Thèses : « Transfert de puissance sans fil »

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Koteiche, Ali. « Développement de récupérateurs d’énergie sans fil à base de transducteurs magnétoélectriques pour des applications biomédicales ». Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. http://www.theses.fr/2022SORUS036.

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Résumé :

Les technologies de la santé et l’Internet des Objets (IoT) sont deux marchés en pleine croissance, liés par l’interconnexion d’objets nomades pour le « quantified self », où chaque patient peut effectuer ses propres tests physiologiques. À cette fin, l’un des défis technologiques réside dans l’autonomie de la puissance, car l’énergie doit être fournie au système avec un minimum d’interaction de l’extérieur. Par conséquent, le développement d’un récupérateur d’énergie sans fil a un très large éventail d’applications. Dans ce contexte, les matériaux magnétoélectriques (ME) suscitent un intérêt scientifique important en tant que transducteurs d’énergie pour alimenter le système. Les matériaux ME sont des composites laminaires à base de couches piézoélectriques et magnétostrictives, généralement collées ensemble. Lorsque le matériau ME est entraîné par un champ magnétique externe, les éléments magnétostrictifs sont soumis à des contraintes mécaniques et à des mouvements. Ce mouvement est ensuite transféré à l’élément piézoélectrique qui génère une tension entre ses électrodes. Ensuite, l’énergie doit être façonnée (conditionnée) et gérée au niveau du système (gestion de l’alimentation). Pour les récupérateurs d’énergie piézoélectriques, de nombreuses stratégies d’optimisation existent déjà pour maximiser le flux de puissance du transducteur à l’unité de stockage d’énergie. Cette optimisation prend en compte l’impact du circuit de récupération d’énergie sur les performances globales du système. Pourtant, à ce jour, aucune solution optimale n’a été identifiée pour s’adapter aux contraintes spécifiques imposées par les résonateurs magnétoélectriques. La prise en compte de la spécificité des résonateurs magnétoélectriques au niveau du système sera un point clé de cette thèse. La thèse visera donc à étudier et à concevoir l’architecture des systèmes de récupération et de conditionnement d’énergie pour les transducteurs magnétoélectriques
E-Health and the Internet of Things (IoT) are two growing markets, related to each other by the interconnection of nomadic objects for the “quantified self”, where each patient can perform his own physiological tests. To that purpose, one of the technological challenges lies in the power autonomy, since energy must be supplied to the system with a minimum interaction from the outside. Hence, the development of a wireless energy harvester has a very wide range of applications. In this context, magnetoelectric (ME) materials arouse a significant scientific interest as energy transducers to transform electromagnetic energy provided from the outside into electrical energy available to power the system. ME materials are laminar composites based on piezoelectric and magnetostrictive layers, generally glued together. The device is usually connected to an electrical interface via deposited electrodes. When the ME material is driven by an external magnetic field, magnetostrictive elements are subject to mechanical constraints and motion. This motion is then transferred to the piezoelectric element which generates a voltage between its electrodes. Then, the energy must be shaped (conditioned) and managed at the system level (power management). For piezoelectric energy harvesters, many optimization strategies already exist to maximize the power flow from the transducer to the energy storage unit. This optimization takes into account the impact of the energy harvesting circuit on the overall performances of the system. Yet, to this day, no optimal solution has been identified to fit the specific constraints imposed by magnetoelectric resonators. Taking into account the specificity of magnetoelectric resonators at the system level will be a key point of this thesis. The thesis will thus aim at studying and designing the architecture of energy harvesting and conditioning systems for magnetoelectric transducers

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Iannone, Luigi. « Routage cross-layer et gestion de la mobilité dans les réseaux maillés sans fil ». Paris 6, 2006. http://www.theses.fr/2006PA066497.

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Quignon, Jérémy. « Chargement sans fil par NFC ». Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2022. http://www.theses.fr/2022AIXM0462.

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Résumé :

Le contexte de la thèse se situe sur le marché du NFC et de son extension permettant de faire du chargement sans fil. Cette nouvelle fonctionnalité permet de recharger des petits produits nomades qui ne peuvent pas l’être avec les technologies de recharge sans fil présent sur le marché aujourd’hui. L’objectif de cette thèse est de développer une solution destinée à ces produits nomades, comme des montres et bracelets connectés, des écouteurs sans fil, des lunettes connectées, … Cette solution doit répondre aux différentes normes NFC tout en cherchant à optimiser au maximum le rendement du transfert de puissance
The PHD context is focused on the NFC market and its extension allowing wireless charging. This new functionality allows to charge wearable products that cannot be charged with the wireless charging technologies available on the market today. The PHD objective is to develop a solution for these wearable products, such as connected watches and bracelets, wireless headphones, connected glasses, ... This solution must satisfy NFC standards while seeking to optimize the performance of power transfer

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Rivière, Jérôme. « Conception et réalisation de rectenna en technologie guide d'onde coplanaire pour de faibles niveaux de puissance ». Thesis, La Réunion, 2016. http://www.theses.fr/2016LARE0023/document.

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Résumé :

Le sujet de thèse abordé dans ce mémoire s'inscrit dans la thématique du LE²P sur l'autonomie énergétique des réseaux de capteurs. Ce travail est axé sur la partie réception et redressement du transfert de l'énergie sans fil pour l'apport d'énergie à des capteurs nomades. Ce procédé n'est pas nouveau et prend son origine dans les années 1950. Les connaissances dans l'appréhension de ce processus sont nombreuses pour certains guides d'onde tels que le microruban. Mais la nécessité de perçages dans ces structures de guide d'onde peut être contraignante et causer des disparités dans une chaîne de construction. Ceci a motivé les travaux présentés dans ce mémoire qui utilise une technologie de guide d'onde coplanaire (CPW) peu exploitée. Ainsi, la conception d'un tel dispositif passe par la maîtrise d'un point de vue conceptuel et expérimental de cette technologie. La démarche consiste à utiliser ce guide d'onde coplanaire en minimisant les effets négatifs que peut engendrer ce dernier, pour s'abroger du besoin de perçage et faciliter la réalisation des dispositifs de redressement en limitant le nombre d'interactions humaines
The thesis subject dealt in this report lies in the LE²P framework on the energy sustainability of wireless sensor network. This work is dedicated to the reception and rectifying part of wireless power transfer to give energy sustainability to nodes in a sensor network. This process is not new and originate from the years 1950. The behavior of this process is since well-known in several waveguide such technology as microstrip. But the need of drill in those waveguide circuit may be inconvenient and lead to discrepancy from one circuit to another. This was the motivational keystone to the work address in this report which uses coplanar waveguide (CPW) over microstrip. The conception of such devices goes through a good conceptual and experimental understanding of the waveguide technology. The approach in this document consists of using coplanar waveguide while minimizing its drawbacks, in order to avoid drilling in the substrate and ease the realization of the rectifying part by limiting the human interaction

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Liang, Mincui. « Dynamic Wireless Charging System ». Electronic Thesis or Diss., Université Clermont Auvergne (2021-...), 2024. http://www.theses.fr/2024UCFA0072.

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Résumé :

Le transfert dynamique de puissance sans fil est une solution prometteuse pour recharger les véhicules électriques lors de la conduite. Il s'agit cependant d'un défi technique en raison de la nature faiblement couplée et dynamique du système. Pour relever ce défi, cette thèse propose une nouvelle méthode de contrôle du point de commutation pour assurer un transfert de puissance élevé et efficace pour une large gamme de valeurs de couplage. La thèse a examiné en profondeur le transfert de puissance sans fil série-série et, du point de vue de la conception et du contrôle, a étudié en profondeur tous les aspects techniques qui pourraient potentiellement affecter les performances du système en théorie en simulation et en pratique.Du point de vue de la conception du système, différentes méthodes de modélisation et de calcul théoriques ont d'abord été réalisées pour calculer, sélectionner et valider les composants clés du système et leurs valeurs. Une approche de conception et d'analyse paramétrique basée sur un modèle holistique a été adoptée pour générer et évaluer des alternatives de conception du système par rapport avec des critères de performance spécifiques. Par conséquent, une conception optimale du système de transfert d'énergie sans fil série-série a été obtenue avec un rapport de fréquence de résonance proche de l'unité et des performances élevées pour une large plage de couplage et de fréquences de fonctionnement. Du point de vue du contrôle du système, des analyses systématiques ont d'abord été effectuées pour comprendre en profondeur les relations entre les fréquences de fonctionnement et la puissance de sortie et identifier les fréquences optimales qui pourraient être potentiellement utilisées comme variables de contrôle pour optimiser les performances des systèmes. Au cours du processus, un triangle de puissance a été introduit pour relier fréquence, déphasage et puissance et suggérer un contrôle du dispositif de transfert d'énergie sans fil en mode dynamique. La fréquence liée à la commutation au zéro de courant au primaire a été utilisée comme valeur initiale pour retrouver le point de commutation optimal dans le plan de phase. Cette démarche n'a pas besoin des informations côté secondaire du système. Plus précisément, un correcteur de tension innovant a été proposé pour corriger la trajectoire des variables d'état au primaire afin d'atteindre la bonne fréquence de résonance en évitant les oscillations. Le paramètre de contrôle appelé rayon de contrôle représente l'énergie cible stockée dans l'inducteur primaire et dans le condensateur associé.La méthode proposée a non seulement résolu les trois problèmes majeurs liés au contrôle des systèmes de transfert d'énergie sans fil série-série, à savoir la bifurcation de fréquence, les solutions multiples pour un rayon de contrôle et l'instabilité, mais a également assuré que le système pouvait atteindre un transfert de puissance maximale avec un rendement supérieur à 90\% tant en statique qu'en dynamique. De plus, grâce au suivi des deux variables d'état, le système est auto protégé contre les circuits ouverts et les court-circuits
Dynamic wireless power transfer is a promising solution for charging electric vehicles while driving. It is, however, technically challenging due to the loosely-coupled and dynamic nature of the system. To address this challenge, this thesis proposed a novel switching point control method to ensure a high and efficient power transfer for a wide range of coupling situations. The thesis took a deep dive into the series-series wireless power transfer and, from both design and control perspectives, thoroughly investigated all the technical aspects which could potentially affect the system performances in theory and practice.From the system design perspective, different theoretical modelling and calculation methods were first derived to compute, select and validate the key components of the system and their parameters. A holistic model-based parametric design and analysis approach was adopted to generate and evaluate design alternatives of the system against specified performance criteria.Consequently, an optimal design of the series-series wireless power transfer system was achieved with a close-to-one resonant frequency ratio and high performances for the wide ranges of coupling situations and operating frequencies. From the system control perspective, systematic analyses were first carried out to thoroughly understand the interrelations between the operating frequencies and output power and identify the optimal frequencies which could be potentially utilised as control variables for optimising the performance of the system. During the process, a power triangle effect was discovered to reveal the causal relationship between frequency, phase shift and power, and to provide insights into the control of dynamic wireless power transfer systems. The primary zero phase angle frequency was used as the basis for developing a phase-plane-based switching point control method for static and dynamic wireless power transfer based only on the primary side state variables without needing any information from the secondary side of the system. Specifically, an innovative voltage corrector was proposed to purposely reshape the control trajectory to match the control law and to reach the control target from both sides of the resonance frequencies, leading to the right control solutions without oscillation for given control radii.The proposed method did not only solve the three major problems related to the control of series-series wireless power transfer systems, i.e. frequency bifurcation, multiple solutions for one control radius and oscillation, but also ensured the system could achieve a high and efficient power transfer under dynamic operating conditions and in the meantime provide self-protection to the wireless power transfer systems

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Aimer, Younes. « Étude des performances d'un système de communication sans fil à haut débit ». Thesis, Poitiers, 2019. http://www.theses.fr/2019POIT2269.

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Résumé :

La demande des usagers en termes de débit, de couverture et de qualité de service croît exponentiellement, avec une demande de plus en plus accrue en énergie électrique pour assurer les liaisons entre les réseaux. Dans ce contexte, les nouvelles formes d’ondes basées sur la modulation OFDM se sont répandues et sont utilisées dans les récentes architectures de radiocommunications. Cependant, ces signaux sont très sensibles aux non-linéarités des amplificateurs de puissance à cause des fortes fluctuations d’enveloppe caractérisées par un fort PAPR qui dégrade le bilan énergétique et le rendement de l’émetteur. Dans ce travail de thèse, nous avons tout d’abord dressé un état de l’art des techniques de réduction du PAPR. Cette présentation nous a permis de proposer une nouvelle méthodologie basée sur les techniques d’entrelacement et de codage. Cette première contribution consiste en l’utilisation de la technique d’entrelacement, en faisant appel aux sous porteuses nulles pour la transmission des informations auxiliaires, tout en respectant les spécifications fréquentielles du standard utilisé. La deuxième contribution est basée sur la combinaison des deux techniques de Shaping et de Transformée en Cosinus Discrète DCT, dans l’objectif d’améliorer davantage les performances du système. Les résultats de simulation ont montré que l’utilisation de ces deux techniques permet un gain significatif en termes de réduction du PAPR, qui se traduit par l’amélioration du rendement. Enfin, nous avons présenté une étude expérimentale pour l’ensemble des techniques proposées afin de confirmer les résultats obtenus en simulation. Ces évaluations sont réalisées avec un banc d'essais de radiocommunications pour le test d'un amplificateur de puissance commercial de technologie LDMOS de 20W, fonctionnant à 3.7 GHz en classe AB. Les résultats obtenus pour les standards IEEE 802.11 montrent que ces nouvelles approches permettent de garantir la robustesse de transmission, d’améliorer la qualité des liaisons et d’optimiser la consommation électrique
The request of the users in terms of rate, coverage and quality of service is growing exponentially, with increasing demand for electrical energy, to ensure networks link. In this context, new waveforms based on the OFDM modulation become widely popular and used intensively in recent radio communications architectures. However, these signals are sensitive to the power amplifier nonlinearities because of their high envelope fluctuations characterized by a high PAPR, which degrades the energy consumption and the transmitter efficiency.In this thesis, we first began by a state art of the PAPR reduction techniques. This presentation allowed us to propose a new method based on interleaving and coding techniques. The first contribution consists on the use of the interleaving technique using null-subcarriers for the transmission of the side information, while respecting the frequency specifications of the used standard. The second one is based on the conjunction of the Shaping technique and the Discrete Cosine Transform (DCT), with the aim of improving the performance of the system. Simulation results show that the use of these two techniques allows a significant gain in terms of PAPR reduction, which results in the improvement of the system efficiency. Finally, we presented an experimental study of the proposed techniques using an RF test bench with a commercial LDMOS 20 W PA, class AB operating at 3.7 GHz. The results obtained for the IEEE 802.11 standards show that the proposed approaches allow the transmission robustness and quality, while optimizing the power consumption

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Couraud, Benoît. « Optimisation des transferts d'énergie pour les systèmes connectés : application aux systèmes RFID communiquant en champ proche à très haut débit ». Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0572.

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Résumé :

Dans le contexte de développement de produits sans-contact communiquant à très haut débit, dît systèmes VHBR (Very High Bit Rate), il s’avère que les cartes ou passeports VHBR, télé-alimentés à partir du lecteur qui communique avec eux, sont contraints de fonctionner avec une alimentation bien plus faible que les produits communiquant à des débits standards. Pour répondre à cette problématique de manque de puissance d’alimentation, il a été nécessaire de commencer par reprendre la théorie des lignes en l'orientant de manière à ce qu'elle permette de quantifier les transferts de puissance entre une source et une charge séparées par un média quelconque. Ensuite, ce nouveau moyen de quantification des transferts de puissance a été utilisé pour faire de l'aide à la conception des lecteurs VHBR. Ensuite, ce travail de recherche se concentre sur les cartes ou passeports VHBR. En effet, pour permettre à un tel système sans contact de fonctionner de manière télé-alimentée dans un environnement où la puissance disponible est réduite, il faut optimiser sa conception. Les solutions proposées ici consistent à déterminer la géométrie des antennes inductives qui optimisent la récupération d'énergie et le transfert de puissance vers la puce d'une carte VHBR. Ainsi, les travaux présentés dans ce manuscrit apportent des solutions globales à cette problématique de récupération d'énergie dans les objets connectés que sont les systèmes sans contact, en décrivant des méthodes de conception qui permettent d'une part de limiter les pertes de puissance au sein des lecteurs VHBR, et d'autre part d'optimiser la récupération d'énergie au sein des cartes VHBR
The research work presented in this thesis provides solutions to help industrials to better design RFID readers and RFID tags that implement VHBR (Very High Bit Rate) protocols. Indeed, VHBR technology has a large drawback on the functionning of RFID tags as it lowers the energy available to supply the tag. First, this research work focuses on RFID reader design, and especially matching networks design. After describing a new way of assessing power transfer in Radio Frequency systems, it is shown that T matching networks as thoses proposed in ISO/IEC 10373-6 give the best results in terms of power transfer and signal integrity. Thus, a design method is proposed to correctly choose the three T matching network components that will optimize the power transfer and still meet the signal integrity requirements.Second, this thesis will focus on the design of RFID tags, by describing a new tag's antenna design method that optimize the energy harvested by the antenna and meanwhile reduce the power reflections between the antenna and the tag's chip. This design method is based on new explicit formula that compute a rectangular planar antenna inductance as a function of its geometric characteristics. This method showed very accurate results, and can become an interesting tool for industrials to speed up and optimize their antenna design procedure.Finally, a platform that measures RFID chip's impedance in every state of the chip has been designed, even during load modulation communication. The accuracy of this tool and its importance in order to achieve a good antenna design confer it a great usefulness

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Bedier, Mohammed. « Circuits d’interface intégrés sur silicium pour une gestion optimale de la puissance dans les récupérateurs d’énergie vibratoire à transduction capacitive ». Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066376.

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Résumé :

Les vibrations ambiantes representent une source potentielle d'energie pour alimentation des capteurs sans fil autonomes. La transduction electrostatique est une des techniques utilisees pour la conversion de l'energie des vibrations en electricite. De nombreuses realisations des transducteurs et leurs circuits de conditionnement ont deja ete presentees dans la litterature. Pour transmettre l'energie convertie vers une charge utile des interfaces specifiques doivent etre concues. Ce dernier sujet a ete peu aborde dans la litterature. Ce travail etudie une interface avec la charge dans un dispositif de recuperation d'energie vibratoire. L'architecture proposee au cours de cette etude est adaptee aux circuits de conditionnement de type pompe de charge, qui fonctionne selon un cycle charge-tension rectangulaire. L'interface proposee accomplit deux taches. Premierement, il permet de transferer l'energie electrique du circuit de conditionnement vers une charge tout en abaissant la tension d'une maniere adiabatique, c.a.d., en minimisant les dissipations. Deuxiemement, il permet de reguler le debit d'extraction d'energie du circuit de conditionnement en ajustant dynamiquement la puissance de ce transfert. Cela est realise avec un circuit integree en technologie 0.35um CMOS haute tension dont l'architecture est inspiree d'un convertisseur DCDC de type Buck fonctionnant en regime discontinu. La consommation de l'interface est minimisee grace a l'utilisation du regime sous le seuil des transistors MOS pour pratiquement tous les blocs, grace a une alimentation reduite a 1.1V. L'interface consomme en dessous de 100nW, et est capable de gerer des sources d'energie a puissance < 1uW
Vibrational energy is an attractive power source for self-powered wireless sensors. A mainstream harvesting technique for vibrational energy is electrostatic MEMS harvesters. Various circuit architectures have already been introduced with many successful implementation, yet a load interface that efficiently manages the harvested energy has rarely been reported. In this work a load interface is proposed which is suited for any condition circuit (CC) implementing rectangular QV cycles. In general, a rectangular QV conditioning circuit has an optimum interval of which the energy harvested is maximised, thus the harvested energy should be periodically removed to maintain maximising the harvested energy. This is achieved through the load interface (LI). The LI proposed is a switched inductor capacitive architecture with a LI controller allowing the extraction of the energy in a multiple energy shot fashion. The LI controller incorporate an ultra low power clock for switching events and low power comparator for switching decision. Power consumption is reduced by operating at a low supply voltage (1.1V). The LI is implemented in AMS0.35HV technology with a mixed high voltage-low power control blocks. It takes into account the harvester operation to maximise its extracted energy. It overcomes the constrained limited biasing power, tackles resistive losses and power handling transistor long channels by transferring the energy in a multiple shots fashion. A CMOS implementation is proposed along with simulation results showing an average consumed power of the controller less than 100nW allowing the system to operate with input power levels as low as few hundreds of nano-watts

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Couraud, Benoît. « Optimisation des transferts d'énergie pour les systèmes connectés : application aux systèmes RFID communiquant en champ proche à très haut débit ». Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0572/document.

