Dissertations / Theses on the topic 'Phases porteuses'

Dans les systèmes aquatiques, les métaux ont des affinités particulières pour la fraction solide. Cette dernière pourrait donc constituer un risque toxique potentiel vers les organismes vivants. Pour une gestion durable du bassin de la Seine, il est nécessaire de caractériser la phase porteuse particulaire de métaux afin de connaître sa géochimie, d'y identifier l'impact de l'urbanisation de la région parisienne et d'en déduire les sources des métaux et leur mobilité. Ce travail de thèse consiste à étudier les métaux particulièrement anthropiques dans la phase particulaire en Seine, en amont et aval de la région parisienne, et les facteurs contrôlant la variabilité temporelle et spatiale des caractéristiques des phases porteuses. Pour ce faire, les matières en suspension (MES) sont étudiées dans leur milieu dans la colonne d'eau et un zoom progressif est effectué sur ces MES jusqu'à étudier l'environnement moléculaire du métal. Alors que le plomb (Pb) a confirmé son affinité pour la phase particulaire et le nickel (Ni) pour la phase dissoute, les autres métaux tels que le cobalt (Co), le chrome (Cr), le cuivre (Cu), le manganèse (Mn) et le zinc (Zn) semblent avoir une préférence partagée entre la phase solide et la phase dissoute. En aval de la région parisienne, la répartition solide/dissous de Co, Cu et Ni n'a pas seulement diminué, mais la variation temporelle de la répartition a également baissé, indiquant des formes d'association des métaux plus stables. Pour ce qui concerne Cd, Pb et Zn, c'est leur proportion associée à la fraction oxydable des MES, plus particulièrement aux oxydes de fer (FexOy), qui augmente après le passage de la Seine par la région parisienne. Une source identifiée de ces métaux associés à FexOy serait le sédiment de fond. Lors d'un épisode du déversement des eaux urbaines non traitées en période d'orage, le sédiment de fond est remis en suspension dans la colonne d'eau. Par un modèle de mélange, le sédiment de fond est estimé contribuer de 30-50% des métaux particulaires dans un panache de déversement, par rapport aux 10-30% des métaux provenant du déversement lui-même. Ensuite, le mélange de ce sédiment de fond avec les eaux d'assainissement pourrait apporter également des sulfures de Zn (ZnS). Ces sulfures ont une forme plutôt amorphe, en particules de quelques centaines de nm, isolées ou en grappes. Cette espèce réduite semble être stable car elle persiste dans la colonne d'eau bien que l'eau de la rivière soit considérée comme un milieu oxique
Ln freshwater systems, metals are known to have a particular affinity for the solid fraction. Consequently, the latter may constitute a potential toxic risk for aquatic organisms. Sustainable management in the Seine River Basin requires characterizing particulate carrier phase of metals in order to determine its geochemistry, identify urbanization impact of the Greater Paris Region and deduce the sources of metals and their mobility. To achieve these objectives, suspended particulate matter (SPM) was studied in relative to the water column and zoomed upon until the metal's molecular environment. Ln agreement to previous studies, lead (Pb) was associated mostly to the solid fraction while nickel (Ni) was found mostly in the dissolved phase. As for the rest of the metals such as cobalt (Co), chrome (Cr), copper (Cu), manganese (Mn) and zinc (Zn), there seems to be a shared preference for the solid and dissolved phase. Downstream Paris, not only did solid lsolution partitioning of Co, Cu and Ni decrease, but also temporal variation of the partitioning during monthly observations, indicating more stable forms of carrier phases. As for cadmium (Cd), Pb and Zn, it was their oxidizable fraction in the SPM that increased downstream, particularly associated with iron oxides (FexOy). An identified source of these oxides would be the bed sediment. Ln the case of intense storm episode, the combined wastewater system would overload and a large volume of direct wastewater would overflow to the Seine River. Calculation using a mixing model suggested that bed sediment contributed from 30-50% of particulate metal found in the overflow plume. This is a relatively high contribution compared to the 10-30% of particulate metal which would originate from the overflow itself. Besides iron oxides, reduced environment in bed sediment and CSO would also contribute to ZnS found in the water column. These ZnS are identified as single or clustered amorphous nanoparticles. This species is rather stable as they are found to persist in oxic environment

L'entretien des voies navigables en France nécessité des opérations régulières de curage des sédiments. Ces boues de dragage ont parfois été déposées sur des sols nus, sans précaution préalable ou traitement. Cela peut poser des problèmes environnementaux (présence de polluants métalliques), surtout lorsque les sédiments proviennent de zones industrielles et minières comme c'est le cas pour le site étudié (Nord-Pas-de-Calais). L'un des risques principaux est le transfert d'éléments traces métalliques (ETM) dans le sol sous-jacent jusqu'à la nappe. L'objectif de cette étude est d'identifier et de caractériser les porteurs minéralogiques des ETM (limités ici à Zn et Pb) en combinant diverses techniques analytiques chimiques et spectroscopiques. Dans ce travail, nous montrons que dans le cas d'un matériau complexe comme l'anthroposol étudie, il est important d'avoir une approche méthodologique multi-échelle. Pour mener à bien cette étude, nous avons donc réalisé des analyses sur le terrain, des mesures en laboratoire (extractions chimiques séquentielles, DRX, MEB, MSE) et des expériences sur synchrotron (principalement XRF et XANES). Nous avons pu identifier différentes phases porteuses de Zn et Pb, mais nous n'avons pas observe d'évolution nette en fonction de la profondeur. Nous donnons pour finir, diverses pistes pour continuer ce travail.

Afin de comprendre la pollution des eaux en arsenic (As), il est important de connaître les processus biogéochimiques impliqués dans le transfert de ce métalloïde du réservoir solide vers les eaux. Les objectifs étaient d’évaluer (i) la contribution du lessivage des phases solides riches en As, issues d’une anomalie géochimique naturelle, par le biais d’une caractérisation minéralogique et (ii) la mobilisation abiotique et biotique de l’As au cours d’un suivi hydrologique et de tests en laboratoire. Le profil de sol a montré une diminution des teneurs totales en As au cours de la pédogénèse. La caractérisation minéralogique des phases porteuses d’As a montré une évolution dans le profil de sol, des arséniates (pharmacosidérite riche en barium) présents dans la roche mère et la saprolite vers des oxyhydroxydes de fer (goethite, hématite et ferrihydrite) de moins en moins riches en As vers la surface du sol. Le suivi des concentrations en As dissous dans le compartiment aqueux a permis de mettre en évidence les sources de contribution telles les eaux souterraines, les eaux de la zone humide et les eaux de mine à la pollution des eaux de surface. De plus, le suivi in situ de l’As dissous dans les solutions de sol et les eaux de ruissellement a montré un plus fort relargage de ce métalloïde en surface par rapport aux horizons profonds, contribuant également à la composition chimique du ruisseau. Ceci suggère aussi que les phases porteuses d’As sont de moins en moins stables au cours de la pédogénèse. En plus de la mobilisation physicochimique, cette étude a montré l’influence de l’activité bactérienne sur la spéciation de l’As dans les eaux du bassin versant, avec un relargage d’As(III) dissous avant celui du Fe(II) dans les eaux souterraines
In order to understand the pollution of waters in arsenic (As), it is important to know the biogeochemical processes involved in the transfer of this metalloid from the solid reservoir to waters. The aims were to evaluate (i) the contribution of As-rich solid phases weathering, from natural geochemical anomaly, through mineralogical characterization and (ii) the abiotic and biotic mobilization of As during hydrological monitoring and laboratory experiments. The soil profile showed a decrease of As bulk content during pedogenesis. Mineralogical characterization of the As-bearing phases showed an evolution in the soil profile from arsenates (Ba-rich pharmacosiderite) in the bedrock and the 135-165 cm soil horizon into Fe-oxyhydroxides (goethite, hematite and ferrihydrite) less and less rich in As towards the soil surface. The monitoring of dissolved As in the aqueous compartment showed the contribution of ground-, wetland and mine waters, runoff and soil solutions (in the surface horizons) to surface water pollution. Indeed, in situ monitoring of dissolved As in soil solutions showed a higher As release in the 0-5 cm soil horizon (25-119 μg. L-1) than in the deep soil horizons (6-56 μg. L-1), suggesting that As-bearing phases were less and less stable during pedogenesis. In addition to the physico-chemical mobilization, this study showed the influence of bacterial activity on As speciation in the waters of watershed, with the dissolved As(III) release before the Fe(II) in the groundwaters

