Dissertations / Theses on the topic 'Réseaux compacts'

Les capteurs sans fil ont un avenir prometteur c’est pourquoi leur développement est àl’origine de nombreuses recherches. Leur autonomie reste cependant un problème à résoudre.Les travaux de cette thèse se concentrent précisément sur cette problématique : trouverune stratégie permettant aux capteurs d’être autonomes en énergie.L’énergie nécessaire à l’alimentation du capteur, quel que soit son mode de fonctionnement,doit en effet être récupérée de l’environnement dans lequel le capteur se trouve. Deplus, en cas d’absence ou d’insuffisance d’énergie environnante, le fonctionnement du capteurdoit pouvoir perdurer. À cela s’ajoute la nécessité de connaitre à tout instant la quantitéd’énergie disponible afin de pouvoir maintenir un niveau de charge constant et ainsi prolongerla vie du capteur. Enfin, toute cette gestion de l’énergie doit pouvoir garantir le meilleurrendement possible.Cette étude a conduit à la conception et au test d’un circuit en technologie CMOS 90nm.Ce même circuit a été intégré dans les capteurs sans fil d’un réseau en cours de développement.Et enfin, une méthode permettant de connaitre le niveau d’énergie embarquée a étémise au point et pourra permettre à l’avenir la conception d’un nouveau circuit de power managementpour capteurs autonomes en énergie
Wireless sensors have a bright future so their development is causing a lot of research.However, their autonomy is still an issue.This work focuses on this problem : find a strategy for the sensors to be autonomous.The energy required to power the sensor, whatever its working mode, must indeed be harvestedfrom the environment wherein the sensor is located. Moreover, in case of absence ora lack of available energy, the sensor has to keep working. Additionnaly the state-of-chargehas to be known in real time in order to extend the sensor lifetime. Finally, the energy managementhas to give the highest efficiency.This study led to the design and the test of a circuit in CMOS 90nm technology. Thiscircuit was integrated in wireless sensors for networks under development. Finally, a methodto estimate the level of energy in the sensor has been developed and will allow to design anew circuit of power management for wireless sensor network

Dans cette thèse, nous avons tenté d’expliquer les compétitions inter-standards au travers des réseaux interorganisationnelsconstruits par les protagonistes. Sur la base de synthèses de théories émanant de trois principauxchamps académiques (économie des standards et des industries de réseau, analyse de réseaux et managementstratégique) la thèse formule des propositions qui permettent de bâtir un modèle réseau de compréhension de cescompétitions. Elle emploie une étude de cas unique, adopte un positionnement épistémologique réaliste critiqueet s'appuie sur la situation empirique de compétition entre les technologies Blu-ray et HD-DVD pourl’émergence du standard DVD de 2ème génération. Toute l’approche de la thèse se justifie par le postulat d'uneproximité méthodologique et théorique entre réseau inter-organisationnel des sponsors d’un standard et baseinstallée de ce standard. Ce postulat a également permis de poser que le réseau inter-organisationnel permettaitde générer non seulement la base installée idéale pour gagner la compétition, mais aussi d’influencer tous lesautres leviers (la crédibilité et la supériorité technique, le verrouillage des consommateurs par les coûts dechangement, la disponibilité de produits complémentaires, le timing d’entrée sur le marché etc.). En mobilisantdes concepts de « croissance » et « résilience » des approches réseaux complexes (Albert & Barabasi, 2002 ;Newman, 2003a ; etc.) et ceux de « pouvoir potentiel » et « d’usage du pouvoir » des auteurs en management(Brass & Burkhardt, 1993 ; Mintzberg, 1983 ; etc.) nous avons établi que la réussite dans une compétition entrestandards est subordonnée à la construction d’un réseau inter-organisationnel croissant et résilient dont lepotentiel est effectivement employé sur le terrain industriel et commercial
Throughout this thesis we’ve attempted to explain standard competitions through the interorganizationalnetworks built by the protagonists. Based on the synthesis of theories derived from three main academic fields(economy of the standards and network industries, networks analysis and strategic management), the thesiselaborates proposals which make it possible to build a model network of comprehension of these competitions. Ituses a single case study, chooses a critical realistic epistemological positioning and bases itself on the empiricalsituation of competition between Blu-Ray and HD DVD technologies for the emergence of the secondgeneration standard DVD. The entire trend of the thesis is justified by a postulate of a methodological andtheoretical proximity of the interorganizational network of sponsors of a given standard and the installed base ofthat standard. This postulate made it possible to state that the interorganizational network made it possible notonly to generate the ideal installed base to win the competition, but also to impact all the others components(reliability and technical superiority, availability of complements, lock-in the consumers by the switching costs,timing of entry to the market, etc.). By mobilizing some concepts of “growth” and “resilience” of complexnetworks approaches, (Albert & Barabasi 2002, Newman, 2003a) and those of “potential power ” and “use ofpower” of authors in management (Brass & Burkhardt, 1993, Mintzberg 1983 etc.), we concluded that thesuccess in a competition between standards lies in building up a growing and resilient interorganizationalnetwork, the potential of which must actually be used on the industrial and commercial ground

La diversité d’antennes consiste à utiliser un système à accès multiples pour améliorer les performances des communications sans fil. Ce manuscrit est consacré à l’étude, aux analyses et aux mesures des performances en diversité de réception. En premier lieu, des outils numériques souples et d’utilisation très générale sont développés pour calculer les paramètres de diversité dans n’importe quel contexte et sans restriction. Ensuite, une étude préliminaire des relations entre les couplages mutuels et les paramètres de diversité montre que les coefficients de corrélation et de couplage devraient être faibles. Cette conclusion a été utilisée pour concevoir et optimiser un terminal compact constitué de deux antennes monopôlaires imprimées fonctionnant dans la bande du WiMax 3. 4-3. 6 GHz par insertion de fente. Des mesures ont été faites en chambre réverbérante à brassage de modes (CRBM) avec un analyseur de réseaux vectoriel qui délivre une onde CW (constante wave), puis avec un dispositif constitué de deux modules indépendants (émission et réception) de communications numériques. Ce dernier a permis de faire d’autres mesures en milieu « indoor » et dans un contexte milieu « indoor » vers milieu « outdoor ». Finalement, une étude analytique permet de montrer que la diversité d’antennes et la synthèse de diagrammes sont équivalentes
Wireless communication performances are improved by using multiple antennas or multiple access systems: this is the antenna diversity principle. Diversity studies, its analysis and some measurement results are depicted in this PhD thesis. First, numerical tools that allow the calculation of diversity parameters are developed. These tools are highly efficient since they are independent of any assumption. Second, a preliminary study of the relationships between mutual coupling and diversity parameters is done. The results demonstrated that mutual coupling and correlation coefficients should be preferably low. This conclusion is used to design and optimize a compact terminal that consists of two printed monopole antennas working in the WiMax 3. 4-3. 6GHz band by a slot insertion for decoupling. Next, measurements took place in a modes stirred reverberation chamber (MSRC) using two different test-beds. The first one used a network analyzer which delivers a constant wave in the chamber. The second one is constituted by two independent digital communication modules (transmission and reception). This latest test-bed allows also measurements in indoor and indoor to outdoor environments. Finally, an analytical study proves that antenna diversity and radiation pattern synthesis are equivalent

L’évolution des standards de communication impose le besoin des architectures antennaires plus sophistiqués associés à des techniques de diversité d’antennes et de formation de faisceaux. Ce type d’antennes offre des nouvelles possibilités pour les applications sans fil en termes d’efficacité spectrale, de fiabilité des liens radio, de réduction de l’impact environnementale ainsi que l’accroissement des capacités des systèmes de communications. Cependant, les techniques conventionnelles de formation de faisceaux entraînent souvent une augmentation significative de la taille de l’antenne. Par conséquent, l’intégration de tel système dans des petits appareils sans fil est relativement limitée. Les réseaux d’antennes compactes et superdirectifs constituent une solution innovante et attrayante pour surmonter ces problèmes. Néanmoins, ils présentent nombreux inconvénients notamment une faible efficacité de rayonnement, un très faible gain et une bande passante très étroite. Ces inconvénients limitent l'utilité des réseaux superdirectifs pour répondre aux besoins des technologies sans fil de nouvelles générations. Dans cette thèse, nous proposons de nouvelles méthodes d’optimisation multi-objectif, basées sur la théorie des modes caractéristiques (NCM), la théorie du facteur de réseau ainsi que les réseaux de neurones artificiels (RNA) pour la conception et le développement de nouvelles architectures antennaires compactes, superdirectives, efficaces et large bande pour des applications 5G
The evolution of wireless communication impose the need for more sophisticated antenna architectures, combined with antenna diversity and beamforming techniques. This type of antenna offers new possibilities for wireless applications in terms of spectral efficiency, radio link reliability, reduced environmental impact and increased communications system capacity. However, conventional beamforming techniques often lead to a significant increase in antenna size. As a result, the integration of such systems into small wireless devices is relatively limited. Compact, superdirective antenna arrays offer an innovative and attractive solution for both beamforming needs and integration in small volumes. However, they exhibits multiple drawbacks, including low radiation efficiency, low gain and narrow bandwidth. These drawbacks limit the usefulness of superdirective arrays to meet the needs of new-generation wireless technologies. In this thesis, we propose new multi-objectives optimization methods, based on network characteristic mode theory (NCM), array factor theory as well as artificial neural networks (ANN), for the design and the development of new compact, superdirective, efficient and wideband antenna architectures for 5G applications

