in the literature, with the aim of identifying the well suited algorithm to an iterative decoding of product code. The simulation results show that both RS and BCH product codes provide near-capacity performances on erasure channel

La technique ultra large bande (UWB) par impulsions consiste à émettre des impulsions de courte durée et de faible énergie offrant ainsi la possibilité de transmettre de l'information à de hauts débits et à faible coût. Dans cette thèse nous nous sommes intéressés aux systèmes ultra large bande à accès multiple par répartition de codes de saut temporel (TH-UWB) dans un contexte asynchrone et dans un environnement de propagation à trajets multiples. Un récepteur rake a été mis en place. Nous avons calculé de manière analytique la variance de l'interférence multi-utilisateur (MUI) en sortie de ce récepteur. Ceci nous a permis d'identifier les paires dites optimales qui minimisent cette variance. Nous avons constaté qu'utiliser ces paires permet d'améliorer significativement le taux d'erreur binaire du système. Une démarche similaire a été appliquée aux systèmes DS-UWB et DS-CDMA, en effet ces systèmes s'expriment analytiquement de manière identique au système TH-UWB. Ainsi nous avons pu caractériser les paires optimales. Nous avons ensuite comparé les performances de ces différents systèmes lorsque la variance de la MUI est minimale. La variance de l'interférence entre symboles et entre trames (ISI / IFI) a été calculée analytiquement. Ceci nous a permis de dimensionner le récepteur rake et le temps de garde intelligemment. Nous avons également observé, en absence d'ISI / IFI et de bruit, un seuil sur la probabilité d'erreur. En modifiant légèrement le récepteur, nous avons éliminé ce seuil. Enfin nous avons établi les bornes de Cramer-Rao relatives à l'estimation des paramètres du canal (amplitudes et retards) en supposant que les trajets pouvaient se chevaucher.

Les systèmes de téléphonie mobile de 4ème et 5ème générations ont adopté comme techniques de codage de canal les turbocodes, les codes LDPC et les codes polaires binaires. Cependant, ces codes ne permettent pas de répondre aux exigences, en termes d’efficacité spectrale et de fiabilité, pour les réseaux de communications futurs (2030 et au-delà), qui devront supporter de nouvelles applications telles que les communications holographiques, les véhicules autonomes, l’internet tactile … Un premier pas a été fait il y a quelques années vers la définition de codes correcteurs d’erreurs plus puissants avec l’étude de codes LDPC non binaires, qui ont montré une meilleure performance que leurs équivalents binaires pour de petites tailles de code et/ou lorsqu'ils sont utilisés sur des canaux non binaires. En contrepartie, les codes LDPC non binaires présentent une complexité de décodage plus importante que leur équivalent binaire. Des études similaires ont commencé à émerger du côté des turbocodes. Tout comme pour leurs homologues LDPC, les turbocodes non binaires présentent d’excellentes performances pour de petites tailles de blocs. Du point de vue du décodage, les turbocodes non binaires sont confrontés au même problème d’augmentation de la complexité de traitement que les codes LDPC non binaire. Dans cette thèse nous avons proposé une nouvelle structure de turbocodes non binaires en optimisant les différents blocs qui la constituent. Nous avons réduit la complexité de ces codes grâce à la définition d’un algorithme de décodage simplifié. Les codes obtenus ont montré des performances intéressantes en comparaison avec les codes correcteur d’erreur de la littérature
Nowadays communication standards have adopted different binary forward error correction codes. Turbo codes were adopted for the long term evolution standard, while binary LDPC codes were standardized for the fifth generation of mobile communication (5G) along side with the polar codes. Meanwhile, the focus of the communication community is shifted towards the requirement of beyond 5G standards. Networks for the year 2030 and beyond are expected to support novel forward-looking scenarios, such as holographic communications, autonomous vehicles, massive machine-type communications, tactile Internet… To respond to the expected requirements of new communication systems, non-binary LDPC codes were defined, and they are shown to achieve better error correcting performance than the binary LDPC codes. This performance gain was followed by a high decoding complexity, depending on the field order.Similar studies emerged in the context of turbo codes, where the non-binary turbo codes were defined, and have shown promising error correcting performance, while imposing high complexity. The aim of this thesis is to propose a new low-complex structure of non-binary turbocodes. The constituent blocks of this structure were optimized in this work, and a new low complexity decoding algorithm was proposed targeting a future hardware implementation. The obtained results are promising, where the proposed codes are shown to outperform existing binary and non-binary codes from the literature

Le travail présente porte sur l'analyse des contraintes engendrées au sein d'enroulements de machine soumis a des signaux m. L. I. Caractérises d'ondes a front raide. Les paramètres qui définissent d'une part, l'onde appliquée et, d'autre part, les enroulements sont présentes dans le premier chapitre. Des schémas équivalents, destines a servir de support pour une predetermination des effets génères dans ces enroulements, y sont également proposes en effectuant une distinction suivant que ceux-ci sont du type transformateur ou du type moteur. La méthode numérique mise en ouvre pour prédéterminer le comportement de ces enroulements soumis a ce type d'excitation est developpee dans le deuxième chapitre. Le troisième chapitre est consacre a l'expose des résultats expérimentaux. Les précautions qu'il est nécessaire de prendre pour que les relèves, qui concernent essentiellement les surtensions entre spires, ne soient pas perturbes par des effets parasites secondaires qui, suite aux conditions d'expérimentation, peuvent être prépondérants, y sont également précisées. L'analyse de certaines formes d'ondes permet de valider en partie les schémas proposes et d'estimer les valeurs de certains de ses éléments. La comparaison, pour différents types d'enroulements, entre résultats expérimentaux et ceux déduits de l'étude numérique fait l'objet du quatrième chapitre. Cette étude permet, non seulement de confirmer les hypothèses formulées pour aboutir aux schémas proposes, mais également de souligner, au niveau des phénomènes mis en jeu, l'importance des courants de Foucault qui conduisent a un effet de peau magnétique. Enfin, le cinquième et dernier chapitre est réserve aux moyens qu'il est possible de mettre en ouvre pour atténuer les effets engendres par ces ondes dans les enroulements. Ceux-ci concernent aussi bien la réalisation des bobinages que les paramètres qui caractérisent l'onde. Ces propositions sont formulées suite a une étude numérique qui porte sur l'analyse de l'influence de chacun des éléments intervenant au niveau des schémas