La compréhension de l'apport du rôle des termites sur le transport des métaux d'intérêt économique au sein de l'ensemble lithosphère - pédosphère - termitières, se révèle d'un grand intérêt pour une caractérisation géochimique et géologique d'anomalies en prospection minière. En effet, les termites jouent un rôle fonctionnel remarquable dans la structuration des sols, entrainant des enrichissements chimiques liés au transport vertical de minéraux, échangés entre les horizons situés en profondeur et les termitières érigées en surface. Cette thèse a pour objectif de mettre en lumière l'impact des termites sur les cycles biogéochimiques du Cu et du Co dans une région potentiellement riche en ressources minérales (Katanga, RDC), dans un objectif d'utilisation optimisée des termitières en prospection minière. Cette objectif requiert une caractérisation des phases minérales et organiques à diverses échelles. Pour y parvenir, il a été question en premier lieu, de faire une cartographie géochimique des termitières de deux genres dominants de la région, Macrotermes et Cubitermes, à l'échelle paysagère sur une zone ayant fait l'objet d'une cartographie géologique et géochimique sur sols et roches. Cette cartographie a permis de mettre en évidence à l'échelle régionale des faciès lithogéochimiques traduisant la géologie des formations sous-jacentes et ce en fonction des habitudes alimentaires de chaque genre de termite. La distribution spatiale des termitières a également permis de suivre l'évolution des teneurs en Cu et Co au sein des termitières en fonction de la géologie de la zone d'étude. La combinaison des données acquises sur la constitution minéralogique et géochimique des matériaux constituant les termitières de Macrotermes falciger et la caractérisation morphologique et chimique de leurs principaux constituants à l'échelle microscopique a permis l'identification des phases porteuses des métaux d'intérêts dans les matériaux de ces termitières. De même la comparaison de la signature géochimique des termitières de M. falciger et de leurs matériels parentaux a permis d'établir un lien lithogéochimique, identifiant ainsi la source d'approvisionnement en profondeur utilisée par les individus de M. falciger. Enfin, la conjugaison de résultats d'une part sur la caractérisation géochimique de quatre fractions granulométriques (0-20 µm ; 20-63 µm ; 63-200 µm ; 200-2000 µm) des termitières et d'autre part sur l'évaluation de l'impact des termites sur la constitution d'agrégats dans les termitières et/ou sols, a permis de préciser les fractions granulométriques les plus informatives sur la présence et la minéralisation des phases porteuses des métaux d'intérêt du Katanga dans les matériaux de termitières. L'application de toutes ces méthodes et tous les éléments recueillis ont permis de proposer un schéma des cycles biogéochimiques de Cu et Co dans ce système soulignant l'utilisation des termitières en prospection minière efficace et efficiente
Knowledge of the influence of termites on transport of metals of economic interest within the complex of lithosphere, pedosphere and termite mounds is of great interest for geochemical and geological characterization of anomalies in mining prospection. Termites have an important functional role in the structuring of soils, causing chemical enrichment through the vertical transport of minerals exchanged between the deeper horizons and the termite mounds built at the surface. Our objective in this thesis is to evaluate the influence of termites on Cu and Co biogeochemical cycles in a mineral-rich region (Katanga, DRC), with the aim to optimize the utilization of termite mounds in mining prospection. This objective requires a characterization of mineral and organic phases at various scales. To achieve this, firstly, a geochemical mapping of termite mounds of two dominant genera of the region, Macrotermes and Cubitermes, was carried out at the landscape scale in an area that received a geological and soil and rock geochemical mapping. The utilization of termite mounds allowed the identification of lithogeochemical facies reflecting the subjacent geology on a regional scale according to the feeding habits of each termite genus. The spatial distribution of termite mounds also allowed us to follow Cu and Co content evolution according to study area geology. The combination of mineralogical and geochemical data acquired on Macrotermes falciger termite mounds and morphological and chemical characterization of their main constituents at microscopic scale allowed to identify carrier phases of interest metals in termite mounds materials. Similarly, the comparison of geochemical signatures of M. falciger termite mounds and their parent materials allowed to establish a lithogeochemical relationship, identifying the source of provisioning at depth by M. falciger. Finally, the association of geochemical characterization results of termite mounds for four granulometric fractions (0-20 µm; 20-63 µm; 63-200 µm; 200-2000 µm) and results on evaluation of the impact of termites on the constitution of aggregates in termite mounds and/or soils, allowed to specify the most informative granulometric fractions on the presence and mineralization of carrier phases of interest metals in Katanga in termite mound materials. The application of all these methods and all elements collected allowed us to propose a Cu and Co biogeochemical cycle scheme in this system, underlying the use of termite mounds in effective and efficient mining prospection

Le but de cette these est d'etudier differentes techniques de recherche des phases de la porteuse et de l'horloge de bits pour un signal a modulation de phase. Dans le premier chapitre, nous appliquons le critere du maximum de vraisemblance dans le cas d'un signal de telecommunications en modulations mdpm. Les deuxieme et troisieme chapitres sont consacres a l'etablissement des expressions des algorithmes obtenus dans le chapitre precedent. Le quatrieme chapitre donne le calcul mathematique des caracteristiques pour un filtre de reception en cosinus sureleve. Enfin, le dernier chapitre montre le resultat des simulations de la chaine de transmission avec differents systemes de synchronisation

Je rapporte dans ce manuscrit une étude théorique et expérimentale d’une source compacte, fiable et bas coût d’ondes électromagnétiques continues et cohérentes de 30 Hz de largeur de raie, accordables de 1 GHz à 500 GHz par pas de 1 GHz. Ces ondes sont générées par un photo-mélange de deux diodes lasers DFB (Distributed Feedback) très accordables autour de 1550 nm, stabilisées avec des polarisations orthogonales sur une même cavité Fabry-Perot optique fibrée. J’ai conçue des électroniques de correction très rapides pour chaque laser permettant d’avoir une bande passante d’asservissement de 7 MHz limitée par la longueur de la boucle. Je démontre des suppressions de bruit de phase jusqu’à -60 dBc/ Hz à 1 kHz et de -90 dBc/Hz à 100 kHz d’écart d’une porteuse électrique à 92 GHz. Je mesure aussi une dérive de fréquence de ~170 kHz d’un battement à 10 GHz à long terme sur 7,5 heures de verrouillage continu. Je montre une conception optimisée d’une boucle d’asservissement intégrée de quelques dizaines de cm de longueur qui réduit le bruit de phase de 18 dB à 1 MHz d’écart à la porteuse optique et des couplages phase-amplitude réduits dans la cavité d’un facteur 50 par rapport à ceux estimés expérimentalement. L’ajout d’un troisième laser DFB stabilisé en phase sur un oscillateur local permettrait d’avoir une source continûment accordable sur 1 THz. La source d’ondes continues permettrait également de générer à partir de fibres hautement non linéaires et dispersives des impulsions pico- ou femtosecondes à un taux de répétition fixe en remplacement les lasers DFB par des lasers plus stables. Je calcule par simulation une gigue temporelle de 7,2 fs sur un temps d’intégration de 1 ms à 40 GHz de taux de répétition
I report in this manuscript a theoretical and experimental study of a compact, reliable and low cost source of 30 Hz linewidth, continuous and coherent electromagnetic waves tunable from 1 GHz to 500 GHz in steps of 1 GHz. These waves are generated by photomixing two distributed feedback (DFB) laser diodes at 1550 nm which are frequency stabilized with orthogonal polarizations on the same optical fibered Fabry-Perot cavity. I have designed very fast electronic control filters for each laser allowing a 7 MHz servo bandwidth limited by the loop length. I demonstrate phase noise suppressions down to -60 dBc/Hz at 1 kHz and -90 dBc/Hz at 100 kHz offset frequencies from a 92 GHz electrical carrier. I also measure a ~170 kHz frequency drift of the beat note at 10 GHz on the long term over a continuous 7.5 hour locking period. I show an optimized design of an integrated servo loop of few tens of cm length which reduces the phase noise by 18 dB at 1 MHz optical carrier offset frequency and the phase-amplitude couplings in the cavity by a factor of 50 compared to the experimental one. The addition of a third DFB laser phase stabilized on a local oscillator allows the possibility to have continuously tunable source over 1 THz. The continuous wave source also makes it possible to generate fixed repetition rate pico- or femtosecond pulses from highly non-linear and dispersive fibers, replacing the DFB lasers by further stable lasers. I have calculated by simulation 7.2 fs temporal jitter at 40 GHz repetition rate over a 1 ms integration time