Cette thèse a pour objectif l’étude et la recherche d’amélioration de la technologie d’antenne réseau superdirective. Cette technologie a récemment été rééxaminée dans la littérature car elle peut apporter des fonctionnalités intéressantes pour les applications de télécommunication futures. L’examen de ce type d’antenne est donc conduit à travers l’outil de la décomposition en ondes sphériques qui permet l’étude générale des limites de directivité ou de gain, en considérant des pertes d’énergie dans l’antenne. La théorie classique des antennes réseau end-fire est aussi revue, dans le cas de réseaux à espace inter-éléments uniformes et à éléments indépendamments excités. Cette étude fournit une évaluation analytique de l’efficacité et de la sensibilité à la précision des coefficients d’excitation.Les dipôles infinitésimaux et les sources de Huygens sont considérés dans une proposition de développement qui lie la théorie des réseau et de la décomposition en ondes sphériques. Cette contribution fournit une preuve formelle de la limite de directivité des réseaux end-fire de sources de Huygens ainsi qu’une borne supérieure de la directivité des réseaux de dipôles, quand la distance inter-éléments tend vers zéro.. De plus, il est montré comment la théorie classique des antennes réseau peut aussi être utilisée pour extraire des coefficients d’excitations qui maximisent le gain plutôt que la directivité, quand des résistances de pertes sont considérées. Un examen est aussi fait selon la taille d’antenne pour montrer quelles conditions sont les plus favorables pour l’utilisation de réseaux end-fire optimisés pour le supergain ou pour la superdirectivité.Dans une seconde partie, les implémentations pratiques d’antennes superdirectives sont revue dans l’état de l’art, en se concentrant sur les sources de Huygens et les réseaux compacts end-fire. L’architecture d’implémentation choisie de réseau à éléments parasites est ensuite détaillée est étudiée dans le but de minimiser le recours à des résistances positives ou négatives. Cela mène à la conception et aux mesures de cinq prototypes qui visent à atteindre le maximum de gain ou de directivité possible, pour une taille d’antenne limitée, avec des réseaux end-fire de deux, trois et quatre dipôles
The purpose of this thesis is to study and seek improvement of the superdirective antenna array technology. This technology has been recently re-examined in the literature since it can bring some interesting functionalities in the future telecommunication applications. The examination of this type of antenna is thus conducted through the use of Spherical Wave Expansion which allows for the general study of directivity limits as well as gain limits, considering lossy antennas. The classical theory of end-fire array antennas is also reviewed, in the case of uniformly spaced tapered arrays, providing theoretical evaluation of efficiency and sensitivity to source feeding precision.Infinitesimal dipoles and Huygens sources are considered in a proposed development that links array theory and Spherical Wave Expansion. This contribution provides a formal proof for the directivity limit of Huygens-source-based end-fire arrays as well as an upper bound for the directivity of dipole-based arrays, when the inter-element spacing tends to zero. Moreover, it is shown how classical array theory can also be used to derive excitation coefficients that maximize gain rather than directivity, when loss resistances are considered. An examination over antenna size is also made to demonstrate which conditions are most favorable for the use of such supergain or superdirective end-fire array optimization.In a second part, practical implementations of superdirective antennas are surveyed, focusing on Huygens sources and compact end-fire array designs. The chosen implementation architecture of parasitic element arrays is then detailed and studied, in order to minimize the requirement for negative or positive resistive loads. This lead to the design and measurement of five prototypes that aim at achieving the maximum possible gain or directivity for a limited radiator size, with two-, three- and four-dipole end-fire arrays

L’objectif de cette thèse est d’attribuer à chaque sommet x d’un graphe G à n sommets une étiquette L(x) de taille compacte O(log n) bits afin de pouvoir :1. construire, à partir des étiquettes d’un ensemble de sommets en panne X C V (G), une structure de donnée S(X)2. décider, à partir de S(X) et des étiquettes L(u) et L(v), si les sommets u et v sont connectés dans le graphe G n X.Nous proposons une solution à ce problème pour la famille des graphes 3-connexes de genre g (via plusieurs résultats intermédiaires).— Les étiquettes sont de taille O(g log n) bits— Le temps de construction de la structure de donnée S(X) est O(Sort([X]; n)).— Le temps de décision est O(log log n). Ce temps est optimal.Nous étendons ce résultat à la famille des graphes excluant un mineur H fixé. Les étiquettes sont ici de taille O(polylog n) bits
We aim at assigning each vertex x of a n-vertices graph G a compact O(log n)-bit label L(x) in order to :1. construct, from the labels of the vertices of a forbidden set X C V (G), a datastructure S(X)2. decide, from S(X), L(u) and L(v), whether two vertices u and v are connected in G n X.We give a solution to this problem for the family of 3-connected graphs whith bounded genus.— We obtain O(g log n)-bit labels.— S(X) is computed in O(Sort([X]; n)) time.— Connection between vertices is decided in O(log log n) optimal time.We finally extend this result to H-minor-free graphs. This scheme requires O(polylog n)-bit labels

Dans un réseau, savoir véhiculer des informations de manière efficace est crucial. Il faut que chaque unité soit capable de décider localement, avec la connaissance qu'elle a du réseau, vers où faire transiter un message. Dans une première partie, nous construisons des schémas de routage compact pour les graphes triangulés et pour les graphes admettant une décomposition aborescente dont les sacs sont de diamètre borné. Lors de ces travaux il nous est apparu que pour faire du routage en tolérant une erreur additive, il semble plus judicieux de considérer, non pas la cardinalité des sacs (la largeur arborescente), mais plutôt leur diamètre, le diamètre d'un sac étant la plus grande distance entre deux de ses sommets. Cela nous a conduit à faire apparaître un nouvel invariant des graphes : la longueur arboresscente, qui vient compléter celui de largeur arborescente. Dans une seconde partie, nous montrons que ce paramètre de longueur arborescente intervient non seulement lors de la mise au point de schémas de routage, mais également lors de la construction d'étiquetages de distance, et de la recherche de sous-graphes couvrants qui approximent les distances. Ensuite nous calculons la longueur arborescente des graphes planaires extérieurs de la grille. Nous montrons qu'il n'est pas toujours possible de minimiser simultanément la longueur et la largeur dans une même décomposition arborescente. Enfin nous analysons deux algorithmes et proposons une heuristique qui approximent la longueur arborescente d'un graphe quelconque
In a network, the ability to construct efficent routing schemes is crucial. Each unit, with its local knowledge of the network, has to be able to decide in which direction to forward the message. In the first part of this thesis, we construct compact routing schemes for chordal graphs and for graphs which admit tree-decomposition with small diameter bags. In this work, it appeared to us that, to construct additive streched routing schemes, it seems more judicious to consider the diameter of the bags rather than their cardinality (the tree-width), the diameter of a bag is the longest distance between two of its vertices. In this way, we introdice a new invariant fo graphs : the tree-length, with complete the notion of tree-width. In the second part, we sho tha this new parameter is useful in the construction of routing schemes, of distance labellings, and of sparse spanners. Then we compute the tree-length of any outer-planer graphs and of any grid. We show that it is not possible to minimize both length and width in a same tréé-decomposition. Finally we study two algrorithms and we propose a heuristic, all three of wich approximate the tree-length of any graph

Les réseaux cellulaires ont connu et continuent de connaître des évolutions majeures à travers le monde. Plusieurs standards ont été déployés par tous les opérateurs depuis la fin des années 1980. L’engouement du grand public a vite fait saturer les premières générations et le nombre de services augmentent à chaque standard. Le développement d’un nouveau standard est l’occasion de simplifier l’architecture radio pour proposer une meilleure qualité de service (couverture radio ou débit). De nos jours, toute l’architecture a subi de grandes modifications sauf les antennes panneaux classiques qui posent des problèmes croissants surtout dans les centres villes. Ce mémoire s’oriente sur la possibilité d’améliorer les performances de deux antennes de station de base existantes. Ensuite, la conception d’éléments rayonnants compacts a été abordée afin de réduire la surface occupée par un réseau. Sa faisabilité a été validée puis présentée par la réalisation d’un réseau simplifié. Les résultats encourageants obtenus à la fin des travaux ouvrent de nouvelles perspectives pour la réalisation d’une antenne de station de base compacte multibande avec l’ajout de nouvelles antennes compactes dans d’autres bandes de fréquence
Cellular networks undergo majors changes in the world. Several standards have been deployed since 1980. The enthusiasm of the general public quickly saturated the first generations and the number of services increases for every standard. Development of a new one is the occasion to find new ways to simplify the radio architecture in order to relieve consumers high quality of service. Today, this radio architecture has been simplified but base station antennas have become more and more critical for their size and create problems in towns specially. Moreover, constraints from the government and consumers associations contest deployment of new base station. Works of the thesis are focused on increasing base station antenna gain based on two different technologies. Then, conception of compact radiating elements was developed and presented through a small array. Good results open new perspectives to realize a compact multiband base station antenna thanks to new compact radiating element sized in others frequency bands

La technologie des antennes réseaux occupe une place croissante dans les applications aéroportées modernes militaires et civiles car elle offre des performances radioélectriques et des capacités d'intégration aux porteurs inenvisageables avec d'autres technologies. Ces performances sont couplées à des contraintes liées au couplage entre éléments rayonnants ou en termes d'intégration sur des petits porteurs. Ces deux contraintes peuvent être palliées à l'aide de surfaces à haute impédance (SHI) pouvant traduire le comportement d'un conducteur magnétique artificiel et/ou la capacité à interdire la propagation des ondes de surface dans une bande de fréquence. Les travaux présentés dans ce manuscrit ont pour objectif de présenter l'apport des SHI sur la conception de réseaux compacts et d'antennes réseaux ultra large bande. Après une introduction aux SHI, une présentation de modèles analytiques, numériques et expérimentaux a été présentée. Une partie des travaux est consacrée à l'étude du couplage mutuel entre deux antennes imprimées espacées l'une de l'autre d'une demi-longueur d'onde. Par la suite les différentes contributions apportées par les SHI, lorsqu'elles sont employées comme réflecteur, sur une antenne réseau ultra large bande sont montrées. Une modélisation analytique de l'antenne réseau placée au-dessus de réflecteurs à haute impédance est validée par des simulations numériques. Les SHI montrent qu'il est possible de créer des bandes passantes supplémentaires instantanées et agiles en fréquences permettant d'augmenter la bande passante initiale de l'antenne réseau. De plus elles permettent de réduire considérablement l'encombrement et d'obtenir une bande agile unique.

