Nous avons évalué l'apport de l'analyse de la texture de radiographies de l'os trabéculaire sur le diagnostic de l'ostéoporose et sur le pronostic de l'arthrose. Tout d'abord, la combinaison de la densité minérale osseuse et de l'analyse de texture de la microarchitecture osseuse a été étudiée dans la perspective d'améliorer la détection des fractures ostéoporotiques. La texture a été analysée avec le paramètre fractal H et le TBS (Trabecular Bone Score) calculés sur des régions d’intérêt de radiographies du calcanéum et de densitométries osseuses aux vertèbres, respectivement. L'information supplémentaire apportée par l'analyse de texture a permis de discerner des femmes avec des fractures de fragilité dans le groupe des patientes non ostéoporotiques. Dans un second temps, des techniques de prétraitement ou de filtrage des images ont été exploitées afin d'améliorer l'analyse de la texture osseuse. L'une des dernières méthodes de décomposition variationnelle a été comparée avec des techniques classiques de filtrage. Les prétraitements améliorent certaines caractéristiques de texture, mais parmi celles-ci, le paramètre fractal H était plus robuste puisqu'il restait au même niveau de performance sans nécessiter de prétraitement. Enfin, les capacités prédictives de l'analyse de texture dans la progression de l'arthrose ont été étudiées à partir de radiographies numérisées du genou. La progression de l'arthrose a été évaluée par la variation du score radiographique de Kellgren et Lawrence à 4 ans d'intervalle. La signature fractale et l'entropie mesurées sur le compartiment tibio-fémoral latéral étaient significativement associées à la progression de la gonarthrose. / We have evaluated the added value of trabecular bone radiography's texture analysis to improve osteoporosis diagnosis and osteoarthritis prognosis. Firstly, fracture discrimination by combined Bone Mineral Density (BMD) and microarchitectural texture analysis has been studied. The Spine Trabecular Bone Score (TBS) and calcaneus mean Hurst parameter (H) has been assessed. The texture parameters have helped to classify a subset of non-osteoporotic women into a group with a higher risk of fractures. Secondly, preprocessing or filtering methods have been used to improve bone texture analysis. One of the latest variational decomposition model has been compared to classical filtering methods. Preprocessing improve some texture features but among them the fractal parameter H is more reliable since it doesn't need preprocessing to obtain the same performance. At last, the predictive ability of texture analysis with respect to knee osteoarthritis progression has been studied from digitalized radiography. The progression of knee osteoarthritis has been evaluated by the change in Kellgren and Lawrence scale at 4 years. The fractal signature and entropy assessed on lateral tibiofemoral compartment have been significantly associated with knee osteoarthritis progression.

Les récepteurs pour les communications sans fil très haut débit à 60 GHz tirent profit des innovations des liens filaires afin de réduire le budget de puissance, ce qui permettra l'intégration de la prochaine génération des terminaux portables sans fil. L’implémentation d’un égaliseur de canal à décision rétroactive, utilisant des signaux mixtes, est proposé pour diminuer la consommation globale du système. Dans ce mémoire, la réduction de consommation est atteinte par l'élimination de l'horloge du chemin de rétroaction de l’égaliseur. Inspiré par des récents développements en traitement des signaux numériques en temps continu, une ligne à retard numérique est aussi introduite. Le système conçu vise à atténuer les effets causés par les réflexions du signal dans des contextes de transmission en contact visuel entre le transmetteur et le récepteur. Les résultats théoriques montrent ainsi une consommation dépendante de la réalisation du canal. En outre, un élément de délai numérique programmable est proposé en tant qu’élément granulaire de la ligne à retard, en exploitant la polarisation de substrat des transistors, afin d’atteindre un réglage des délais extrêmement fin. Des démonstrateurs sur Silicium ont été fabriqués et caractérisés en technologie 28 nm FDSOI (Fully Depleted Silicon Over Insulator) pour démontrer les concepts proposés dans cette thèse. / Receivers for 60GHz wireless communications have been profiting from innovation in wired links in order to meet a power budget that will enable integration in next‐generation high-speed portable wireless terminals. Mixed‐signal implementations of the Decision Feedback Equalizer (DFE) have been proposed to alleviate overall system consumption. In this thesis, power minimization is pursued by removing the clock from the feedback path of the DFE. Inspired by recent developments in Continuous‐Time Digital Signal Processing, a continuous‐time digital delay line is used. The design aims at mitigating wireless channel impairments caused by signal reflections in typical Line‐of‐Sight, indoors deployment conditions. The system is shown theoretically to achieve channel‐dependent power consumption within acceptable Bit Error Rate performance for decoding. Moreover, a programmable digital delay element is proposed as the granular element of the delay line that exploits body biasing to achieve a coarse/fine functionality. Prototype DFE and delay lines have been fabricated and characterized in 28nm Fully Depleted Silicon Over Insulator technology (FDSOI).

Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελεί βιβλιογραφική έρευνα στο επιστημονικό πεδίο της προσαρμοστικής ακύρωσης θορύβου (ANC). Αρχικά γίνεται μια αναφορά στη γενική φιλοσοφία της ANC, παρατίθεται μια σύντομη ιστορική αναδρομή και αναφέρονται τα πεδία εφαρμογής της ANC. Γίνεται ανάλυση των βασικών κατηγοριών προσαρμοστικής ακύρωσης θορύβου βασισμένες στον εμπροσθοτροφοδοτούμενο και στον ανατροφοδοτούμενο έλεγχο. Πρώτα συζητείται η δομή του ευρυζωνικού προσαρμοστικού εμπροσθοτροφοδοτούμενου ελέγχου, με την εξαγωγή και την ανάλυση του αλγόριθμου FXLMS. Στη συνέχεια αναλύονται τα στενής ζώνης εμπροσθοτροφοδοτούμενα συστήματα, εισάγοντας τη μέθοδο σύνθεσης κυματομορφής, τα προσαρμοστικά φίλτρα αποκοπής και την ANC πολλαπλών συχνοτήτων. Έπειτα αναπτύσσεται η έννοια της προσαρμοστικής ακύρωσης μέσω ανατροφοδοτούμενου έλεγχου από τη σκοπιά των σημάτων αναφοράς προσδίδοντας μια συσχέτιση με τα συστήματα εμπροσθοτροφοδότησης. Εν συνεχεία, η ανάλυση των μονοκαναλικών συστημάτων επεκτείνεται στα πολυκαναλικά συστήματα ANC. Παρουσιάζονται διάφορες online τεχνικές μοντελοποίησης δευτερεύουσας διαδρομής. Επιπρόσθετα, παρουσιάζονται διάφοροι ειδικοί ANC αλγόριθμοι όπως δικτυωτή ANC, ANC στο πεδίο της συχνότητας, ANC υποζώνης και ο αναδρομικός αλγόριθμος ελαχίστων τετραγώνων (RLS). Τέλος παρουσιάζονται αναλυτικά οι εφαρμογές της προσαρμοστικής ακύρωσης σε πρακτικό και πειραματικό επίπεδο, ενώ δίνεται μια ποσοτική συνεισφορά στη μείωση θορύβου. / This thesis is a literature research in the scientific field of adaptive noise cancellation (ANC). Originally becomes a reference to the general philosophy of the ANC, given a brief historical overview and a reference to the fields of application of ANC . An analysis of the main categories of adaptive noise cancellation based on feed-forward and feedback control. First a discussion is made, of the structure of broadband adaptive feed-forward control by extracting and analyzing the FXLMS algorithm. Then an analysis of narrowband feedforward systems is given, introducing the waveform synthesis method, adaptive notch filters and multiple frequency ANC. Then we develope the concept of adaptive cancellation via feedback control from the perspective of reference signals giving a correlation to feedforward systems. Subsequently, the analysis of single channel systems extends in multi-channel ANC. Various online secondary path modeling techniques are presented. Additionally, several special ANC algorithms are presented, such as lattice ANC, ANC in the frequency domain, subband ANC and the recursive least squares algorithm (RLS). Finally applications of adaptive cancellation are presented in detail, on practical and experimental level, given a qualitative contribution to noise reduction.