Les liaisons opto-hyperfréquences sont appelées à jouer un rôle important dans les futurs systèmes micro-ondes. Elles permettent par exemple de transporter des signaux radars ou des oscillateurs locaux sur porteuse optique sur de longues distances. Elles permettent également de réaliser un certain nombre de fonctions comme des déphasages, l’introduction de retards vrais sur de larges bandes passantes, le filtrage reconfigurable des signaux, ou même des fonctions plus complexes comme de l’analyse spectrale ou de la corrélation de signaux hyperfréquences. Comme tous les systèmes opto-hyper, elles souffrent de pertes dues soit à la conversion opto-hyper, soit tout simplement à la propagation. Les amplificateurs classiques, par exemple à fibre dopée erbium, à semi-conducteur, ou à effet Raman dans les fibres, ne permettent pas de compenser ces pertes sans dégrader le rapport signal sur bruit. L’objectif de la thèse est l’étude et la réalisation expérimentale d’un amplificateur optique sensible à la phase basé sur des fibres hautement non linéaires (HNLF) pour amplifier des signaux analogiques sans ajouter du bruit. La majeure partie de ce travail de thèse a été consacrée à la mise en œuvre d’une expérience qui porte sur l’amplification sensible à la phase avec une seule pompe. Notre étude a également porté sur l’étude des performances de cet amplificateur en termes de linéarité et de bruit. La linéarité de l’amplificateur a été testée en comparant les produits d’intermodulation d’ordre 3 (IMD3) lorsque le PSA est activé et le PSA est désactivé. Nous avons montré à partir de ces mesures que l’introduction de l’amplificateur sensible à la phase dans la liaison n’a pas dégradé la dynamique libre de parasite (SFDR). De plus, nous avons étudié les performances de notre amplificateur sensible à la phase en termes de bruit en effectuant des mesures de son facteur de bruit (NF). En effet, nous avons mesuré un facteur de bruit de -2.07 dB dans le cas où l’on ne détecte que le signal, tandis qu’un facteur de bruit de 0.2 dB est obtenu lors de la détection de l’ensemble « signal et idler »
Microwave photonic links are expected to play an important role in future RF systems. Based on low loss optical fibers, analog photonic links (APLs) have become the heart of the emerging field of microwave photonics, in which various functionalities are explored such as the generation and distribution of radar signals and local oscillators, phase shifting, reconfigurable true time delays, or even more complex functions such as spectrum analysis or correlation of RF signals. Unavoidably, microwave photonics systems undergo losses due either to microwave-to-optical conversion or to propagation. Classical amplifiers based on erbium doped fibers, semiconductor amplification, or Raman scattering in fibers, do not allow to compensate for these losses without degrading the signal-to-noise ratio. The aim of this thesis is to address this issue and to theoretically study and experimentally an optical phase-sensitive amplifier based on highly nonlinear fiber (HNLF) in order to amplify an analog signals without adding noise. We experimentally investigate the linearity of a phase sensitive amplifier based on nonlinear optical fiber in the context of microwave photonics. The linearity of the PSA amplifier is assessed by performing third order intermodulation distortion products (IMD3) measurements using two RF tones. The results show that the PSA is, in the explored domain, perfectly linear for the RF modulation, leading to amplification without any increase of distortion, thus proving the compatibility with future microwave photonics applications. In addition, we study the performance of our PSA in terms of noise by taking measurements of the noise figure (NF). Indeed, we measure a noise factor of -2.07 dB in the case where when we detect only the signal, while a 0.2 dB noise factor is obtained when both "signal and idler" are detected

Thèse (M. Ing.)--École de technologie supérieure, Montréal, 2003.
"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie électrique". Bibliogr.: f. [90]-92. Également disponible en version électronique.

Avec le développement des communications numériques sans fil, les systèmes radio numériques à haut débit ont pris une place importante. Parmi les parties de ces systèmes qui influencent considérablement leurs performances, on trouve l'égalisation et la synchronisation. La première est destinée à éliminer les interférences entre symboles (IES) créées par les canaux multi-chemins. Le comportement du canal est en général inconnu et susceptible de varier dans le temps. Dans ce cas, l'égaliseur doit fonctionner de manière adaptative pour s'adapter à ces variations temporelles. Dans la perspective de transmettre à haut débit et afin d'améliorer l'efficacité spectrale, une des solutions proposées est l'utilisation de l'égalisation aveugle. Ceci permet d'éviter l'utilisation de séquences d'entraînement et toute la bande de transmission peut alors être utilisée pour transmettre de l'information. Lors de la démodulation, la synchronisation de la porteuse est une opération d'une grande importance puisqu'elle permet d'ajuster la phase de l'oscillateur local avec celle utilisée à l'émission. Les modulations M-QAM à grande efficacité spectrale sont très sensibles aux variations de phase, et des précautions supplémentaires doivent être prises afin de garantir un bon fonctionnement du système. Dans le cadre de notre travail de recherche, nous avons étudié et conçu un égaliseur linéaire aveugle avec récupération de la phase de la porteuse. Pour améliorer les performances du système, une approche différente de celle généralement utilisée, a été proposée. Elle se base sur la réalisation simultanée de l'égalisation et du recouvrement de la phase, et utilise le principe de la minimisation de l'erreur quadratique moyenne par la méthode du gradient stochastique. Les simulations réalisées sous le logiciel SPW montrent que la technique proposée donne des performances intéressantes par rapport à l'approche classique. Les gains de performances peuvent atteindre 10dB sont obtenus.