Les méthodes d’apprentissage profond sont grandement utilisées dans une multitude de domaines de recherche et industriels, notamment pour résoudre des tâches de classification de données. Cependant, cette technologie est souvent associée à un modèle considéré comme une «boîte noire». L’utilisateur peut comprendre les données en entrée et en sortie du réseau entraîné, mais ne connait pratiquement rien du fonctionnement interne du réseau. Cet aspect rend difficile la justification des prédictions des modèles. L’explicabilité et l’interprétabilité des réseaux de neurones est un domaine de recherche qui regroupe différentes communautés scientifiques. Il a pour objectif de faciliter la compréhension du fonctionnement des réseaux de neurones aux yeux des utilisateurs et experts. La visualisation d’information est l’une des techniques employées pour répondre à ce besoin. Elle concerne l’élaboration d’outils facilitant la compréhension et l’analyse de jeux de données, habituellement à plus de deux dimensions, au moyen de représentations visuelles et d’interactions. Dans cette thèse, nous exploitons les informations extraites en sortie de chaque couche des réseaux pour interpréter leurs décisions via des méthodes de visualisation. Dans un premier temps, nous montrons qu’il est possible de représenter des groupes d’instances traitées similairement par un réseau au moyen d’un diagramme de Sankey. Ce processus demande le traitement de données en quantité importante, que nous avons conduit en exploitant des infrastructures de calculs à large échelle issues du domaine du BigData. Pour étudier des scénarios plus complexes, qui impliquent des jeux de données plus grands et des architectures de réseaux plus lourdes, nous développons des méthodes de visualisation compacte. Nous utilisons deux approches : l’une concerne la représentation de la proximité des éléments en les projetant dans l’espace ℕ, l’autre en appliquant un post‐traitement sur des projections ℝ�� → ℝ2 pour en former des grilles compactes de données. Pour évaluer l’efficacité de ces méthodes de projections, nous avons mis en place un protocole d’évaluation utilisateur. Celui‐ci permet de mesurer la pertinence des méthodes de visualisations pour résoudre des tâches liées à la compréhension de jeux de données dans ℝ��. Nous avons finalement conduit une évaluation suivant notre protocole pour comparer l’efficacité de la visualisation compacte avec celle de la visualisation par nuages de points. Cette évaluation est menée en utilisant deux méthodes de projection de l’état de l’art, t‐SNE et Self‐Sorting Maps
Deep‐learning methods are widely used in a variety of research and industrial domains, especially in the data classification task. However, this technology is often notoriously compared to a “black box”. The user can understand input and output data of the network, but has little to no knowledge about its internal processing. This aspect of neural networks makes difficult to justify their predictions. Explainability and Interpretability of deep neural networks is a research domain merging with a variety of scientific communities. Its goal is to make easier the understanding of neural networks for both users and experts. Information visualization is one of the techniques used to answer this need. It consists in building tools which make easier the understanding and the analysis of usually high dimensional datasets, using visual abstractions and interactions. In this thesis, we make use of data extracted from the output of each layer of the neural network to interpret the model decisions using visualization methods. First, we show it is possible to visualize groups of samples processed similarly by the network using a Sankey diagram. This method asks for large data processing, which we enable by using machine clusters infrastructures used in BigData operations. In order to study more complex scenarios, involving larger datasets and heavier network architectures, we develop compact data visualization methods. We propose two approaches: the first one implies representation of data proximities using data reduction to the ℕ space, the other one implies post‐processing to ℝ�� → ℝ2 data projections to build compact grids of data. In order to evaluate the performances of these projection methods, we propose a user study protocol. Its goal is to measure the suitability of visualization methods in tasks related to the understanding of high‐dimensional data. Finally, we carry out an evaluation following this protocol to compare the efficiency between compact data visualization and scatter plot visualization. This evaluation is conducted using state of the art methods t‐SNE and Self‐Sorting Maps

Nous avons précédemment mené une étude comparative entre les descripteurs FV et CNN dans le cadre de la recherche par similarité d’instance. Cette étude montre notamment que les descripteurs issus de CNN manquent d’invariance aux transformations comme les rotations ou changements d’échelle. Nous montrons dans un premier temps comment des réductions de dimension (“pooling”) appliquées sur la base de données d’images permettent de réduire fortement l’impact de ces problèmes. Certaines variantes préservent la dimensionnalité des descripteurs associés à une image, alors que d’autres l’augmentent, au prix du temps d’exécution des requêtes. Dans un second temps, nous proposons la réduction de dimension emboitée pour l’invariance (NIP), une méthode originale pour la production, à partir de descripteurs issus de CNN, de descripteurs globaux invariants à de multiples transformations. La méthode NIP est inspirée de la théorie pour l’invariance “i-theory”, une théorie mathématique proposée il y a peu pour le calcul de transformations invariantes à des groupes au sein de réseaux de neurones acycliques. Nous montrons que NIP permet d’obtenir des descripteurs globaux compacts (mais non binaires) et robustes aux rotations et aux changements d’échelle, que NIP est plus performants que les autres méthodes à dimensionnalité équivalente sur la plupart des bases de données d’images. Enfin, nous montrons que la combinaison de NIP avec la méthode de hachage RBMH proposée précédemment permet de produire des codes binaires à la fois compacts et invariants à plusieurs types de transformations. La méthode NIP+RBMH, évaluée sur des bases de données d’images de moyennes et grandes échelles, se révèle plus performante que l’état de l’art, en particulier dans le cas de descripteurs binaires de très petite taille (de 32 à 256 bits)
Image instance retrieval is the problem of finding an object instance present in a query image from a database of images. Also referred to as particular object retrieval, this problem typically entails determining with high precision whether the retrieved image contains the same object as the query image. Scale, rotation and orientation changes between query and database objects and background clutter pose significant challenges for this problem. State-of-the-art image instance retrieval pipelines consist of two major steps: first, a subset of images similar to the query are retrieved from the database, and second, Geometric Consistency Checks (GCC) are applied to select the relevant images from the subset with high precision. The first step is based on comparison of global image descriptors: high-dimensional vectors with up to tens of thousands of dimensions rep- resenting the image data. The second step is computationally highly complex and can only be applied to hundreds or thousands of images in practical applications. More discriminative global descriptors result in relevant images being more highly ranked, resulting in fewer images that need to be compared pairwise with GCC. As a result, better global descriptors are key to improving retrieval performance and have been the object of much recent interest. Furthermore, fast searches in large databases of millions or even billions of images requires the global descriptors to be compressed into compact representations. This thesis will focus on how to achieve extremely compact global descriptor representations for large-scale image instance retrieval. After introducing background concepts about supervised neural networks, Restricted Boltzmann Machine (RBM) and deep learning in Chapter 2, Chapter 3 will present the design principles and recent work for the Convolutional Neural Networks (CNN), which recently became the method of choice for large-scale image classification tasks. Next, an original multistage approach for the fusion of the output of multiple CNN is proposed. Submitted as part of the ILSVRC 2014 challenge, results show that this approach can significantly improve classification results. The promising perfor- mance of CNN is largely due to their capability to learn appropriate high-level visual representations from the data. Inspired by a stream of recent works showing that the representations learnt on one particular classification task can transfer well to other classification tasks, subsequent chapters will focus on the transferability of representa- tions learnt by CNN to image instance retrieval…

L'objectif de cette thèse est de proposer une solution à base de Surface Haute Impédance (HIS) permettant de découpler les éléments rayonnants d'un réseau GNSS pour améliorer un système CRPA (Controlled Reception Pattern Antenna). Nous concevons alors une HIS possédant une taille de cellule élémentaire inférieure à lambda0/14 et caractérisons sa bande interdite électromagnétique (EBG). Un patch est choisi comme antenne élémentaire du réseau CRPA. Différentes configurations de mise en réseau incorporant des HIS idéales ou non sont étudiées pour affiner la conception de notre antenne élémentaire. Nous menons ensuite une étude détaillée des phénomènes résonants dans les HIS. Nous proposons alors l'utilisation de résonateurs originaux et compacts inspirés des HIS. Finalement, nous concevons et réalisons différentes antennes patchs en cavité environnées par des résonateurs. Des résultats de simulations et de mesures mettent en évidence le très fort potentiel de découplage de ces structures
This thesis addresses the problem of mutual coupling reduction between the elements of a compact GNSS array - using High Impedance Surfaces (HIS) - to improve Controlled Reception Pattern Antenna (CRPA) performances. We first design a HIS, which elementary cell size is smaller than lambda0/14. Its Electromagnetic Band Gap (EBG) properties are characterised numerically and experimentally. A patch antenna is chosen as the elementary antenna of the CRPA. Ideal HIS are proposed to study different array configurations in order to define the elementary antenna. Resonant mechanisms occurring at the frequencies of the band gap in the HIS are then studied in detail. As a result, we propose the use of new compact HIS like resonators. Finally, different prototypes are designed and built. They consist of cavity backed patch elements surrounded or not by the proposed HIS like resonators. Numerical and experimental results demonstrate the mutual coupling drastic reduction achieved with these structures