L'objet de cette thèse est l'étude d'un modulateur et régulateur de courant (M. R. C) analogique appliquée au domaine de la commande des machines électriques. Dans un premier temps, les performances du M. R. C sont comparées à celles des régulateurs traditionnels (PI et RST) associés à leurs modulateurs. Les outils de l'automatique non linéaire (lieux de Cypkin) ont permis d'analyser et de caractériser le M. R. C, afin de déduire un modèle linéaire équivalent de la boucle de courant en basses fréquences. Par ailleurs, dans le cadre de la commande des machines asynchrones, le D. T. C (Direct Torque Control) intègre également de manière implicite les fonctions de modulation et de régulation. Cette commande procure une excellente dynamique de couple. . .

Les systèmes de communications mobiles ont considérablement évolué durant ces dernières années. Ce fait a encouragé le déploiement de plusieurs systèmes ou réseaux cellulaires multi technologique. La qualité de service (QoS) offerte aux utilisateurs mobiles s'améliore d'un système à l'autre. Les systèmes de troisième génération (3G), comme l'UMTS, offrent une meilleure qualité de service par rapport à celle offerte par ceux de deuxième génération (2G), comme le GSM. Pour exemple, les systèmes de 3.5G (HSDPA) améliorent le débit du réseau de 3G sur le lien descendant afin de répondre aux exigences des nouveaux services. De plus, les réseaux de quatrième génération (4G), comme le WiMAX (IEEE802.16e) permettent, quant à eux, d'élargir la couverture cellulaire tout en offrant un débit supérieur. Cette nouvelle évolution améliore encore l'accessibilité aux services de l'Internet. La migration des services de l'Internet vers les réseaux mobiles, constitue un enjeu majeur de recherche en télécommunications. La thèse se divise en deux objectifs principaux ; le premier consiste à calculer et à évaluer les performances du système UMTS-WCDMA. Deux approches sont utilisées, l'approche exacte de l'analyse spectrale, et l'approche approximative de la perturbation singulière. Le deuxième objectif propose de nouveaux mécanismes de contrôle d'admission prenant en considération la mobilité intra et inter cellulaires des utilisateurs dans la gestion de la ressource radio. Ces mécanismes d'allocation de ressource concernent plus particulièrement les réseaux HSDPA et WiMAX. Ils se basent principalement sur les schémas de modulation et de codage adaptatif AMC (Adaptive Modulation and Coding) : la zone géographique est subdivisée en plusieurs régions concentriques. Avec nos mécanismes d'allocation des ressources, chaque appel accepté par le système voit son débit initial maintenu, et ce, indépendamment de la position de l'utilisateur dans la cellule

Dans cette thèse, nous proposons une méthodologie de conception d’architectures de communication dédiées aux réseaux de capteurs basées sur la technique de radio impulsionnelle pour les transmissions ultralarge bande (ULB). La technique impulsionnelle proposée ici repose sur la modulation de forme d’impulsion. L’approche de conception architecturale présentée dans cette thèse se focalise plus particulièrement sur la forme des impulsions et leur génération, qui revêt un intérêt majeur puisqu’elle constitue le support de l’information échangée. L’étude sur le choix de la forme d’impulsion nous a conduit à proposer deux architectures différentes. Une première architecture repose sur les polynômes orthogonaux, et plus particulièrement sur les polynômes d’Hermite, pour la génération des impulsions, et sur une architecture de corrélation pour la détection et la reconnaissance des trains d’impulsions transmis. La deuxième architecture est basée sur la transformée en paquets d’ondelettes discrète et peut être exploitée selon deux modes d’utilisation différents, mono et multiutilisateurs. L’utilisation d’une architecture de synthèse à l’émission et d’analyse à la réception ouvre une nouvelle orientation pour les communications numériques, permettant à la transformée en ondelettes d’assurer à la fois la génération des impulsions à l’émission et leur reconnaissance à la réception. Un intérêt immédiat de la technique proposée permet notamment de faciliter l’accès multiutilisateurs au canal ultralarge bande, et d’autoriser des communications simultanées (Many-to-one, des nœuds vers le puits) ou du broadcast (One-to-many, du puits vers les nœuds) sans surcharger la couche MAC. L’architecture proposée s’inscrit donc à l’interface des couches PHY et MAC et permet de relâcher les contraintes de conception spécifiques à ces couches
In this thesis, we propose a design methodology for communication architectures dedicated to wireless sensor network based on impulse radio techniques for UWB communications. The impulse technique proposed in this work relies on pulse shape modulation. The architecture design approach proposed in this thesis focuses on pulses shape and their generation, which is of major interest as it constitutes the carrier of the information exchanged. The study on the choice of pulse shape led us to propose two different architectures. The first one is based on orthogonal polynomials, more especially on the Hermite polynomials, for impulse generation, and on a correlation architecture for detection and recognition of transmitted impulses. The second architecture is based on discrete wavelet packet transform and can be used according two different modes, mono and multi-users. The use of both synthesis and analysis architectures for emitter and receiver, respectively, offers a new way for digital communications and allows the wavelet transform to ensure the impulses generation on the transmitter and their recognition on the receiver. A major interest point of the proposed technique is to facilitate the multi-users access to the ultra-wideband channel and to allow simultaneous communications (many-to-one, from the sensors to the sink) or broadcast (one-to-many, from the coordinator to the nodes) but without overloading the MAC layer. Hence, the proposed architecture is part of the interface between both PHY and MAC layers, and allows to release their specific design constraints