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Résumé :

Dans le contexte de développement de produits sans-contact communiquant à très haut débit, dît systèmes VHBR (Very High Bit Rate), il s’avère que les cartes ou passeports VHBR, télé-alimentés à partir du lecteur qui communique avec eux, sont contraints de fonctionner avec une alimentation bien plus faible que les produits communiquant à des débits standards. Pour répondre à cette problématique de manque de puissance d’alimentation, il a été nécessaire de commencer par reprendre la théorie des lignes en l'orientant de manière à ce qu'elle permette de quantifier les transferts de puissance entre une source et une charge séparées par un média quelconque. Ensuite, ce nouveau moyen de quantification des transferts de puissance a été utilisé pour faire de l'aide à la conception des lecteurs VHBR. Ensuite, ce travail de recherche se concentre sur les cartes ou passeports VHBR. En effet, pour permettre à un tel système sans contact de fonctionner de manière télé-alimentée dans un environnement où la puissance disponible est réduite, il faut optimiser sa conception. Les solutions proposées ici consistent à déterminer la géométrie des antennes inductives qui optimisent la récupération d'énergie et le transfert de puissance vers la puce d'une carte VHBR. Ainsi, les travaux présentés dans ce manuscrit apportent des solutions globales à cette problématique de récupération d'énergie dans les objets connectés que sont les systèmes sans contact, en décrivant des méthodes de conception qui permettent d'une part de limiter les pertes de puissance au sein des lecteurs VHBR, et d'autre part d'optimiser la récupération d'énergie au sein des cartes VHBR
The research work presented in this thesis provides solutions to help industrials to better design RFID readers and RFID tags that implement VHBR (Very High Bit Rate) protocols. Indeed, VHBR technology has a large drawback on the functionning of RFID tags as it lowers the energy available to supply the tag. First, this research work focuses on RFID reader design, and especially matching networks design. After describing a new way of assessing power transfer in Radio Frequency systems, it is shown that T matching networks as thoses proposed in ISO/IEC 10373-6 give the best results in terms of power transfer and signal integrity. Thus, a design method is proposed to correctly choose the three T matching network components that will optimize the power transfer and still meet the signal integrity requirements.Second, this thesis will focus on the design of RFID tags, by describing a new tag's antenna design method that optimize the energy harvested by the antenna and meanwhile reduce the power reflections between the antenna and the tag's chip. This design method is based on new explicit formula that compute a rectangular planar antenna inductance as a function of its geometric characteristics. This method showed very accurate results, and can become an interesting tool for industrials to speed up and optimize their antenna design procedure.Finally, a platform that measures RFID chip's impedance in every state of the chip has been designed, even during load modulation communication. The accuracy of this tool and its importance in order to achieve a good antenna design confer it a great usefulness

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Bedier, Mohammed. « Circuits d’interface intégrés sur silicium pour une gestion optimale de la puissance dans les récupérateurs d’énergie vibratoire à transduction capacitive ». Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066376/document.

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Résumé :

Les vibrations ambiantes representent une source potentielle d'energie pour alimentation des capteurs sans fil autonomes. La transduction electrostatique est une des techniques utilisees pour la conversion de l'energie des vibrations en electricite. De nombreuses realisations des transducteurs et leurs circuits de conditionnement ont deja ete presentees dans la litterature. Pour transmettre l'energie convertie vers une charge utile des interfaces specifiques doivent etre concues. Ce dernier sujet a ete peu aborde dans la litterature. Ce travail etudie une interface avec la charge dans un dispositif de recuperation d'energie vibratoire. L'architecture proposee au cours de cette etude est adaptee aux circuits de conditionnement de type pompe de charge, qui fonctionne selon un cycle charge-tension rectangulaire. L'interface proposee accomplit deux taches. Premierement, il permet de transferer l'energie electrique du circuit de conditionnement vers une charge tout en abaissant la tension d'une maniere adiabatique, c.a.d., en minimisant les dissipations. Deuxiemement, il permet de reguler le debit d'extraction d'energie du circuit de conditionnement en ajustant dynamiquement la puissance de ce transfert. Cela est realise avec un circuit integree en technologie 0.35um CMOS haute tension dont l'architecture est inspiree d'un convertisseur DCDC de type Buck fonctionnant en regime discontinu. La consommation de l'interface est minimisee grace a l'utilisation du regime sous le seuil des transistors MOS pour pratiquement tous les blocs, grace a une alimentation reduite a 1.1V. L'interface consomme en dessous de 100nW, et est capable de gerer des sources d'energie a puissance < 1uW
Vibrational energy is an attractive power source for self-powered wireless sensors. A mainstream harvesting technique for vibrational energy is electrostatic MEMS harvesters. Various circuit architectures have already been introduced with many successful implementation, yet a load interface that efficiently manages the harvested energy has rarely been reported. In this work a load interface is proposed which is suited for any condition circuit (CC) implementing rectangular QV cycles. In general, a rectangular QV conditioning circuit has an optimum interval of which the energy harvested is maximised, thus the harvested energy should be periodically removed to maintain maximising the harvested energy. This is achieved through the load interface (LI). The LI proposed is a switched inductor capacitive architecture with a LI controller allowing the extraction of the energy in a multiple energy shot fashion. The LI controller incorporate an ultra low power clock for switching events and low power comparator for switching decision. Power consumption is reduced by operating at a low supply voltage (1.1V). The LI is implemented in AMS0.35HV technology with a mixed high voltage-low power control blocks. It takes into account the harvester operation to maximise its extracted energy. It overcomes the constrained limited biasing power, tackles resistive losses and power handling transistor long channels by transferring the energy in a multiple shots fashion. A CMOS implementation is proposed along with simulation results showing an average consumed power of the controller less than 100nW allowing the system to operate with input power levels as low as few hundreds of nano-watts

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Tu, Lam Thanh. « New Analytical Methods for the Analysis and Optimization of Energy-Efficient Cellular Networks by Using Stochastic Geometry ». Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS157/document.

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Résumé :

L'analyse et l'optimisation au niveau de système sont indispensables pour la progression de performance des réseaux de communication. Ils sont nécessaires afin de faire fonctionner de façon optimale des réseaux actuels et de planifier des réseaux futurs. La modélisation et l'analyse au niveau de système des réseaux cellulaires ont été facilitées grâce à la maîtrise de l'outil mathématique de la géométrie stochastique et, plus précisément, la théorie des processus ponctuels spatiaux. Du point de vue de système, il a été empiriquement validé que les emplacements des stations cellulaires de base peuvent être considérés comme des points d'un processus ponctuel de Poisson homogène dont l'intensité coïncide avec le nombre moyen de stations par unité de surface. Dans ce contexte, des contributions de ce travail se trouvent dans le développement de nouvelles méthodologies analytiques pour l'analyse et l'optimisation des déploiements de réseaux cellulaires émergents.La première contribution consiste à introduire une approche pour évaluer la faisabilité de réseaux cellulaires multi-antennes, dans lesquels les dispositifs mobiles à faible énergie décodent les données et récupèrent l'énergie à partir d’un même signal reçu. Des outils de géométrie stochastique sont utilisés pour quantifier le taux d'information par rapport au compromis de puissance captée. Les conclusions montrent que les réseaux d'antennes à grande échelle et les déploiements ultra-denses de stations base sont tous les deux nécessaires pour capter une quantité d'énergie suffisamment élevée et fiable. En outre, la faisabilité de la diversité des récepteurs pour l'application aux réseaux cellulaires descendants est également étudiée. Diverses options basées sur la combinaison de sélection et la combinaison de taux maximal sont donc comparées. Notre analyse montre qu'aucun système n’est plus performant que les autres pour chaque configuration de système : les dispositifs à basse énergie doivent fonctionner de manière adaptative, en choisissant le schéma de diversité des récepteurs en fonction des exigences imposées.La deuxième contribution consiste à introduire une nouvelle approche pour la modélisation et l'optimisation de l'efficacité énergétique des réseaux cellulaires.Contrairement aux approches analytiques actuellement disponibles qui fournissent des expressions analytiques trop simples ou trop complexes de la probabilité de couverture et de l'efficacité spectrale des réseaux cellulaires, l'approche proposée est formulée par une solution de forme fermée qui se révèle en même temps simple et significative. Une nouvelle expression de l'efficacité énergétique du réseau cellulaire descendant est proposée à partir d’une nouvelle formule de l'efficacité spectrale. Cette expression est utilisée pour l’optimisation de la puissance d'émission et la densité des stations cellulaires de base. Il est prouvé mathématiquement que l'efficacité énergétique est une fonction uni-modale et strictement pseudo-concave de la puissance d'émission en fixant la densité des stations de base, et de la densité des stations de base en fixant la puissance d'émission. La puissance d'émission optimale et la densité des stations de base s'avèrent donc être la solution des équations non linéaires simples.La troisième contribution consiste à introduire une nouvelle approche pour analyser les performances des réseaux cellulaires hétérogènes équipés des sources d'énergie renouvelables, telles que les panneaux solaires. L'approche proposée permet de tenir compte de la distribution spatiale des stations de base en utilisant la théorie des processus ponctuels, ainsi que l'apparition aléatoire et la disponibilité de l'énergie en utilisant la théorie des chaînes de Markov. En utilisant l'approche proposée, l'efficacité énergétique des réseaux cellulaires peut être quantifiée et l'interaction entre la densité des stations de base et le taux d'énergie d'apparition peut être quantifiée et optimisée
In communication networks, system-level analysis and optimization are useful when one is interested in optimizing the system performance across the entire network. System-level analysis and optimization, therefore, are relevant for optimally operating current networks, and for deploying and planning future networks. In the last few years, the system-level modeling and analysis of cellular networks have been facilitated by capitalizing on the mathematical tool of stochastic geometry and, more precisely, on the theory of spatial point processes. It has been empirically validated that, from the system-level standpoint, the locations of cellular base stations can be abstracted as points of a homogeneous Poisson point process whose intensity coincides with the average number of based stations per unit area.In this context, the contribution of the present Ph.D. thesis lies in developing new analytical methodologies for analyzing and optimizing emerging cellular network deployments. The present Ph.D. thesis, in particular, provides three main contributions to the analysis and optimization of energy-efficient cellular networks.The first contribution consists of introducing a tractable approach for assessing the feasibility of multiple-antenna cellular networks, where low-energy mobile devices decode data and harvest power from the same received signal. Tools from stochastic geometry are used to quantify the information rate vs. harvested power tradeoff. Our study unveils that large-scale antenna arrays and ultra-dense deployments of base stations are both necessary to harvest, with high reliability, a sufficiently high amount of power. Furthermore, the feasibility of receiver diversity for application to downlink cellular networks is investigated. Several options that are based on selection combining and maximum ratio combining are compared against each other. Our analysis shows that no scheme outperforms the others for every system setup. It suggests, on the other hand, that the low-energy devices need to operate in an adaptive fashion, by choosing the receiver diversity scheme as a function of the imposed requirements.The second contribution consists of introducing a new tractable approach for modeling and optimizing the energy efficiency of cellular networks. Unlike currently available analytical approaches that provide either simple but meaningless or meaningful but complex analytical expressions of the coverage probability and spectral efficiency of cellular networks, the proposed approach is conveniently formulated in a closed-form expression that is proved to be simple and meaningful at the same time. By relying on the new proposed formulation of the spectral efficiency, a new tractable closed-form expression of the energy efficiency of downlink cellular network is proposed, which is used for optimizing the transmit power and the density of cellular base stations. It is mathematically proved, in particular, that the energy efficiency is a unimodal and strictly pseudo-concave function in the transmit power, given the density of the base stations, and in the density of the base stations, given the transmit power. The optimal transmit power and density of base stations are proved to be the solution of simple non-linear equations.The third contribution consists of introducing a new tractable approach for analyzing the performance of multi-tier cellular networks equipped with renewable energy sources, such as solar panels. The proposed approach allows one to account for the spatial distribution of the base stations by using the theory of point processes, as well as for the random arrival and availability of energy by using Markov chain theory. By using the proposed approach, the energy efficiency of cellular networks can be quantified and the interplay between the density of base stations and energy arrival rate can be quantified and optimized

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Adami, Salah-Eddine. « Optimisation de la récupération d'énergie dans les applications de rectenna ». Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00967525.

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Résumé :

Les progrès réalisés durant ces dernières années dans le domaine de la microélectronique et notamment vis-à-vis de l'augmentation exponentielle de la densité d'intégration des composants et des systèmes a participé activement à l'apparition et au développement de systèmes portables communicants de plus en plus performants et polyvalents. La R&D dans les technologies de stockage d'énergie n'a pas suivi cette tendance d'évolution très rapide ; ce qui constitue un handicap majeur dans les évolutions futures des systèmes portables. La transmission d'énergie sans fils sur des distances considérables (plusieurs dizaines de mètres) grâce aux microondes constitue une solution très prometteuse pour pallier aux problèmes d'autonomie dans le cas des systèmes sans fils communicants. De plus, du fait de l'omniprésence des ondes électromagnétiques dans notre environnement avec des niveaux plus ou moins importants, la récupération et l'exploitation de cette énergie libre est également possible. La rectenna (Rectifying Antenna) est le dispositif permettant de capter et de convertir une onde électromagnétique en une tension continue. Plusieurs travaux de thèse axés sur l'étude et l'optimisation de la rectenna ont été réalisés au sein du laboratoire. Ces travaux avaient montré que pour des faibles niveaux de champs les tensions délivrées par la rectenna sont généralement très faibles et inexploitables. Aussi, comme la majorité des micro-sources d'énergie et à cause de son impédance interne, les performances de la rectenna dépendent fortement de sa charge de sortie. Ainsi, le développement d'un système d'interfaçage de la rectenna est nécessaire afin de pallier ces manquements inhérents du convertisseur RF/DC. Ce genre de système d'interfaçage est généralement absent dans la littérature à cause des faibles niveaux de puissance exploités. Par conséquent, la rectenna est très souvent utilisée tel quelle ; ce qui limite fortement le champ applicatif. Dans ce projet de recherche, un système de gestion énergétique de la rectenna complètement autonome a été conçu, développé et optimisé afin de garantir les performances optimales de la rectenna quelques soient les fluctuations de la puissance d'entrée et celles de la charge de sortie. Le circuit d'interfaçage permet également de fournir à la charge des niveaux de tension utilisables. Le système réalisé est basé tout d'abord sur l'utilisation d'un convertisseur DC/DC résonant pouvant fonctionner d'une manière complètement autonome à partir de niveaux très bas de la tension et de la puissance de la source. Ce convertisseur permet donc de garantir l'autonomie du système en éliminant la nécessité d'une source d'énergie auxiliaire. A cause de ses faibles performances énergétiques, ce convertisseur ne sera utilisé que durant la phase de démarrage. L'efficacité du système en termes de rendement énergétique et d'adaptation d'impédance est garantie grâce à l'utilisation d'un convertisseur Flyback fonctionnant dans son régime de conduction discontinu. Ainsi, une adaptation d'impédance très efficace est réalisée entre la rectenna et la charge de sortie. Ce convertisseur principal fonctionnera durant le régime permanent. Les deux convertisseurs ont été optimisés pour des niveaux de tension et de puissance aussi bas que quelques centaines de mV et quelques μW respectivement. Des mesures expérimentales réalisées sur plusieurs prototypes ont démontré le bon fonctionnement et les excellentes performances prédites par la procédure de conception ; ce qui nous permet de valider notre approche. De plus, les performances obtenues se distinguent parfaitement vis-à-vis de l'état de l'art. Enfin, en fonction de l'application désirée, plusieurs synoptiques d'association des deux structures sont proposés. Ceci inclut également la gestion énergétique de la charge de sortie.

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Slimani, Hicham. « Protocoles coopératifs pour réseaux sans fil ». Phd thesis, Toulouse, INPT, 2013. http://oatao.univ-toulouse.fr/10309/1/slimani.pdf.

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Résumé :

La technique MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) est l’une des techniques de base qui offre une diversité spatiale. Elle associe plusieurs antennes à l’émission et à la réception. En plus de la diversité spatiale, le système MIMO permet d’augmenter le gain de multiplexage sans avoir besoin de plus de bande passante ou de puissance d’émission. Cependant, la technique MIMO a des limites liées au coût d’installation de plusieurs antennes sur un terminal, et a l’écart minimal exigé entre les antennes. La communication coopérative a été proposée comme une technologie alternative, dans laquelle la diversité spatiale peut être réalisée en coordonnant plusieurs nœuds qui sont proches géographiquement pour former des réseaux d’antennes virtuelles. La coopération permet de lutter contre l’instabilité du canal radio et de faire face aux phénomènes qui le perturbent comme les évanouissements, les bruits, ou les interférences. Elle permet aussi d’améliorer les performances du système en termes de débit global, d’énergie consommée et d’interférences, etc. Dans le cadre des communications coopératives, nous avons proposé deux protocoles MAC coopératifs dans le contexte des réseaux ad hoc. La première proposition est le protocole RACT (Rate Adaptation with Cooperative Transmission). Ce protocole combine la coopération avec un mécanisme d’adaptation de débit. Lorsqu’un lien entre une source et une destination subit de mauvaises conditions de canal, une station relais est sélectionnée dans le voisinage des deux nœuds de sorte que la liaison directe à faible débit de transmission soit remplacée par un lien à deux sauts avec un débit de données plus élevé. La sélection du meilleur relais est fondée sur un processus de contention distribué. La procédure ne nécessite aucune connaissance de la topologie et aucune communication entre les relais potentiels. Lorsque la qualité de la liaison directe est bonne et que la transmission coopérative n’est pas nécessaire, le protocole fonctionne comme un mécanisme d’adaptation de débit. L’adaptation de débit de données est également réalisée sans aucune signalisation supplémentaire. La sélection du meilleur relais et l’adaptation de débit sont fondés sur des mesures instantanées du canal pour s’adapter aux conditions dynamiques du canal radio. Dans le but d’améliorer davantage les performances du système, nous avons proposé notre deuxième protocole MAC coopératif PRACT (Power and Rate Adaptation with Cooperative Transmission). Ce protocole combine un mécanisme d’adaptation de puissance et de débit (TPRC : Transmit Power and Rate Control) avec un mécanisme de coopération. C’est en cela que cette contribution se distingue des solutions proposées dans la littérature. Notre objectif avec cette contribution est d’atteindre une efficacité d’énergie pour la transmission des données tout en augmentant le débit global du réseau. PRACT propose d’ajuster dynamiquement la puissance et le débit de transmission en s’adaptant aux variations de la qualité du canal radio. Cela permet de gagner davantage dans l’énergie économisée. En outre, le contrôle de puissance, réduit les interférences et augmente la réutilisation spatiale entre cellules ad hoc adjacentes en utilisant la même fréquence de transmission. L’idée de base du protocole est de permettre à chaque nœud dans le réseau ad hoc de créer une table avec les combinaisons puissance-débit optimales, en se fondant seulement sur les spécifications de la carte réseau, à savoir, les débits de transmission possible et la consommation en énergie de la carte. Avec la connaissance des qualités des liens obtenue grâce à l’échange des trames de contrôle et en recherchant dans la table puissance-débit, les nœuds choisissent la stratégie de transmission la plus adaptée pour chaque transmission de trames de données, ainsi que le mode de transmission (direct ou coopératif).

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Belmega, Elena Veronica. « Problèmes d'allocations de ressouces dans les réseaux MIMO sans fil distribués ». Paris 11, 2010. http://www.theses.fr/2010PA112259.