Nous avons précédemment mené une étude comparative entre les descripteurs FV et CNN dans le cadre de la recherche par similarité d’instance. Cette étude montre notamment que les descripteurs issus de CNN manquent d’invariance aux transformations comme les rotations ou changements d’échelle. Nous montrons dans un premier temps comment des réductions de dimension (“pooling”) appliquées sur la base de données d’images permettent de réduire fortement l’impact de ces problèmes. Certaines variantes préservent la dimensionnalité des descripteurs associés à une image, alors que d’autres l’augmentent, au prix du temps d’exécution des requêtes. Dans un second temps, nous proposons la réduction de dimension emboitée pour l’invariance (NIP), une méthode originale pour la production, à partir de descripteurs issus de CNN, de descripteurs globaux invariants à de multiples transformations. La méthode NIP est inspirée de la théorie pour l’invariance “i-theory”, une théorie mathématique proposée il y a peu pour le calcul de transformations invariantes à des groupes au sein de réseaux de neurones acycliques. Nous montrons que NIP permet d’obtenir des descripteurs globaux compacts (mais non binaires) et robustes aux rotations et aux changements d’échelle, que NIP est plus performants que les autres méthodes à dimensionnalité équivalente sur la plupart des bases de données d’images. Enfin, nous montrons que la combinaison de NIP avec la méthode de hachage RBMH proposée précédemment permet de produire des codes binaires à la fois compacts et invariants à plusieurs types de transformations. La méthode NIP+RBMH, évaluée sur des bases de données d’images de moyennes et grandes échelles, se révèle plus performante que l’état de l’art, en particulier dans le cas de descripteurs binaires de très petite taille (de 32 à 256 bits)
Image instance retrieval is the problem of finding an object instance present in a query image from a database of images. Also referred to as particular object retrieval, this problem typically entails determining with high precision whether the retrieved image contains the same object as the query image. Scale, rotation and orientation changes between query and database objects and background clutter pose significant challenges for this problem. State-of-the-art image instance retrieval pipelines consist of two major steps: first, a subset of images similar to the query are retrieved from the database, and second, Geometric Consistency Checks (GCC) are applied to select the relevant images from the subset with high precision. The first step is based on comparison of global image descriptors: high-dimensional vectors with up to tens of thousands of dimensions rep- resenting the image data. The second step is computationally highly complex and can only be applied to hundreds or thousands of images in practical applications. More discriminative global descriptors result in relevant images being more highly ranked, resulting in fewer images that need to be compared pairwise with GCC. As a result, better global descriptors are key to improving retrieval performance and have been the object of much recent interest. Furthermore, fast searches in large databases of millions or even billions of images requires the global descriptors to be compressed into compact representations. This thesis will focus on how to achieve extremely compact global descriptor representations for large-scale image instance retrieval. After introducing background concepts about supervised neural networks, Restricted Boltzmann Machine (RBM) and deep learning in Chapter 2, Chapter 3 will present the design principles and recent work for the Convolutional Neural Networks (CNN), which recently became the method of choice for large-scale image classification tasks. Next, an original multistage approach for the fusion of the output of multiple CNN is proposed. Submitted as part of the ILSVRC 2014 challenge, results show that this approach can significantly improve classification results. The promising perfor- mance of CNN is largely due to their capability to learn appropriate high-level visual representations from the data. Inspired by a stream of recent works showing that the representations learnt on one particular classification task can transfer well to other classification tasks, subsequent chapters will focus on the transferability of representa- tions learnt by CNN to image instance retrieval…

Ce travail entre dans le cadre d’un procédé industriel de compression à froid de poudres inorganiques. Ces poudres sont déposées en continu sur un ruban d’acier, qui est déformé mécaniquement de façon à créer une enveloppe cylindrique. Cette étude a pour objectif d’optimiser l’état de compaction de six poudres inorganiques différentes pour ce procédé particulier de mise en forme. Les analyses micrographiques de ces gaines mettent en évidence différents mécanismes de compaction en fonction de la nature des poudres. Ces micrographies en coupe révèlent un mécanisme prépondérant régissant lors du procédé : la fragmentation granulaire. L’amélioration des compacités aérées et tassées des empilements granulaires pour ces différentes poudres est ensuite étudiée selon deux méthodologies : modélisation de la réponse par les plans d’expériences et approche par les réseaux de neurones artificiels. La modélisation par les plans d’expériences a consisté à définir les mélanges optimums de trois classes granulométriques particulières. Elle met en évidence des mélanges granulaires particuliers plus propices à un empilement dense. La prédiction par les plans d’expériences des comportements aux compacités tassée, aérée et à l’indice de compressibilité s’avère dans l’ensemble positive. Il en résulte, pour certaines des poudres étudiées, des gains significatifs pouvant atteindre 12%. L’approche par les réseaux de neurones artificiels a permis d’étudier l’influence des proportions relatives de vingt trois classes granulométriques sur la compacité tassée. Les résultats de la prédiction du comportement à la compacité tassée par les réseaux de neurones engendrent un excellent coefficient de corrélation, que ce soit au niveau de la phase d’apprentissage du réseau, que de la phase de test
This work falls within the framework of an industrial process of inorganic powders cold compression. These powders are deposited on a continuous steel strip, which is distorted by mechanical profiling in order to create a cylindrical wire. This study aims to optimise the condition of compaction of six different inorganic powders for this particular process of shaping. The micrographic analyses of these wires indicate various compaction mechanisms depending on the nature of the powder. These characterisations reveal a main mechanism governing the process: the granular fragmentation. The improvement of aerated and taped compaction states of these various powder is then considered using two: modelling methods of the response, one by the design of experiments, the second by an artificial neural networks. The modelling by design of experiments was used to determine the optimal mixture of three size classes. It highlights some specific granular mixtures which conduct to some higher packing densities. The prediction by the design of experiments of the behaviour of taped and aerated compaction states and of the compressibility index is on the whole positive. As a result, for some of the considered powders, significant improvements up to 12% are obtained. An approach based on artificial neural networks is experimented to study the influence of the relative proportions of twenty three size classes on taped compaction state. This approach permit to fit very closely the response area

Nous présentons une étude théorique et numérique tridimensionnelle de la diffraction par des réseaux bipériodiques de tiges métalliques. Nous utilisons une méthode intégrale basée sur le formalisme de Harrington. Le développement d'une fonction de Green bipériodique rapide nous permet de réduire le nombre d'inconnues à la première cellule élémentaire. Nous simulons alors des structures constituées d'une source entourée d'un cristal photonique métallique surmontant un plan de masse. Le champ émis par la source est décomposé en paquet d'ondes planes par FFT, chaque onde plane donnant naissance à un problème de type réseau. Ces structures permettent de réaliser des antennes directives compactes en télécommunication micro-ondes. Deux solutions sont étudiées : l'une consiste en une cavité résonnante Fabry-Pérot, l'autre utilise les propriétés ultraréfractives des cristaux photoniques en bord de bande interdite (métamatériau). Les résultats obtenus sont confirmés expérimentalement
We describe a theoretical and numerical study for the diffraction by biperiodic gratings of wires. We use an integral method based on the Harrington formalism. The development of a fast biperiodic Green's function allows us to reduce the unknowns to the first cell. We investigate then structures made of a source surrounded by a biperiodic metallic photonic crystal above a ground plane. The field diffracted by the source is expanded in a plane waves packet using FFT, then we solve a grating problem for each plane wave. Theses structures are employed to carry out directive compact antennas in the domain of microwave telecommunications (KU band). We investigate and compare two solutions : the first one is based on a Fabry-Perot like planar resonant cavity, the second solution uses the ultrarefractive properties of a metallic photonic crystal at the band edge (metamaterial). The results are confirmed by experiments in an anechoic chamber

Au plus bas niveau des communications, le routage consiste a decider localement de la route des messages transitant par les nuds intermediaires d'un reseau distribue de processeurs dans un ordinateur parallele, ou, plus generalement, dans un reseau distribue d'ordinateurs. Nous etudions les caracteristiques locales du routeur (coprocesseur effectuant le routage) par rapport a la globalite du reseau communiquant. Precisemment, nous mesurons la quantite minimale d'information necessaire par chacun des routeurs pour assurer des communications rapides sur n'importe quel type de reseau