La modulation logique directe des diodes laser est une technique intéressante à la fois pour sa simplicité et pour être la seule parmi toutes les techniques de modulation à permettre l'émission d'un signal codé directement à la sortie de la diode laser. Cette technique, encore utilisée dans l'industrie de transmission à l'heure actuelle, admet deux grands désavantages : elle ne permet qu'un faible débit, généralement inférieur à 1 Gbit/s, et induit une mauvaise qualité spectrale sur le signal émis, limitant ainsi les distances de transmission. Une étude numérique, basée sur la simulation des équations d'évolution des diodes laser, a permis de mettre en évidence d'intéressantes améliorations que peut induire l'utilisation de pré-impulsions et de post-impulsions durant la modulation. En approfondissant l'étude par analyse de l'espace de phase (densité de porteurs, intensité émise), on a pu découvrir un certain "agencement" de ces pré- et post-impulsions qui permet d'aboutir à un "chemin" particulier de l'espace de phase assurant une élimination totale des oscillations de relaxation (responsables de la mauvaise qualité spectrale) et une diminution notable du temps de changement d'état logique (responsable du faible débit). En appliquant numériquement cette technique de l'espace de phase aux diodes laser mono-fréquence, on a remarqué une augmentation notable du débit (comparé à une modulation logique directe conventionnelle) et une amélioration considérable de la qualité du spectre émis. Quand cette technique est appliquée aux diodes FP multi-fréquences, elle permet d'importantes améliorations de leurs performances : un intéressant débit pouvant atteindre 10Gbits/s, une grande amélioration de la précision sur les niveaux logiques et une diminution des effets de mémoire. Ces résultats laissent espérer une revalorisation de ce genre de diodes laser (très bon marché) pour des applications en transmission locale de données.

Une nouvelle structure de convertisseur multiniveaux a été proposée dans cette thèse. La première partie consiste à l’étude et optimisation du spectre harmoniques de la tension d’un onduleur à six-niveaux à commutations précalculés. Une nouvelle méthode d’élimination sélective d’harmoniques par la stratégie de modélisation à hauteur d’impulsion MHI a été proposée. Une analyse au respect des normes est réalisée afin de démonter la conformité aux normes IEEE Std 519-1992 et CEI 61000-3-12. La deuxième partie est consacrée à la proposition d’une nouvelle topologie de convertisseur à six-niveau pour application à la traction électrique. Une nouvelle structure d’onduleur à six-niveaux a été proposée et développée, elle comporte douze interrupteurs. Un prototype de la structure a été réalisé à base d’MOSFET Semikron 200V 120 A, et commander par une carte dSPACE 1103. Une validation par la simulation et par l’expérimentation a été réalisée
A new multilevel converter topology has been proposed in this thesis. The first part deals with harmonics spectrum optimization for a six-level three-phase inverter controlled through pre calculated switching angle. A new selective harmonic elimination method using pulse height modulation PHM strategy has been proposed. Compliance analysis is proposed to demonstrate the conformity to IEEE Std 519-1992 and IEC 61000-3-12 norms. In the second part is devoted to the proposal of a novel six-level converter topology for electrical traction application. A new six-level inverter structure has been proposed and developed, it has twelve power switches. A prototype of the structure was carried out in laboratory-based Semikron 200V MOSFET 120A valves, and controlled through a dSPACE 1103 card. Simulation and experimental validation was achieved through several tests

Cette thèse est consacrée à l'étude de la compression sous-bandes et à son application en imagerie médicale. Au cours de la première partie de ce travail, nous avons mené une étude approfondie d'un schéma de compression sous-bandes utilisant un banc de filtres FIR monodimensionnels pour la décomposition. Une comparaison originale des principaux filtres rencontrés dans la bibliographie a permis de souligner et de relativiser l'influence de propriétés telles que la régularité et la phase. Trois approches de quantification des sous-bandes ont été mises en oeuvre et comparées : la quantification scalaire, la quantification vectorielle sur treillis, la quantification via une approche JPEG adaptée. Nous avons montré que l'approche JPEG et le quantificateur pyramidal sur treillis étaient bien adaptées respectivement aux sous-images basse-fréquence et haute-fréquence. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons proposé un schéma de compression sous-bandes dont l'originalité vient de la possibilité de proposer plusieurs approches pour quantifier les sous-bandes. Le choix des meilleurs quantificateurs se fait automatiquement selon un critère quadratique en utilisant l'algorithme d'allocation de bits de Ramchandran. La quantification au choix avec les trois approches mises en oeuvre permet d'augmenter la qualité des images décomprimées. Elle rend aussi l'algorithme de compression évolutif car pour une modalité d'images, on peut ne conserver que les quantificateurs les plus utilisés donc les mieux adaptés à cette modalité. Nous avons appliqué notre algorithme sur des images médicales (Mammographies et angiographies ; les résultats obtenus sur des mammographies sont largement détaillés. Une extension originale à la troisième dimension de ce schéma de compression a également été proposée pour comprimer des volumes obtenus avec un prototype de scanner 30 : le Morphomètre. Les premiers résultats sont présentés
This work deals with subband coding of images and its application to medical images. First, we develop a large study on a coding scheme based on an octave decomposition using ID FIR filters. We compare different types of filters and we investigate the bit allocation problem as weil as the subband quantization. Main results concem the effect of filters properties like regularity and phase characteristic on the coding scheme performances. We also show that the JPEG approach and the lattice pyramidal vector quantizer are weil adapted for the quantization of the low frequency and high frequency subbands respectively. Second, we propose an adaptive subband coding scheme which is used to code medical images modalities. Results obtained on mammography are widely developed. We also extend our coding scheme to code 3D data. The frrst results obtained on 3D data coming from a real 3D scanner prototype (the Morphometer) are presented