Ce travail cherche a apporter quelques elements de reponse concernant les interactions entre une population de bulles et les structures coherentes presentes dans l'ecoulement de la phase continue qui les entoure, en particulier dans le cas de la couche de melange plane ascendante. Pour cela on simule numeriquement le mouvement des deux phases. La phase continue est traitee de facon eulerienne en resolvant directement les equations de navier-stokes completes. La phase dispersee est traitee de facon lagrangienne en integrant simultanement les equations de trajectoires de toutes les bulles. Les temps de calcul importants induits par la prise en compte d'un grand nombre de bulles ont ete reduits en parallelisant le code de trajectoires. On montre tout d'abord que la presence de structures coherentes tres marquees influence fortement la dispersion des bulles. Ces bulles sont, sous certaines conditions, attirees par le point fixe stable associe a chaque tourbillon de la couche de melange. On cherche ensuite a decrire l'action de la phase dispersee sur la phase continue en incorporant par un processus d'integration spatiale des termes-source aux equations de navier-stokes. Deux termes de couplage sont identifies et proviennent de deux contributions differentes: un terme d'echange de quantite de mouvement est provoque par les trous que constituent les bulles dans la phase continue tandis que un terme dont l'integrale etendue a tout l'espace est nulle traduit les mouvements potentiels a l'echelle de la bulle. Les mouvements rotationnels de petite echelle autour des bulles sont modelises par une viscosite effective de la phase continue affectees aux regions de leur sillage. L'influence respective de ces termes d'interaction est identifiee sur le mouvement induit dans un fluide initialement au repos par la montee d'une bulle isolee. On etudie ensuite le mouvement induit par la montee d'un nuage de bulles sous l'hypothese de faible taux de vide. Au dela d'un taux de vide critique, l'ecoulement se structure en cellules contrarotatives persistantes semblables a celles de la convection naturelle. Cette situation de convection a bulles est comparee qualitativement avec de recentes experiences. La prise en compte de l'action de la phase dispersee sur une couche de melange ascendante montre ensuite que la repartition des gradients de vitesse a l'interieur des tourbillons peut etre fortement modifiee si les bulles y sont capturees. En particulier lorsque le taux d'accumulation des bulles augmente, les points fixes se deplacent vers l'exterieur des tourbillons et finissent par devenir instables. On constate alors des modifications globales des caracteristiques de la couche de melange qui sont en accord avec les observations experimentales. On analyse ensuite l'influence de ces modifications de l'ecoulement porteur sur la dispersion des bulles

Cette thèse traite du problème de la synchronisation de porteuse pour la transmission de données entre un satellite géostationnaire et un terminal utilisateur. L'étude menée ici se rapporte plus précisément à des systèmes multimédia large bande exploitant les bandes Ku/Ka. Les systèmes actuellement envisagés se fondent par ailleurs sur des modulations de phase et les normes les plus récentes privilégient des ordres de modulations élevés afin d'augmenter l'efficacité spectrale des systèmes. A faible rapport signal à bruit, les techniques de synchronisation classiques ne sont pas suffisamment performantes pour garantir la qualité de service requise. Les algorithmes proposés dans cette étude se fondent sur le décodage souple d'un code de parité simple pour la synchronisation de phase porteuse. Nous étudions d'abord comment extraire une information de décodage à partir des symboles reçus, et comment l'exploiter lors de la synchronisation de phase. Deux algorithmes de synchronisation issus du maximum de vraisemblance sont déduits de cette approche, le premier fondé sur une boucle de phase et adapté aux transmissions continues, le second sur un estimateur direct et adapté à des transmissions par paquets courts. Les résultats de simulations présentés dans cette thèse sont fondés sur un modèle de transmission inspiré de la norme DVB-S2. Nous montrons que dans un contexte tel que celui de transmissions multimédia par satellite, les algorithmes proposés constituent une alternative intéressante à l'utilisation de symboles pilotes pour l'initialisation d'algorithmes itératifs plus performants.

La thèse propose l'étude de systèmes de constellations locales permettant le positionnement dans des milieux difficiles. Dans ce contexte, il apparaît que les trajets indirects perturbent la mesure du temps de propagation entre l'antenne de l'émetteur et l'antenne du récepteur. L'éblouissement entre les signaux, phénomène d'interférence du CDMA, est exacerbé à cause des distances courtes et des variations de puissance de réception. La thèse apporte des réponses à ces deux problématiques. Pour les trajets indirects nous proposons d'utiliser les mesures de phase de la porteuse qui y sont moins sensibles. Il faut alors solutionner le problème de l'ambiguïté entière sur ces mesures. Une méthode le permet sans avoir recours à une technique différentielle en utilisant une boucle de poursuite insensible aux trajets indirects : la SMICL. Pour l'éblouissement, nous avons développé trois approches. L'une d'elle utilise les séquences de longueurs maximales et permet de réduire notablement son importance. Une deuxième méthode, baptisé Technique de la Double Emission (TDE), permet de supprimer intégralement ces interférences pour une paire d'émetteurs lorsque leurs Doppler respectifs sont égaux. Nous avons étudié le cas où les Doppler sont différents et mis au point une version améliorée de la TDE, la TDE étendue à la porteuse, qui permet de supprimer les influences du Doppler. Nous avons également montré que cette dernière peut s'appliquer à un émetteur fixe en présence d'une constellation de satellites. Une troisième méthode, appelée TDE maximale, utilise à nouveau une séquence de longueur maximale pour étendre la méthode TDE au cas de plusieurs émetteurs en présence.

La thèse propose l’étude de systèmes de constellations locales permettant le positionnement dans des milieux difficiles. Dans ce contexte, il apparaît que les trajets indirects perturbent la mesure du temps de propagation entre l’antenne de l’émetteur et l’antenne du récepteur. L’éblouissement entre les signaux, phénomène d’interférence du CDMA, est exacerbé à cause des distances courtes et des variations de puissance de réception. La thèse apporte des réponses à ces deux problématiques. Pour les trajets indirects nous proposons d’utiliser les mesures de phase de la porteuse qui y sont moins sensibles. Il faut alors solutionner le problème de l’ambiguïté entière sur ces mesures. Une méthode le permet sans avoir recours à une technique différentielle en utilisant une boucle de poursuite insensible aux trajets indirects : la SMICL. Pour l’éblouissement, nous avons développé trois approches. L’une d’elle utilise les séquences de longueurs maximales et permet de réduire notablement son importance. Une deuxième méthode, baptisé Technique de la Double Emission (TDE), permet de supprimer intégralement ces interférences pour une paire d’émetteurs lorsque leurs Doppler respectifs sont égaux. Nous avons étudié le cas où les Doppler sont différents et mis au point une version améliorée de la TDE, la TDE étendue à la porteuse, qui permet de supprimer les influences du Doppler. Nous avons également montré que cette dernière peut s’appliquer à un émetteur fixe en présence d’une constellation de satellites. Une troisième méthode, appelée TDE maximale, utilise à nouveau une séquence de longueur maximale pour étendre la méthode TDE au cas de plusieurs émetteurs en présence
The thesis proposes the study of systems of local constellations for positioning indoors.In this context, it appears that indirect paths disturb the measurement of time delay between the transmitter antenna and receiver antenna. The Near-Far problem between signals, a CDMA interference phenomenon, is exacerbated because of the short distances and variations in received power. The thesis provides answers to these two issues.For indirect multipath we propose to use carrier phase measurements. It must then solve the problem of ambiguity on these measurements. A method without carrying out a differential technique is proposed: a tracking loop insensitive to indirect routes: the SMICL. For the Near-Far problem, we have developed three approaches. One approach uses sequences of maximum length and significantly reduces its influence. A second method, called the Double Transmission Technique (DTT), can completely remove the interference for a pair of transmitters when their respective Doppler are equal. We have studied the case where different Doppler and developed an improved version of the DTT, the DTT extended to the carrier, which eliminates the influence of the Doppler. We also showed that this may also be applied to a fixed transmitter in the presence of a constellation of satellites. A third method, called DTT maximum, again uses a maximum length sequence to extend the method to the case DTT in the presence of several transmitters