L’objectif de cette thèse est la conception d’une antenne plane ultra—directive pour la bande 71-86 GHz. L’antenne sera conçue en technologie guide d’ondes (ou métamatériaux, en parallèle dans le laboratoire LEME-OMS) avec l’utilisation de matériaux plastiques << bas coût >>. Les travaux porteront sur la spécification, l’étude, la conception puis la réalisation et le test d’une antenne prototype guide d’onde plane << simple >>. Les travaux de cette thèse s’intègrent dans le cadre du projet ELHaN* et plus particulièrement au sous projet SP4 relative au développement d’une antenne compacte nouvelle génération. Le projet ELHaN (E band Liaison Haut débit Numérique) du pôle de compétitivité SYSTEM@TIC, Région Ile de France (FUI7 / FEDER2) vise à développer des composants et des modules électroniques pour les applications futurs de télécommunication à très haut débit en bande E (60-90 GHz). Ce projet est né d’un besoin de couvrir de nouvelles bandes de fréquences fortement motivé par la saturation du spectre électromagnétique des bandes commerciales actuelles. En effet, il devient crucial d’explorer les fréquences de plus en plus hautes et en particulier celles encore gratuites pour satisfaire la très forte hausse des demandes en liaisons haut débit, notamment pour les télécommunications mobiles et de transferts de données. Le chapitre l présente : 1/ le projet ELHaN, le contexte de l’étude et les partenaires associés, 2/ l’étude bibliographique sur les antennes directives, les technologies en bandes millimétriques, susceptibles de répondre au cahier des charges. Le chapitre Il est scindé en plusieurs grandes parties. 1/ Modélisation et conception des différents éléments unitaires de l’antenne guide d’ondes. 2/ Eléments du cahier des charges, définition des exigences et des contraintes liées à la technologie. 3/ Configuration d’un réseau d’antenne permettant de réduire les lobes secondaires afin de respecter les gabarits imposés par les normes standards ETSI ou FCC. On adopter la configuration dite polarisation << slant 45° >> ou position diamant. Elle permet, en particulier de pallier à l’application des pondérations usuelles de types Taylor ou Tchebychev, permettant de réduire le niveau des lobes secondaires. 4/ Choix du système d’alimentation associé à l’antenne et de l’architecture du répartiteur mis en œuvre pour la distribution de l’énergie. Nous présentons les difficultés rencontrés lors de l’utilisation des guides d’ondes standards et les choix de solutions innovantes permettant de s’y affranchir. Un modèle de guide d’onde << ridgé >> a été adopté permettant << du même coup >> de réduire les dimensions des guides standards tout en gardant leurs performances. Le troisième et dernier chapitre est l'occasion de valider le concept de l’antenne réseau proposé. Il traite la réalisation et les mesures effectuées sur les différents éléments de base de l’antenne. Pour cela, nous avons présentés d’abord une étude sur la sensibilité des dimensions (côtes) et l’impact engendré sur les résultats. Nous avons procédés ensuite à une recherche de technologies permettant de réaliser les modules de base de l’antenne. Cette étude indique les processus qui répondent au mieux à la réalisation du produit en masse production ou en prototypage. Un prototype d’antenne plane guide d’ondes 80 GHz a été réalisé et testé. De même tous les éléments unitaires (cornet unitaire, diviseur de puissance, et un sous réseau de 4 x 4 éléments. ) ont été réalisés. Nous consacrons la dernière partie de ce chapitre aux mesures et aux validations expérimentales des modules et de l’antenne et la comparaison aux résultats de l’én1de numérique. Nous avons ainsi pu valider le concept d’antenne réseau guide d’ondes plate dans la bande de fréquence millimétrique (80 GHz). Nous avons terminé ce mémoire par les conclusions et les perspectives
The objective of this thesis is the design of an ultra-directive planar antenna for 71-86 GHz band. The antenna is designed in waveguide technology (or metamaterials, in parallel with the LEME-OMS laboratory) using low cost plastic materials. Work will focus on the specification, analysis, design and implementation and testing of a prototype planar antenna waveguide. The work of this thesis fit into the framework of the project ELI-IAN * and more particularly in SP4 sub-project on the development of a new generation compact antenna. *The project ELHAN (E band Digital High Speed Link) belong to the competitiveness cluster SYSTEM@TIC of the Ile de France region (FUI7 / FEDER2) aims to develop electronic components and modules for future telecommunication applications at very high speed E band (60-90 GHz). This project was born from a need to cover new bands, strongly motivated by the saturation of the electromagnetic spectrum of current commercial bands. Indeed, it is crucial to explore the higher frequency in particular those still free to meet the surge demands broadband connections, including mobile communications and data transfers. The first chapter introduces: 1/ The ELI-IAN project, the context of the study and associate partners. 2/ The literature review for directional antennas, millimeter band technologies capable to meet the specifications. Chapter II is divided into several parts. 1/ Modeling and design of the various individual elements of the antenna waveguide. 2 / Elements specifications, definition of requirements and constraints related to technology. 3 / configuring an antenna array to reduce the side lobes to meet the templates required by the FCC or ETSI standards. We’ll adopt a configuration called polarization "slant 45°” or diamond position. It allows, in particular palliate the application of Taylor or Tchebychev weighting, reducing the side lobes level. 4 / Selecting feeding network associated with the antenna and the splitter architecture implemented for the distribution of energy. We present the problems encountered in using standards waveguides and the choice of innovative solutions to overcome them. A model of <> waveguide was adopted for <> to reduce the size of standard guides while maintaining their performance. The third and final chapter is an opportunity to validate the proposed concept of the array antenna. It discusses the implementation and measurements on the basic components of the antenna. A prototype of waveguide planar antenna in 80 GHz has been realized and tested. Similarly, all the individual elements (horn element, power divider, and sub-array 4 x 4 elements. . . ) has been made. We spend the last part of this chapter for the measurements and the experimental validations for all the antenna modules and comparing the results of the numerical study. We were able to validate the array planar antenna waveguide in the millimeter frequency band (80 GHz). We finished this memoir by the conclusions and perspectives

Dans les systèmes optiques modernes, l'importance des composants holographiques ne cesse d'augmenter. Parmi les matériaux holographiques disponibles, la gélatine bichromatée se distingue par la très bonne qualité des hologrammes obtenus. Cette thèse décrit la mise au point de techniques de fabrication et de caractérisation de composants holographiques en gélatine bichromatée. L'interprétation des mesures de caractérisation s'appuie sur une modélisation approfondie de la diffraction par des structures périodiques: une nouvelle méthode de résolution de la théorie d'ondes couplées, plus stable numériquement que les précédentes, est proposée. De plus, la théorie de la diffraction par des réseaux est étendue a des cas importants de restitution en lumière quasi-monochromatique. Les dispositifs expérimentaux développés ont permis l'étude et la réalisation de quatre nouveaux types d'hologrammes: réseaux pour la compression temporelle d'impulsions ultra brèves, hologramme synthétique séparateur et uniformiseur de faisceau laser, lentille holographique pour diode laser infrarouge et hologramme en ligne pour la réplication globale de disques compacts.

La radiogoniométrie consiste à mesurer l’angle d’incidence de signaux électromagnétiques. Elle a pour applications principales le contrôle du spectre et la guerre électronique. Dans le domaine des réseaux d’antennes pour la radiogoniométrie, de nouvelles problématiques sont apparues alors que les algorithmes de traitement d’antenne se perfectionnent. Ces dernières concernent la largeur de bande, la compacité et la diversité de polarisation. De précédents travaux ont initié la démarche de conception de telles antennes et réseaux pour la radiogoniométrie. L’objectif de ce travail de recherche a consiste en premier lieu a proposer une antenne de dimensions réduites opérant dans les bandes V/UHF et présentant une diversité de polarisation. Par la suite, il s’est agi de concevoir un réseau fonctionnel de radiogoniométrie intégrant l’antenne développe. Une antenne planaire de dimensions 150mm x 150mm (λ/4 x λ/4) a alors été conçue et réalisée entre 500 MHz et 3000 MHz. Sa mise en réseau permet des performances angulaires de l’ordre de 2° et moins sur la même bande pour des dimensions de 260mm (diamètre) x 150mm (hauteur) soit λ/2,3 x λ/4. Par la même occasion, un absorbant de faible épaisseur (25mm soit λ/24) a été développé et mesuré. Il permet une augmentation du rapport avant/arrière d’au moins 10dB de l’antenne développe sur sa bande de fonctionnement
Radio direction finding (DF) allows for the measurement of the direction of arrival of incoming electromagnetic signals. Its main applications include spectrum monitoring and electronic warfare. DF antennas and arrays are subject to new problematics (bandwidth, compactness and polarization diversity) while DF algorithms have kept on improving. Previous works have initiated the design of such antennas and arrays. This work aims at designing an antenna with reduced dimensions for the VHF and UHF frequency bands and with a polarization diversity. This antenna shall then be integrated in a functional DF array. For this purpose, a planar antenna has been designed and measured in the 500-3000 MHz frequency band. Its final dimensions are 150mm x 150mm (λ/4 x λ/4). This antenna has then been integrated in the final DF array whose accuracy on the same frequency band is of the order of 2° for a final size of 260mm (diameter) x 150mm (height), that is λ/2,3 x λ/4. This study has also allowed for the design of a low-profile absorber (with a height of 25mm, that is λ/24 at its lowest frequency of operation). An increase of 10dB in the front to back ratio of the proposed antenna has been enabled by this absorber on its whole frequency band