Les communications optiques sans fil connus sous le nom de FSO (Free Space Optics) sont une des voies les plus prometteuses pour des transmissions sécurisées et à haut débit. Néanmoins, les performances de ces systèmes sont limitées par les turbulences atmosphériques qui causent des fluctuations dans l'intensité du signal reçu. Nous considérons dans un premier temps la modélisation statistique de la turbulence et aussi étudions l'effet de différentes sources de bruit dans un système FSO. Ensuite, nous nous intéressons à la réduction de l'effet des turbulences atmosphériques et considérons l'exploitation de la diversité temporelle en utilisant le codage canal et l'entrelacement. Nous illustrons l'impact de la diversité temporelle et aussi comparons l'efficacité de différentes techniques de codage. Nous aborderons ensuite les techniques de modulation adaptées à un système FSO et, en particulier, étudions la modulation par position des impulsions (PPM) et celle de muhi-pulse PPM (MPPM). Nous recherchons les méthodes efficaces de codage canal adaptées à ces modulations, et proposons d'utiliser un simple code convolutif et d'effectuer la démodulation et le décodage de façon itérative à la réception. Nous montrons que cette technique fait un bon compromis entre la complexité et la performance
Free Space Optics (FSO) or optical wireless communication is a promising solution for very high data rate and secure point-to-point communication. However in practice, the performances of FSO systems are limited by the atmospheric turbulence. The resulting channel fading, i. E. , random fluctuations in the intensity of the received signal, can cause an important degradation in the quality of data transmission. We first consider the statistical modeling of the atmospheric turbulence and study the origin and impact of different noise sources on signal detection in an FSO system. Then, we focus on reducing the effet of atmospheric turbulence and consider exploit time diversity technique by employing channel coding and interleaving. We illustrate the performance improvement obtained by exploiting the time diversity and compare the performances of different coding solutions. We are also interested in modulation techniques that are suitable for an FSO system, in particular, the pulse position modulation (PPM) and the multi-pulse PPM (MPPM). We look for appropriate channel coding methods adapted to these modulations and propose to use a simple binary convolutional code and performe iterative soft demodulation and channel decoding at the receiver. We show that the proposed scheme makes a good compromise between complexity and performance

Le travail que nous avons effectue a ete realise en collaboration avec le centre d'etudes de gramat (ceg). Le probleme pose consiste a realiser une analyse modale des signaux electriques induits sur les cables de liaisons d'un systeme lorsque celui-ci est soumis a une agression electromagnetique, telle que l'impulsion electromagnetique d'origine nucleaire (iemn), de facon a extraire les principaux parametres oscillants du signal. Typiquement ces signaux sont impulsionnels, large bande, contenant des evenements oscillants avec des apparitions differees dans le temps. L'extraction des parametres oscillants indique tout naturellement l'utilisation de la modelisation parametrique de prony, mais la structure particuliere des signaux rend le probleme non stationnaire et fait echouer les methodes parametriques stationnaires classiques. Afin de prendre en compte le caractere non stationnaire particulier des signaux, nous considerons l'utilisation de l'analyse multi-impulsionnelle dans un contexte multi-modele. Notre travail s'articule autour de 4 chapitres. Le premier chapitre rappelle le contexte de l'etude et le probleme pose et illustre quelques exemples de signaux d'iemn. Dans le second chapitre, apres une synthese bibliographique sur l'analyse multipulse et l'application des routines existantes sur des signaux d'iemn, nous etudions en detail les performances de la detection d'instants par intercorrelation. Le troisieme chapitre est dedie a la partie originale de notre travail qui associe la modelisation parametrique de prony a la detection d'instants par transformee en ondelettes. Nous montrons en particulier, l'influence du positionnement d'un modele de prony sur l'estimation des parametres d'amplitudes complexes du modele. La methode de detection des instants est evaluee sur un signal test expertise par le ceg. Le quatrieme chapitre est dedie a l'evaluation de la methode d'analyse retenue sur les signaux reels fournis par le ceg, en presentant plusieurs amenagements de la methode initiale

L'étude porte sur la commande d'un onduleur de tension triphasé commandé en tension pour l'alimentation de charges triphasées. La stratégie proposée a pour but d'associer le principe de la modulation Delta Sigma et le concept de la modulation des vecteurs d'espace. Elle est chargée de limiter l'accumulation d'erreur entre une consigne vectorielle de tension et les vecteurs disponibles en sortie des convertisseurs. L'exposé des principes élémentaires de sélection des vecteurs permet d'optimiser le fonctionnement de la stratégie dans le cas d'un onduleur à deux niveaux. L'utilisation des concepts d'accessibilité des vecteurs et de la prédiction des dépassements de seuil contribue à réduire significativement la fréquence moyenne de commutation des interrupteurs. Il est montré que la stratégie s'adapte très aisément au contrôle des onduleurs à trois niveaux de tension. Les performances de la stratégie sont évaluées et comparées avec celles de la stratégie de modulation du vecteur d'espace classique. Pour cela, les critères classiques de la littérature sont recensés. D'autres critères adaptés à l'analyse des stratégies utilisant le concept des vecteurs d'espace sont proposés. Ils permettent de quantifier la qualité de la réalisation et le suivi des consignes vectorielles de tension. La stratégie est ensuite insérée dans un contrôleur vectoriel en tension d'une machine asynchrone. Les comparaisons avec la stratégie de modulation du vecteur d'espace mettent en exergue la capacité de la stratégie à suivre des consignes possédant une grande dynamique. La validation expérimentale de la stratégie montre la faisabilité de la mise en œuvre de cette nouvelle stratégie. La carte de commande et l'onduleur réalisé ont permis de valider l'ensemble des résultats des simulations.