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Résumé :

Dans ce manuscrit de thèse, l'objectif principal est d'étudier les réseaux sans fil dans lesquels les nœuds terminaux sont équipés de plusieurs antennes. Plusieurs thèmes d'actualité, tels que les réseaux intelligents auto-optimisants, les communications dites green ou vertes et algorithmes distribués sont abordés. Dans ce but, nous utilisons une gamme diversifiée d'outils de la théorie des jeux, théorie de l'information, théorie des matrices aléatoires et théorie de l'apprentissage. Nous commençons notre analyse par l'étude du problème d'allocation de puissance dans les réseaux MIMO distribués. Les émetteurs sont censés être autonomes et capables de gérer leurs puissances afin d'optimiser leur taux de Shannon atteignables. Le cadre des jeux non-coopératifs est utilisé pour étudier la solution de ce problème. Des algorithmes itératifs qui convergent vers la solution optimale donnée par l'équilibre de Nash sont proposés. Deux approches différentes sont appliquées : des algorithmes basés sur les meilleures réponses et des algorithmes d'apprentissage par renforcement. Un autre problème majeur dans les réseaux sans fil est lié à la question de l'efficacité énergétique. Afin d'atteindre des débits de transmission élevés, la consommation d'énergie est également élevée. Dans les réseaux où la consommation d'énergie est une question critique, le débit de Shannon atteignable n'est plus une métrique de performance adaptée. C'est pourquoi nous abordons également le problème de l'optimisation d'une fonction d'efficacité énergétique
Ln this thesis manuscript, the main objective is to study the wireless networks where the node terminals are equipped with multiple antennas. Rising topics such as self-optimizing networks, green communications and distributed algorithms have been approached mainly from a theoretical perspective. To this aim, we have used a diversified spectrum of tools from Game Theory, Information Theory, Random Matrix Theory and Learning Theory in Games. We start our analysis with the study of the power allocation problem in distributed networks. The transmitters are assumed to be autonomous and capable of allocating their powers to optimize their Shannon achievable rates. A non-cooperative game theoretical framework is used to investigate the solution to this problem. Distributed algorithms which converge towards the optimal solution, i. E. The Nash equilibrium, have been proposed. Two different approaches have been applied: iterative algorithms based on the best-response correspondence and reinforcement learning algorithms. Another major issue is related to the energy-efficiency aspect of the communication. Ln order to achieve high transmission rates, the power consumption is also high. Ln networks where the power consumption is the bottleneck, the Shannon achievable rate is no longer suitable performance metric. This is why we have also addressed the problem of optimizing an energy-efficiency function

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Saavedra, Navarrete José Antonio. « Multidiffusion et diffusion dans les systèmes OFDM sans fil ». Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00757636.

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Le système OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) utilise plusieurs sous-porteuses pour transmettre de l'information. Comparé à un schéma mono-porteuse, la modulation multi-porteuses OFDM permet d'obtenir facilement des réglages optimaux (au sens de la capacité de Shannon) pour une transmission à haut débit sur un canal sélectif en fréquence. En ce sens, on peut alors garantir une transmission fiable et une meilleure gestion de l'énergie utilisée. Lors de la transmission avec une modulation OFDM, les sous-porteuses utilisent des canaux différents qui n'ont pas forcement la même atténuation. Allouer le même niveau de puissance à chaque sous-porteuse ne garantit pas une capacité optimale dans une liaison point à point. Une allocation dynamique de la puissance (c'est-à-dire attribuer différents niveaux de puissance aux sous-porteuses en fonction du canal) donne de meilleures performances. Par contre, dans une situation de diffusion (broadcast), l'émetteur ne connaît pas les canaux vers tous les utilisateurs, et la meilleure stratégie consiste à émettre avec la même puissance sur toutes les sous-porteuses. Cette thèse a pour objectif d'explorer les situations intermédiaires, et de proposer les outils d'allocation de puissance appropriés. Cette situation intermédiaire est appelée " multicast ", ou " multidiffusion " : l'émetteur envoie les signaux vers un nombre fini (pas trop grand) d'utilisateurs, dont il connaît les paramètres de canaux, et il peut adapter son émission à cette connaissance des canaux. On est donc dans une situation intermédiaire entre le " point à point " et la " diffusion ". L'objectif final de ce travail est d'évaluer le gain apporté par la connaissance des canaux en situation de multicast par rapport à la même communication effectuée comme si on était en diffusion. Bien évidemment, quand le nombre de destinataires est très grand, les gains seront négligeables, car le signal rencontre un nombre très élevé de canaux, et une allocation de puissance uniforme sera quasi optimale. Quand le nombre est très faible, on sera proche du point à point et les gains devraient être sensibles. Nous proposons des outils pour quantifier ces améliorations dans les cas de systèmes ayant une antenne à l'émission et une antenne à la réception, dit SISO (Single Input Single Output) et de systèmes avec plusieurs antennes, dits MIMO (Multiple Input Multiple Output). Les étapes nécessaires pour réaliser ce travail sont : 1) En supposant une connaissance préalable de l'état des canaux (entre station de base et terminaux), mettre en œuvre les outils de la théorie de l'information pour effectuer l'allocation de puissance et évaluer les capacités des systèmes étudiés. 2) Pour le système multi-utilisateur SISO-OFDM, nous proposons un algorithme d'allocation de puissance sur chaque sous porteuse dans une situation de multicast. 3) Pour le système multi-utilisateur MIMO-OFDM, nous proposons un algorithme qui exploite les caractéristiques du précodage "zero forcing". L'objectif est alors de partager la puissance disponible entre toutes les sous-porteuses et toutes les antennes. 4) Enfin, dans une dernière étape nous nous intéressons à une conception efficace de la situation de diffusion, afin de déterminer à l'aide d'outils de géométrie stochastique quelle zone peut être couverte afin qu'un pourcentage donné d'utilisateurs reçoivent une quantité d'information déterminée à l'avance. Ceci permet de déterminer la zone de couverture sans mettre en œuvre des simulations intensives. La combinaison de ces outils permet un choix efficace des situations qui relèvent de la " diffusion ", du " multicast " et du " point à point ".

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Lertsinsrubtavee, Adisorn. « Sélection et transfert de spectre adaptatifs dans les réseaux de radio cognitive ». Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066300.

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Résumé :

La radio cognitive est proposée comme une solution prometteuse pour la prochaine génération de réseaux de communication sans fil. Les utilisateurs de radio cognitive sont tenus d'effectuer des sauts entre les différents canaux sans fil non utilisés. Cependant il devra interrompre ses communications lorsqu'un utilisation licencié souhaitera utiliser ce canal. Les sauts de fréquences peuvent provoquer des interruptions de transmission conduisant à la dégradation des services. Nous étudions et développons des stratégies efficaces de gestion de spectre qui veillent aux divers besoins des services utilisant la radio cognitive. Tout d'abord, nous proposons un nouvel algorithme de transfert de spectre ainsi que de nouvelles stratégies de sélection de spectre afin de respecter les impératifs de délai. Nous estimons notamment le retard des paquets d'arrivée basé sur les paquets précédents dans la file d'attente en les comparant à un délai maximal limite. Ensuite, nous utilisons ces retards pour estimer un seuil de guidant les sauts de fréquence et les décisions de sélection. Puis, nous mettons l'accent sur les garanties de débit en examinant les intéractions autre les sauts de fréquences et le partage de spectre. Ces résultats nous donnent des indications et des lignes directrices afin de concevoir des heuristiques de partage de spectre prenant en compte les stratégies de sélection de canaux et les sauts de fréquences. Enfin, nous développons une heuristique pour le partage de spectre basé sur de nouveaux algorithmes du partage statique et dynamique du spectre. Ils sont basés essentiellement sur une approche de compensation de débit et de Best Fit Algorithms
Cognitive radio is proposed as a promising solution for the next generation of wireless communication networks. Cognitive radio users are required to perform spectrum handoff from a wireless channel to another in order to cope with the dynamic spectrum environment imposed by licensed users. Spectrum handoff can cause transmission interruptions leading to the degradation of services. We study and develop efficient spectrum management strategies that aim to provide diverse service requirements for cognitive radio users. First, we propose novel spectrum handoff and selection strategies in order to satisfy a delay requirement. In particular, we estimate the delay of arrival packets based on the prior packets in the queue and compare it to a maximum delay bound. Then, we use the expected delays to estimate a delay violation ratio that guides the spectrum handoff and selection decisions. Our strategies reduce the number of spectrum handoff significantly compared to existing approaches while the delay requirement is guaranteed. Second, we consider the rate requirement by investigating the interaction between spectrum handoff and spectrum sharing through an optimization framework. The results provide useful insights and guidelines for designing efficient spectrum sharing heuristics that take into account spectrum handoff and selection strategies. Finally, we develop a heuristic for spectrum sharing that includes novel static and dynamic spectrum sharing algorithms based essentially on a rate compensation approach and adapted best fit algorithms. Our heuristic reduces the number of handoffs significantly while the achieved rate is fulfilling compared to the optimal

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Tourki, Kamel. « Conception et optimisation de protocoles de coopération pour les communications sans fil ». Nice, 2008. http://www.theses.fr/2008NICE4006.

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Résumé :

Les mécanismes de coopération sont de plus en plus important dans les communications sans fil et réseaux permettant d'accroître les performances du système et ce en diminuant la consommation d'énergie, en augmentant la capacité du système et en rendant les taux de perte de paquets plus petits. L'idée de coopération peut être retracée par une étude en théorie de l'information sur le canal à relais dans le réseau cellulaire. D'un point de vue système, puisque un mobile (MS) a des limites de taille (antenne unique), de puissance, de coût et de matériel, il devient irréalisable d'utiliser la technologie MIMO pour un MS. Les utilisateurs mobiles avec antennes uniques peuvent encore profiter de la diversité spatiale par le biais de transmissions coopératives codées en espace temps. L'objectif de cette thèse est d'introduire et de discuter de diverses stratégies de coopération dans les communications sans fil. Dans la première partie, nous présentons une analyse de performances de bout en bout d'une communication coopérative asynchrone et à saut multiple, utilisant des relais regénératifs évoluant dans un canal de Rayleigh en évanouissement plat. Le schéma de conception est basé sur un précodage sur les trames qui seront encodés par paires. Ce précodage est basé sur l'ajout d'un préfixe cyclique, contenant une séquence d'apprentissage. Nous développons le taux d'erreur sur les bits et le taux d'erreur sur les bites de bout en bout relativement à une modulation BPSK, pour des canaux à gains égaux et à gains différents. Nous présentons aussi les performances en taux d'erreur sur les trames et le taux d'erreur sur les trames de bout en bout. Finalement, nous présentons une comparaison entre trois configurations que nous avons introduit, différenciées par le degré de coopération. La deuxième partie contient deux chapitres. Dans le premier chapitre, nous considérons un système dans lequel un relais choisit de coopérer que si le canal source-relais est d'une qualité acceptable et nous évaluons l'utilité du relayage lorsque la source agit aveuglément et ignore la décision des relais s'ils peuvent coopérer ou non. Dans notre étude, nous considérons de relais regénératifs pour lesquels les décisions de coopération sont fondées sur un rapport signal à bruit (SNR) seuil et d'examiner l'éventuel impact d'une détection et transmission d'erreurs par le relais. Nous dérivons le taux d'erreur sur les bits (BER) de bout en bout pour une modulation BPSK et nous examinons deux stratégies de répartition de puissance entre la source et le relais afin de minimiser le BER de bout en bout au niveau de destination pour un ordre de SNR élevé. Dans le second chapitre, nous consédérons un schéma dans lequel un relais choisit de coopérer seulement lorsque le canal source-destination est d'une qualité inaccepable. Dans notre étude, nous considérons une relais regénératif pour lequel la décision de coopération est basée sur un seuil du rapport signal à bruit et nous considérons les effets d'une éventuelle détection et transmission d'erreur par le relais. Nous développns l'expression du taux d'erreur sur les bits pour une modulation BPSK et nous examinons une stratégie optimale permettant de minimiser ce BER de bout en bout pour un orde de SNR élevé. Dans la troisième partie, nous considérons un canal à accès multiple MAC où deux utilisateurs communiquent avec une destination commune. Chaque utilisateur agit mutuellement comme un relais pour l'autre ainsi qu'il tient à transmettre ses propres informations, par opposition à une consacration totale au relayage. Nous tenons à évaluer l'utilité du relais d'un point de vue somme des taux du système (sum rate) plutôt que d'un point de vue de l'utilisateur bénéficiant de la coopération qui se fait habituellement. Nous faisons cela en permettant un compromis entre le relayage et la transmission de données via une d'allocation des ressources. Concrètement, nous proposons un régime de transmission coopérative permettant à chaque utilisateur d'allouer une certaine fraction de puissance pour sa propre transmission de données tandis que le reste est consacré au relayage. Le protocole sous-jacent est basé sur une modification du protocole Non-Orthogonal Amplify and Forward (NAF). Nous développons les expressions de capacité pour notre modèle et nous présentons une allocation de puissance optimisant une forme approche du sum rate, pour les cas centralisé et distribué. Dans le scénario distribué, une connaissance hybride de l'état du canal, partie statistique et partie instantanée, est exploitée. L'algorithme d'allocation de puissance dans le cas centralisé indique que, même dans une coopération mutuelle comme la notre, quelle que soit la réalisation du canal, la coopération mutuelle n'est jamais réelle, c'est-à-dire l'un des utilisateurs allouera toujours une puissance nulle pour relayer les données de l'autre, et donc agit égoïstement. Mais dans le cadre distribué, nos résultats indiquent que la somme des taux est maximisée lorsque les deux mobiles agissent égoïstement
Cooperative mechanisms are becoming increasingly important in wireless communications and networks to substantially enhance system performance with respect to much less power consumption, higher system capacity and smaller packet loss rate. The idea of cooperation can be traced back to the information theory investigation on relay channel in cellular network. From the system point of view, since Mobile Station (MS) has limitations in single antenna, power, cost and hardware, it is infeasible to use MIMO technology in MS. Mobile users with single antennas can still take advantage of spatial diversity through cooperative space-time encoded transmission. The objective of this thesis is to introduce and discuss various cooperative strategies in wireless communications. In the first part, we present an end-to-end performance analysis of two-hop asynchronous cooperative diversity with regenerative relays over Rayleigh block-flat-fading channels, in which a precoding frame-based scheme with packet-wise encoding is used. This precoding is based on the addition of a cyclic prefix which is implemented as a training sequence. We derive, for equal and unequal sub-channel gains, the bit-error rate and the end-to-end bit-error rate expressions for binary phase-shift keying. We also present the performance of the frame-error rate and the end-to-end frame-error rate. Finally, comparisons between three system configurations, differing by the amount of cooperation, are presented. The second part contains two chapters. In the first chapter, we consider a scheme in which a relay chooses to cooperate only if its source-relay channel is of an acceptable quality and we evaluate the usefulness of relaying when the source acts blindly and ignores the decision of the relays whether they may cooperate or not. In our study, we consider the regenerative relays in which the decisions to cooperate are based on a signal-to-noise ratio (SNR) threshold and consider the impact of the possible erroneously detected and transmitted data at the relays. We derive the end-to-end bit-error rate (BER) for binary phase-shift keying modulation and look at two power allocation strategies between the source and the relays in order to minimize the end-to-end BER at the destination for high SNR. In the second chapter, we consider a scheme in which the relay chooses to cooperate only if the source-destination channel is of an unacceptable quality. In our study, we consider a regenerative relay in which the decision to cooperate is based on a signal-to-noise ratio (SNR) threshold and consider the effect of the possible erroneously detected and transmitted data at the relay. We derive an expression for the end-to-end bit-error rate (BER) of binary phase-shift keying (BPSK) modulation and look at the optimal strategy to minimize this end-to-end BER at the destination for high SNR. In the third part, we consider a multiple access MAC fading channel with two users communicating with a common destination, where each user mutually acts as a relay for the other one as well as wishes to transmit his own information as opposed to having dedicated relays. We wish to evaluate the usefulness of relaying from the point of view of the system's throughput (sum rate) rather than from the sole point of view of the user benefiting from the cooperation as is typically done. We do this by allowing a trade-off between relaying and fresh data transmission through a resource allocation framework. Specifically, we propose cooperative transmission scheme allowing each user to allocate a certain amount of power for his own transmitted data while the rest is devoted to relaying. The underlying protocol is based on a modification of the so-called non-orthogonal amplify and forward (NAF) protocol. We develop capacity expressions for our scheme and derive the rate-optimum power allocation, in closed form for centralized and distributed frameworks. In the distributed scenario, partially statistical and partially instantaneous channel information is exploited. The centralized power allocation algorithm indicates that even in a mutual cooperation setting like ours, on any given realization of the channel, cooperation is never truly mutual, i. E. One of the users will always allocate zero power to relaying the data of the other one, and thus act selfishly. But in distributed framework, our results indicate that the sum rate is maximized when both mobiles act selfishly

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Doukopoulos, Xenofon. « Techniques de la puissance pour l'estimation aveugle d'un canal dans des systèmes de communication sans fil ». Rennes 1, 2004. http://www.theses.fr/2004REN10060.

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Cette thèse est consacrée sur la couche physique des communications et en particulier sur le problème de l'estimation d'un canal à trajets multiples dans les transmissions sans fil. Plus spécifiquement,le sujet traité a évolué autour des trois axes principaux:D'abord, le problème de l'estimation aveugle adaptative d'un canal dans des systèmes de communications CDMA est considéré. Notre contribution principale consiste à développer des algorithmes adaptatifs du type RLS et LMS qui sont capables d'estimer efficacement la réponse impulsionelle d'un canal. Puis, nous abordons le problème de l'estimation aveugle adaptative d'un canal dans des systèmes de communications OFDM. Les schémas adaptatifs proposés sont caractérisés par leur simplicité, leur faible complexité, et leur stabilité numérique. Notre méthode constitue le premier schéma aveugle et adaptatif pour le problème d'estimation d'un canal dans les systèmes OFDM. Finalement, nous traitons le problème du suivi adaptatif d'un sous-espace. Tous les algorithmes existants d'une complexité faible pour estimer le sous-espace correspondant aux plus petites valeurs singulières, sont instables. Notre méthode résout ce problème sérieux.

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Mériaux, François. « Théorie des jeux et apprentissage pour les réseaux sans fil distribués ». Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00952069.

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Résumé :

Dans cette thèse, nous étudions des réseaux sans fil dans lesquels les terminaux mobiles sont autonomes dans le choix de leurs configurations de communication. Cette autonomie de décision peut notamment concerner le choix de la technologie d'accès au réseau, le choix du point d'accès, la modulation du signal, les bandes de fréquences occupées, la puissance du signal émis, etc. Typiquement, ces choix de configuration sont réalisés dans le but de maximiser des métriques de performances propres à chaque terminal. Sous l'hypothèse que les terminaux prennent leurs décisions de manière rationnelle afin de maximiser leurs performances, la théorie des jeux s'applique naturellement pour modéliser les interactions entre les décisions des différents terminaux. Plus précisément, l'objectif principal de cette thèse est d'étudier des stratégies d'équilibre de contrôle de puissance d'émission afin de satisfaire des considérations d'efficacité énergétique. Le cadre des jeux stochastiques est particulièrement adapté à ce problème et nous permet notamment de caractériser la région de performance atteignable pour toutes les stratégies de contrôle de puissance qui mènent à un état d'équilibre. Lorsque le nombre de terminaux en jeu est grand, nous faisons appel à la théorie des jeux à champ moyen pour simplifier l'étude du système. Cette théorie nous permet d'étudier non pas les interactions individuelles entre les terminaux, mais l'interaction de chaque terminal avec un champ moyen qui représente l'état global des autres terminaux. Des stratégies de contrôle de puissance optimales du jeu à champ moyen sont étudiées. Une autre partie de la thèse a été consacrée à des problématiques d'apprentissage de points d'équilibre dans les réseaux distribués. En particulier, après avoir caractérisé les positions d'équilibre d'un jeu de positionnement de points d'accès, nous montrons comment des dynamiques de meilleures réponses et d'apprentissage permettent de converger vers un équilibre. Enfin, pour un jeu de contrôle de puissance, la convergence des dynamiques de meilleures réponses vers des points d'équilibre a été étudiée. Il est notamment proposé un algorithme d'adaptation de puissance convergeant vers un équilibre avec une faible connaissance du réseau.

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Leone, Rémy. « Passerelle intelligente pour réseaux de capteurs sans fil contraints ». Thesis, Paris, ENST, 2016. http://www.theses.fr/2016ENST0038/document.