Στην παρούσα διπλωματική αναπτύχθηκε μια μέθοδος ψηφιακής επεξεργασίας σημάτων για ακουστικά σήματα συμβατή με πραγματικού χρόνου επεξεργασία. Αρχικά έγινε περίληψη των λειτουργιών των επεξεργαστών ειδικού σκοπου. Έγινε μελέτη της ανάλυσης στο πεδίο της συχνότητας καθώς και της συνάρτησης συνεκτικότητας. Για τους σκοπούς της διπλωματικής υλοποιήθηκε αλγόριθμος αφαίρεσης θορύβου από σήματα ομιλίας που αξιοποιεί την συνάρτηση συνεκτικότητας και χρησιμοποιεί είσοδο από δύο μικρόφωνα. Ο αλγόριθμος αυτός υλοποιήθηκε και δοκιμάστικε σε μη-πραγματικό χρόνο σε μαθηματικό λογισμικό , καθώς και σε πραγματικό χρόνο σε επεξεργαστή ειδικού σκοπού. / In this thesis, a method of digital signal processing for acoustic signals was developed, compatible with real-time processing. At first, a review of the operations that special purpose digital signal processors feature. We also studied the frequency domain analysis and the coherence function in depth. For the purposes of this thesis an algorithm of noise reduction from speech signals was implemented, that exploits the coherence function and takes two microphone signals as inputs. The algorithm was implemented offline in a mathematical software, as well as real time in a special purpose digital signal processor.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετώνται μέθοδοι διαχωρισμού σημάτων σε ανεξάρτητες συνιστώσες. Αφού δοθεί ο ορισμός του προβλήματος και μια αναφορά στις κυριότερες μεθόδους για την αντιμετώπισή του, γίνεται σαφές ότι δεν μπορούν να σχεδιαστούν γενικές μέθοδοι διαχωρισμού σημάτων. Παρά την πληθώρα των πρακτικών προβλημάτων στα οποία βρίσκει εφαρμογή το μαθηματικό πρότυπο, δεν είναι δυνατός ο σχεδιασμός μιας ενιαίας μεθόδου που να αντιμετωπίζει αποτελεσματικά όλες τις περιπτώσεις διαχωρισμού σημάτων. Ο αναγνώστης πληροφορείται για τις περιοχές έρευνας και ανάπτυξης των διαφόρων μεθόδων καθώς και για τις εφαρμογές τους σε διάφορους τομείς της σύγχρονης επιστήμης. Στη συνέχεια, υλοποιούνται κάποιες από αυτές τις μεθόδους και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα προσομοίωσης πραγματικών πειραματικών δεδομένων που λήφθηκαν για την εκπόνηση της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας. Τα αποτελέσματα εξάγονται με την χρήση και υλοποίηση αλγόριθμου επεξεργασίας των δεδομένων στο πρόγραμμα Matlab και μελετώνται εκτενέστερα με το πρόγραμμα Adobe Audition 1.5. Τέλος, παρουσιάζονται τα συμπεράσματα από την εφαρμογή του αλγόριθμου στα πραγματικά δεδομένα και δίνεται μια μαθηματική- θεωρητική βάση για την βελτιστοποίηση των μεθόδων διαχωρισμού σημάτων. / -

Στα πλαίσια αυτής της διπλωματικής εργασίας υλοποιήθηκε η σύσταση G.721 της International Telecommunication Union (ITU-CCITT) η οποία περιγράφει την προσαρμοστική διαφορική παλμοκωδική διαμόρφωση (Adaptive Differential Pulse Code Modulation-ADPCM) για κανάλια 32 Kbps με συχνότητα δειγματοληψίας 8 KHz. Η διαμόρφωση αυτή χρησιμοποιείται για συμπίεση δεδομένων σε πραγματικό χρόνο, ιδίως φωνής, κατά τη μετάδοση σε ένα τηλεπικοινωνιακό κανάλι. Πρόκειται για μια από τις παλαιότερες τεχνικές κωδικοποίησης φωνής, η οποία εκμεταλλεύεται την υψηλή συσχέτιση των φωνητικών σημάτων παρέχοντας υψηλή απόδοση. Η υλοποίηση πραγματοποιήθηκε στην αναπτυξιακή κάρτα C6211/C6711 DSK, πυρήνας της οποίας είναι ο ψηφιακός επεξεργαστής σήματος κινητής υποδιαστολής TMS320C6711 της Texas Instruments. Ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά της οικογένειας TMS320 στην οποία αυτός ανήκει είναι η προχωρημένη Very Long Instruction Word (VLIW) αρχιτεκτονική, VelociTITM, η οποία παρέχει υψηλό παραλληλισμό πολλών βαθμίδων για την εκτέλεση πολλών εντολών στη διάρκεια ενός ωρολογιακού κύκλου. Η υψηλή απόδοση αυτού του επεξεργαστή, η ύπαρξη μετατροπέων A/D και D/A που εξασφαλίζουν την εύκολη είσοδο και έξοδο πραγματικών σημάτων, η ύπαρξη ενός πλήρους συνόλου αναπτυξιακών εργαλείων λογισμικού για εύκολο προγραμματισμό (Code Composer Studio v.1.23) κι η εύκολη διασύνδεση της αναπτυξιακής κάρτας με προσωπικό υπολογιστή, μέσω της παράλληλης θύρας επικοινωνιών, την καθιστούν ένα ισχυρό εργαλείο για την ανάπτυξη εφαρμογών της ψηφιακής επεξεργασίας σημάτων, της επεξεργασίας και συμπίεσης φωνής, τηλεπικοινωνιακών εφαρμογών κ.ά. Η εργασία αυτή δομείται σε τρία κεφάλαια. Στο 1ο κεφάλαιο περιγράφονται τα βασικά χαρακτηριστικά του επεξεργαστή TMS320C6711, στο 2ο κεφάλαιο, η σύσταση G.721 και στο 3ο περιγράφεται η υλοποίηση του αλγορίθμου μαζί με τις πειραματικές μετρήσεις και τα συμπεράσματα. Τέλος, στο παράρτημα, παρατίθενται όλοι οι χρησιμοποιούμενοι κώδικες που αφορούν τον αλγόριθμο και την αναπαράσταση των αποτελεσμάτων. / Recommendation G.721 of the International Telecommunication Union (ITU-CCITT) that describes Adaptive Differential Pulse Code Modulation (ADPCM) for 32 Kbps channels with 8 KHz sampling frequency has been implemented within the framework of this diploma thesis. This modulation is utilized for real-time data compression, especially voice data, during transmission in telecommunications channels. It is one of the oldest well-known voice coding techniques that exploits high correlation inherit in speech signals and provides high performance. The implementation of ADPCM voice coding has been carried out in the C6211/C6711 Digital signal processing Starter Kit (DSK), which core processor is the floating point Digital Signal Processor (DSP) TMS320C6711 of Texas Instruments. This processor belongs to the TMS320 DSP family which one of the main characteristics is the advanced Very Long Instruction Word (VLIW) architecture, VelociTITM. The latter architecture provides high multistage parallelism for executing many commands during a clocking cycle. DSK’s easy connection with personal computers through the parallel communications port, DSP’s TMS320C6711 high performance, the existence of A/D and D/A converters that ensure simple input and output of real signals and the supporting of solid software development tools for easy programming (Code Composer Studio v.1.23) render DSK a powerful tool for implementing digital signal processing applications, speech processing and compression, telecommunications applications etc. This thesis is structured in three chapters. In Chapter 1, the basic characteristics of DSP TMS320C6711 are presented, whereas in Chapter 2, recommendation G.721 is described. The implementation of ADPCM source coding is presented in Chapter 3 along with several simulation results and conclusions. In the appendix, all source files are included.