Nous proposons dans cette thèse une analyse plus fine de la Boucle à Verrouillage de Phase par Impulsions de Charge (CP-PLL). Ce circuit est très utilisé dans l'industrie pour la qualité de son comportement en régime transitoire. Bien que le circuit soit de nature hybride (coexistence d'un système événementiel avec des systèmes à temps continu), sa modélisation et son analyse sont faites en approchant les signaux par des modèles linéaires. Les limites de stabilité de ces modèles sont encore utilisées dans l'industrie à défaut de résultat plus précis. Des modélisations non-linéaires ont été proposées dans la littérature. Elles offrent une grande précision mais aucune méthode d'analyse de la stabilité n'a été développée. Nous proposons une telle méthode basée sur la représentation de ces modèles exacts sous forme de modèles hybrides : on applique ainsi les résultats récents portants sur l'analyse des systèmes hybrides. On obtient un modèle hybride définit par morceaux dont l'étude locale est menée par linéarisation de chaque morceaux autour du point fixe d'intérêt. Un théorème est proposé permettant de déduire la stabilité du système non-linéaire à partir de sa linéarisation par morceaux. La stabilité est alors déduite en utilisant des fonctions de Lyapunov multiples dont l'existence est prouvée par résolution d'inégalités matricielles linéaires. Le conservatisme de la méthode est réduit en utilisant la S-procédure pour relâcher judicieusement les contraintes. On propose ainsi un abaque indiquant une région de stabilité beaucoup plus étendue que celle utilisée jusqu'à présent par les industriels, ces résultats sont soutenus par une réalisation expérimentale
This thesis proposes a study of the stability of the Charge-Pump Phase Locked Loop (CP-PLL). Performances of the transient response of this circuit explains its large use in industrial design. Although the CP-PLL is an hybrid circuit (discrete time part coexists with continuous time parts), signals are represented and analysed by linear models. As there is no others results, stability limits of these linear models are steel used in the industry. Non-linear models can be found in the literature, these models offer high precision results but no analysis tool involving these non-linear models has been proposed. Using hybrid formalism to rewrite non-linear models, we can apply new results on hybrid stability to achieve this first stability proof based on exact waveforms. A piece-wise non-linear model of the CP-PLL can be studied by linearising each non-linear vector field around the fixed point of interest. A theorem is proposed to deduce the local stability of the non-linear system from its linearisation. Stability test is expressed by linear matrix inequalities (LMI). Using the S-procedure to relax conditions in well-chosen region we reduce drastically the conservatism of the sufficient proof. By this way we propose a new stability condition which is less restrictive than linear systems ones. Experimental results tend to confirm this new stability frontier

Les travaux présentés dans ce mémoire portent sur l'optimisation de la structure et de la commande de systèmes d'émulation de puissance, appelés Charges Actives. Afin de présenter de très bonnes performances dynamiques ainsi qu'une très grande robustesse, ces Charges Actives utilisent des modulateurs et régulateurs de courant (MRC) et de tension (MRT). Ces procédés font partie de la classe des régulateurs auto-oscillants et sont donc par nature fortement non-linéaires. Aussi, pour que leur application à la Charge Active soit optimale, le premier point abordé dans ce mémoire traite de la modélisation de ces régulateurs et de l'identification des différents problèmes éventuels, inhérents à leurs non-linéarités. Il est alors apparu que des phénomènes de synchronisation et d'instabilité de la fréquence de commutation peuvent survenir si certaines conditions ne sont pas respectées. Le second point abordé est la généralisation de ces procédés de modulation à des systèmes quelconques, basée sur une méthode de synthèse en mode de glissement. De cette étude, une nouvelle structure de modulation et de régulation de tension est proposée, permettant de répondre plus efficacement aux problématiques posées par la Charge Active. Les résultats expérimentaux obtenus sur un prototype de Charge Active montrent les très grandes performances de ce nouveau procédé, contribuant ainsi à l'amélioration de la qualité et de la précision des anciennes et nouvelles générations de Charges Actives
The work presented in this thesis talk about the optimization of the structure and the control of power emulating systems, called Actives Loads. In order to display very good dynamic performances as well as a very great robustness, these Active Loads use a Resonant Current Controller (RCC) and a Resonant Voltage Controller (RVC). These processes are self-oscillating regulators and are thus by nature strongly non-linear. Also, for an optimal application of these proceses to the Active Loads, the first point presented in this thesis is the modelization of these regulators and the identification of the possible problems, due to their non-linearities. It is then appeared that synchronization phenomena and switching frequency instability can appear if some conditions are not well respected. The second point of this work is the generalization of these modulation processes to any systems, based on a sliding mode control. So, a new structure of Resonant Voltage Controller is proposed, more efficient for the Active Load applications. The experimental results obtained on an experimental prototype show the very great performances of this new process, thus contributing to the improvement of the quality and the precision of old and new generations of Active Loads

Dans cette thèse, on s'intéresse aux techniques de modulation d'impulsions dans le cadre du contrôle d'attitude de satellites. On se place dans un contexte particulier où le modulateur non-linéaire est volontairement réglé de manière à générer un cycle limite stable que l'on cherche à atteindre. Dans un premier volet du mémoire, on propose donc une méthode de synthèse permettant de modifier les caractéristiques du cycle limite afin de maîtriser la précision de pointage d'une part et la consommation d'ergols d'autre part. Cette méthode repose sur une formulation nouvelle de la méthode de Tsypkin et une extension originale d'outils habituellement utilisés en analyse de la robustesse. Dans un deuxième volet, on cherche à qualifier la robustesse du réglage en évaluant le domaine d'attraction du cycle limite obtenu. On met en œuvre une approche temporelle fondée sur la recherche de fonctions de Lyapunov définies sur des surfaces de commutation et dépendantes du temps de commutation.