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Résumé :

Les réseaux de capteurs sans fil (aussi appelés LLNs en anglais) sont des réseaux contraints composés de nœuds ayant de faibles ressources (mémoire, CPU, batterie). Ils sont de nature très hétérogène et utilisés dans des contextes variés comme la domotique ou les villes intelligentes. Pour se connecter nativement à l’Internet, un LLN utilise une passerelle, qui a une vue précise du trafic transitant entre Internet et le LLN du fait de sa position. Le but de cette thèse est d’exposer comment des fonctionnalités peuvent être ajoutées à une passerelle d’un LLN dans le but d’optimiser l’utilisation des ressources limitées des nœuds contraints et d’améliorer la connaissance de leur état de fonctionnement. La première contribution est un estimateur non intrusif utilisant le trafic passant par la passerelle pour inférer l’utilisation de la radio des nœuds contraints. La seconde contribution adapte la durée de vie d’informations mises en cache (afin d’utiliser les ressources en cache au lieu de solliciter le réseau) en fonction du compromis entre le coût et l’efficacité. Enfin, la troisième contribution est Makesense, un framework permettant de documenter, d’exécuter et d’analyser une expérience pour réseaux de capteurs sans fil de façon reproductible à partir d’une description unique
Low-Power and Lossy Network (LLN)s are constrained networks composed by nodes with little resources (memory, CPU, battery). Those networks are typically used to provide real-time measurement of their environment in various contexts such as home automation or smart cities. LLNs connect to other networks by using a gateway that can host various enhancing features due to its key location between constrained and unconstrained devices. This thesis shows three contributions aiming to improve the reliability and performance of a LLN by using its gateway. The first contribution introduce a non-intrusive estimator of a node radio usage by observing its network traffic passing through the gateway. The second contribution offers to determine the validity time of an information within a cache placed at the gateway to reduce the load on LLNs nodes by doing a trade-off between energy cost and efficiency. Finally, we present Makesense, an open source framework for reproducible experiments that can document, execute and analyze a complete LLN experiment on simulation or real nodes from a unique description

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Kalaagi, Mohammed. « Métasurfaces pour la récupération d'énergie électromagnétique et le transfert d'énergie sans fil dans l'environnement ferroviaire ». Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2018-2021), 2021. http://www.theses.fr/2021LILUI049.

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Résumé :

L'intérêt pour l'alimentation en énergie électrique des différents composants de l'infrastructure ferroviaire est devenu un sujet de recherche intéressant avec le gain de popularité des systèmes ferroviaires. Pour développer un système ferroviaire intelligent, fiable, et autonome, notamment avec l'essor de différentes technologies telles que les dispositifs de l'Internet des objets et les nœuds de capteurs sans fil , l'alimentation électrique est nécessaire pour que les dispositifs soient mis en œuvre de manière fiable et autonome. Les technologies de collecte d'énergie et de transfert d'énergie sans fil peuvent être un élément clé pour l'alimentation de ces dispositifs, afin de construire un système suffisant et pratique. Il a été démontré qu'un niveau élevé d'énergie électromagnétique existe jusqu'à la région des micro-ondes à fort potentielL'objectif de ce travail est de développer de nouveaux concepts basés sur les métasurfaces, afin d'améliorer le potentiel et la performance de la récolte d'énergie EM et des technologies WPT qui peuvent être compatibles avec l'application dans l'environnement ferroviaire. Le principal défi consiste à concevoir un dispositif efficace et compact, en particulier pour les basses fréquences MHz, où les systèmes rectenna être insuffisants.Nous proposons tout d'abord un nouveau concept pour améliorer l'efficacité des systèmes conventionnels EM ou des systèmes de rectenna commercialisés sur étagère. Ce concept est basé sur la focalisation des ondes EM ambiantes dans une zone où elles peuvent être captées par un système de rectenna. La conception d'une métasurface de focalisation basée sur le profil hyperboloïde de la loi de phase généralisée est proposée : l'énergie électromagnétique ambiante incidente dans le champ lointain est concentrée en un point appelé point focal à une distance donnée de la conception de la métasurface. La métasurface est simulée et des validations expérimentales en champ proche et en champ lointain sont proposées. Des mesures ont été effectuées dans la chambre anéchoïque pour valider le concept en utilisant un système de rectenna commercialisé et la conception de la métasurface de focalisation à 900 MHz. Les résultats ont montré que, lors de la mise en œuvre du système rectenna à côté de la métasurface de focalisation, la puissance reçue est améliorée d'un facteur 5. Des essais sur le terrain ont ensuite été réalisés : le système a été mis en œuvre dans l'environnement ferroviaire en présence d'une station de base GSM-R. Les résultats ont montré que, lorsque la métasurface est mise en œuvre à côté du dispositif à antenne rectangulaire, une puissance reçue de -20 dBm est obtenue, ce qui peut être suffisant pour réveiller des dispositifs à faible puissance d'entrée tels que des capteurs sans fil, que le dispositif à antenne rectangulaire seul a donné de mauvais résultats avec une puissance reçue d'environ -40 dBm.Une solution alternative pour l'alimentation électrique sans fil dans le système ferroviaire est le WPT. l'un des principaux défis pour ces technologies dans ce cas peut être la ligne de vue avec des problèmes de mobilité : un meilleur suivi et un angle de détection plus large du dispositif alimenté sont nécessaires. Dans ce cas, la conception de métasurfaces rétrodirectives multi-angles basée sur différents concepts tels que la mise en cascade de diverses conceptions de super-cellules métamatérielles et la modulation d'impédance de surface est proposée. Ces conceptions peuvent être mises en œuvre à côté du dispositif alimenté , afin d'améliorer la localisation et le suivi du dispositif alimenté au-delà des limites communes de la ligne de signal atteignant des angles d'incidence obliques extrêmes. D'autres solutions pour l'amélioration de l'efficacité et la miniaturisation des systèmes de récolte d'énergie EM basés sur des métasurfaces absorbantes sont proposées aux basses fréquences micro-ondes
The interest for electric energy power supply to different components in the railway infrastructure, has become an interesting research topic with the gain of popularity for railway systems. To develop a smart, reliable, safe and autonomous railway system, specially with the rise of different technologies such as Internet of things (IoT) devices and wireless sensor nodes (WSN), electric power supply is needed for such that devices are implemented in a reliable and autonomous manner. Energy harvesting and wireless power transfer (WPT) technologies can be a key element for power supply to such devices, to build a sufficient and convenient system. A high level of EM energy has been shown to exist up to the microwave region and which can have a high potential for EM energy harvesting.The aim of this work is to develop novel concepts based on metasurfaces, to enhance the potential and performance of EM energy harvesting and WPT technologies which can be compatible for the application in the railway environment. The main challenge is to design an efficient and compact device specially at low MHz frequencies where conventional rectenna systems can be insufficient.We first propose a novel concept to enhance the efficiency of EM conventional or off-the-shelf commercialized rectenna systems. It is based on the focusing of the ambient EM waves in an area where it can be harvested by a rectenna system. The design of focusing metasurface based on the hyperboloidal profile of the generalized phase law is proposed: the incident ambient EM energy in the far-field, is concentrated at a point known as the focal point at a given distance from the metasurface design. The metasurface designed is simulated and experimental validations in both near field and far field are proposed. Measurements have been carried in the anechoic chamber to validate the concept using a commercialized rectenna system and the focusing metasurface design at 900 MHz. The results have shown that, when implementing the rectenna system along side the focusing metasurface, the received power is enhanced by a factor of 5. Field tests were then conducted: the system was then implemented in the railway environment in the presence of a GSM-R base station, where the results have shown that, when implementing the metasurface along side the rectenna device, -20 dBm of received power was achieved which can be sufficent to wake up low-input-power devices such as wireless sensors, whereas the rectenna device (commercial energy harvester) alone showed poor results of received power around -40 dBm.An alternative solution for wireless electric power supply in the railway system is WPT. However, one of the main challenges for such technologies in this case can be line of sight with mobilty issues: better tracking and wider detection angle of the fed device is required. In this case, the design of multi-angle retrodirective metasurfaces based on different concepts such as cascading of various metamaterial super-cell designs, and surface impedance modulation are proposed. These designs can be implemented along side the fed device (IoT or WSN), in order to enhance the localization and tracking of the fed device beyond the common line-of-signt limitations reaching extreme oblique incident angles. Other solutions for efficiency enhancement and miniaturization for EM energy harvesting systems based on absorbing metasurfaces are proposed at low microwave frequencies

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Leone, Rémy. « Passerelle intelligente pour réseaux de capteurs sans fil contraints ». Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2016. http://www.theses.fr/2016ENST0038.

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Résumé :

Les réseaux de capteurs sans fil (aussi appelés LLNs en anglais) sont des réseaux contraints composés de nœuds ayant de faibles ressources (mémoire, CPU, batterie). Ils sont de nature très hétérogène et utilisés dans des contextes variés comme la domotique ou les villes intelligentes. Pour se connecter nativement à l’Internet, un LLN utilise une passerelle, qui a une vue précise du trafic transitant entre Internet et le LLN du fait de sa position. Le but de cette thèse est d’exposer comment des fonctionnalités peuvent être ajoutées à une passerelle d’un LLN dans le but d’optimiser l’utilisation des ressources limitées des nœuds contraints et d’améliorer la connaissance de leur état de fonctionnement. La première contribution est un estimateur non intrusif utilisant le trafic passant par la passerelle pour inférer l’utilisation de la radio des nœuds contraints. La seconde contribution adapte la durée de vie d’informations mises en cache (afin d’utiliser les ressources en cache au lieu de solliciter le réseau) en fonction du compromis entre le coût et l’efficacité. Enfin, la troisième contribution est Makesense, un framework permettant de documenter, d’exécuter et d’analyser une expérience pour réseaux de capteurs sans fil de façon reproductible à partir d’une description unique
Low-Power and Lossy Network (LLN)s are constrained networks composed by nodes with little resources (memory, CPU, battery). Those networks are typically used to provide real-time measurement of their environment in various contexts such as home automation or smart cities. LLNs connect to other networks by using a gateway that can host various enhancing features due to its key location between constrained and unconstrained devices. This thesis shows three contributions aiming to improve the reliability and performance of a LLN by using its gateway. The first contribution introduce a non-intrusive estimator of a node radio usage by observing its network traffic passing through the gateway. The second contribution offers to determine the validity time of an information within a cache placed at the gateway to reduce the load on LLNs nodes by doing a trade-off between energy cost and efficiency. Finally, we present Makesense, an open source framework for reproducible experiments that can document, execute and analyze a complete LLN experiment on simulation or real nodes from a unique description

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Abgrall, Cédric. « Allocation de ressources dans les réseaux sans fil denses ». Phd thesis, Paris, Télécom ParisTech, 2010. https://pastel.hal.science/pastel-00581776.

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Résumé :

Cette thèse s'intéresse au problème de gestion de l'interférence co-canal dans les réseaux de communications sans fil. Tout d'abord nous abordons les systèmes de communications coopératives et étudions le compromis entre les bienfaits et les méfaits de la coopération. Plus un message est redondé via les relais, meilleure en est son décodage, mais plus la redondance interfère avec les destinations voisines et en affectent les performances. Nous proposons ainsi de coordonner et d'adapter l'allocation des ressources et l'activation de la coopération dans des cellules voisines aux variations temporelles, spatiales et fréquentielles du contexte courant de communication. Nous proposons ensuite un classificateur d'interférence à trois régimes dont le but est d'estimer l'interférence co-canal perçue par une destination sur une bande afin d'adapter le traitement de l'interférence à la nature temps-variable du canal de transmission et ainsi améliorer le décodage en réception. Ce classificateur est finalement combiné à de l'optimisation sous contraintes de QoS afin de dériver des algorithmes de contrôle de puissance. Une approche centralisée et une approche distribuée sont proposées et toutes deux cherchent à minimiser la puissance de transmission sous respect des contraintes de QoS, et ce quel que soit le scénario de transmission. Nos résultats de simulations montrent que notre approche adaptative permet de réduire notablement le budget de puissance sans affecter la fiabilité de la transmission
This PhD thesis focuses on interference mitigation techniques for wireless communication networks to limit detrimental effects of in-band interference. First, we consider cooperative communication systems and study the trade-off between cooperation benefits and increased level of interference. Cooperation in wireless networks is like a crowded cocktail party with a cacophony of conversations all around. The more people repeat the same information, the more likely you understand it. However, neighbour repeaters act as interferers which harm your understanding. We propose to coordinate and adapt the activation of cooperation and the resource allocation of neighbour cells to time, frequency and space variations of communication context. Second, we propose to classify interference a destination senses on a given frequency band by differentiating three regimes of interference: noisy, intermediate and very strong. This classifier ensures an adaptive and effective processing of in-band interference adapted to time-varying nature of channel. Then, we combine this classifier with QoS constraints to derive centralized and distributed algorithms for power allocation. Both approaches aim at allocating the minimal transmit power vector while meeting QoS requirements of each user, whatever the communication scenario may be. Our simulations show how an adaptive handling of in-band interference may notably reduce the power budget without affecting transmission reliability

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Abgrall, Cédric. « Allocation de ressources dans les réseaux sans fil denses ». Phd thesis, Télécom ParisTech, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00581776.

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Résumé :

Cette thèse s'intéresse au problème de gestion de l'interférence co-canal dans les réseaux de communications sans fil. Tout d'abord nous abordons les systèmes de communications coopératives et étudions le compromis entre les bienfaits et les méfaits de la coopération. Plus un message est redondé via les relais, meilleure en est son décodage, mais plus la redondance interfère avec les destinations voisines et en affectent les performances. Nous proposons ainsi de coordonner et d'adapter l'allocation des ressources et l'activation de la coopération dans des cellules voisines aux variations temporelles, spatiales et fréquentielles du contexte courant de communication. Nous proposons ensuite un classificateur d'interférence à trois régimes dont le but est d'estimer l'interférence co-canal perçue par une destination sur une bande afin d'adapter le traitement de l'interférence à la nature temps-variable du canal de transmission et ainsi améliorer le décodage en réception. Ce classificateur est finalement combiné à de l'optimisation sous contraintes de QoS afin de dériver des algorithmes de contrôle de puissance. Une approche centralisée et une approche distribuée sont proposées et toutes deux cherchent à minimiser la puissance de transmission sous respect des contraintes de QoS, et ce quel que soit le scénario de transmission. Nos résultats de simulations montrent que notre approche adaptative permet de réduire notablement le budget de puissance sans affecter la fiabilité de la transmission.

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Zeleny, Jan. « Compensation numérique des non-linéarités des amplificateurs de puissance avec identification au niveau récepteur ». Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10039/document.

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Résumé :

Dans ce travail, un nouveau schéma de prédistorsion de non-linéarités amplificateur de puissance est développé et démontré. L'originalité de l'architecture du système proposé est que l'estimation des non-linéarités est réalisé grâce au récepteur à une séquence de formation, et renvoyé à l'émetteur pour la prédistorsion. L'architecture proposée réalise indemnisation efficace des non-linéarités amplificateur de puissance sur les normes WiMAX et LTE, sans matériel supplémentaire. Une évaluation des économies de consommation est effectuée, compte tenu de la consommation numérique de l'algorithme d'estimation au niveau du récepteur et de prédistorsion Look Up Table de rafraîchissement à l'émetteur. Les résultats montrent que l'architecture proposée peut être appliquée pour les systèmes de données à haut taux de stations de base, les stations relais et également aux stations mobiles
In this work a novel scheme of predistortion of power amplifier nonlinearities is developed and demonstrated. The originality of the proposed system architecture is that the estimation of nonlinearities is carried out at the receiver thanks to a training sequence, and sent back to the transmitter for predistortion. The proposed architecture achieves efficient compensation of power amplifier nonlinearities on WiMAX and LTE standards without extra hardware. An evaluation of consumption savings is carried out, considering digital consumption of the estimation algorithm at the receiver and predistortion Look Up Table refreshment at the transmitter. The results show that the suggested architecture can be applied for high data rate systems at base stations, relay stations and mobile stations as well

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Ibrahim, Rony. « Focalisation des ondes électromagnétiques pour la transmission d'énergie sans fil ». Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEI109.

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Résumé :

La plupart des développements récents dans la transmission d'énergie sans fil utilisant des ondes électromagnétiques se concentre sur les systèmes de récupération de l'énergie électromagnétique par les systèmes sans fil, tels que les réseaux WiFi. Cependant, la nature intermittente et imprévisible de ces sources ambiantes rend la récupération d'énergie critique pour certaines applications. Dans ce contexte, le transfert d'énergie sans fil sur des distances considérables grâce aux micro-ondes permet le réveil à distance et l'alimentation durable des dispositifs électroniques se trouvant dans une myriade d'applications omniprésentes dans un mode de vie en évolution constante. L'alimentation d'un dispositif électronique sans fil élimine la nécessité de batterie, ce qui réduit sa taille et son coût. Les travaux présentés dans cette thèse s'inscrivent dans la thématique de la Transmission d'Énergie Sans Fil (TESF) dans les milieux intérieurs. Dans les scénarios où l'énergie est transmise volontairement par des microondes, les systèmes utilisant des ondes continues ne sont pas nécessairement les plus efficaces. L'objectif est de réaliser un système complet de TESF avec la focalisation des ondes électromagnétiques (EM) sur le récepteur afin d'augmenter le rendement du transfert énergétique global. Les études présentées durant cette thèse montrent que la technique du Retournement Temporel (RT) se trouve être optimale pour la focalisation des ondes EM. Sa mise en œuvre s'effectue en deux phases. Dans une première phase dite phase d'apprentissage, une impulsion de faible énergie est transmise par une antenne à un autre endroit du milieu. L'antenne réceptrice enregistre un signal constitué d'une succession d'impulsions retardées, plus ou moins atténuées, et liées aux réflexions dans le milieu. Dans une deuxième phase, appelée phase de focalisation, un signal de haute énergie construit à partir du retournement temporel du signal enregistré est transmis par l'une des antennes. À l'aide de cette approche, il en résulte que le signal retourné temporellement se focalise spatio-temporellement sur l'antenne réceptrice sous forme d'une onde pulsée (PW). Ces propriétés sont particulièrement importantes pour la TESF. Au niveau du circuit récepteur, la rectenna (antenne-redresseur) est le dispositif permettant de capter et convertir les PW focalisées en tension continue. Dans ce projet de recherche, une nouvelle rectenna à base des diodes Schottky avec une architecture de doubleur de courant a été conçue, développée et optimisée afin de garantir les performances optimales de conversion des PW. Des mesures expérimentales réalisées démontrent un fonctionnement très performant prédit par la procédure de conception. De plus, les performances obtenues se distinguent parfaitement vis-à-vis de résultats recensés dans l'état de l'art, ce qui fait de ces travaux une innovation
Most recent developments in Wireless Energy Transmission (WET) using electromagnetic (EM) waves focus on designing systems to recover the electromagnetic energy lost by common wireless systems such as Wi-Fi networks. However, the intermittent and unpredictable nature of these ambient sources makes harvesting energy critical for some applications. Hence, the WET over considerable distances using microwaves appears in this context allowing the remote wake-up and wireless powering of electronic devices in a myriad of applications that are a part of the constantly evolution of the way of life. Wireless powering of an electronic device eliminates the need of the battery, which reduces its size and cost. The work presented in this thesis belong to the WET in indoor environments field. When energy is voluntarily transmitted by microwaves, systems using continuous waves are not necessarily the most efficient. The aim of this research project is to achieve a complete WET system by focusing of EM waves at the receiver in order to increase the overall energy transfer efficiency. The studies presented during this thesis show that the time reversal technique (TR) is optimal for the focusing of EM waves. The procedure is carried out in two stages. In the first stage called \textit{learning stage}, a low energy pulse is transmitted by an emitting antenna. Another antenna placed in other location in the medium receives and records a signal made of a succession of delayed pulses, more or less attenuated, and related to reflections on the environment. In a second stage called \textit{focusing stage}, a high-energy signal constructed from the time reversal of the recorded signal is transmitted by one of the antennas. Using this technique, it results that the temporally inverted signal focuses spatio-temporally on the receiving antenna in the form of a Pulsed Wave (PW). These properties are particularly important for the WET. At the receiver circuit, the \textit{rectenna} (rectifying antenna) is the device for capturing and converting focused PW to DC voltage. In this research project, we introduce a novel rectenna design based on Schottky diodes with a current-doubler topology designed, developed and optimized to ensure optimum conversion performance of PW. Experimental measurements demonstrate good performance predicted by the design procedure. Moreover, the performances obtained are perfectly distinct from those found in the state of the art, making this work an innovation in WET domain

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Abdelmalek, Saif Eddine. « Algorithme de transfert intercellulaire vertical pour les réseaux sans fil hétérogènes basé sur le filtrage de Kalman ». Mémoire, École de technologie supérieure, 2011. http://espace.etsmtl.ca/936/1/ABDELMALEK_Saif_Eddine.pdf.

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Les standards de la quatrième génération assurent l'interopérabilité entre différentes technologies d'accès sans fil. Ceci est en partie permis par le transfert intercellulaire vertical (VHO) qui assure une continuité de service lorsqu’on change de technologie d'accès (par exemple à partir d'un réseau local sans fil (WLAN) à un réseau cellulaire (CN) et vice-versa). Dans cet article, nous proposons un algorithme de décision de transfert intercellulaire vertical basée sur le filtrage de Kalman scalaire. Des critères tels que la probabilité de transfert intercellulaire, le nombre de faux transferts intercellulaire et la position des transferts intercellulaires sont utilisés pour évaluer et comparer notre travail avec des algorithmes de transfert intercellulaire basés sur des techniques de filtrage existants. Dans le pire des cas, nous avons démontré que notre algorithme diminue de 40 pour cent la probabilité des faux transferts intercellulaire par rapport à d'autres algorithmes de transfert intercellulaire.