Les travaux présentés dans cette thèse sont divisés en deux parties. La première partie est consacrée au développement d’un code de calcul électromagnétique basé sur la méthode TLM (Transmission Line Matrix) pour la modélisation des géométries très hétérogènes, nécessitant la prise en compte de maillages non-conformes localement raffinés. Cet aspect multi-échelle consiste à résoudre un problème de couplage spatio-temporel. Le couplage spatial est mis en oeuvre en utilisant la technique des transformateurs introduite par Wlodarczyk. Notre effort s’est porté plus particulièrement sur le couplage temporel afin de pouvoir utiliser le pas temporel maximum dans chaque sous-maillage. Des techniques d’interpolation temporelle de type Taylor de second ordre et cubique Spline ainsi qu’une méthode de prédiction temporelle inspirée de la méthode de Prony-Pisarenko pour l’analyse spectrale ont été mises en oeuvre et évaluées. La deuxième partie est consacrée à la conception de rectennas. Ces structures non linéaires, à la géométrie complexe et hétérogène, intégrant des diodes Schottky, sont les éléments clés des systèmes de transmission ou de récupération d’énergie sans fil. Leur simulation globale (circuit-électromagnétique) dans le domaine temporel par la TLM constitue un avantage par rapport aux logiciels commerciaux qui nécessitent des ajustements de certains paramètres SPICE par des réalisations et caractérisations expérimentales à priori, compliquant ainsi le processus de conception. Cela a permis de prédire avec précision le rendement de conversion d’une rectenna globale et de développer puis caractériser expérimentalement deux rectennas compactes fonctionnant à 2. 45GHz
The work presented in this thesis is divided into two parts. The first part is devoted to the development of a computational electromagnetic code based on the TLM method (Transmission Line Matrix) to simulate structures with multi-scale aspects, requiring multigrids-subgrids locally refined. This leads to solve a simultaneous spatial and time domain coupling problem. As it was proved to be very effective for spatial domain coupling, the technique using transformers introduced by Wlodarczyk is implemented. Actual work is focussed on the time domain coupling to allow using the maximum time step in each sub grid. Interpolation techniques such as Taylor second order and cubic Spline and also a prediction technique inspired from the Prony-Pisarenko method for power spectral density estimation were implemented and evaluated. The second part is devoted to the design of rectennas. Such non linear and multi-scale structures, integrating Schottky diodes, are key elements of wireless power transmission or energy harvesting systems. It is demonstrated that modelling rectennas with a global circuit-electromagnetic simulation tool in time domain as with TLM provides a substantial advantage compared to commercial simulation softwares that requires various experimental adjustments, rendering complex the design process. It becomes then possible to accurately predict the conversion efficiency of an entire rectenna. The design and complete experimental characterization of two compact rectennas operating at 2. 45GHz are finally presented

Dans la prochaine ère de l'informatique distribuée, les ordinateurs inspirés par le cerveau qui effectuent des opérations localement plutôt que dans des serveurs distants seraient un avantage majeur en réduisant les coûts énergétiques et réduisant l'impact environnemental. Une nouvelle génération de nanodispositifs de mémoire non-volatile est un candidat de premier plan pour réaliser cette vision neuromorphique. À l'aide de travaux théoriques et expérimentaux, nous avons exploré les problèmes critiques qui se posent lors de la réalisation physique des architectures de réseaux de neurones artificiels modernes (ANN) en utilisant des dispositifs de mémoire émergents (nanodispositifs « memristifs »). Dans notre travail expérimental, nos dispositifs organiques (polymeriques) se sont adaptés avec succès et automatiquement en tant que portes logiques reconfigurables en coopérant avec un neurone digital et programmable (FGPA). Dans nos travaux théoriques, nous aussi avons considéré les multicouches memristives ANNs. Nous avons développé et simulé des variantes de projection aléatoire (un système NoProp) et de rétropropagation (un système perceptron multicouche) qui utilisent deux crossbars. Ces systèmes d'apprentissage locaux ont montré des dépendances critiques sur les contraintes physiques des nanodispositifs. Enfin, nous avons examiné comment les conceptions ANNs “feed-forward” peuvent être modi-fiées pour exploiter les effets temporels. Nous avons amélioré la bio-inspiration et la performance du système NoProp, par exemple, avec des effets de plasticité dans la première couche. Ces effets ont été obtenus en utilisant un nanodispositif à ionisation d'argent avec un comportement de transition de plasticité intrinsèque
In the next era of distributed computing, brain-based computers that perform operations locally rather than in remote servers would be a major benefit in reducing global energy costs. A new generation of emerging nonvolatile memory devices is a leading candidate for achieving this neuromorphic vision. Using theoretical and experimental work, we have explored critical issues that arise when physically realizing modern artificial neural network (ANN) architectures using emerging memory devices (“memristors”). In our experimental work, we showed organic nanosynapses adapting automatically as logic gates via a companion digital neuron and programmable logic cell (FGPA). In our theoretical work, we also considered multilayer memristive ANNs. We have developed and simulated random projection (NoProp) and backpropagation (Multilayer Perceptron) variants that use two crossbars. These local learning systems showed critical dependencies on the physical constraints of nanodevices. Finally, we examined how feed-forward ANN designs can be modified to exploit temporal effects. We focused in particular on improving bio-inspiration and performance of the NoProp system, for example, we improved the performance with plasticity effects in the first layer. These effects were obtained using a silver ionic nanodevice with intrinsic plasticity transition behavior

Les comportements critiques des systèmes de mécanique statistique en 2 dimensions ou de mécanique quantique en 1+1 dimensions, ainsi que certains aspects des systèmes sans interactions en 2+1 dimensions, sont efficacement décrits par les méthodes de la théorie des champs conforme et de l'intégrabilité, dont le développement a été spectaculaire au cours des 40 dernières années. Plusieurs problèmes résistent cependant toujours à une compréhension exacte, parmi lesquels celui de la transition entre plateaux dans l'Effet Hall Quantique Entier. La raison principale en est que de tels problèmes sont généralement associés à des théories non unitaires, ou théories conformes logarithmiques, dont la classification se révèle être d'une grande difficulté mathématique. Se tournant vers la recherche de modèles discrets (chaînes de spins, modèles sur réseau), dans l'espoir en particulier d'en trouver des représentations en termes de modèles exactement solubles (intégrables), on se heurte à la deuxième difficulté représentée par le fait que les théories associées sont la plupart du temps non compactes, ou en d'autres termes qu'elles donnent lieu à un continuum d'exposants critiques. En effet, le lien entre modèles discrets et théories des champs non compactes est à ce jour loin d'être compris, en particulier il a longtemps été cru que de telles théories ne pouvaient pas émerger comme limites continues de modèles discrets construits à partir d'un ensemble compact de degrés de libertés, par ailleurs les seuls qui donnent a accès à une construction systématique de solutions exactes.Dans cette thèse, on montre que le monde des modèles discrets compacts ayant une limite continue non compacte est en fait beaucoup plus grand que ce que les quelques exemples connus jusqu'ici auraient pu laisser suspecter. Plus précisément, on y présente une solution exacte par ansatz de Bethe d'une famille infinie de modèles(les modèles $a_n^{(2)}$, ainsi que quelques résultats sur les modèles $b_n^{(1)}$, où il est observé que tous ces modèles sont décrits dans un certain régime par des théories conformes non compactes. Parmi ces modèles, certains jouent un rôle important dans la description de phénomènes physiques, parmi lesquels la description de polymères en deux dimensions avec des interactions attractives et des modèles de boucles impliqués dans l'étude de modèles de Potts couplés ou dans une tentative de description de la transition entre plateaux dans l'Effet Hall par un modèle géométrique compact.On montre que l'existence insoupçonnéede limite continues non compacts pour de tels modèles peut avoir d'importantes conséquences pratiques, par exemple dans l'estimation numérique d'exposants critiques ou dans le résultats de simulations de Monte Carlo. Nos résultats sont appliqués à une meilleure compréhension de la transition theta décrivant l'effondrement des polymères en deux dimensions, et des perspectives pour une potentielle compréhension de la transition entre plateaux en termes de modèles sur réseaux sont présentées
The critical points of statistical mechanical systems in 2 dimensions or quantum mechanical systems in 1+1 dimensions (this also includes non interacting systems in 2+1 dimensions) are effciently tackled by the exact methods of conformal fieldtheory (CFT) and integrability, which have witnessed a spectacular progress during the past 40 years. Several problems have however escaped an exact understanding so far, among which the plateau transition in the Integer Quantum Hall Effect,the main reason for this being that such problems are usually associated with non unitary, logarithmic conformal field theories, the tentative classification of which leading to formidable mathematical dificulties. Turning to a lattice approach, andin particular to the quest for integrable, exactly sovable representatives of these problems, one hits the second dificulty that the associated CFTs are usually of the non compact type, or in other terms that they involve a continuum of criticalexponents. The connection between non compact field theories and lattice models or spin chains is indeed not very clear, and in particular it has long been believed that the former could not arise as the continuum limit of discrete models built out of acompact set of degrees of freedom, which are the only ones allowing for a systematic construction of exact solutions.In this thesis, we show that the world of compact lattice models/spin chains with a non compact continuum limit is much bigger than what could be expected from the few particular examples known up to this date. More precisely we propose an exact Bethe ansatz solution of an infinite family of models (the so-called $a_n^{(2)}$ models, as well as some results on the $b_n^{(1)}$ models), and show that all of these models allow for a regime described by a non compact CFT. Such models include cases ofgreat physical relevance, among which a model for two-dimensional polymers with attractive interactions and loop models involved in the description of coupled Potts models or in a tentative description of the quantum Hall plateau transition by somecompact geometrical truncation. We show that the existence of an unsuspected non compact continuum limit for such models can have dramatic practical effects, for instance on the output of numerical determination of the critical exponents or ofMonte-Carlo simulations. We put our results to use for a better understanding of the controversial theta transition describing the collapse of polymers in two dimensions, and draw perspectives on a possible understanding of the quantum Hall plateautransition by the lattice approach