Ce mémoire se décompose en deux parties : la première correspond à la description d'un formalisme de modélisation pour la commande des machines à courant alternatif, la seconde décrit l'étude et la réalisation expérimentale d'une commande numérique de la machine asynchrone alimentée par un commutateur de courant à transistors fonctionnant à 10 khz. Le premier chapitre est bâti sur l'idée conceptuelle de la causalité régissant le fonctionnement de tout processus physique. Après avoir défini un actionneur de référence à courant continu, le concept graphe informationnel causal (gic) est appliqué à la machine généralisée dans l'objectif de retrouver les différents aspects de la conversion électromécanique. Dans le second chapitre, nous avons cherché à généraliser la dualité entre toutes les structures de conversion statique. Pour cela, nous avons introduit le concept de fonction de déconnexion qui vient compléter le formalisme déjà présenté à l'occasion de travaux antérieurs. La représentation informationnelle de la commande rapprochée est également généralisée et on retrouve ainsi, la même organisation pour le réglage de tension que de courant. Le troisième chapitre est une application de la méthodologie appliquée à la commande d'une machine synchrone à pôles saillants alimentée par un onduleur de tension triphase. Le quatrième chapitre est une sorte de dualité du cas précédent ; il concerne la commande rapprochée de la machine asynchrone alimentée par un commutateur de courant triphasé à transistors
L'application des principes débouche non seulement sur une optimisation des condensateurs, mais surtout sur une alimentation de la machine par des grandeurs, à évolution continue, parfaitement régulées. Le cinquième chapitre est l'étude du contrôle vectoriel à flux statorique orienté avec recherche d'algorithmes simples et robustes, pouvant facilement s'implanter dans un dispositif de commande numérique à base de processeur de signal. Des résultats expérimentaux à très basse vitesse permettent de valider la démarche systématique de la structure de commande

La course vers les impulsions ultra-courtes et énergétiques est en plein essor avec le développement de nombreuses applications. Dans ce manuscrit, plusieurs méthodes de réduction de la durée d'impulsion énergétique sont étudiées. La mise en oeuvre d’un système de post-compression basé sur le principe de SPM-NER dans une lame de silice a tout d'abord permis de produire, à partir d'impulsions de 50 fs, des impulsions de 16 fs-5mJ. Dans une seconde partie, nous proposons une nouvelle méthode de post-compression efficace basée sur l'ionisation d'un gaz rare dans un capillaire creux. Cette technique a permis d'obtenir à la fois des impulsions ultra-courtes et des énergies importantes (11 fs-13 mJ). Les résultats d'une modélisation réalisée au CEA/SPAM, en bon accord avec les résultats expérimentaux, ont permis d'approfondir la compréhension des divers mécanismes mis en jeu. Afin de produire des impulsions encore plus courtes, il est nécessaire de travailler directement dans les chaînes laser, en amont du système de post-compression. Le rétrécissement spectral par le gain dans leTi:saphir des chaînes laser, limite en général les durées des impulsions à 30 fs. Ce phénomène, étudié lors de cette thèse, a été compensé grâce à une modulation de perte spectrale (filtre) dans le pré-amplificateur (cavité régénérative), localisée au maximum de la courbe de gain. Des impulsions de l’ordre de 20 fs ont été obtenues. Ces études ont été complétées par une modélisation de l'amplification des impulsions qui s'est avérée en très bon accord avec les mesures expérimentales. La possibilité de combiner ces procédés permettra, àcourt terme, la production d'impulsions laser sub-10 fs énergétiques (~10 mJ) pour générer des impulsions XUV attosecondes isolées
High energy ultrashort pulses are highly desirable for many applications. In thismanuscript, we described several methods for pulse duration reduction at high energy. A postcompressionsystem, using SPM-NER in a fused silica plate, has firstly provided 16 fs-5mJpulses, from 50 fs pulses. In a second part, we present a new efficient post compressiontechnique, achieved through ionization of gas in a capillary. With this technique, ultrashortand high energy pulses have been reached (11 fs-13 mJ). Results from modeling done atCEA/SPAM, in good agreement with the experimental ones, have been used to understanddeeply all the involved mechanisms. In order to get even shorter pulses, it is incontrovertibleto work on the laser chain, in front of the post-compression systems. In general, due tospectral gain narrowing in Ti:Saphir laser chain, the pulse duration is limited to 30 fs. Thiseffect, investigated in this thesis, has been compensated by modulating the spectral losses(filter) in the pre-amplifier (regenerative cavity), localized at the gain curve maximum. Pulseduration in the order of 20 fs has been obtained. This study has been completed with a pulseamplification model that shows very good agreement with the experimental measurements.The possibility to combine these processes should generate, in the short term, high energy (10mJ) sub-10 fs laser pulses to produce isolated XUV attosecond pulses