Le futur système de transmission multicanaux (WDM) pourrait mettre à profit l'utilisation d'amplificateurs optiques à semi-conducteurs (SOA), pour bénéficier notamment de leur grande bande passante optique pour l'amplification du signal. Dans ce travail, nous étudions l'influence des SOA sur la transmission cohérente de signaux OFDM optiques (CO OFDM). Cette technique, récemment proposée, permet à la fois d'augmenter l'efficacité spectrale de la transmission et de compenser les imperfections linéaires du canal optique. Nous avons développé, dans ce travail, une chaîne expérimentale de transmission de signaux à formats de modulation complexes tout-optiques et une plateforme de simulation au niveau système. Les résultats obtenus par simulation, au niveau composant et au niveau système, sont en très bon accord avec ceux obtenus par les mesures expérimentales à la fois pour des formats de modulation QPSK et QPSK CO-OFDM. À travers différentes mesures et simulations, l'étude a permis de cerner clairement l'influence des paramètres du SOA sur la qualité de transmission des données. Les non-linéarités induites par le SOA, telles que le couplage phase amplitude, l'auto modulation du gain et de la phase (SGM et SPM), la modulation croisée du gain et de la phase (XGM et XPM) et le mélange à quatre ondes (FWM), jouent de façon importante sur les performances de ce format de modulation multi-porteuses ; leur influence a donc été analysée avec précision. Les connaissances acquises permettront à l'avenir d'une part de mieux définir les conditions d'utilisation des SOA dans les réseaux de transmission et d'autre part aideront à l'optimisation de nouvelles structures de SOA conçues pour la transmission de données à très haut débit utilisant des formats de modulation complexes.

Le corrélateur "Five-Port" est un dispositif qui calcule précisément le rapport complexe entre deux signaux hyperfréquences à partir de la mesure des valeurs de puissance aux sorties d'un circuit interférométrique à cinq accès. Son application est connue dans les systèmes radars, les systèmes de détermination de la direction d'arrivée de signaux RF, les démodulateurs homodynes et, comme nous proposons dans ce travail, dans les boucles à verrouillage de phase et de récupération de porteuse. Tandis que les corrélateurs cartésiens classiques projettent le vecteur représentant le signal à démoduler sur une base composée de deux vecteurs orthogonaux, le corrélateur "Five-Port" effectue cette projection sur une "base" à trois vecteurs décalés en phase idéalement de 120°. Grâce à la redondance introduite par le troisième vecteur, le corrélateur "Five-Port" se présente moins sensible aux désappariements de phase et d'amplitude, fournit une variable permettant d'estimer les produits inter-modulation d'ordre pair et peut fonctionner dans une bande de fréquences large. Cette thèse apporte quelques contributions au domaine de la radiocommunication mobile, notamment aux émetteurs-récepteurs multi-bande et multi-mode. Le premier apport original est l'application de la technique "Five-Port" aux boucles à verrouillage de phase reconfigurables. Cette application est exploitée par la suite dans une boucle de récupération de porteuse multi-mode. Ensuite nous proposons une méthode de caractérisation originale mise en place pour calibrer les corrélateurs \FiveP. Finalement nous proposons et évaluons une nouvelle architecture d'émetteur-récepteur fondée sur une base à trois vecteurs
The five-port correlator accurately computes the complex ratio between two radiofrequency signals from the power values measured at the output of a five-port interferometer circuit. Its application has been reported in radars, DOA systems, direct conversion receivers and, as we propose in this work, in PLLs and carrier recovery loops. Whereas classic cartesian correlators project a vector representing a modulated signal over an orthogonal basis, the five-port correlator performs this projection over a \textsl{basis} composed of three vectors ideally phase-shifted of 120°. Thanks to the redundancy added by the third vector, the five-port correlator is less sensible to phase and amplitude imbalances, allows for the estimation of the IM2 products and operates in a wider frequency band. This PhD research contributes to the mobile radiocommunication area, in particular to the multi-mode and multi-band transceivers. The first contribution is the application of the five-port technique to reconfigurable phase-locked loops. Secondly, these reconfigurable loops are exploited in a multi-mode carrier recovery loop. Then, we present an original five-port characterization method. Finally, we propose and evaluate a novel transceiver architecture based on a three-vector basis

Ce travail de thèse traite de l’application de la technologie des Courants Porteurs en Ligne (CPL) au sein d’une association convertisseur machine à des fins de commande et de monitoring. La technologie des CPL est très répandue dans les réseaux domestiques sinusoïdaux. Elle permet la transmission de données numériques par les câbles dédiés au transport de l’énergie électrique de l’habitat. Dans une application convertisseur machine, le réseau électrique est un réseau Modulé en Largeur d’Impulsions (MLI). Une étude approfondie du signal MLI et des essais, menés avec des coupleurs CPL domestiques sur un réseau MLI, permettent de mettre en relief les limitations de cette technologie. Suite à cette étude, des coupleurs adaptés aux exigences du réseau MLI et fonctionnant dans la bande de fréquence 55 MHz – 85 MHz sont développés. Les débits nécessaires dans une application commande de machine font l’objet de discussions. Une modulation mono porteuse QPSK est retenue. Les essais expérimentaux sont réalisés sur une plateforme composée d’un ensemble convertisseur machine et assurant un transfert de données à 1,6 Mbit/s. Ces essais montrent la faisabilité de la communication par CPL dans un réseau MLI
This thesis studies the use of the Power Line Communication PLC technology in a motor inverter association for purposes of controlling and monitoring. This technology is widely used in domestic applications and allows a reliable communication through the sinusoidal electrical network. In a motor drive application, the electrical network is a Pulse Width Modulation network and consequently this technology may not work. Following a thorough study of the PWM signal, a series of experimental measurements using the domestic PLC modems over the PWM network were carried out and have underlined the inefficiency of the sinusoidal PLC technology. Based on the obtained results and on the PWM network requirements, we have developed industrial PLC couplers. The good functioning of these couplers has been validated in the frequency band 55 MHz – 85 MHz. A study of the required throughput in motor drive applications led us to define the QPSK modulation for data transmission. The modem was developed and communication was tested under different conditions with a throughput equal to 1. 6 Mbits/s. The different experimental measurements have demonstrated the PLC communication feasibility over the PWM network

L'étude s'articule autour de deux sujets fondamentaux. La conception. L'automatisation des modems numériques. Deux problèmes sont traités. La maîtrise du modulateur - démodulateur lors des signaux par saut de phase différentielle : procédé simple, dynamique et très efficace. La réalisation d'un système d'interface assurant la liaison. Modems - détecteur de défaut-imprimante. Pour le Modem, de nouveaux systèmes intégrés performants conçus à partir d'une architecture optimale, permet d'atteindre les objectifs de transmission. L'industrialisation de l'Interface est en cours du fait de son adaptation facile à d'autres systèmes numériques.

Cette thèse présente une étude des propriétés optiques non linéaires de petites particules de semiconducteur CdSSe en matrice de verre. Une brève approche théorique montre comment rendre compte de leurs propriétés linéaires et non linéaires. Les plus grosses particules (rayons de l'ordre de dix nanomètres) sont décrites à l'aide de modèles caractéristiques du semiconducteur massif. Dans les plus petites particules le confinement du mouvement des porteurs dans les trois dimensions doit être explicitement pris en compte. Il fait apparaître dans le spectre d'absorption du verre des structures caractéristiques des transitions électroniques entre niveaux de la boite quantique que constitue la petite particule. Sont ensuite présentées les techniques expérimentales, conjugaison de phase et absorption non linéaire, utilisées dans cette étude. Pour les particules peu confinées, le mécanisme principal de la non linéarité (remplissage de bande) est mis en évidence, la dynamique des porteurs photoexcités étant similaire à celle du semiconducteur massif. L'interface verre-semiconducteur intervient par l'intermédiaire de sites pouvant piéger les porteurs ; elle autorise ainsi l'apparition d'un phénomène photochimique nouveau rendant la non linéarité plus rapide. Une particule confinée, au voisinage de sa première transition électronique permise se comporte comme un système à deux niveaux ; la nature particulière que prend le couplage électron-phonon dans une petite particule de semiconducteur est mise en évidence ainsi que le comportement résonant de la non linéarité au voisinage de cette transition.