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Maaz, Bilal. « Allocation des ressources radio dans les réseaux sans fil de la 5 G ». Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLV010/document.

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Résumé :

La communication mobile est considérée comme l'un des piliers des villes intelligentes, où les citoyens devraient pouvoir bénéficier des services de télécommunications partout et quand ils les souhaitent, d'une manière sûre et peu coûteuse. Cela est possible grâce à un déploiement dense des réseaux mobiles à large bande de dernière génération. Ce déploiement dense entraînera une consommation énergétique plus élevée et donc plus d'émissions de gaz et de pollution. Par conséquent, il est crucial d'un point de vue environnemental de réduire la consommation d'énergie. Dans le cadre de cette thèse, nous introduisons des méthodes dynamiques de gestion de ressources permettant d'augmenter le débit et l'efficacité énergétique, et réduisant ainsi la pollution. Ainsi, nous ciblons les réseaux multicellulaires verts où l'augmentation de l'efficacité énergétique doit tenir en compte de l'accroissement de la demande de débit par les utilisateurs mobiles. Cette augmentation, exponentielle en terme de débit, a poussé les opérateurs à utiliser la totalité du spectre fréquentiel dans toutes les cellules des réseaux mobiles de dernière génération. Par conséquence, l'interférence intercellulaire (ICI : Inter-Cell Interference) devient prépondérante et dégrade la performance des utilisateurs, en particulier ceux ayant de mauvaises conditions radios. Dans cette thèse, nous nous focalisons sur la technique du contrôle de puissance considérée comme une des méthodes clé de la coordination d'interférence Intercellulaire (ICIC : Inter-Cell Interference Coordination), tout en mettant l'accent sur des méthodes efficaces énergétiquement. Nous formulons ce problème d'allocation de la puissance, sur le lien descendant en mettant en œuvre des méthodes centralisées et décentralisées: les méthodes centralisées ayant recours à l'optimisation convexe alors que les méthodes décentralisées se basant sur la théorie des jeux non-coopératifs. Par ailleurs nous proposons ensuite une heuristique de contrôle de puissance qui a l'avantage d'être stable et basée sur des messages de signalisation déjà existant dans le système. Cette heuristique permet d'éviter le gaspillage de la bande passante par des signalisations intercellulaires et de réduire le ICI. De plus, le problème de contrôle de puissance a un impact important sur l'allocation des ressources radios et sur l'association des utilisateurs mobiles à une station de base. Ainsi, dans la deuxième partie de la thèse, nous avons formulé un problème globale englobant le contrôle de puissance, le contrôle d'allocation de ressources radios, et le contrôle de l'association des utilisateurs à une station de base, cela afin d'obtenir une solution globalement efficace. Ces trois sous problèmes sont traités itérativement jusqu'à convergence de la solution globale. En particulier nous proposons pour la problématique d'association des utilisateurs trois algorithmes: un algorithme centralisé, un algorithme semi-distribué et finalement un algorithme complètement distribué se basant sur l'apprentissage par renforcement. Par ailleurs, pour l'allocation de puissance, nous implémentons des solutions centralisées et des solutions distribuées. Les preuves de convergence des algorithmes ont été établies et les simulations approfondies ont permis d'évaluer et de comparer quantitativement les performances, l'efficacité énergétique et le temps de convergence des algorithmes proposés
Mobile communication is considered as one of the building blocks of smart cities, where citizens should be able to benefit from telecommunications services, wherever they are, whenever they want, and in a secure and non-costly way. This can be done by dense deployment of the latest generation of mobile broadband networks. However, this dense deployment will lead to higher energy consumption, and thus more gas emission and pollution. Therefore, it is crucial from environmental point of view to propose solution reducing energy consumption. In this thesis, we introduce dynamic resource management methods that increase throughput and energy efficiency, and thus reduce pollution. In this framework, we are targeting green multi-cell networks where increased energy efficiency must take into account the increased demand of data by mobile users. This increase, which is exponential in terms of throughput, pushed operators to use the entire frequency spectrum in all cells of the latest generation of mobile networks. As a result, Inter-Cellular Interference (ICI) became preponderant and degraded the performance of users, particularly those with poor radio conditions. In this thesis, we focus on the techniques of power control on the downlink direction, which is considered as one of the key methods of Inter-Cell Interference Coordination (ICIC) while focusing on energy efficient methods. We propose centralized and decentralized methods for this problem of power allocation: centralized methods through convex optimization, and decentralized methods based on non-cooperative game theory. Furthermore, we propose a power control heuristic which has the advantage of being stable and based on signaling messages already existing in the system. The power control problem has a relevant impact on the allocation of radio resources and on the association of mobile users with their servicing Base Station. Therefore, in the second part of the thesis, we formulated a global problem encompassing power control, radio resources allocation, and control of users’ association to a base station. These three sub-problems are treated iteratively until the convergence to the overall solution. In particular, we propose three algorithms for the user association problem: a centralized algorithm, a semi-distributed algorithm and finally a fully distributed algorithm based on reinforcement learning. In addition, for power allocation we implement centralized solutions and distributed solutions. The proof of convergence for the various algorithms is established and the in-depth simulations allow us to evaluate and compare quantitatively the performance, the energy efficiency, and the convergence time of the proposed algorithms

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Wan, Haitao. « Efficacité énergétique, synchronisation et contrôle de puissance pour l'implémentation des communications coopératives dans les réseaux de capteurs sans fil ». Nantes, 2010. http://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show.action?id=cafed1b3-99cf-40b5-916d-617fa4edbee1.

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L'objectif de cette thèse est d'étudier la mise en œuvre à faible complexité et l'efficacité énergétique de systèmes coopératifs dans les réseaux de capteurs sans fil. La synchronisation temporelle est cruciale pour cette mise en œuvre. Nous proposons un schéma de synchronisation au niveau de la couche physique qui introduit une augmentation modérée de la complexité des calculs et de l'occupation mémoire. Le schéma proposé offre de bonnes performances en termes de taux d'erreur en présence d'une erreur initiale de synchronisation et est facile à implémenter au niveau des nœuds. Nous proposons également une stratégie d'allocation de puissance optimale pour les communications coopératives dans les réseaux de capteurs sans fil. Pour une contrainte de probalité d'erreur, elle contribue à réduire la puissance de transmission totale dans le cas d'un canal de Rayleigh. En outre, en l'absence de lien direct entre les nœuds source et de destination, nous proposons deux stratégies coopératives efficaces en énergie. Une démarche heuristique pour sélectionner les nœuds coopératifs et choisir la communication coopérative appropriée est proposée. Par ailleurs, nous analysons l'efficacité énergétique de trois protocoles de contrôle d'erreur dans les réseaux de capteurs sans fil, dans le cas d'un système SISO avec canal à bruit blanc additif gaussien pour les communications à courte distance et d'un système MISO avec canal Rayleigh pour les communications à longue distance. En fonction du taux de code, nous proposons des seuils sur le gain de codage permettant de rendre les protocoles de contrôle d'erreurs plus efficaces en énergie
In this dissertation, we explore the energy efficiency and low complex implementation of cooperative schemes in wireless sensor networks. Considering the requirement on signal arrival time synchronization, we proposed a physical layer synchronization scheme for the distributed MISO cooperative communication in wireless sensor networks. The proposed scheme is adequate for the cooperative communication but introduces less complexity to the network design. It provides better BER performance in the existence of initial synchronization error. According to the simulation results, it is supposed to be practically implemented in the sensor nodes. Upon this assumption, optimal power allocation strategies for AF cooperative relaying scheme and distributed MISO cooperative scheme are proposed for cooperative communication in wireless sensor networks. With a given requirement on BER performance, they help to minimize the total transmit power in Rayleigh fading channel. Moreover, without direct link between the source and destination nodes, we proposed two energy efficient cooperative strategies to incorporate the AF cooperative relaying and distributed MISO cooperative schemes. A heuristic policy to select the cooperative nodes and choose the appropriate cooperative strategy is derived. Furthermore, we analyzed the energy efficiency of three error control protocols considering SISO AWGN for short distance communication and MISO Rayleigh fading for long distance communication. We proposed thresholds of the coding gain for various code rates to make the hybrid ARQ protocol more energy efficient

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To, Ba Lam. « Contrôle de puissance et routage dans les réseaux ad-hoc à radio cognitive ». Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066294.

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Résumé :

L'augmentation des terminaux mobiles sans-fil a saturé le spectre radio. Cependant, de nombreuses études de la Commission Fédérale des Communications ont montré que certaines bandes de fréquence licenciées sont peu utilisées selon la zone géographique et la période de temps. Cette utilisation varie de 15% à 85%. Par conséquent, les réseaux à radio cognitive (RRC) ont été introduits comme une nouvelle technique de communication afin d'utiliser le spectre radio plus efficacement. Dans les RRC, les utilisateurs à radio cognitive (RC), qui utilisent les bandes de fréquence non-licenciées, sélectionnent de façon opportuniste les canaux de transmission licenciés et assurent que leurs émissions ne perturbent pas les communications des utilisateurs primaires qui ont un droit exclusif aux bandes de fréquences licenciées. Dans cette thèse, nous étudions le contrôle de puissance ainsi que le routage afin d'améliorer la performance du réseau ad-hoc à RC. Tout d'abord, pour améliorer la performance du réseau en déployant une topologie de réseau appropriée, nous proposons un contrôle de puissance qui permet d'obtenir qu'une topologie de réseau. Ensuite, pour réponde au problème d'arrivée ou de départ fréquent des utilisateurs primaires qui peut conduire à un re-routage, nous proposons une nouvelle approche pour la maintenance de flux et le contrôle de puissance pour les réseaux ad-hoc RC. Enfin, nous proposons un protocole de routage orienté application pour les réseaux ad-hoc à RC. Nous avons trouvé que chaque application a son propre comportement de transmission et que différents modèles de disponibilité de fréquence correspondent aux différents types d'application
A large number of wireless services have been introduced over the last decade to satisfy new demands of mobile users. However, the proliferation of wireless computing and communication devices make the radio spectrum overcrowded. It is revealed in the Federal Communication Commission report that many spectrum bands are used only in bounded geographical areas or over limited periods of time, and that the spectrum utilization varies from 15% to 85%. As a consequence, the Cognitive Radio Networks (CRNs) have been introduced as a new alternative wireless communication paradigm to utilize the radio spectrum more efficiently. In this dissertation, we investigate the power control and routing perspectives to enhance the network performance and power utilization in CRN. First, aiming to enhance the network performance by deploying a proper network topology for a particular communication purpose, we propose a topology deployment oriented power control scheme for cognitive radio ad-hoc network. Second, to tackle the problem of the frequent arrival and leaving of primary users which can lead to the heavy traffic overhead caused by re-routing, we propose a new approach for joint flow maintenance and power control, called flow-based power control, for cognitive radio ad-hoc network. The power control scheme targets on to utilize the power resource more efficiently by only allocating power resource to the maintained flows. Finally, we propose an application-oriented routing protocol (AORP) in cognitive radio ad-hoc network. AORP builds the route for data transmission in combination with channel selection based on the application of the node initializing the data transmission

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Toham, Carine. « Routage et contrôle de puissance dans les réseaux ad hoc multi-interfaces et multi-canaux ». Grenoble INPG, 2008. http://www.theses.fr/2008INPG0108.

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Résumé :

La problématique traitée est l'amélioration du débit utile des réseaux sans fil ad hoc multi-sauts. Le partage du support par tous les nœuds du réseau implique une nécessité de gérer les interférences. La portée radio limitée des nœuds qui utilisent des fréquences libres génère également des contraintes de distance entre l’émetteur et le récepteur. Ces différents facteurs limitent les performances du réseau tel que le débit utile. Nous proposons donc une solution basée sur l'utilisation de plusieurs bandes de fréquence ou canaux et de plusieurs cartes réseaux ou interfaces par nœud pour résoudre ce problème. Nous améliorons le débit utile grâce à une allocation efficace des canaux aux liens de communication combinée à une métrique de routage adaptée à ce type de réseau qui privilégie l'alternance des canaux de qualité correcte et un mécanisme de contrôle de puissance qui favorise la réutilisation de ces canaux
We consider the problem of throughput improvement in multi-hop ad hoc networks. The shared radio medium implies to handle the interferences between the nodes in the network. The limited node radio range also mandates some constraints such as the distance between the transmitter and the receiver. These two main facts limit the network performance, notably the throughput. We propose a solutio~ that takes advantage of nodes equipped with multiple network cards (interfaces) and that use multiple frequency bands (channels) for transmitting data. We improve the network throughput by combining an efficient transmission link channel assignment with a suitable routing metric that privileges the alternation of good quality channels along the routes. A power control mechanism complements that scheme by favouring each channel reuse

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Fawaz, Yaser. « Composition et exécution contextualisées de services pour des environnements pervasifs : une approche dirigée par les données : "application à l'adaptation et au transfert de contenus" ». Lyon, INSA, 2010. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2010ISAL0037/these.pdf.

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The infrastructure-less pervasive computing environments such as mobile ad-hoc networks (MANETs) raise challenging research issues about the execution of data-driven applications. (a data driven application is represented as a task-flow to be applied on input data in order to satisfy the users needs) In this thesis, we propose a novel middleware called ConAMi (Context-Aware service composition and execution Middleware) that allows devices in a MANET to collaborate with each other in order to efficiently and reliably execute data-driven applications such as content adaptation. The principal challenge addressed in this thesis is determining the optimal service composition plan (also called the optimal composite service) since several service compositions can provide the same functionality to execute a given task-flow. This challenge is tackled by developing an algorithm that arranges services in a tree called a service composition tree. The main criterion considered to optimize the service composition plan is the global execution time, which consists of the data transfer time, and the service execution time. Execution of a task-flow can fail easily due to the mobility of devices in MANETs. To ensure a reliable execution of the task-flow, the time-to-leave (TTL) of a service is considered in our service composition algorithm. Nevertheless, the TTL can not give a guarantee of not occurring of faults since it is based on an estimation. Moreover, a task-flow execution may also fail due to other kinds of faults. As a consequence, the ConAMi middleware includes novel mechanisms for fault detection and recovery. We have developed a prototype to implement the ConAMi middleware and to evaluate its performance. The results of the experiments show that the ConAMi middleware has good performance. ConAMi ensures efficiency, reliability, and devices load balancing
Des environnements informatiques pervasifs sans infrastructure tels que les réseaux mobiles spontanés (MANETs) soulève de nouveaux défis quant à l’exécution d’applications dirigées par les données. Dans cette thèse, nous proposons un nouveau middleware appelé ConAMi (Context-Aware service composition and execution Middleware) qui permet aux dispositifs dans un MANET de collaborer les uns avec les autres afin d'exécuter des applications dirigées par les données d’une manière efficace et fiable. Le défi principal abordé dans cette thèse est la détermination de la composition optimale de services car plusieurs compositions de services peuvent offrir la même fonctionnalité pour exécuter un flux de tâches. Ce défi est abordé via le développement d’un algorithme qui organise les services dans ce que nous appelons un arbre de composition de services. Le principal critère considéré pour déterminer la composition optimale de services est le temps d'exécution global qui comprend le temps de transfert de données et le temps d'exécution des services. L’exécution du flux de tâches peut échouer facilement en raison de la mobilité des dispositifs impliqués dans les MANETs. Pour assurer une exécution fiable du flux de tâches, le "Time-To-Leave" (TTL) du service est considéré lors de la détermination de la composition optimale de services. Néanmoins, le TTL ne peut pas donner une garantie d’absence d’erreurs car il est fondé sur une estimation. En outre, l’exécution du flux de tâches peut aussi échouer en raison d'autres types d’erreurs. En conséquence, le middleware ConAMi inclut des mécanismes originaux de détection et de récupération d’erreurs. Nous avons développé un prototype pour mettre en œuvre le middleware ConAMi et évaluer ses performances. Les résultats des expériences montrent que le middleware ConAMi a de meilleures performances que les approches similaires. ConAMi garantit l'efficacité, la fiabilité et l'équilibrage de la charge des dispositifs

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Vandelle, Erika. « Exploration de solutions antennaires et de formation passive de faisceaux pour la récupération et le transfert d’énergie sans fil ». Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAT060.

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Résumé :

La récupération d’énergie électromagnétique provenant de sources ambiantes ou intentionnelles, de fréquences allant de 100 MHz à 10 GHz, est apparue ces dernières années comme une solution prometteuse pour développer l’électronique autoalimentée. Cependant, les faibles densités de puissance, généralement plus faibles que 1 μW.cm-2, engendrent de faibles efficacités de redressement et de faibles sensibilités, et la diversité des signaux ambients (direction d’arrivée et polarisation inconnues et variant dans le temps) ne permet pas d’utiliser des antennes directives.Dans cette thèse, les techniques de combinaison de la puissance RF ou DC dans des systèmes de récupération d’énergie à multiples antennes, associées à des structures originales, sont étudiées pour faire face aux différents verrous technologiques. De plus, une nouvelle Figure-de-Mérite, décrivant la capacité d’un système à récupérer de l’énergie ambiante, est développée avec des termes de probabilités représentant la diversité fréquentielle, spatiale et de polarisation des signaux ambiants.La première partie de cette thèse se consacre à la conception d’antennes et de rectennas individuelles efficaces. Des prototypes peu chers et recyclables sont proposés sur un substrat papier grâce à une technique originale de réduction des pertes.Dans la deuxième partie de cette thèse, l’efficacité de conversion RF-DC est améliorée à travers la combinaison de la puissance RF avant le processus de redressement, sans pour autant réduire la couverture spatiale du système. Pour cela, une structure 3D multidirectionnelle de réseaux d’antennes associés à des réseaux interférométriques passifs, pour la formation de faisceaux, est conçue, afin d’obtenir un diagramme de rayonnement multidirectionnel à fort gain. Cette solution inspirée des systèmes de radar et impliquant des matrices de Butler, aboutit à une haute efficacité de conversion RF-DC ainsi qu’à une couverture spatiale optimale. Ainsi, une capacité à récupérer de l’énergie plus grande que celles de l’état-de-l’art est obtenue.La dernière partie de cette thèse propose de remédier à la limite en sensibilité de la combinaison de puissance RF, plus faible qu’avec une combinaison DC en série de la puissance, grâce à un système reconfigurable. Pour cela, des cellules unitaires de rectennas sont conçues afin de former un réseau interférométrique adaptable et extensible, qui offre la possibilité d’obtenir un système hautement efficace et sensible à la fois. Cette solution peut servir à la récupération d’énergie, à la localisation passive et autonome ou à des applications RFID
Wireless energy harvesting (WEH) of ambient or intentional electromagnetic power sources of frequency ranging from 100 MHz to 10 GHz, has appeared as a promising solution to develop self-powered electronics in the past decades. However, the low power densities available, usually lower than 1 uW.cm-2, result in a limited RF-to-DC conversion efficiency and sensitivity of the energy harvesting system (rectenna) and the ambient signal diversities (unknown and time-varying direction of arrival, polarization) prohibit the use of directive antennas.In this thesis, the power combination techniques of Radio Frequency (RF) or Direct Current (DC) power in multi-antenna WEH systems, together with original structures, are investigated to address those challenges. Besides, a new Figure-of-Merit (harvesting capability) for rectennas operating in ambient scenarios is derived with probabilistic terms representing the frequency, polarization and spatial diversities of ambient signals.The first part of this thesis focuses on the design of efficient antenna and rectenna elements. Eco-responsible and low-cost prototypes are proposed by using a paper substrate along with an original strategy for the reduction of the losses.In the second part of this work, the rectification efficiency of a WEH system is enhanced through the combination of the RF power prior to the rectification process, without reduction of the spatial coverage. For this, a 3D multidirectional structure of scanning antenna arrays using passive beam-forming networks is designed to obtain a multidirectional high gain aggregate pattern. This radar-inspired solution involving Butler matrices results in a highly efficient RF-to-DC power conversion along with an optimal angular coverage, which leads to a harvesting capability higher than the state-of-the-art.The last part of this work addresses the limited sensitivity of the RF combination technique compared to that obtained with the series DC combination technique thanks to a reconfigurable system. To this end, modular rectenna unit cells are designed to form a scalable and adaptative interferometric beam-forming network, which offers the possibility to achieve a highly efficient and sensitive WEH system. This solution is suitable for low-power energy harvesting, autonomous passive tracking or RFID applications

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Goenaga, Ekaitz. « Conception d’alimentations de puissance d’actionneurs piézo-électriques, avec et sans contact électrique, pour la génération des vibrations mécaniques ». Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENT103/document.