Durant ces dernières années, les systèmes de télécommunications sans fil grand public ont intégré des circuits en technologie silicium (BiCMOS, CMOS), grâce à la montée en fréquence des composants actifs de ces technologies (MOSFETS, Bipolaires à Hétérojonctions) qui remplacent peu à peu les circuits des filières III-V. Récemment, les techniques Ultra Large Bande utilisées dans les radars militaires haute puissance ont été étendues à des applications grand public et ont été normalisées aux Etats-Unis pour des bandes de fréquences comprises entre 3 et 10GHz. Dans cette bande de fréquence les architectures d'émetteur et de récepteur sont complexes. La transposition des signaux en gamme millimétrique, plus exactement dans la bande [59-62] GHz, présente de nombreux avantages notamment en terme de simplicité d'architecture système et d'encombrement. Les transistors de la technologie silicium BiCMOS SiGe 0,13 µm atteignent des fréquences de coupure et des fréquences maximales d'oscillation de l'ordre de 160 GHz. Nous avons ainsi conçu puis caractérisé les différents éléments millimétriques de la chaîne d'émission et de réception tels que oscillateur, commutateur, générateur d'impulsions, amplificateur moyenne puissance et faible bruit, détecteur. Les performances obtenues sur ces fonctions étant en accord avec les spécifications système que nous nous étions fixées, un circuit émetteur et un circuit récepteur entièrement intégrés en technologies silicium BiCMOS ont été conçus et réalisés. Ces travaux ont permis de démontrer la possibilité d'utiliser ces technologies silicium pour la réalisation de nouveaux systèmes de communication dans le domaine des fréquences millimétriques
Over the past few years, consumer wireless communication systems have been implemented using silicon technology (BiCMOS, CMOS). Thanks to the higher operating frequency range of its active components (MOSFET, Heterojunction Bipolar Transistors), silicon technologies have replaced Ill-V technology in wireless communication circuits. Ultra Wideband technologies, used for high power military radars, were recently extended to consumer applications and normalized over the frequency range from 3 to 10 GHz in the United States of America. Within this range, receiver and transmitter architectures are complex. Transposition of a baseband UWB signal at 60 GHz, more precisely the 59-62 GHz band, offers many advantages, such as a simpler system architecture and a reduced die area. SiGe BiCMOS 0.13 µm silicon transistors exhibit a cut-off frequency and a maximum oscillation frequency of 160 GHz. We have designed and measured all the different millimeter circuits of the transceiver such as the oscillator, switch, pulse generator, medium power amplifier, low noise amplifier and detector. The results obtained on these blocks are in agreement with the system specifications we had established. A fully integrated transmitter and a fully integrated receiver circuits were designed and realized. The results demonstrate the capability of silicon technologies for the implementation of new communication systems in the millimeter wave range

La variation de vitesse des machines électriques est une application très porteuse de l’électronique de puissance. La solution de conversion la plus répandue consiste à connecter en cascade deux convertisseurs statiques et d’effectuer une double conversion (AC/DC/AC). Une autre solution, faiblement répandue dans l’industrie, effectue une conversion directe AC/AC. Ce mémoire effectue une synthèse sur les solutions de conversion directe ainsi que sur les stratégies de modulation des convertisseurs matriciels et matriciels « double étage » dans le but de piloter des machines électriques triphasées à partir d’un réseau alternatif triphasé. Cette synthèse a permis de développer une modulation scalaire généralisée, associée à un modulateur par porteuse, équivalente à la modulation vectorielle et applicable aux différents convertisseurs matriciels. Les modulations, à nombre de commutation réduit par période de découpage, ont été approfondies. Cette généralisation a permis de mettre en évidence une solution réduisant les pertes et améliorant le comportement électromagnétique du dispositif comparativement aux modulations traditionnellement utilisées. La présentation des contraintes réelles (commande rapprochée des interrupteurs, Les protections ainsi que le filtrage) est abordée et a été utilisée pour développer une maquette laboratoire. Les stratégies de modulation ont été implantées expérimentalement et valident l’étude théorique. Enfin, un fonctionnement direct à la fréquence réseau, sans modulation donc à faibles pertes, est proposé. Un fonctionnement particulier est introduit, permettant d’effectuer le transitoire du mode modulé classique au fonctionnement direct non modulé
In the power electronics field, the adjustable speed drives is a growing application for electric motors control. The most common conversion solution is to connect in series two static converters and perform a double conversion (AC/DC/AC). Another solution, hardly proposed by industry, uses a direct AC/AC conversion. This thesis aims to make a direct conversion solutions and matrix converters and ‘‘two stage’’ matrix converters modulation strategies synthesis for the purpose to control three-phase electric motor with a three phase input network. This synthesis has developed a generalized scalar modulation, combined with a carrier wave modulator, equivalent to the space vector modulation and applied to matrix converters and the ‘‘two stage’’ matrix converters. Some attention has been done to reduced the switching number during the modulation period. The generalization allows to propose a modified modulation which reduces the losses and improves the electromagnetic performance compared to the traditional modulations used for these kind of converters. The practical constraint (switches control, protection system and filtering) are discussed and has been used to develop a laboratory prototype. The modulations strategies have been implemented experimentally and validate the theoretical study. Finally, a direct function mode with an equal frequency between the input and output network is proposed, without modulation and therefore low losses. In the last part, a particular operation mode is then introduced, permitting the transient operation between the modulated conventional mode to the direct mode without modulation

Ce mémoire de thèse porte sur la propagation d'impulsions ultra-courtes à 160-Gb/s dans des lignes de fibres optiques gérées en dispersion. Dans une première partie, nous décrivons la mise en place expérimentale d'un dispositif SHG-FROG pour la caractérisation de trains d'impulsions à très haute cadence. Par la suite, nous démontrons l'efficacité du phénomène de compression d'un battement sinusoïdal par mélange à quatre ondes multiple pour la génération d'impulsions cadencées à 160-GHz. Afin de corréler au maximum les résultats théoriques et expérimentaux, nous décrivons ensuite la mise an place d'un banc de caractérisation de fibres optiques basée sur l'instabilité modulationnelle. La dernière étape de ce travail de thèse consiste finalement en la réalisation de boucles à recirculation monocanales basées d'une part sur la gestion de la dispersion dense en vue d'applications transocéaniques et d'autre part sur la gestion de la dispersion classique pour des applications de type terrestre.