La technique TWSTFT a démontré des performances remarquables par sa contribution dans l'organisation du TAI/UTC, en termes de stabilité des liens micro-ondes et d'incertitude combinée sur l'écart entre [UTC-UTC(k)]. Cependant, l'étroitesse de la bande passante des codes utilisés ne permet pas la comparaison à moins d'un jour des étalons primaires de fréquence, et le recours à l'utilisation de la phase des porteuses est une piste privilégiée. Ce travail de thèse consiste à étudier et développer la méthode two-way phase, choisie selon un ensemble de critères cohérents comme la disponibilité et la configuration adaptée de deux stations terriennes, la distribution adaptée des signaux d'horloges de hautes performances, la disposition d'un simulateur de satellite caractérisé et l'utilisation d'une même bande de fréquence satellite. La technique utilisée s'appuie simultanément sur des mesures two-way entre stations distantes et sur des mesures de ranging effectuées par chaque station, l'ensemble étant basé sur le principe de propagation liée à la vitesse des porteuses. De plus, une analyse expérimentale par le code et par la phase est effectuée et des solutions efficaces conduisant à la réduction du bruit des liens sont proposées. Les principaux résultats de mesures obtenus par la mise en œuvre de cette technique au laboratoire montrent une stabilité de fréquence de 1 x 10-12 à 1 s et de 3 x 10-14 à 100 s, avec deux stations alimentées par un même maser à hydrogène actif. Ce travail s'achève par notre contribution dans l'application de la technique de transfert de temps two-way sur un lien fibré long de 540 km en collaboration avec le LPL, révélant des résultats très prometteurs

De nos jours, le nombre d'appareils connectés nécessitant un accès aux données mobiles est en augmentation constante. L'arrivée d'encore plus d'ojects multimédias connectés et la demande croissante d'informations par appareil ont mis en évidence les limites de la quatrième génération de réseaux cellulaires (4G). Cela a poussé au développement de nouvelles méthodes, dont la 5G. L'objectif est d'être en mesure de prendre en charge la croissance des systèmes portables, des capteurs ou des sysèmes associés à l'internet des objets (IoT). La vision derrière la 5G est de permettre une société entièrement mobile et connectée avec une expérience consistente.Les petites cellules sont la base des normes de communication avancées telles que 4G et maintenant 5G. Ils résultent de l’utilisation de bandes de fréquences plus élevées pour l’accès radiofréquences (RF) afin de supporter de nouvelles normes et exigences croissantes en bande passante. La 5G utilise des ondes millimétriques et nécessite un déploiement dans un environnement urbain intérieur et urbain dense, ce qui peut s'avérer être un défi. C’est là que la 5G devra inclure des solutions de réseau hybrides et pouvoir coexister avec d’autres technologies d’accès sans fil. La communication par lumière visible (VLC) s’inscrit dans ce moule puisque la lumière visible correspond à la bande comprise entre 400 et 800 THz. Le spectre disponible est des milliers de fois plus large que le spectre RF et il n’interfère pas avec celui-ci. Le principe se base sur la combinaison de l'éclairage avec un lien de communication pouvant atteindre des dizaines de gigabits par seconde. Le potentiel est d’offrir un complément à la 5G dans un réseau hybride, offrant une vitesse élevée, aucune interférence et une sécurité accrue au prix d’une couverture limitée et d’une faible maturité technologique.L’objectif de cette thèse est donc de proposer et d’évaluer une implémentation expérimentale d’un système VLC en intérieur et multi-utilisateurs afin de répondre aux objectifs de la configuration light-fidelity (Li-Fi) dans le contexte d’une petite cellule. La première étape de cette étude est un état de l'art détaillé sur le principe de VLC dans la communication sans fil en intérieur et de l’accès multi-utilisateur. Cela permet de mieux expliquer le concept de notre désign et de comparer notre approche aux travaux existants. La deuxième étape consiste en une analyse des principes et des hypothèses pour le système VLC multi-utilisateurs en intérieur portant à la fois sur la technique de modulation et sur les schémas d’accès multi-utilisateurs. Les conclusions tirées des analyses théoriques et numériques servent de base pour la suite du travail. La troisième étape consiste en plusieurs analyses expérimentales sur l'optimisation des performances de diffusion pour un utilisateur unique, puis sur les performances multi-utilisateurs du système à l'aide de divers schémas d'accès. Le débit total avec une LED blanche commerciale atteint 163 Mb/s avec un taux d'erreur réduit d'un facteur de 3,55 grâce au processus d'optimisation des performances. Cette technique a l'avantage d'augmenter la flexibilité pour un scénario avec plusieurs utilisateurs sans augmenter la complexité car seuls les paramètres des filtres de modulation sont altérés. La taille de la cellule obtenue est de 4.56 m² à une distance de 2,15 mètres du transmetteur. Le capacité peut atteindre jusqu'à 40 utilisateurs, ou 40.62 Mb/s dans un scénario à 4 utilisateurs. Il est donc démontré que le système proposé pourrait fonctionner comme une cellule à une distance réaliste, avec un débit de données élevé et la capacité de répondre aux besoins d’un grand nombre d’utilisateurs tout en limitant les coûts de mise en œuvre
Nowadays, the number of connected devices requiring access to mobile data is considerably increasing. The arrival of even more connected multimedia objects and the growing demand for more information per device highlighted the limits of the fourth generation of broadband cellular networks (4G). This pushed for the development of new methods, one of which is 5G. The goal is to be able to support the growth of wearable, sensors, or related internet-of-object (IoT) systems. The vision behind 5G is to enable a fully mobile and connected society with a consistent experience. In consequence, there is a fundamental need to achieve a seamless and consistent user experience across time and space.Small cells are the basis of advanced communications standards such as 4G and now, 5G. They exist as a result of using higher frequency bands for RF access in order to support new standards and the increasing demands in bandwidth. 5G use millimeter waves and requires a deployment across indoor and dense urban environment which may prove to be a challenge. This is where 5G will need to include hybrid networking solutions and be able to coexist with other wireless access technologies. Visible light communication (VLC) fits into that mold since visible light corresponds to the band between 400 and 800 THz. The available spectrum is multiple thousand times the size of the RF spectrum and it does not interfere with it. The technique combines illumination with communication at possibly tens of gigabits per second. It has the potential to offer a synergistic pairing with 5G in a hybrid network, offering high speed, no interferences, and more security at the cost of limited coverage and low technological maturity.The goal of this thesis is thus to propose and evaluate an experimental implementation of an indoor multi-user VLC system in order to answer the objectives of Li-Fi setup in the context of a small cell. The first step of this study is a detailed state-of-the-art on VLC in indoor wireless communication and multi-user access. It allows the design of our work to be better explained and to compare our approach with existing works. The second step is an analysis of the principles and hypothesis supporting the indoor multi-user VLC system in the study both on the modulation technique and the multi-user access schemes. The conclusions drawn from theoretical and numerical analysis are used as a basis for the rest of the work. The third step is the experimental setup investigations on the single-user broadcast performances optimization and then on the multi-user performances of the system using various schemes. The total throughput using an off-the-shelf white LED reaches 163 Mb/s with a bit-error rate decreased by a factor of 3.55 thanks to the performance optimization process. This technique has the advantage of increasing the flexibility for a multi-access scenario while not augmenting the complexity as it only optimizes the modulation filter parameters. The multi-user access is obtained for a cell size of 4.56 m² at a distance of 2.15 meter away from the transmitter. The user capacity can reach up to 40 users, or 40.62 Mb/s in a 4-user scenario. It is thus demonstrated that the proposed system could function as a cell at a realistic range, with high data rate and the ability to provide for a large amount of users while limiting the cost of implementation