Savoir comment transmettre une information est fondamental dans un réseau. Il est essentiel que chaque entité du réseau soit capable de décider localement, avec sa vue du réseau, du chemin par lequel l'information doit passer. Ainsi, il est souvent utile d'étudier la topologie du réseau, modélisée par un graphe, pour répondre à ces exigences. Nous nous intéressons dans un premier temps, à la décomposition arborescente des graphes planaires. En effet, comme dans beaucoup de problèmes de graphes, l'étude de la topologie des graphes nous conduit à procéder à une décomposition du graphe afin d'exploiter les propriétés structurelles qui en découlent. En suite, nous nous sommes aussi intéressés à la structure des graphes qui excluent un mineur H, en particulier le graphe K_{2,r}. Ces travaux nous ont permis d'améliorer les bornes actuelles connues sur la largeur arborescente de ces graphes. Dans la dernière partie, nous abordons le problème du routage compact. Nous nous sommes intéressés aux schémas de routage de plus courts chemins utilisant des adresses, des tables de routage de tailles optimales de O(log n) bits, où n est le nombre de sommets du graphe. Nous proposons un tel schéma de routage pour une famille de graphes valués contenant les arbres et les graphes planaire-extérieurs
In a network, it is crucial to know how to construct an efficent routing scheme. It is fundamental for each entity with its local knowledge of the network, to be able to decide on which link to forward messages. Thus, it is important to sutdy the underlying network topology in order to design routing schemes. In the first part of this thesis, we construct a new tree-decomposition for planar graphs. In fact, as in many graph problems, the study of the graph structure leads to do a tree-decomposition for exploiting structural propertys of the graphs. In second part, we studied the structure of H-minor free graphs, in particular whenever H = K_{2,r}. Our results improve upon previous known bounds about the tree-width of K_{2,r}-minor free graphs. At last, we treat the problème of compact routing scheme. More precisely, we are interested in shortest-path routing schemes that use O(\log n) bits for addresses, headers and routing tables, where n is the number of vertices in the graph. We propose such a routing scheme for a large family of weighted graphs including outerplanar graphs

Cette thèse a pour cadre les systèmes de communications sans fils de proximité. Dans ce domaine, le défi majeur pour les antennes est de pouvoir allier la réduction de l'encombrement à des performances d'adaptation et de rayonnement satisfaisant le cahier des charges de l'application visée. Grâce à des outils numériques (FDTD) et expérimentaux, l'étude d'antennes rubans basées sur des résonateurs quart d'onde repliés en trois dimensions et alimentés par couplage a pu être menée. Cette étude s'est orientée vers l'obtention de diagrammes de rayonnement sphériques ou hémisphériques permettant une couverture sans faille de l'espace. Différents développements sont exposés, certains permettant un élargissement de la bande passante. Deux applications sont détaillées : une antenne coplanaire intégrée à un module compact pour le relevé à distance de compteurs, et une antenne multibandes utilisée dans un système de localisation de téléphones cellulaires pour le sauvetage de personnes isolées
This thesis takes place in short range wireless communication systems. In such a field, the major challenge for antennas is to combine size reduction and good matching and radiating characteristics to satisfy the required specifications. Thanks to numerical (FDTD) and experimental tools, the study of strip antennas based on quarter wavelength resonators folded in three dimensions and fed via a coupling gap has been performed. This study was particularly dedicated to achieve spherical or hemispherical radiation patterns offering a flawless coverage of the entire space. Several developments are exposed, some of them allowing a wider bandwidth

Dans cette thèse nous étudions différents aspects des modèles critiques non-unitaires de physique statistique en deux dimensions. Notre approche, partant de modèles discrets sur le réseau, permet d'en apprendre plus sur les théories conformes associées. Celles-ci sont non-unitaires et souvent irrationnelles, logarithmiques ou encore non-compactes. Pour commencer, le problème de l'entropie d'intrication dans des chaînes de spin non-unitaires et son interprétation dans les modèles de boucles sont considérés. Le rôle de la charge centrale effective, une quantité pertinente pour étudier aussi d'autres problèmes de ce manuscrit, y est discuté. Ensuite, nous regardons deux problèmes liés au modèle de Chalker-Coddington, une chaîne de spin supersymétrique de dimension infinie, importante pour l'étude de la transition entre plateaux dans l'effet Hall quantique entier. Puisque ce modèle a un nombre infini de degrés de liberté, il a été proposé de considérer une série de troncations. Nous présentons de nouveaux résultats basés sur cette approche et développons cette méthode dans le cadre du mouvement Brownien dans sa formulation supersymétrique. Ensuite, un nouveau modèle est proposé pour interpoler la classe A et la classe C de l'effet Hall quantique. Le modèle de Chalker-Coddington est une réalisation particulière de la classe A tandis que la classe C, qui décrit la physique de l'effet Hall quantique de spin, est relié à un modèle de percolation. Ce modèle donne un exemple de flot sous l'action du groupe de renormalisation entre une théorie conforme compacte et non-compacte. La dernière partie de cette thèse discute la classification des observables sur réseau avec une symétrie discrète. Le processus est illustré sur le modèle de Potts avec sa symétrie sous l'action du groupe des permutations et des résultats déjà connus sont étendus au cas des opérateurs non-scalaires. Cette approche est importante dans l'étude de l'indécomposabilité des modèles non-unitaires et peut être utilisée pour étudier la percolation en dimension supérieure
In this thesis we study several aspects of two-dimensional lattice models of statistical physics with non-unitary features. This bottom-up approach, starting from discrete lattice models, is helpful to understand the features of the associated conformal field theories. They are non-unitary and often irrational, logarithmic or even non-compact. First, we study the problem of the entanglement entropy in non-unitary spin chains and its interpretation in loop models. We discuss the role of the effective central charge, a relevant quantity to study the next problems in this thesis. We then address two problems related to the Chalker-Coddington model, an infinite-dimensional supersymmetric chain important for the study of the plateau transition in the integer quantum Hall effect. Since the model has an infinite number of degrees of freedom, it has been proposed to study it with a series of truncations. We present new results based on this approach and extend this methodology to the case of Brownian motion in its supersymmetric formulation. Next, a new model is proposed to interpolate between class A and class C. The Chalker-Coddington model is a particular realisation of class A whereas class C, describing the physics of the spin quantum Hall effect, can be related to a model of percolation. This interpolating model provides an example of a RG-flow between a non-compact CFT and compact one. The last part of this thesis deals with the problem of classifying observables in lattice models with discrete symmetries. The process is illustrated on the Potts model and its symmetry under the group of permutations and previous results are extended for non-scalar operators. This approach is important to study indecomposability of non-unitary models and can be used to study models such as percolation in higher dimensions

Au cours des dernières décennies, les circuits intégrés de puissance ont connu une croissance très importante. Aujourd'hui la régulation et distribution d'énergie électrique jouent un rôle crucial. La réduction constante des dimensions ainsi que le besoin en densité de puissance de plus en plus élevée ont mis en évidence la nécessité de structures toujours plus performantes. La technologie “smart power” a été développée pour satisfaire ces demandes. Cette technologie utilise les dispositifs DMOS, offrant de nouvelles solutions grâce à ses caractéristiques uniques forte tension et fort courant. Le fonctionnement de ces dispositifs est accompagné par l’apparition de nombreux phénomènes. Une bonne modélisation permet de rendre compte de ces phénomènes et prédire le comportement physique du transistor avant sa production. L'objectif de cette thèse était donc d'améliorer la modélisation et de mettre en place une méthode d'extraction de certains paramètres physiques liés au fonctionnement du MOS HV (High Voltage). Cette thèse a été principalement dédiée à la modélisation du phénomène de l'auto-échauffement et à la définition d'une méthode d'extraction des parasites RF dans les transistors MOS et, enfin, à la comparaison du macro-modèle utilisé par STMicroelectronics avec le modèle compact HiSIM-HV dédié au MOS HV. Pour cela, il était essentiel de mettre en place des nouvelles procédures de modélisation et d'extraction et de dessiner des structures de test spécifiques. Les résultats présentés dans cette thèse ont été validés par différentes comparaisons avec les mesures en technologies sur SOI et sur substrat massif
In recent decades, power integrated circuits have experienced very significant growth. Today the regulation and distribution of electrical energy are crucial. The reduction of the dimensions and the need for power highlighted the need for efficient structures. Technology "smart power" has been developed to meet these demands. This technology uses high voltage devices, offering new solutions through its unique characteristics at high voltages and currents. The behavior of these devices is accompanied by the appearance of many phenomena. An accurate modeling of these phenomena is needed to replicate its physical behavior. The objective of this thesis is to improve modeling and to establish a good method of extracting physical parameters related to HV MOS. This thesis has been mainly devoted to modeling the phenomenon of self-heating: development of test structure, modeling of thermal coupling between the sources of transistor, development tool for generating the thermal network. This thesis also looks at the definition of a method for extracting RF noise in the high-voltage transistor including extrinsic gate resistance and capacity Cgs and Cgd. Finally, the last part of the thesis presents a brief assessment of compact HiSIM_HV dedicated to HV MOS and compares it with the macro model used by STMicroelectronics. The results presented in this thesis have been validated by comparison with different measures on SOI technology and solid substrate

Au cours des dernières décennies, les circuits intégrés de puissance ont connu une croissance très importante. Aujourd'hui la régulation et distribution d'énergie électrique jouent un rôle crucial. La réduction constante des dimensions ainsi que le besoin en densité de puissance de plus en plus élevée ont mis en évidence la nécessité de structures toujours plus performantes. La technologie "smart power" a été développée pour satisfaire ces demandes. Cette technologie utilise les dispositifs DMOS, offrant de nouvelles solutions grâce à ses caractéristiques uniques forte tension et fort courant. Le fonctionnement de ces dispositifs est accompagné par l'apparition de nombreux phénomènes. Une bonne modélisation permet de rendre compte de ces phénomènes et prédire le comportement physique du transistor avant sa production. L'objectif de cette thèse était donc d'améliorer la modélisation et de mettre en place une méthode d'extraction de certains paramètres physiques liés au fonctionnement du MOS HV (High Voltage). Cette thèse a été principalement dédiée à la modélisation du phénomène de l'auto-échauffement et à la définition d'une méthode d'extraction des parasites RF dans les transistors MOS et, enfin, à la comparaison du macro-modèle utilisé par STMicroelectronics avec le modèle compact HiSIM_HV dédié au MOS HV. Pour cela, il était essentiel de mettre en place des nouvelles procédures de modélisation et d'extraction et de dessiner des structures de test spécifiques. Les résultats présentés dans cette thèse ont été validés par différentes comparaisons avec les mesures en technologies sur SOI et sur substrat massif.