Parmi les principales raisons qui ont aboutit au progrès technique et au développement des systèmes de communication sans fils modernes, on trouve la forte demande des besoins et des exigences des différents utilisateurs. Ainsi, depuis les systèmes de deuxième génération (2G), de nombreux changements ont eu lieu, principalement, le passage des modulations (WF) mono-porteuses aux modulations multi-porteuses (MC) introduites pour la transmission de la 4G en sens descendant.En effet, l'idée d'introduire les formes d'ondes MC est de se débarrasser des effets du canal de propagation, en relâchant le processus d’égalisation par la transmission des symboles de données sur des sous-canaux ou des sous-porteuses à évanouissements plats. En outre, la modulation MC la plus répandue est l'orthogonal frequency division multiplexing (OFDM), qui est devenu très dominante et largement utilisée dans de nombreuses normes sans fil, telles que long term evolution (LTE)- Advanced (LTE-A) et le Wi-Fi. Ce succès de l'OFDM est du grâce à ses avantages présentés dans la simple implémentation par le biais de l'utilisation de la transformée de Fourrier rapide inverse (IFFT) à la transmission et de la transformé de Fourrier rapide à la réception. De plus, avec l'utilisation du préfixe cyclique (CP), la transmission est ainsi sans interférences inter-symboles (ISI).Malgré la dominante utilisation de l'OFDM MW, néanmoins, elle présente des inconvénients. En effet, cette technique souffre de la perte de l'efficacité spectrale à cause de l'utilisation du CP, sans oublier la mauvaise localisation fréquentielle à cause de la mise en forme rectangulaire du filtre prototype utilisé dans OFDM. Ces inconvénients ont été une source de motivation pour les chercheurs pour la conception d'une nouvelle MC WF, ayant une meilleure localisation fréquentielle, une meilleure robustesse au synchronisme des utilisateurs, tout en conservant une complexité de mise en oeuvre modérée. Dans ce contexte, un nombre élevé de MC WF post-OFDM ont été proposés et mis en œuvre pour répondre aux scénarios et aux exigences de la 5G d'une manière flexible.Ainsi, la modulation multi-porteuse à base des bancs de filtres (FBMC-OQAM) a été proposée en tant qu'une solution alternative à l'OFDM WF et ce pour surmonter ses inconvénients. En effet, la modulation FBMC-OQAM utilise un filtre prototype (Phydyas) qui lui permet d'avoir une meilleure localisation fréquentielle ce que lui offre une meilleure performance en supportant les phénomènes d'asynchronisme entre les utilisateurs ainsi que la transmission avec différentes numérologies. En outre, l'efficacité spectrale est améliorée grâce à la non utilisation du CP et de bandes de garde larges. De plus, l'orthogonalité dans le domaine réel est garantie grâce à l'utilisation de la modulation OQAM. Cependant, cette orthogonalité est perdue dans les canaux sélectifs en fréquence, ce qui nécessite des techniques d'égalisation avancées.Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est d'étudier plusieurs types d'égalisation appliqués aux systèmes FBMC-OQAM. Vu que la modulation utilisée en FBMC-OQAM peut être considérée comme la transmission de deux flux de modulation M-PAM sur la même sous porteuse et comme le traitement largement linéaire est plus performant par rapport au traitement classique pour la modulatyion M-PAM, on va se concentrer sur les avantages de ce traitement largement linéaire utilisé pour le système FBMC-OQAM. En outre, en se basant qur e caractère cyclo-stationnaire du signal FBMC-OQAM, nous avons proposés une structure d'égalisation avancée basée sur le traitement FRESH qui a été appliqué sur un système FBMC-OQAM utilisant différente numélogies
The increasing demand of user’s requirements is one of the main reasons in technical progress and development of modern wireless communication systems. Thus, since 2G and beyond, there have been many changes, especially, the switch from the mono carrier to the multi-carrier (MC), introduced for the Down-Link (DL) 4G transmission. Indeed, the predo- minant idea behind introducing MC waveforms (WF) is to get rid of the propagation channel effects, by relaxing the equalization process through the transmission of the data symbols over flat fading sub-channels or sub-carriers. Furthermore, the widely adopted MC WF is the ortho- gonal frequency division multiplexing (OFDM), which became very popular and widely used in many wireless standards like long term evolution (LTE)- Advanced (LTE-A) andWi-Fi. The standardization of OFDM, for these applications and also for some others, is related to the ad- vantages shown by this MC WF. One of these advantages is its simple implementation through the use of the inverse fast Fourier transform (IFFT) at the transmitter side, and a FFT at the receiver side. Also, OFDM introduces a cyclic prefix (CP), making the transmission free from inter-symbol-interference (ISI).Despite the large success of the OFDM WF, this technique suffers from the loss of spec- tral efficiency due to the use of the CP. Besides, it suffers from bad frequency localization due the use of a rectangular prototype filter. These OFDM drawbacks, have motivated researchers to design new MC WF, with better frequency domain localization, better robustness to user’s synchronism, while keeping moderate implementation complexity. In this context, high num- ber of post-OFDM MC WF have been proposed and implemented to meet 5G scenarios and requirements in a flexible manner.Therefore, the offset-quadratureamplitudemodulation-based filter-bankmulti-carrier(FBMC- OQAM) has been proposed as an alternative to overcome some drawbacks of the OFDM WF. Indeed, FBMC-OQAM is characterized by owning one of the best frequency localiza- tion among all the post-OFDM WFs, thanks to its prototype filter (Phydyas), providing then the best performance in supporting asynchronous and mixed numerologies transmissions. Be- sides, it offers high spectrum efficiency since it avoids the use of CP and large guard bands. Furthermore, the orthogonality in real domain is guaranteed thanks to the use of the OQAM modulation. However, this orthogonality is lost under frequency selective channels which re- quires advanced equalization techniques.In this context, the main objective of this thesis is to study different types of equalization applied on FBMC-OQAM system. Since the modulation used in the FBMC-OQAM system can be seen as the transmission of two M−PAM modulations over one single carrier and since the widely linear processing outperforms the classical one for M−PAM modulation, we will focus on the advantages of using the widely linear processing over FBMC-OQAM system. Ad- ditionally, and based on the cyclo-stationarity of the FBMC-OQAM signal, we have proposed an advanced equalization structure based on FRESH processing that have been applied in to a FBMC-OQAM system using different numerologies