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Les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit portent sur l’alimentation d’actionneurs de type piézo-électrique qui seront placés sur la partie tournante d’une perceuse. Ces actionneurs possèdent un comportement capacitif et sont habituellement alimentés par des systèmes linéaires. Une étude de dimensionnement et de conception a été menée sur différents amplificateurs à découpage qui peuvent fournir, dans un repère fixe, un signal de puissance sinusoïdal à fréquence variable dans les meilleures conditions possibles (rendement et THD). Ensuite, un système pouvant transférer l’énergie sans contact à l’actionneur piézo-électrique placé sur un repère tournant a été analysé. Cela a été possible grâce à l’utilisation des systèmes à induction, c’est-à-dire, par couplage magnétique à travers un transformateur tournant présentant un entrefer. Trois types de systèmes de transfert d’énergie sans contact ont été étudiés : l’un qui travaille à la fréquence de l’actionneur [50-500 Hz] et deux autres basés sur des stratégies de résonance permettant ainsi de diminuer les dimensions du coupleur magnétique. Pour cela, la modélisation tant magnétique qu’électrique a été effectuée dans les trois systèmes.Un prototype d’onduleur en pont complet fournissant jusqu’à 680 VAR a été réalisé. Ce dernier est placé en amont d’un coupleur magnétique basse fréquence transférant 1,75 kVAR à l’actionneur piézo-électrique en rotation. Les résultats obtenus en pratique ont montré la pertinence du travail de dimensionnement et conception
Placed on the rotating part of a drilling system. These actuators have a capacitive behavior and are usually supplied by linear systems. In this case, the design and the sizing of different switching amplifiers that provide, in a fixed frame, a sinusoidal power signal with modular frequency in the best possible conditions (efficiency and THD) have been made. Then, a contactless power system for piezoelectric actuators placed in a rotating frame was analyzed. This was possible thanks to the use of induction systems through a rotating transformer with an air gap. Three types of contactless systems were studied. The first one works at modular low frequencies [50-500 Hz] and the other two use resonant strategies in order to reduce transformer’s size. For this, both magnetic and electrical modeling was performed in the three cases.A full-bridge inverter prototype that can deliver up to 680 VAR and a low frequency contactless energy transfer system of 1.75 kVAR that supplies the piezoelectric actuator at rotating frame have been made. Experimental results showed satisfactory results and proved the system feasibility

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Goenaga, Ekaitz. « Conception d'alimentations de puissance d'actionneurs piézo-électriques, avec et sans contact électrique, pour la génération des vibrations mécaniques ». Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00875503.

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Résumé :

Les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit portent sur l'alimentation d'actionneurs de type piézo-électrique qui seront placés sur la partie tournante d'une perceuse. Ces actionneurs possèdent un comportement capacitif et sont habituellement alimentés par des systèmes linéaires. Une étude de dimensionnement et de conception a été menée sur différents amplificateurs à découpage qui peuvent fournir, dans un repère fixe, un signal de puissance sinusoïdal à fréquence variable dans les meilleures conditions possibles (rendement et THD). Ensuite, un système pouvant transférer l'énergie sans contact à l'actionneur piézo-électrique placé sur un repère tournant a été analysé. Cela a été possible grâce à l'utilisation des systèmes à induction, c'est-à-dire, par couplage magnétique à travers un transformateur tournant présentant un entrefer. Trois types de systèmes de transfert d'énergie sans contact ont été étudiés : l'un qui travaille à la fréquence de l'actionneur [50-500 Hz] et deux autres basés sur des stratégies de résonance permettant ainsi de diminuer les dimensions du coupleur magnétique. Pour cela, la modélisation tant magnétique qu'électrique a été effectuée dans les trois systèmes. Un prototype d'onduleur en pont complet fournissant jusqu'à 680 VAR a été réalisé. Ce dernier est placé en amont d'un coupleur magnétique basse fréquence transférant 1,75 kVAR à l'actionneur piézo-électrique en rotation. Les résultats obtenus en pratique ont montré la pertinence du travail de dimensionnement et conception.

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Santamaria, Luca. « Systèmes d'antennes reconfigurables intégrés dédiés aux réseaux IoT sans fil dynamiques ». Thesis, Université Côte d'Azur, 2021. http://www.theses.fr/2021COAZ4103.

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Résumé :

De par les caractéristiques uniques de l'Internet des objets (IoT), telles qu'un volume massif de données, des contraintes de ressources strictes et des niveaux d'activité hétérogènes, les futures infrastructures IoT sans fil doivent intégrer des solutions d'auto-organisation intelligentes pour fonctionner efficacement dans l'environnement IoT dynamique.Dans ce contexte, cette thèse présente le développement de systèmes d'antennes intégrés reconfigurables innovants capables de s'adapter à de tels réseaux IoT sans fil dynamiques et polyvalents.Dans un premier temps, ce manuscrit de thèse traite de la conception d'antennes adaptées à une intégration dans des terminaux IoT lorsque des propriétés de rayonnement spécifiques ou des opérations multi-bandes sont nécessaires. Les structures d'antennes et les techniques d'intégration sont présentées pour les applications IoT à bande unique et multibande. Dans ce cadre, une méthodologie de conception basée sur une antenne à structure unique multi-accès et une antenne à polarisation circulaire omnidirectionnelle miniaturisée pour les applications IoT sont décrites. Ensuite, une approche basée sur les réseaux de neurones pour estimer les performances de petites antennes compte tenu des contraintes pratiques est présentée. Comme preuve de concept, le cas des antennes imprimées intégrées dans des terminaux compacts est étudié.Dans une seconde partie, la thèse porte sur le développement d'antennes reconfigurables compactes et peu gourmandes en énergie. Afin de permettre de nouvelles applications, telles que les communications portables, et d'offrir des performances supérieures dans une variété d'environnements d'intégration, une antenne flexible et reconfigurable est présentée. Pour garantir un fonctionnement fiable, les antennes flexibles doivent en effet conserver des caractéristiques radioélectriques ou de rayonnement approprié et ceci, malgré la modification de leur structure créée par la flexibilité. Le mécanisme de reconfiguration de l'antenne proposée pour les contraintes évoquées permet le décalage de sa résonance, la rendant ainsi capable de maintenir une adaptation d'impédance acceptable sur toute la bande de fonctionnement même lorsqu’elle est repliée.Une antenne compacte reconfigurable à gain et rapport avant/arrière élevés pour le filtrage spatial dans les réseaux IoT est ensuite proposée. Le mécanisme de reconfiguration est basé sur l'utilisation d'un commutateur SP4T à faible pertes d’insertion et à faible résistance, qui peut être contrôlé numériquement par un microcontrôleur, comme l'exigent les applications IoT. Une antenne à réseau parasite, avec faisceau orientable électroniquement (ESPAR, pour electronically steerable parasitic array radiator), à base d’éléments rayonnants de type fentes adaptée aux applications IoT est ensuite présentée. Le travail décrit en profondeur la procédure de conception de l'antenne, en abordant également la mise en œuvre pratique du mécanisme de reconfiguration, et se concentrant sur la réalisation du prototype et sa caractérisation expérimentale.Enfin, une méthodologie de synthèse de réseaux d'antennes parasites est proposée. Cette méthode est basée sur l'utilisation d'un algorithme de type PSO (Particle Swarm Optimizer), qui optimise de manière itérative les impédances complexes des charges connectées sur les éléments parasites jusqu'à ce que le comportement en rayonnement souhaité soit obtenu. Afin d'évaluer la capacité de la méthode à atteindre les objectifs souhaités, la méthodologie est utilisée pour optimiser la directivité, le rapport avant/arrière et le gain d’antennes à réseau parasite compactes destinées aux appareils IoT. Les valeurs des impédances de charge identifiées avec cette approche sont intégrées dans les structures d'antenne pour réaliser le réseau d'antennes parasites. La reconfiguration peut alors être simplement obtenue en réalisant une permutation circulaire des valeurs de la charge sur les éléments parasites
Because of the unique characteristics of the Internet of things (IoT), such as massive volume of data, stringent resource constraints, and heterogeneous activity levels, future wireless IoT infrastructures must integrate smart self-organizing solutions to efficiently operate in the dynamic IoT environment.Within this context, this thesis presents the development of innovative integrated reconfigurable antenna systems capable of adapting to such dynamic and multi-purposed wireless IoT networks.As a first step, the thesis covers the design of antennas suitable for integration in IoT terminals when specific radiation properties or multi-band operations are needed. Both antenna structures and integration techniques are presented for single and multi-band IoT applications. Next, a design methodology based on a multi-access single structure antenna and a miniaturized omnidirectional circularly polarized antenna for IoT applications are presented. Successively, an approach based on Neural Networks (NN) to estimate the performance of small antennas given practical constraints is presented. As proof of concept, the case of printed antennas integrated into compact terminals is considered.In the second part, the thesis focuses on the development of compact and low-power-consuming reconfigurable antennas. In order to enable new applications, such as wearable communications, and to deliver higher performance in a variety of integration environments, a flexible, reconfigurable antenna is presented. To guarantee reliable operation, flexible antennas must maintain proper electrical or radiation characteristics despite the variation of their structure given by the flexibility. Consequently, the reconfiguration mechanism of the proposed antenna allows the shift of the antenna resonance, making the antenna capable of maintaining an acceptable impedance matching over the operating band even when the antenna is folded.A compact high gain and front-to-back ratio pattern reconfigurable antenna for spatial filtering in IoT networks is then proposed. The reconfiguration mechanism is based on the use of a low-insertion, low-on resistance SP4T switch, which can be numerically controlled by a microcontroller, as required by IoT applications. Successively, a slot-based electronically steerable parasitic array radiator (ESPAR) antenna suitable for IoT applications is presented. The work describes in-depth the design procedure of the antenna, addressing the practical implementation of the reconfiguration mechanism, and focusing on the realization of the prototype and its experimental evaluation.Finally, a methodology for synthesizing parasitic antenna arrays is proposed. The method is based on the use of a Particle Swarm Optimizer (PSO), which iteratively optimizes the parasitic element loads until the desired pattern behavior is obtained. In order to assess the method's ability to address the desired goals, the methodology is used to optimize the directivity, the front-to-back ratio, and the gain of compact parasitic array antennas for IoT devices. The impedance loads values identified with this approach are integrated into the antenna structures to realize the parasitic antenna array. Reconfiguration can then simply be obtained by rotating the load's values over the parasitic elements

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Alam, Muhammad Mahtab. « Techniques adaptatives pour la gestion de l'énergie dans les réseaux capteurs sans fil ». Phd thesis, Université Rennes 1, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00931860.

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Résumé :

De plus en plus d'objets électroniques nomades incorporent à la fois des capacités de traitement, de contrôle et un ou plusieurs émetteur-récepteur radios. Les objets, lorsqu'ils communiquent entre eux, forment des réseaux de capteurs sans l (WSN). Leur point commun est qu'ils doivent fonctionner aussi longtemps que possible sans avoir à remplacer ou recharger les batteries. Par conséquent, la consommation d'énergie est la principale contrainte à prendre en considération dans l'élaboration de ces articles. Les recherches sur l'optimisation de l'énergie sont nombreuses, et sont appliquées à tous les niveaux de la conception. Dans cette thèse, nous proposons des techniques d'optimisation au niveau algorithmique visant une réduction de l'énergie consommée. Dans ce contexte, tout d'abord, nous avons proposé un modèle énergétique hybride pragmatique et précis pour les WSN. Ce modèle prend en compte les différents scénarios qui se produisent pendant la communication et évalue leur consommation d'énergie en distinguant composantes logicielles et matérielles. Le modèle présenté est une combinaison d'approche analytique et de mesures en temps réel. La validation du modèle montre que l'erreur relative est de 1 à 8 pour cent. Dans la deuxième partie de la thèse nous nous sommes concentrés sur le contrôle d'accès au medium (MAC). La couche MAC joue un rôle essentiel dans la gestion de l'énergie dans les réseaux de capteurs, car l'activité de l'émetteur-récepteur radio (composante la plus gourmande en énergie) est contrôlée par la couche MAC. Par ailleurs, l'état d'écoute " idle " se trouve être l'état dans lequel s'opère un gaspillage énorme d'énergie dans la plupart des protocoles MAC. À ce sujet, nous proposons un nouveau protocole MAC dynamique (TAD-MAC) efficace en énergie avec une connaissance à priori du trafic courant. Le protocole repose sur l'adaptation dynamique des intervalles de réveil basée sur une estimation du trafic. Une approche heuristique est utilisée pour modéliser le système en caractérisant chacun des paramètres de l'algorithme adaptatif. Une analyse détaillée de la convergence et des métriques de performance pour atteindre un état d'équilibre est présentée et évaluée. En outre, TAD-MAC est appliqué dans le contexte des réseaux corporels de capteurs sans fil pour des taux de trafics fixes et variables. TAD-MAC surpasse les autres protocoles MAC à faible consommation énergétique en termes de latence ainsi que de consommation d'énergie et donc permet d'augmenter la durée de vie de trois à six fois. Dans la dernière partie de la thèse une technique adaptative d'optimisation de la puissance d'émission est appliquée avec une variation dynamique des canaux de transmission afi n de réduire l'énergie par bit transmis avec succès au niveau de la couche physique. La puissance d'émission est réglée de manière adaptative sur un critère de type " link-to-link" . Chaque nœud adapte localement sa puissance en fonction des variations du rapport signal-sur-bruit (SNR) (pour tous les nœuds voisins). Différents profils d'émetteurs-récepteurs radio sont utilisés pour montrer le gain par rapport à l'utilisation d'une puissance d'émission fixe. Il se trouve que par l'adaptation dynamique de la puissance d'émission, la consommation d'énergie peut être réduite d'un facteur 2.

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Claudel, Servane. « Processus d'innovation pour la sécurité des données dans les réseaux sans fil : stratégie d'innovation et valorisation : application à un projet dans l'UWB ». Besançon, 2003. http://www.theses.fr/2003BESA2037.

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Résumé :

Cette thèse traite de la phase la moins connue de la création d'entreprise : l'émergence de l'idée jusqu'au concept final et son amorçage. Notre but est de proposer certaines règles pour permettre de réduire et de contrôler la part de risque dans les projets d'innovation technologique. Tout d'abord, nous clarifierons les définitions de technologies de la mobilité. Les technologies sans fil Ultra Wide Band sont des technologies de rupture car le saut en terme de débit a été bien supérieur à la loi de Moore. Puis, à travers les différentes analyses des normes relatives aux technologies de la mobilité, nous montrerons leurs effets stratégiques sur le succès rencontré par les produits innovants sur le marché. Nous essaierons de déterminer quelles sont les tendances historiques de la diffusion d'innovations. Enfin, la dernière partie aborde les notions de valorisation de l'innovation et de transfert technologique universitaire comme privé. L'objectif est de déterminer l'ensemble des facteurs et variables nécessaires à la prise de décision aussi bien technologique, stratégique que financière, dans le cas d'un projet d'amorçage. Grâce à notre modèle de valorisation par les risques, nous montrerons que la valeur du travail des fondateurs et des professeurs assimilés à l'essaimage du projet peut devenir nulle voir négative. Le management de l'innovation surtout dans les premières phases, d'émergence de l'idée jusqu'au concept final et son amorçage, est très risqué. Le processus de création peut s'arrêter à tout moment. Le but est de réduire les zones d'incertitudes. Des indications sur les facteurs et les variables nécessaires à la prise de décision dans le management de projet de rupture technologique seront donnés. Ces variables permettent de recadrer le développement technique et de réadapter la stratégie
In this report, we will discuss the need to develop a multidimensional strategy that will allow you to move to a planned, staged approach that will increase your chances of success. We will explain about novel, creative approach to manage an early stage project with another look, less technical. This approach is based on our own risk framework for valuing innovative project that will help scientists who want to create a spin off or a start up from their public or private research. The major hurdle facing the entrepreneurs in the 'real' technology innovation arena today, is how to access funds to finance the Early-Stage R&D. Based on our studies of an early stage project in new wireless technology Ultra Wide Band, we explain the impact of standards, of innovation diffusion process, of intangible assets valuation, of R&D issues on the decision making process. Early stage project in new technologies requires seed funds that will help the founders to convert their ideas to a stage that can attract VC funds and then finance the different stages of development before research is stabilized and can be put to production. Our aim is to show the importance of such factors, epecially in early stage innovative project

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Purbawati, Anike. « Modulation de la fréquence d'un oscillateur spintronique (STNO) pour des applications de communication sans fil ». Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAY023/document.

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Résumé :

Les Oscillateurs Spintronique (STNO) sont un nouveau type d'oscillateurs à fréquence radio (RF) qui utilisent l'effet « Spin Transfer Torque (STT) » dans un dispositif de jonction tunnel magnétique (MTJ) pour produire des oscillations entretenues à haute fréquence. Les STNO fournissent des solutions compactes pour la communication sans fil utilisées dans « wireless sensor network (WSN) » car leur fréquence peut être réglée via un courant continu. Ce réglage de fréquence permet de coder l'information via « Frequency shift keying (FSK) » par modulation numérique entre deux valeurs discrètes sans besoin d'un RF mixer, ce qui conduit à des composants RF potentiellement moins complexes. Dans cette thèse, la faisabilité de FSK a été étudiée pour des STNO MTJ à aimantation dans le plan en vue des communications sans fil utilisées dans les WSN. Les paramètres abordés dans cette étude sont le décalage de fréquence et le taux de modulation maximum, auquel la fréquence peut être décalée entre deux valeurs discrètes.Pour caractériser le taux de modulation maximum, des simulations macrospin et des études expérimentales ont été réalisées. Les simulations révèlent que le taux de modulation maximum pour FSK par courant est limité par la fréquence de relaxation du STNO, qui est de l'ordre de quelques centaines de MHz pour les STNO à aimantation dans le plan. Cela signifie que le taux de modulation maximum est limité à quelques centaines de Mbps, ce qui est ciblé ici pour une communication sans fil à débit de données modéré utilisées dans les WSN. Des études expérimentales du FSK par modulation de courant dans les STNO ont été effectuées pour des STNO autonomes et pour des STNO intégrés dans des systèmes hyperfréquences. Le FSK sur les STNO autonomes montre un décalage de fréquence autour de 200 MHz (le décalage de fréquence entre ≈ 8,9 GHz et ≈9,1 GHz) au taux de modulation de 10Mbps. Ce taux de modulation est inférieur à la limite supérieure donnée par la fréquence de relaxation du STNO comme prévu dans la simulation numérique en raison du bruit de phase relativement élevé du dispositif mesuré. Afin de tester la faisabilité du STNO dans les systèmes hyperfréquences, la modulation FSK des STNO a été effectuée sur un émetteur de carte de circuit imprimé (PCB). L'émetteur de PCB a été réalisé et développé par le partenaire du projet Mosaic FP7, TUD University. L'analyse confirme qu'un changement de fréquence autour de 300 MHz (le décalage de fréquence entre ≈9 GHz et ≈9,3 GHz) a été observé avec un taux de modulation de 20 Mbps. Le taux de données est limité par les caractéristiques de l'émetteur de PCB et non intrinsèque au STNO. Les études de simulation et d'expérience de la modulation de fréquence des STNO démontrent que le débit de données est adéquat pour la communication sans fil utilisée dans WSN.Cependant, d'autres améliorations dans les matériaux et la nanofabrication de STNO sont nécessaires pour améliorer la puissance de sortie et améliorer les caractéristiques spectrales des oscillations pour pousser les débits de données à des valeurs plus élevées avec un grand décalage de fréquence
Spin Transfer Nano-Oscillators (STNOs) are a novel type of Radio Frequency (RF) oscillators that make use of the Spin Transfer Torque (STT) effect in a magnetic tunnel junction (MTJ) device to produce high-frequency auto-oscillations. STNOs are attractive for applications in wireless communications due to their nanometric size and their frequency tuning capabilities via either a dc current or an applied field. This frequency tuning permits to encode the information via frequency shift keying (FSK) by digital modulation of the current or applied field between two discrete values without the need of an external RF mixer, leading to potentially less complex RF components. In this thesis, the feasibility of the digital frequency modulation (frequency shift keying (FSK)) using in-plane magnetized MTJ STNOs has been studied. For this, the maximum modulation rate, up to which a signal can be modulated or the frequency can be shifted between two discrete values, is an important aspect that need to be characterized.The characterization of the maximum modulation rate for in-plane magnetized MTJ STNOs has been studied via numerical macrospin simulation for different modulation configurations, i.e. modulation by a sinusoidal RF current and a sinusoidal RF field. It revealed that the maximum modulation rate under RF current modulation is given by the amplitude relaxation frequency fp of the STNO. Under RF field modulation, i.e. an RF field applied parallel to the easy axis, an enhanced modulation rate above fp can be achieved since the frequency is modulated directly via the field and not via the amplitude. This suggests an important strategy for the design of STNO-based wireless communications and to achieve high data rates. Besides numerical simulation, experimental studies of frequency shift keying (FSK) by current modulation in STNOs have been also demonstrated. The first demonstration is the FSK in standalone STNOs. The analysis confirmed that the FSK was successfully observed with a frequency shift around 200MHz (the frequency shift between ≈8.9 GHz and ≈9.1 GHz) at the modulation rate of 10Mbps. This modulation rate is however less than the upper limit, which is given by the relaxation frequency fp of the STNO as predicted in the numerical simulation, because of the relatively high phase noise of the device measured. In order to test the feasibility of the STNO within microwave systems, the FSK modulation of STNOs was performed on a printed circuit board (PCB) emitter. FSK with a frequency shift around 300MHz (the frequency shift between ≈9 GHz and ≈9.3 GHz) was observed with a modulation rate of 20 Mbps. The data rate here was limited by characteristics of the PCB emitter and not intrinsic to the STNO. The simulation and experiment studies of frequency modulation of STNOs demonstrate that the data rate of is adequate for wireless communication used in WSN. However, further improvements in materials and nanofabrication of STNOs are required to enhance the output power and improve the spectral characteristics of the oscillations to push the data rates to higher values with large frequency shift

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Kerrich, Driss. « Contribution à l'étude du paramétrage du procédé de soudage TIG (sans métal et avec apport de fil chaud) : application aux cas des éprouvettes tubullaires ». Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10245.