Les procédés bipolaires semi-conducteurs complémentaires à oxyde de métal (BiCMOS) peuvent être considérés comme étant la solution la plus généralepour les produits RF car ils combinent la fabrication sophistiquée du CMOSavec la vitesse et les capacités de conduction des transistors bipolaires silicium germanium(SiGe) à hétérojonction (HBT). Les HBTs, réciproquement, sontles principaux concurrents pour combler partiellement l'écart de térahertzqui décrit la plage dans laquelle les fréquences générées par les transistors etles lasers ne se chevauchent pas (environ 0.3 THz à 30 THz). A_n d'évaluerles capacités de ces dispositifs futurs, une méthodologie de prévision fiable estsouhaitable. L'utilisation d'un ensemble hétérogène d'outils et de méthodes desimulations permet d'atteindre successivement cet objectif et est avantageusepour la résolution des problèmes. Plusieurs domaines scientifiques sont combinés, tel que la technologie de conception assistée par ordinateur (TCAO),la modélisation compacte et l'extraction des paramètres.Afin de créer une base pour l'environnement de simulation et d'améliorerla confirmabilité pour les lecteurs, les modèles de matériaux utilisés pour lesapproches hydrodynamiques et de diffusion par conduction sont introduits dèsle début de la thèse. Les modèles physiques sont principalement fondés surdes données de la littérature basées sur simulations Monte Carlo (MC) ou dessimulations déterministes de l'équation de transport de Boltzmann (BTE).Néanmoins, le module de TCAO doit être aussi étalonné sur les données demesure pour une prévision fiable des performances des HBTs. L'approchecorrespondante d'étalonnage est basée sur les mesures d'une technologie depointe de HBT SiGe pour laquelle un ensemble de paramètres spécifiques àla technologie du modèle compact HICUM/L2 est extrait pour les versionsdu transistor à haute vitesse, moyenne et haute tension. En s'aidant de cesrésultats, les caractéristiques du transistor unidimensionnel qui sont généréesservent de référence pour le profil de dopage et l'étalonnage du modèle. Enélaborant des comparaisons entre les données de références basées sur les mesureset les simulations, la thèse fait progresser l'état actuel des prévisionsbasées sur la technologie CAO et démontre la faisabilité de l'approche.Enfin, une technologie future de 28nm performante est prédite en appliquantla méthodologie hétérogène. Sur la base des résultats de TCAO, leslimites de la technologie sont soulignées
Bipolar complementary metal-oxide-semiconductor (BiCMOS) processescan be considered as the most general solution for RF products, as theycombine the mature manufacturing tools of CMOS with the speed and drivecapabilities of silicon-germanium (SiGe) heterojunction bipolar transistors(HBTs). HBTs in turn are major contenders for partially filling the terahertzgap, which describes the range in which the frequencies generated bytransistors and lasers do not overlap (approximately 0.3THz to 30 THz). Toevaluate the capabilities of such future devices, a reliable prediction methodologyis desirable. Using a heterogeneous set of simulation tools and approachesallows to achieve this goal successively and is beneficial for troubleshooting.Various scientific fields are combined, such as technology computer-aided design(TCAD), compact modeling and parameter extraction.To create a foundation for the simulation environment and to ensure reproducibility,the used material models of the hydrodynamic and drift-diffusionapproaches are introduced in the beginning of this thesis. The physical modelsare mainly based on literature data of Monte Carlo (MC) or deterministicsimulations of the Boltzmann transport equation (BTE). However, the TCADdeck must be calibrated on measurement data too for a reliable performanceprediction of HBTs. The corresponding calibration approach is based onmeasurements of an advanced SiGe HBT technology for which a technology specific parameter set of the HICUM/L2 compact model is extracted for thehigh-speed, medium-voltage and high-voltage transistor versions. With thehelp of the results, one-dimensional transistor characteristics are generatedthat serve as reference for the doping profile and model calibration. By performingelaborate comparisons between measurement-based reference dataand simulations, the thesis advances the state-of-the-art of TCAD-based predictionsand proofs the feasibility of the approach.Finally, the performance of a future technology in 28nm is predicted byapplying the heterogeneous methodology. On the basis of the TCAD results,bottlenecks of the technology are identified
Bipolare komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter (BiCMOS) Prozesse bietenhervorragende Rahmenbedingungen um Hochfrequenzanwendungen zurealisieren, da sie die fortschrittliche Fertigungstechnik von CMOS mit derGeschwindigkeit und Treiberleistung von Silizium-Germanium (SiGe) Heterostruktur-Bipolartransistoren (HBTs) verknüpfen. Zudem sind HBTs bedeutendeWettbewerber für die teilweise Überbrückung der Terahertz-Lücke, derFrequenzbereich zwischen Transistoren (< 0.3 THz) und Lasern (> 30 THz).Um die Leistungsfähigkeit solcher zukünftigen Bauelemente zu bewerten, isteine zuverlässige Methodologie zur Vorhersage notwendig. Die Verwendungeiner heterogenen Zusammenstellung von Simulationstools und Lösungsansätzenerlaubt es dieses Ziel schrittweise zu erreichen und erleichtert die Fehler-_ndung. Verschiedene wissenschaftliche Bereiche werden kombiniert, wie zumBeispiel der rechnergestützte Entwurf für Technologie (TCAD), die Kompaktmodellierungund Parameterextraktion.Die verwendeten Modelle des hydrodynamischen Simulationsansatzes werdenzu Beginn der Arbeit vorgestellt, um die Simulationseinstellung zu erläuternund somit die Nachvollziehbarkeit für den Leser zu verbessern. Die physikalischenModelle basieren hauptsächlich auf Literaturdaten von Monte Carlo(MC) oder deterministischen Simulationen der Boltzmann-Transportgleichung(BTE). Für eine zuverlässige Vorhersage der Eigenschaften von HBTs muss dieTCAD Kon_guration jedoch zusätzlich auf der Grundlage von Messdaten kalibriertwerden. Der zugehörige Ansatz zur Kalibrierung beruht auf Messungeneiner fortschrittlichen SiGe HBT Technologie, für welche ein technologiespezifischer HICUM/L2 Parametersatz für die high-speed, medium-voltage undhigh-voltage Transistoren extrahiert wird. Mit diesen Ergebnissen werden eindimensionaleTransistorcharakteristiken generiert, die als Referenzdaten fürdie Kalibrierung von Dotierungspro_len und physikalischer Modelle genutztwerden. Der ausführliche Vergleich dieser Referenz- und Messdaten mit Simulationengeht über den Stand der Technik TCAD-basierender Vorhersagenhinaus und weist die Machbarkeit des heterogenen Ansatzes nach.Schlieÿlich wird die Leistungsfähigkeit einer zukünftigen Technologie in28nm unter Anwendung der heterogenen Methodik vorhergesagt. Anhand derTCAD Ergebnisse wird auf Engpässe der Technologie hingewiesen

Angular control of the sound radiation can be achieved by using a compact array of independently programmable loudspeakers operating at the same frequency range. The drivers are usually distributed over a sphere-like frame according to a Platonic solid geometry to obtain a highly symmetrical configuration. Prototypes of compact spherical loudspeaker arrays have been recently developed and applied in room acoustics measurements, electroacoustic music performance and synthesis of directivity patterns of acoustical sources such as musical instruments. However, many aspects concerning their control, design, electromechanical behavior and ability to provide a more realistic sound experience than conventional audio systems remain unclear. This work concerns the analysis and synthesis of sound fields by a compact spherical loudspeaker array and aims to contribute to clarifying some aspects mentioned above. A control strategy based on the acoustic radiation modes of the spherical array is proposed, which presents several advantages over the usual strategy based on the spherical harmonics. A theoretical and experimental analysis of the electromechanical behavior of compact loudspeaker arrays is also presented, in which the acoustic coupling between drivers inside the array frame is taken into account. In addition, optimum driver signals corresponding to a given target directivity pattern are derived using two different cost functions, indicating that the realism of the synthesized pattern may be significantly increased by neglecting the phase of the target directivity pattern. Finally, the proposed theoretical models are validated through measurements of electrical impedance, loudspeaker diaphragm velocity and directivity patterns.