La conception en vue de la fiabilité (DFR, Design for Reliability) consiste à simuler le vieillissement électrique des composants élémentaires pour évaluer la dégradation d'un circuit complet. C'est dans ce contexte de fiabilité et de simulation de cette dernière, qu'une stratégie de conception en vue de la fiabilité a été développée au cours de ses travaux. Cette stratégie, intégrant une approche « système » de la simulation, s'appuie sur l'ajout de deux étapes intermédiaires dans la phase de conception. La première étape est une étape de construction de modèles comportementaux compacts à l'aide d'une méthodologie basée sur une approche de modélisation multi niveaux (du niveau transistor au niveau circuit) des dégradations d'un circuit. La seconde étape consiste alors l'analyse descendante de la fiabilité de ce circuit, à l'aide de simulations électriques utilisant ses modèles comportementaux dits « dégradables », afin de déterminer les blocs fonctionnels et/ou les composants élémentaires critiques de l'architecture de ce dernier, vis-à-vis d'un mécanisme de défaillance et un profil de mission donnés. Cette analyse descendante permet aussi d'évaluer l'instant de défaillance de ce circuit. Les dispersions statiques, lies au procédé de fabrication utilisé, sur les performances d'un lot de CIs ont aussi été prises en compte afin d'évaluer leur impact sur la dispersion des instants de défaillance des circuits intégrés. Ces méthodes ont été appliquées à deux mécanismes de dégradation : les porteurs chauds et les radiations
Design for reliability (DFR) consists in assessing the impact of electrical ageing of each elementary component, using electrical simulations, on performance degradations of a full device. According to DFR concept and reliability simulation, theses works present a new DFR strategy. This strategy based on the integration of two intermediate phases in the ICs and SoC design flow. The first phase is a bottom-up ageing behavioural modelling phase of a circuit (from transistor level to circuit level). The second phase is a « top-down reliability analyses » phase of this circuit, performing electrical simulations using its ageing behavioural models, in order to determine critical functional blocks and / or elementary components of its architecture according to a failure mechanism and a given mission profile. Theses analyses also allow determining the failure time of this circuit. Statistical dispersions on ICs performances, due to the used manufacturing process, have been taking into account in order to assess their impact on failure time dispersions of a ICs lot. The method has been applied on two degradation mechanisms: hot carriers and radiations

Du fait de leurs fortes propriétés non-linéaires, les structures photoniques semi-conductrices sont très intéressantes pour le traitement tout-optique du signal. La structuration à petite échelle permet de localiser la lumière et donc d'exalter les phénomènes non-linéaires, mais avec un pouvoir d'exaltation différent suivant l'ordre de la non-linéarité, introduisant ainsi une nouvelle hiérarchie des régimes d'interaction. Après une description théorique présentant le renforcement des processus non- linéaires par la localisation dans les semi-conducteurs, nous démontrons expérimentalement et quantitativement, pour la première fois, l'influence de la localisation sur l'exaltation des non- linéarités telles que l'effet Kerr, l'absorption à deux photons et les effets de porteurs libres, par l'étude d'un guide à cristal photonique de GaAs. Nous résolvons le problème de l'amplification Raman d'impulsions dans un nanoguide de silicium, en développant un modèle analytique permettant de montrer l'influence des effets de modulation de la phase non-linéaire sur la chute du gain Raman effectif dans le silicium. Ce modèle est validé expérimentalement. Finalement, nous abordons l'application de la localisation à la commutation non- linéaire tout-optique. Nous introduisons la notion de longueurs non-linéaire de commutation et d'absorption permettant d'étudier différents matériaux. Nous montrons que la commutation par effet Kerr pur est impossible pour le Si et le GaAs (contrairement à l'AlGaAs et au GaN), mais qu'une commutation par effet de porteurs libres y est envisageable pour certaines géométries de microstructures.

Les transmissions numériques par satellite sont largement utilisées dans plusieurs domaines allant des applications commerciales en orbites terrestres aux missions d'exploration scientifiques en espace lointain (Deep Space). Ces systèmes de transmission fonctionnent sur des très grandes distances et ils disposent des ressources énergétiques très limitées. Cela se traduit par un très faible rapport signal à bruit au niveau de la station de réception terrestre. Une possibilité d'établir une liaison fiable dans ces conditions très défavorables, réside dans l'utilisation de codes correcteurs d'erreurs puissants tels que les Turbo codes et le LDPC. Cependant, les gains de codage sont conditionnés par le bon fonctionnement des étages de la démodulation cohérente en amont, notamment l'étage de synchronisation. L'opération de synchronisation consiste à estimer et compenser le décalage en phase et en fréquence entre le signal reçu et l'oscillateur local du récepteur. Ces décalages sont généralement provoqués par des imperfections matérielles et le phénomène d'effet Doppler. A très faible rapport signal à bruit, les systèmes de synchronisation actuels se trouvent limités et incapables d'assurer les performances requises. Notre objectif est de fiabiliser l'étage de synchronisation du récepteur dans des conditions très difficiles de faible rapport signal sur bruit, d'effet Doppler conséquent avec prise en compte d'un phénomène d'accélération (Doppler rate) et d'une transmission sans pilote. Cette thèse CIFRE traite du problème de la synchronisation porteuse pour la voie descendante d'une transmission Deep Space. Après la réalisation d'une étude de l'état de l'art des techniques de synchronisation, nous avons retenu les boucles à verrouillage de phase (PLL: Phase Locked Loop). Dans un contexte industriel, les PLL offrent le meilleur compromis entre complexité d'implémentation et performances. Plusieurs détecteurs de phase basés le critère du maximum de vraisemblance ont été considérés et modélisés par leurs courbes caractéristiques. En se basant sur les modèles équivalents, nous avons développé une nouvelle étude de la phase d'acquisition non-linéaire d'une PLL du deuxième ordre avec un détecteur de phase semi-sinusoïdal. La deuxième partie de la thèse a été consacrée à l'étude des techniques de combinaison d'antennes. Ces méthodes visent à exploiter la diversité spatiale et améliorer le bilan de liaison de la chaîne de transmission tout en offrant une flexibilité de conception ainsi qu'une réduction considérable du coût d'installation. A l'issue de cette partie, nous avons proposé un nouveau schéma de combinaison d'antenne qui améliore le seuil de fonctionnement des systèmes existants
In deep space communication systems, the long distance between the spacecraft and the ground station along with the limited capacity of the on-board power generator result a very low signal to noise ratio (SNR). However, such transmission still possible by using near Shannon limit error correction codes (Turbo code and LDPC code). Nevertheless, to take advantage of this coding gain, the coherent demodulation is mandatory, and the carrier phase synchronization must be reliable at more restrictive SNR. At very low SNR, current synchronization systems are limited and unable to provide the required performances. Our goal is to improve the reliability of the receiver synchronization stage under very difficult conditions of a very low SNR, a variable Doppler effect (Doppler rate) and a blind transmission. This thesis deals with the problem of carrier phase synchronization for the downlink of a Deep Space transmission. After the study of the existing solutions, we selected the phase locked loop (Phase Locked Loop: PLL). In an industrial context, PLL offers the best trade-off between complexity and performance. Several phase detectors based on the maximum likelihood criterion were considered and characterized by their S-curves. Based on the equivalent models, we have developed a new study of the non-linear acquisition phase of a second-order PLL with a semi-sinusoidal phase error detector. The second part of the thesis was dedicated to the antennas combining techniques. These methods aim to improve the link budget of the transmission and offer more flexibility. At the end of this part, we proposed a new antennas combining scheme that improves the operating threshold of existing systems