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Résumé :

Le soudage est un procede d'assemblage des structures mecaniques dont l'importance n'est plus a souligner. Pour maitriser le procede de soudage t. I. G. (tungstene-inert-gaz), il a semble utile de definir de facon tres precise les parametres qui influencent la formation du bain de soudure ainsi que sa morphologie (la penetration p, la largeur l et le rapport p/l). Ce travail est consacre au parametrage du procede de soudage t. I. G. Sans metal d'apport puis avec apport de fil chaud. L'etude metallurgique du soudage t. I. G. Avec fil chaud a permis de montrer l'effet de differents parametres sur les caracteristiques et le comportement des assemblages soudes. Les essais ont ete faits en utilisant un materiel de soudage assiste par ordinateur. Les parametres etudies sont notamment lies a la piece soudee (preparation des joints et des surfaces), a l'electrode refractaire (materiau, diametre, affutage), au metal d'apport (composition chimique, diametre, forme) et a l'arc de soudage (longueur, regime). L'etude et ses applications ont ete faites sur des eprouvettes tubulaires (gws- a42). La definition des parametres devrait permettre de prolonger cette etude essentiellement experimentale par des developpements plus theoriques sur ce probleme typique de ceux qui se posent dans les milieux diphasiques (solide-liquide) tels que le probleme de stefan.

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Koussa, Badreddin. « Optimisation des performances d'un système de transmission multimédia sans fil basé sur la réduction du PAPR dans des configurations réalistes ». Thesis, Poitiers, 2014. http://www.theses.fr/2014POIT2260/document.

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Résumé :

Ce travail de thèse s'intéresse à l'optimisation des performances de transmissions multimédias par une approche originale combinant des circuits radiofréquences, tel que l'am-plificateur de puissance et les distorsions du canal de transmission. Les signaux OFDM sont très sensibles aux non-linéarités de l'amplificateur à cause des fortes fluctuations du niveau du signal, caractérisées par le PAPR. Afin de réduire le PAPR, on propose tout d'abord d'améliorer la méthode TR en termes de rapidité de convergence et de réduction du PAPR, en comparant plusieurs algorithmes d'optimisation. On montre que l'algorithme du gradient con-jugué offre les meilleures performances tout en respectant les spécifications fréquentielles du standard IEEE 802.11a. Par la suite, la méthode TR est évaluée expérimentalement en pré-sence d'un amplificateur de puissance (SZP-2026Z) en utilisant un banc de mesures. On montre ainsi que la méthode TR permet une amélioration de la qualité de transmission. Cette amélioration peut être utilisée pour modifier le point de fonctionnement de l'amplificateur et per-mettre ainsi une réduction de 18 % de la puissance consommée. Les résultats expérimentaux ont conduit au choix d'un modèle réaliste d'amplificateur en considérant les effets mémoires. Ce dernier a été intégré dans une chaîne de simulation SISO comprenant également un modèle réaliste de canal de transmission. La chaîne décrite a permis d'évaluer les performances de la méthode TR dans des conditions de transmission réalistes. Enfin, on propose d'appliquer la méthode TR dans une chaîne MIMO-OFDM en boucle fermée dédiée à la transmission de contenus multimédias scalables dans un environnement réaliste, en utilisant le standard IEEE 802.11n. Cette étude présente une évaluation originale de l'impact de la méthode TR sur la qualité visuelle des images transmises, en prenant en compte le contenu multimédia, la non-linéarité de l'amplificateur et les distorsions apportées par le canal
In this thesis, we are interested on the performances optimization of multimedia transmissions systems with an original contribution combining RF circuits' imperfections presented by the power amplifier (PA) nonlinearities and the transmission channel distortions. The studied system uses the OFDM technique which is the most widespread multicarrier modulation in recent radio communications systems. However, its major drawback is the high PAPR value, which degrades the transmission quality due to the PA nonlinearities. To reduce the PAPR, we first propose to improve the TR method in terms of convergence speed and PAPR reduction, by studying several optimization algorithms. We show that the conjugate gradient algorithm provides the best performance while respecting the frequency specifica-tions of the IEEE 802.11a standard. Thereafter, TR method has been evaluated experimentally in the presence of a commercial PA (SZP-2026Z) and using a measurement bench. It is shown that the TR method improves the quality of service (QoS), with 18% reduction in PA power consumption. The experimental study has resulted to choosing a realistic PA model consider-ing memory effects. This PA model has been integrated into a SISO simulation chain includ-ing also a realistic channel model. This chain is used to evaluate the TR method performances under realistic transmission conditions. Finally, we propose to apply the TR method in a closed-loop MIMO-OFDM chain dedicated to the transmission of scalable multimedia con-tent in a realistic context with the IEEE 802.1n standard. This study presents a new contribu-tion of the TR method evaluation to improve the visual quality of the JPWL transmitted imag-es, considering in the same time the multimedia content, the PA nonlinearity and the channel transmission distortions

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El-Asmar, Mohamad. « Améioration de la linéarité et du rendement énergitique des amplificateurs de puissance de topologie à deux branches pour les communications sans fil ; cas d'un amplificateur LINC ». Mémoire, École de technologie supérieure, 2009. http://espace.etsmtl.ca/41/1/EL%2DASMAR_Mohamad.pdf.

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Les travaux effectués dans cette thèse portent sur l'amélioration de la linéarité et du rendement énergétique des amplificateurs de puissance pour les communications sans fil. En effet, les amplificateurs de puissance traditiormels à une seule branche ne peuvent pas être efficace et linéaire à la fois. Des techniques qui exigent parfois l'utilisation d'une deuxième branche peuvent aider à l'amélioration de l'efficacité et ou la linéarité. Le cas particulier de ces techniques investigué dans cette thèse est l'amplificateur LINC. C'est une technique qui consiste à convertir le signal à modulation d'enveloppe en deux signaux à modulation de phase et enveloppe constante, amplifier chaque signal efficacement à l'aide d'un amplificateur non linéaire puis combiner les deux signaux pour reproduire un signal linéairement amplifié. Nous avons présenté au début une analyse originale permettant de trouver un modèle simplifié décrivant le comportement du combineur de puissance Chireix. Avec ce modèle l'efficacité et la linéarité sont directement lisibles et la relation entre les différents paramètres de F amplificateur de puissance avec combineur Chireix est plus facilement interprétée. Nous avons constaté aussi avec ce modèle qu'un compromis entre l'efficacité et la linéarité du système peut être obtenu en optimisant la longueur électrique d'un stub connecté en parallèle à l'entrée du combineur Chireix. Une autre analyse mathématique originale à été effectuée dans cette thèse présentant l'interaction entre le combineur Chireix et l'amplificateur de puissance dans chaque branche du LINC. Comme résultat de cette analyse, une augmentation significative de l'efficacité énergétique du système Chireix peut être obtenue en optimisant la longueur d'une ligne de transmission cormectée en série entre l'amplificateur et le combineur. L'avantage de cette technique est que l'amélioration de l'efficacité n'a aucune influence sur la linéarité du système ce qui n'est pas le cas dans la première technique qui optimise la longueur du stub. Le logiciel ADS était utilisé en premier pour valider les résultats de cette étude analytique. Des travaux expérimentaux ont été par la suite effectués au LACIME afin de valider ces résultats. Nous avons fabriqué en premier des combineurs Chireix avec stubs de différentes longueurs afin de mesurer ses paramètres et trouver un compromis acceptable entre l'efficacité et la linéarité. Dans la deuxième partie du travail expérimental, nous avons fabriqué les amplificateurs de puissance et une série des lignes de transmission. Les résultats des mesures obtenues montrent une excellente validité de notre étude analytique.

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Okouyi, Antsina W'Ampoumou Rodrigue. « Faisabilité d'un système basé sur le DS-CDMA pour les futurs réseaux locaux sans fil à 60 GHz ». Lille 1, 2006. http://www.theses.fr/2005LIL12024.

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L'objectif de ce travail est d'étudier l'utilisation de la bande millimétrique autour de 60 GHz pour les futurs réseaux intra-bâtiment. Les contraintes imposées sont la simplicité des architectures, la souplesse d'utilisation et l'asynchronisme dès utilisateurs. Le choix, de la méthode d'accès multiples est la division par codes à séquence directe (DS-CDMA) sur des bandes de 250 MHz. Dans un premier temps, une étude théorique, qui repose sur un modèle statistique du canal développé à l'IEMN à partir de mesures, permet de déterminer la qualité de la transmission. Le réseau est centralisé et le récepteur mono-utilisateur. Notre étude unifie les calculs de taux d'erreur pour différentes techniques de diversité. Le contrôle de puissance est pris en compte et, s'il est parfait, les résultats montrent des capacités de l'ordre de 17 utilisateurs avec un débit de 8 Mbits/s par sous bande, pour un taux d'erreur binaire sans codage canal de 10-2 et une portée d'une dizaine de mètres. Nous proposons ensuite des méthodes de simulation du système. Elles nous permettent d'introduire différentes formes d'ondes, des défauts de synchronisation et ainsi d'en étudier les impacts. Enfin, la technique à étalement de spectre par combinaison parallèle a été adoptée pour gérer les débits variables. Cette technique permet à un utilisateur de changer son débit à la demande sans modifier la qualité des liens des autres utilisateurs. Par sa conception, elle assure de bonnes performances et nous l'avons modifiée afin d'obtenir une réduction de la complexité du système. A l'issue de cette étude, le DS-CDMA apparaît comme une technique de partage de la ressource du canal intéressante pour les futurs réseaux locaux sans fil dans la bande millimétrique des 60 GHz.

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Okba, Abderrahim. « Conception et réalisation de rectennas utilisées pour la récupération d'énergie électromagnétique pour l'alimentation de réseaux de capteurs sans fils ». Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30286/document.

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Résumé :

L'électronique a connu une évolution incontestable ces dernières années. Les progrès réalisés, notamment dans l'électronique numérique et l'intégration des circuits, ont abouti à des systèmes plus performants, miniatures et à faible consommation énergétique. Les évolutions technologiques, alliant les avancées de l'informatique et des technologies numériques et leur intégration de plus en plus poussée au sein d'objets multiples, ont permis le développement d'un nouveau paradigme de systèmes qualifiés de systèmes cyber-physiques. Ces systèmes sont massivement déployés de nos jours grâce à l'expansion des applications liées à l'Internet Des Objets (IDO). Les systèmes cyber-physiques s'appuient, entre autre, sur le déploiement massif de capteurs communicants sans fil autonomes, ceux-ci présentent plusieurs avantages : * Flexibilité dans le choix de l'emplacement. Ils permettent l'accès à des zones dangereuses ou difficiles d'accès. * Affranchissement des câbles qui présentent un poids, un encombrement et un coût supplémentaire. * Elimination des problèmes relatifs aux câbles (usure, étanchéité...) * Facilité de déploiement de réseaux de capteurs Cependant, ces capteurs sans fils nécessitent une autonomie énergétique afin de fonctionner. Les techniques conventionnelles telles que les batteries ou les piles, n'assurent le fonctionnement des capteurs que pour une durée limitée et nécessitent un changement périodique. Ceci présente un obstacle dans le cas où les capteurs sans fils sont placés dans un endroit où l'accès est impossible. Il est donc nécessaire de trouver un autre moyen d'approvisionner l'énergie de façon permanente à ces réseaux de capteurs sans fil. L'intégration et la miniaturisation des systèmes électroniques ont permis la réalisation de systèmes à faible consommation, ce qui a fait apparaître d'autres techniques en termes d'apports énergétiques. Parmi ces possibilités se trouvent la récupération d'énergie électromagnétique et le transfert d'énergie sans fil (TESF). En effet, l'énergie électromagnétique est de nos jours, omniprésente sur notre planète, l'utiliser donc comme source d'énergie pour les systèmes électroniques semble être une idée plausible et réalisable. Cette thèse s'inscrit dans ce cadre, elle a pour objectif la conception et la fabrication de systèmes de récupération d'énergie électromagnétique pour l'alimentation de réseaux de capteurs sans fil. Le circuit de récupération d'énergie électromagnétique est appelé " Rectenna ", ce mot est l'association de deux entités qui sont " antenne " et " rectifier " qui désigne en anglais le " redresseur ". L'antenne permet de récupérer l'énergie électromagnétique ambiante et le redresseur la convertit en un signal continu (DC) qui servira par la suite à alimenter les capteurs sans fil. Dans ce manuscrit, plusieurs rectennas seront présentées, pour des fréquences allant des bandes GSM 868MHz, 915MHz, passant par l'UMTS à 2GHZ et WIFI à 2,45GHz, et allant jusqu'aux bandes Ku et Ka
The electronic domain has known a significant expansion the last decades, all the advancements made has led to the development of miniature and efficient electronic devices used in many applications such as cyber physical systems. These systems use low-power wireless sensors for: detection, monitoring and so on. The use of wireless sensors has many advantages: * The flexibility of their location, they allow the access to hazardous areas. * The realization of lighter system, less expensive and less cumbersome. * The elimination of all the problems associated to the cables (erosion, impermeability...) * The deployment of sensor arrays. Therefore, these wireless sensors need to be supplied somehow with energy to be able to function properly. The classic ways of supplying energy such as batteries have some drawbacks, they are limited in energy and must be replaced periodically, and this is not conceivable for applications where the wireless sensor is placed in hazardous places or in places where the access is impossible. So, it is necessary to find another way to permanently provide energy to these wireless sensors. The integration and miniaturization of the electronic devices has led to low power consumption systems, which opens a way to another techniques in terms of providing energy. Amongst the possibilities, we can find the Wireless Power Transfer (WPT) and Energy Harvesting (EH). In fact, the electromagnetic energy is nowadays highly available in our planet thanks to all the applications that use wireless systems. We can take advantage of this massive available quantity of energy and use it to power-up the low power wireless sensors. This thesis is incorporated within the framework of WPT and EH. Its objective is the conception and realization of electromagnetic energy harvesters called "Rectenna" in order to supply energy to low power wireless sensors. The term "rectenna" is the combination of two words: Antenna and Rectifier. The Antenna is the module that captures the electromagnetic ambient energy and converts it to a RF signal, the rectifier is the RF circuit that converts this RF signal into a continuous (DC) signal that is used to supply the wireless sensors. In this manuscript, several rectennas will be presented, for different frequencies going from the GSM frequencies (868 MHz, 915 MHz) to the Ku/Ka bands

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Garon, Mickaël. « Modélisation comportementale d'éléments mixtes d'une chaîne de traitement radio-fréquence dans un contexte radio-logicielle ». Nantes, 2005. http://www.theses.fr/2005NANT2138.

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Résumé :

Les futurs terminaux de télécommunication sont basés sur des architectures de type software-radio pour lesquelles le traitement numérique du signal est prépondérant. Les circuits analogiques doivent alors interagir très fortement avec les composants numériques. Dans ce travail, nous proposons une approche permettant la modélisation comportementale de fonctions radio-fréquences conjointement avec des blocs numériques. Ces modèles sont décrits en VHDL AMS. L'aspect consommation électrique étant fondamentale pour les applications envisagées, nous proposons également des modèles d'estimation de la consommation. En utilisant cette approche, nous montrons qu'il est possible de simuler et d'estimer la consommation d'un circuit complexe tel qu'un amplificateur de puissance radio-fréquence linéarisé
The future portable devices are based on software-radio architectures which use mainly digital signal processing. In these architectures the analog circuits interact with the digital components. In this work, we propose an approach allowing the joint modelling of radio frequency functions with digital blocks. These models are written in VHDL AMS. The consumption aspect is fundamental for this type of applications. We propose also models for consumption estimation. Using this approach, we show that it is possible to simulate and estimate the electrical consumption of a complex circuit. This is demonstrated using a linearized radio-frequency power amplifier

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Rakotomalala, Imbolatiana. « Lecture de Tags miniatures pour les environnements électromagnétiques sévères ». Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALT048.

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Résumé :

La conception et la réalisation de tags RFID, notamment UHF, optimisés pour une application donnée a été, et reste un moteur de nombreux travaux de R&D, aussi bien au niveau académique qu’au niveau industriel. Lors de la dernière décennie ces développements se sont concentrés sur deux visions complémentaires, mais assez différentes en termes d’objectif final. L’une favorisant l’optimisation de l’antenne du tag alors que l’autre se concentrait sur les performances de la puce RFID. Dans cette thèse nous allons explorer une voie nouvelle qui vise la lecture de tags de dimensions très réduites pour des objets de nature métallique, placés dans un environnement métallique fermé et entièrement passif. Le travail présenté dans cette thèse se partage ainsi en deux axes. Le premier est consacré à l’étude et le développement de solutions pour transférer sans contact de signaux RFID dans le but d’alimenter des tags RFID dans un environnement métallique confiné. Le deuxième est dédié à la lecture des tag RFID miniature pour des petits objets métallique, à savoir le développement de solutions passives, permettant de lire efficacement des tags RFID miniatures placé sur des petits objets métalliques. Dans les deux aspects de notre travail, des considérations pratiques tel que le coût, l’intégration et la performance ont été évoqué dans le but d’obtenir une solution finale, que l’on peut produire à grande échelle pour l’industrie
The design and production of RFID tags, particularly UHF, optimized for a given application has been and remains a driving force behind many R&D projects, both at the academic and industrial levels. Over the last decade, these developments have focused on two complementary visions, but quite different in terms of final objective. One favored the optimization of the tag antenna while the other focused on the performance of the RFID chip. In this thesis, we explore a new way to read very small tags for metallic objects, placed in a closed and entirely passive metallic environment. The work presented in this thesis is thus divided into two axes. The first one is dedicated to the study and development of solutions for the contactless transfer of RFID signals in order to feed RFID tags in a confined metallic environment. The second one is dedicated to the development of passive solutions to efficiently read miniature RFID tags placed on small metal objects. In both aspects of our work, practical considerations such as cost, integration and performance have been addressed in order to achieve a final solution that can be produced on a large scale for the industry

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Huang, Yuanyuan. « Etude de l'exposition d'une population à un réseau de communication sans fil via les outils de dosimétrie et de statistique ». Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire, 2017. http://www.theses.fr/2017IMTA0009/document.

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Résumé :

Cette thèse propose une nouvelle méthode, via les outils de dosimétrie et de statistiques, pour l'évaluation de l'exposition globale d'une population aux champs électromagnétiques (EMFs) radiofréquences en prenant en compte les différentes technologies, usages et environnements... Nous avons analysé pour la première fois l'exposition moyenne d'une population induite par un réseau 3G, tout en considérant à la fois les émissions EMFs montantes et descendantes dans des différents pays, dans des différentes zones géographiques et pour les différents usages des mobiles. Les résultats montrent une forte hétérogénéité de l'exposition dans le temps et dans l'espace. Contrairement à la croyance populaire, l'exposition aux ondes EMFs 3G est dominée par les émissions montantes, résultant de l'usage voix et data. En outre, l'exposition moyenne de la population diffère d'une zone géographique à une autre, ainsi que d'un pays à un autre, en raison des différentes architectures de réseau cellulaire et de la variabilité de l'usage des mobiles. Ensuite, la variabilité et les incertitudes liées à ces facteurs ont été caractérisées. Une analyse de sensibilité basée sur la variance de l'exposition globale a été effectuée dans le but de simplifier son évaluation. Enfin, une méthodologie simplifiée basée sur des outils statistiques avancés a été proposée pour évaluer l'exposition réelle de la population en tenant compte de la variabilité liée à l'environnement de propagation, à l'usage, ainsi qu'aux émissions EMFs provenant des mobiles et des stations de base (BTS). Les résultats ont souligné l'importance de la densité de puissance reçue depuis les BTS pour l'exposition globale induite par un réseau macro LTE
Wireless communication technologies, since their introduction, have evolved very quickly and people have been brought in 30 years into a much closer world. In parallel radiofrequency (RF) electromagnetic fields (EMF) are more and more used. As a consequence, people's attentions around health risks of exposure to RF EMFs have grown just as much as their usages of wireless communication technologies. Exposure to RF EMFs can be characterized using different exposure metrics (e.g., incident field metrics, absorption metrics...). However, the existing methodologies are well suited to the maximum exposure assessment for the individual under the worst-case condition. Moreover in most cases, when dealing with exposure issues, exposures linked to RF EMF emitted from base stations (BTS) and by wireless devices (e.g, mobile phones and tablets) are generally treated separately. This thesis has been dedicated to construct and validate a new method for assessing the real day-to-day RF EMF exposure to a wireless network as a whole, exploring the people's daily life, including both downlink and uplink exposures and taking into account different technologies, usages, environments, etc. Towards these objectives, we analyzed for the first time the average population exposure linked to third generation network (3G) induced EMFs, from both uplink and downlink radio emissions in different countries, geographical areas, and for different wireless device usages. Results, derived from device usage statistics, show a strong heterogeneity of exposure, both in time and space. We show that, contrary to popular belief, exposure to 3G EMFs is dominated by uplink radio emissions, resulting from voice and data traffic, and average population EMF exposure differs from one geographical area to another, as well as from one country to another, due to the different cellular network architectures and variability of mobile usage. Thus the variability and uncertainties linked to these influencing factors were characterized. And a variance-based sensitivity analysis of the global exposure was performed for the purpose of simplifying its evaluation. Finally, a substitution model was built to evaluate the day-to-day global LTE induced EMFs exposure of a population taking into account the variability linked to propagation environment, usage, as well as EMFs from personal wireless devices and BTS. Results have highlighted the importance of received power density from BTS to the issue of global exposure induced by a macro LTE network. This substitution model can be further used to analyze the evolution of the wireless network in terms of EMF exposure

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Manyam, Venkata Narasimha. « Mixed-signal predistortion for small-cell 5G wireless nodes ». Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLT015.

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Résumé :

Les stations de base à petite échelle (picocellules et femtocellules) seront un des leviers principaux qui permettront d'atteindre l'objectif 1000X, objectif fixé par les grands acteurs du domaine des télécommunications visant à augmenter la capacité des réseaux mobiles sans fil 5G d'un facteur 1000 par rapport aux réseaux 4G. Dans ce type de réseau, l'amplificateur de puissance (PA) est responsable de la majorité de la consommation de puissance de la station de base. Pour minimiser sa consommation de puissance, le PA est polarisé proche de sont point de compression mais avec l'augmentation des largeurs de bande, ce dernier subit des effets de mémoire accrus qui viennent s'ajouter aux problèmes classiques de non-linéarités. Les systèmes de prédistorsion numérique (DPD), et analogique/RF(ARFPD) peuvent être utilisés pour améliorer le compromis linéarité / efficacité des PAs. Cependant pour les pico-cellules et femto-cellules utilisées dans le standard 5G, les prédistorseurs conventionnels ne sont adaptés pour des raisons de complexité et de consommation de puissance.Le modèle "Memory Polynomilal" (MP) est l'un des modèles de prédistorsion les plus attractifs pour modéliser les PAs, fournissant des performances intéressantes avec peu de coefficients. Cependant, la précision de ce modèle se dégrade pour les signaux large bance. Pour palier ce problème, nous proposons un nouveau modèle, le FIR-MP qui combine un filtre FIR au modèle MP classique. Pour valider et quantifier la précision du modèle proposé, nous avons effectué des simulations avec un modèle extrait par mesure de l'amplificateur sur étagère ADL5606 (GaAs 1W HBT PA). Les résultats de ces simulations présentent des améliorations du taux de fuite des canaux adjacents (ACLR) de 7,2 dB et 15,6 dB, respectivement, pour des signaux à 20 MHz et 80 MHz par rapport au modèle MP classique. Le FIR-MP a été également synthétisé en technologie CMOS FDSOI 28 nm. Les résultats de la synthèse ont donné une puissance globale de 9,18 mW and 116,2 mW, respectivement, pour les signaux de 20 MHz and 80 MHz.Basé sur le modèle proposé de FIR-MP, une nouvelle approche à signaux mixtes pour linéariser les PAs a été aussi étudiée. En fait, le filtre numérique FIR améliore la performance de correction de la mémoire sans aucune expansion de la bande passante et la linéarisation en bande de base permet d'éviter l'utilisation de composants RF dans la linéariseur. Ainsi, les contraintes en bande passante requises pour le DAC, les filtres de reconstruction et les blocs RF de l'émetteur sont relâchées comparés aux techniques conventionnelles de linéarisation numériques et RF. Nous avons ainsi étudié l'impact des diverses non-idéalités en utilisant un signal modulé à 80 MHz afin de dériver les exigences pour la mise en œuvre du circuit. Les simulations ont montré qu'une résolution de 8 bits pour les coefficients et un SNR de 60 dB sont nécessaires pour atteindre un ACLR1 supérieur à 45 dBc. Ces résultats constituent un premier signe favorable dans l'optique d'une implémentation matérielle de la solution proposée, étape indispensable pour évaluer précisément sa consommation de puissance et sa complexité pour pouvoir la comparer à l'état de l'art des linéariseurs
Small-cell base stations (picocells and femtocells) handling high bandwidths (> 100 MHz) will play a vital role in realizing the 1000X network capacity objective of the future 5G wireless networks. Power Amplifier (PA) consumes the majority of the base station power, whose linearity comes at the cost of efficiency. With the increase in bandwidths, PA also suffers from increased memory effects. Digital predistortion (DPD) and analog RF predistortion (ARFPD) tries to solve the linearity/efficiency trade-off. In the context of 5G small-cell base stations, the use of conventional predistorters becomes prohibitively power-hungry.Memory polynomial (MP) model is one of the most attractive predistortion models, providing significant performance with very few coefficients. We propose a novel FIR memory polynomial (FIR-MP) model which significantly augments the performance of the conventional memory polynomial predistorter. Simulations with models extracted on ADL5606 which is a 1 W GaAs HBT PA show improvements in adjacent channel leakage ratio (ACLR) of 7.2 dB and 15.6 dB, respectively, for 20 MHz and 80 MHz signals, in comparison with MP predistorter. Digital implementation of the proposed FIR-MP model has been carried out in 28 nm FDSOI CMOS technology. With a fraction of the power and die area of that of the MP a huge improvement in ACLR is attained.An overall estimated power consumption of 9.18 mW and 116.2 mW, respectively, for 20 MHz and 80 MHz signals is obtained.Based on the proposed FIR-MP model a novel low-power mixed-signal approach to linearize RF power amplifiers (PAs) is presented. The digital FIR filter improves the memory correction performance without any bandwidth expansion and the MP predistorter in analog baseband provides superior linearization. MSPD avoids 5X bandwidth requirement for the DAC and reconstruction filters of the transmitter and the power-hungry RF components when compared to DPD and ARFPD, respectively.The impact of various non-idealities is simulated with ADL5606 (1 W GaAs HBT PA) MP PA model using 80 MHz modulated signal to derive the requirements for the integrated circuit implementation. A resolution of 8 bits for the coefficients and a signal path SNR of 60 dB is required to achieve ACLR1 above 45 dBc, with as little as 9 coefficients in the analog domain. Discussion on the potential circuit architectures of subsystems is provided. It results that an analog implementation is feasible. It will be worth in the future to continue the design of this architecture up to a silicon prototype to evaluate its performance and power consumption

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De, Mari Matthieu. « Allocations de ressources dans les réseaux sans fils énergétiquement efficaces ». Thesis, CentraleSupélec, 2015. http://www.theses.fr/2015SUPL0014/document.

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Résumé :

Dans le cadre de cette thèse, nous nous intéressons plus particulièrement àdeux techniques permettant d’améliorer l’efficacité énergétique ou spectrale desréseaux sans fil. Dans la première partie de cette thèse, nous proposons de combinerles capacités de prédictions du contexte futur de transmission au classiqueet connu tradeoff latence - efficacité énergétique, amenant à ce que l’on nommeraun réseau proactif tolérant à la latence. L’objectif dans ce genre de problèmesconsiste à définir des politiques de transmissions optimales pour un ensembled’utilisateur, qui garantissent à chacun de pouvoir accomplir une transmissionavant un certain délai, tout en minimisant la puissance totale consommée auniveau de chaque utilisateur. Nous considérons dans un premier temps le problèmemono-utilisateur, qui permet alors d’introduire les concepts de tolérance àla latence, d’optimisation et de contrÃ´le de puissance qui sont utilisés dans lapremière partie de cette thèse. L’extension à un système multi-utilisateurs estensuite considérée. L’analyse révèle alors que l’optimisation multi-utilisateurpose problème du fait de sa complexité mathématique. Mais cette complexitépeut néanmoins être contournée grâce aux récentes avancées dans le domainede la théorie des jeux à champs moyens, théorie qui permet de transiter d’unjeu multi-utilisateur, vers un jeu à champ moyen, à plus faible complexité. Lessimulations numériques démontrent que les stratégies de puissance retournéespar l’approche jeu à champ moyen approchent notablement les stratégies optimaleslorsqu’elles peuvent être calculées, et dépassent les performances desheuristiques communes, lorsque l’optimum n’est plus calculable, comme c’est lecas lorsque le canal varie au cours du temps.Dans la seconde partie de cettethèse, nous investiguons un possible problème dual au problème précédent. Plusspécifiquement, nous considérons une approche d’optimisation d’efficacité spectrale,à configuration de puissance constante. Pour ce faire, nous proposonsalors d’étudier l’impact sur le réseau des récentes avancées en classification d’interférence.L’analyse conduite révèle que le système peut bénéficier d’uneadaptation des traitements d’interférence faits à chaque récepteur. Ces gainsobservés peuvent également être améliorés par deux altérations de la démarched’optimisation. La première propose de redéfinir les groupes d’interféreurs decellules concurrentes, supposés transmettre sur les mêmes ressources spectrales.L’objectif étant alors de former des paires d’interféreurs “amis”, capables detraiter efficacement leurs interférences réciproques. La seconde altération portele nom de “Virtual Handover” : lorsque la classification d’interférence est considérée,l’access point offrant le meilleur SNR n’est plus nécessairement le meilleuraccess point auquel assigner un utilisateur. Pour cette raison, il est donc nécessairede laisser la possibilité au système de pouvoir choisir par lui-même la façondont il procède aux assignations des utilisateurs. Le processus d’optimisationse décompose donc en trois parties : i) Définir les coalitions d’utilisateurs assignésà chaque access point ; ii) Définir les groupes d’interféreurs transmettantsur chaque ressource spectrale ; et iii) Définir les stratégies de transmissionet les traitements d’interférences optimaux. L’objectif de l’optimisationest alors de maximiser l’efficacité spectrale totale du système après traitementde l’interférence. Les différents algorithmes utilisés pour résoudre, étape parétape, l’optimisation globale du système sont détaillés. Enfin, des simulationsnumériques permettent de mettre en évidence les gains de performance potentielsofferts par notre démarche d’optimisation
In this thesis, we investigate two techniques used for enhancing the energy orspectral efficiency of the network. In the first part of the thesis, we propose tocombine the network future context prediction capabilities with the well-knownlatency vs. energy efficiency tradeoff. In that sense, we consider a proactivedelay-tolerant scheduling problem. In this problem, the objective consists ofdefining the optimal power strategies of a set of competing users, which minimizesthe individual power consumption, while ensuring a complete requestedtransmission before a given deadline. We first investigate the single user versionof the problem, which serves as a preliminary to the concepts of delay tolerance,proactive scheduling, power control and optimization, used through the first halfof this thesis. We then investigate the extension of the problem to a multiusercontext. The conducted analysis of the multiuser optimization problem leads toa non-cooperative dynamic game, which has an inherent mathematical complexity.In order to address this complexity issue, we propose to exploit the recenttheoretical results from the Mean Field Game theory, in order to transitionto a more tractable game with lower complexity. The numerical simulationsprovided demonstrate that the power strategies returned by the Mean FieldGame closely approach the optimal power strategies when it can be computed(e.g. in constant channels scenarios), and outperform the reference heuristicsin more complex scenarios where the optimal power strategies can not be easilycomputed.In the second half of the thesis, we investigate a dual problem to the previousoptimization problem, namely, we seek to optimize the total spectral efficiencyof the system, in a constant short-term power configuration. To do so, we proposeto exploit the recent advances in interference classification. the conductedanalysis reveals that the system benefits from adapting the interference processingtechniques and spectral efficiencies used by each pair of Access Point (AP) and User Equipment (UE). The performance gains offered by interferenceclassification can also be enhanced by considering two improvements. First, wepropose to define the optimal groups of interferers: the interferers in a samegroup transmit over the same spectral resources and thus interfere, but can processinterference according to interference classification. Second, we define theconcept of ’Virtual Handover’: when interference classification is considered,the optimal Access Point for a user is not necessarily the one providing themaximal SNR. For this reason, defining the AP-UE assignments makes sensewhen interference classification is considered. The optimization process is thenthreefold: we must define the optimal i) interference processing technique andspectral efficiencies used by each AP-UE pair in the system; ii) the matching ofinterferers transmitting over the same spectral resources; and iii) define the optimalAP-UE assignments. Matching and interference classification algorithmsare extensively detailed in this thesis and numerical simulations are also provided,demonstrating the performance gain offered by the threefold optimizationprocedure compared to reference scenarios where interference is either avoidedwith orthogonalization or treated as noise exclusively

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Mohamed, Abdelhamed. « Optimization Techniques for Reconfigurable Intelligent Surfaces Assisted Wireless Networks ». Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2022. http://www.theses.fr/2022UPAST137.

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Résumé :

Récemment, l'émergence des surfaces intelligentes reconfigurables (RIS) a suscité une vive attention de l'industrie et du monde universitaire. Un RIS est une surface plane constituée d'un grand nombre d'éléments réfléchissants passifs à faible coût. En ajustant soigneusement les déphasages des éléments réfléchissants, un RIS peut remodeler l'environnement sans fil pour une meilleure communication. En général, cette thèse fournit des contributions sur : (i) les performances des RIS basées sur des modèles de rayonnement électromagnétique précis et réalistes. De plus, elle fournit des cadres d'optimisation pour améliorer la performance des systèmes de communication dans les deux cas d'utilisation suivants : (i) Améliorer conjointement le taux d'information et la quantité de puissance récoltée dans un réseau sans fil multi-utilisateurs MISO descendant assisté par les RIS. (ii) améliorer l'efficacité spectrale pour un grand nombre d'utilisateurs situés en bordure de cellule ou de l'autre côté du RIS en utilisant des omni-surfaces intelligentes (IOS). Le chapitre 1 présente les défis à relever pour répondre aux exigences des réseaux 6G, le concept d'environnements radio intelligents et les RIS, qui constituent l'une des technologies habilitantes. Dans les communications futures, les RIS sont une technique clé qui aura des applications potentielles permettant d'obtenir une connectivité sans faille tout en consommant moins d'énergie. Le chapitre 2 présente les systèmes de communication assistés par RIS. Le principe de réflexion, le problème d'estimation de canal et le problème de conception du système sont présentés en détail. Les recherches de pointe sur les problèmes d'estimation de canal et de conception de système sont passées en revue. Le chapitre 3 étudie l'impact de modèles de reradiation réalistes pour les RIS en fonction de l'inter-distance sub-longueur d'onde entre les éléments proches du RIS, les niveaux de quantification des coefficients de réflexion, l'interaction entre l'amplitude et la phase des coefficients de réflexion, et la présence d'interférences électromagnétiques. En conclusion, notre étude montre que, en raison de contraintes de conception, telles que la nécessité d'utiliser des coefficients de réflexion quantifiés ou l'interaction inhérente entre la phase et l'amplitude des coefficients de réflexion, un RIS peut reradir la puissance vers des directions non désirées qui dépendent des ondes électromagnétiques prévues et interférentes. Le chapitre 4 aborde le problème de l'optimisation simultanée du taux d'information et de la puissance récoltée dans un réseau sans fil multi-utilisateurs MISO en liaison descendante avec surface intelligente reconfigurable (RIS) et transfert simultané d'information et de puissance sans fil (SWIPT). Un algorithme pratique est développé par une interaction entre l'optimisation alternée, l'optimisation séquentielle et les méthodes basées sur les prix. Le chapitre 5 propose un algorithme d'optimisation qui a un taux de convergence rapide en quelques itérations pour maximiser le taux de somme dans les canaux de diffusion MIMO assistés par IOS, qui peut être exploité pour servir l'utilisateur de bord de cellule et améliorer la couverture du réseau. La particularité de ce travail est de considérer que les coefficients de réflexion et de transmission d'un IOS sont étroitement couplés. Enfin, le chapitre 6 résume les principales conclusions de la thèse et discute des orientations futures possibles qui méritent d'être étudiées pour libérer tout le potentiel des RIS et les mettre en pratique
Recently, the emergence of reconfigurable intelligent surface (RIS) has attracted heated attention from both industry and academia. An RIS is a planar surface that consists of a large number of low-cost passive reflecting elements. By carefully adjusting the phase shifts of the reflecting elements, an RIS can reshape the wireless environment for better communication. In general, this thesis provides contributions on: (i) the performance of RISs based on accurate and realistic electromagnetic reradiation models. Moreover, it provides some of optimization frameworks for enhancing the communication system performance on the following two use case: (i) To jointly improves the information rate and the amount of harvested power in a RIS-aided MISO downlink multiuser wireless network. (ii) enhancing spectral efficiency for large number of users located on cell edge or on the other side of the RIS by utilizing the intelligent omni-surfaces (IOSs).Chapter 1 introduces the challenges of fulfilling the requirements of of 6G networks, the concept of smart radio environments and RIS as it is one of the enabling technologies. In future communications, RIS is a key technique that will have potential applications which will achieve seamless connectivity and less energy consumption at the same time. Chapter 2 also introduces the state-of-art optimization techniques developed for RIS-aided systems. Firstly, it introduces the system models of RIS-aided MIMO systems and then investigates the reflection principle of RISs. In addition, it introduces the Optimization techniques challenges of RIS-assisted systems. Also, the proposed optimization techniques for designing the continuous and discrete phase shifts are presented in detail. Chapter 3 studies the impact of realistic reradiation models for RISs as a function of the sub-wavelength inter-distance between nearby elements of the RIS, the quantization levels of the reflection coefficients, the interplay between the amplitude and phase of the reflection coefficients, and the presence of electromagnetic interference. In conclusion, our study shows that, due to design constraints, such as the need to use quantized reflection coefficients or the inherent interplay between the phase and the amplitude of the reflection coefficients, a RIS may reradiate power towards unwanted directions that depend on the intended and interfering electromagnetic waves. Chapter 4 considers the problem of simultaneously optimizing the information rate and the harvested power in a reconfigurable intelligent surface (RIS)-aided MISO downlink multiuser wireless network with simultaneous wireless information, and power transfer (SWIPT) is addressed. A practical algorithm is developed through an interplay of alternating optimization, sequential optimization, and pricing-based methods. Chapter 5 proposes an optimization algorithm that has a rapid convergence rate in a few iterations for maximizing the sum rate in IOS-aided MIMO broadcast channels, which can be exploited to serve the cell-edge user and enhance network coverage. This work's distinguishable feature lies in considering that the reflection and transmission coefficients of an IOS are tightly coupled. Finally, Chapter 6 summarizes the main findings of the thesis and discusses possible future directions that are worth investigating to unlock the full potential of RIS and bring it into practice

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Thèses sur le sujet « Transfert de puissance sans fil »

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