Les communications optiques dans le spectre visible (VLC pour Visible-Light Communications) ont attiré une attention particulière depuis quelques années en tant qu'une solution prometteuse pour les réseaux sans fil à très haut-débit dans les milieux intra-bâtiment. Ainsi, cette technique exploite l'infrastructure d’éclairage basée sur les diodes électroluminescentes (LED) pour la transmission de l'information. Pour cette raison, elle offre de nombreux avantages, comparée aux techniques « classiques » basées sur les transmissions radiofréquences (RF), tels que l'existence d'une grande largeur de bande non réglementée, une sécurité de transmission intrinsèque et une immunité aux interférences électromagnétiques.Les principales contraintes liées à l'établissement d'une transmission VLC à très haut-débit dans ce contexte sont la propagation en trajets multiples et les caractéristiques non-idéales des LEDs commerciales, dites « blanches ». L'objectif de cette thèse est d'étudier l'impact réel de ces contraintes sur la transmission des données et de proposer des solutions efficaces de traitement du signal pour atténuer leurs effets. Nous commençons par étudier la réponse impulsionnelle du canal VLC grâce à l'élaboration d'un outil de simulation efficace. Nous évaluons ensuite la sélectivité en fréquence du canal de propagation en considérant différents critères, tels que la réponse fréquentielle, l'étalement temporelle du canal et le rapport signal à interférences. Dans un deuxième temps, compte tenu de la possibilité de la sélectivité en fréquence du canal et aussi la limitation de la bande passante des LEDs, nous étudions la pertinence de l'emploi de différentes techniques de transmission de signaux, notamment celle de l'OFDM optique (pour Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) afin de garantir des débits de transmission compétitifs avec la RF. Etant donné le facteur de crête ou PAPR (pour Peak-to-Average Power Ratio) élevé des signaux modulés en OFDM et la dynamique limitée des LEDs, nous proposons ensuite un nouveau schéma de transmission basé sur la modulation CAP (pour Carrier-less Amplitude and Phase) en plus de l'égalisation dans le domaine fréquentiel (FDE pour Frequency-Domain Equalization) au niveau du récepteur. Nous analysons les performances des liaisons VLC utilisant cette technique et les comparons à l'OFDM optique, en prenant particulièrement en compte la non-linéarité des LEDs. Enfin, nous démontrons l'intérêt de l'utilisation du schéma de transmission CAP-FDE à travers des résultats expérimentaux
Visible Light Communications (VLC) have attracted particular attention in the research community since a few years as a promising solution for high-speed indoor wireless networks. By exploiting the existing solid-state light-emitting diode (LED) lighting infrastructure, VLC offer numerous advantages such as a large unlicensed bandwidth, transmission security, and immunity to electro-magnetic interference compared to their radiofrequency counterparts. Within the context of indoor VLC, the multipath propagation channel and the non-ideal characteristics of the commercial white LEDs cause the main limitations for achieving high data-rate transmission. The objective of this thesis is to investigate the true impact of these limitations on the data transmission and to propose efficient signal processing solutions to mitigate their adverse effects. We start by the study of the indoor VLC channel impulse response by developing an efficient simulation tool. We then consider evaluating the channel frequency selectivity through different metrics. Next, given the potentially frequency-selective channel and the limited modulation bandwidth of the LEDs, we investigate the suitability of employing different signal transmission techniques including optical orthogonal frequency-division multiplexing (O-OFDM) in order to achieve high data-rate transmission. Given the high peak-to-average power ratio (PAPR) of O-OFDM signals and the limited dynamic range of the LEDs, we then propose a novel transmission scheme, which consists of using carrier-less amplitude and phase (CAP) modulation together with frequency domain equalization (FDE) at the receiver. We analyze the performance of the VLC link using this technique and compare it with the O-OFDM schemes, especially by taking the non-linear characteristics of the LED into account. Lastly, we demonstrate the merits of using the CAP-FDE transmission scheme via some experimental results

Ce travail est consacré à l’étude de l’incorporation volontaire des dopants dans des films de carbure de silicium épitaxiés par la technique de dépôt chimique en phase vapeur. Le rôle des principaux paramètres de croissance (température, flux de dopant, vitesse de dépôt, pression dans le réacteur et le rapport C/Si) sur l’incorporation d’azote et d’aluminium a été étudié en détail. Les travaux menés jusqu’ici ont largement exploré les caractéristiques de l’incorporation de dopants, en particulier l’incorporation d’azote et ont montré des résultats parfois très dépendants de l’équipement de croissance utilisé. Afin d’explorer cette influence, une étude expérimentale exhaustive sur l’incorporation de N et Al a été réalisée sur des couches homoépitaxiées 4H-SiC sur la face carbone et sur la face silicium de substrats 4H-SiC dans nos réacteurs CVD. Cette étude a été complétée par une analyse des propriétés structurales, optiques et électriques de couches 4H-SiC dopé Al. Aussi, la fabrication de diodes pn a été expérimentée sur les couches épitaxiées dans nos réacteurs. Nous avons pu observer différentes tendances expérimentales selon la nature du dopant, l’orientation cristalline du substrat et l’environnement chimique durant la croissance. Nous en déduisons que le mécanisme derrière les tendances observées est largement influencé par des facteurs comme les conditions de croissance (c'est-à-dire la température de croissance et/ou la pression) et la couverture de carbone à la surface de la croissance, surtout sur la face C
This work is dedicated to the investigation of intentional dopant incorporation in silicon carbide epilayers grown by chemical vapor deposition technique. The role of main process conditions (growth temperature, dopant supply, deposition rate, growth pressure and C/Si ratio) on both, Nitrogen and Aluminum incorporation was studied in details. Previous works have widely explored the characteristics of dopant incorporation, especially the nitrogen incorporation addressing a potential influence of growth equipment for the observed incorporation trends. An exhaustive experimental study of N and Al incorporation was performed for homoepitaxial 4H-SiC layers grown on Si- and C-faces of 4H-SiC substrates in our CVD setups to explore such influence. It was completed by the assessment of the structural, optical and electrical properties of the Al doped 4H-SiC films. Furthermore, the fabrication of pn diodes was tested on the grown layers. We have observed different experimental tendencies depending on dopant nature, crystal orientation and chemical environment. We conclude from these observations that the mechanism behind the experimentally obtained tendencies is widely influenced by factors such as process conditions (i.e. growth temperature and/or pressure) and the carbon coverage at the grown surface, especially on C-face

Cette thèse présente l'étude théorique et expérimentale de la génération et de la mise en forme d'impulsions térahertz (THz). Dans un premier temps, nous avons étudié la génération d'impulsions THz par redressement optique d'impulsions laser femtosecondes intenses dans des cristaux semiconducteurs de ZnTe. Nous avons mis en évidence une forte dépendance de l'efficacité de ce processus de génération avec l'intensité de l'impulsion laser génératrice. Ceci se traduit en particulier par un décalage progressif du spectre vers les basses fréquences et par une évolution anormale de l'énergie THz avec l'intensité laser. Ces comportements résultent d'une combinaison de trois phénomènes : la déplétion de l'impulsion laser au cours de sa propagation dans le cristal, l'absorption de l'onde THz par les porteurs libres créés par absorption à deux photons et une modification de la condition d'accord de phase induite par les porteurs chauds. Dans un deuxième temps, nous avons développé une approche analytique permettant de générer des impulsions THz de formes particulièrement intéressantes pour les expériences de spectroscopie cohérente ou de contrôle cohérent. Nous avons notamment généré des paires d'impulsions verrouillées en phase, des trains d'impulsions, ainsi que des impulsions THz accordables de grande finesse spectrale. Cette technique repose sur le redressement optique d'impulsions laser femtosecondes mises en forme à l'aide d'un masque à cristaux liquides placé dans le plan de Fourier d'une ligne à dispersion nulle. Afin de démontrer la validité de notre approche, nous avons également développé un programme de simulation qui donne des résultats en très bon accord avec l'expérience.