Στα πλαίσια αυτής της εργασίας παρουσιάζεται ένα ενσωματωμένο σύστημα χαμηλού κόστους το οποίο καταγράφει, αποθηκεύει και επεξεργάζεται αναπνευστικό σήμα που έχει ληφθεί κατά τη διάρκεια ανθρώπινου ύπνου. Στα κεφάλαια που ακολουθούν αναλύεται η δομή ,οι επιμέρους συνιστώσες του συστήματος καθώς και μέθοδοι επεξεργασίας του σήματος. Αρχικά λοιπόν ορίζεται το ιατρικό και θεωρητικό υπόβαθρο πάνω στο οποίο στηρίζονται οι ισχυρισμοί και μέθοδοι που ακολουθούνται. Εν συνεχεία, γίνεται εισαγωγή στους στοιχειώδεις ορισμούς όπως αυτοί του μικροελεγκτή και ενσωματωμένου συστήματος και γίνεται μια πρώτη αναφορά στο μικροελεγκτή ADuC 7026 της Analog Devices που χρησιμοποιήσαμε και στα περιφερειακά αυτού. Επίσης γίνεται και ανάλυση των στοιχειωδών χαρακτηριστικών του περιβάλλοντος μVision της Keil που μας επιτρέπουν να κάνουμε προσομοιώσεις με μηδενικό υλικό στη διάθεσή μας. Στο επόμενο κεφάλαιο γίνεται αναλυτική επεξήγηση του μικροελεγκτή μας και δίνονται επιπλέον ενδεικτικά παραδείγματα με τα οποία γίνεται κατανοητές βασικές δυνατότητες που προσφέρει αυτός και στις οποίες θα στηριχθούμε για να δομήσουμε το δικό μας πρόγραμμα. Σημειώνουμε εδώ πως ο προγραμματισμός του μικροελεγκτή και των περιφερειακών του έγινε σε γλώσσα προγραμματισμού C. Στο τέταρτο κεφάλαιο επεξηγούμε τον αλγόριθμο που χρησιμοποιήσαμε για την επεξεργασία του σήματος και τους λόγους επιλογής του. Έπειτα παραθέτουμε αναλυτικά τον κώδικα της εφαρμογής μας και τέλος καταλήγουμε σε αποτελέσματα και συμπεράσματα. / Within this thesis, we present a low cost embedded system that records, stores and processes the respiratory signal of snores obtained during human sleep. In the following chapters we analyze the structure, each component of the system and the methods being implemented. Initially we define the medical and theoretical background on which we are based to build in our program and apply our methods. Moreover, we give the basic definitions such as the microcontroller's and the embedded system’s, and we make the first presentation of The next the microcontroller ADuC 7026 of Analog Devices and its peripherals that will be used for implementation. We also present the μVision Keil environment which enables us to emulate the microcontroller having at our disposal zero hardware. The next section gives a detailed explanation of this microcontroller and some basic examples of its programming possibilities are presented that will help us with the application. The programming of the microcontroller and its peripherals was done in C programming language. In the fourth chapter we explain the algorithm that will be used for the signal processing and the reasons for its selection. Afterwards the programming of the microcontroller is given and explained in detail and finally we conclude with the results.

The increasing number of portable devices, such as Smart phones, laptops, tablets etc, has certainly pushed up the market of wireless communication systems. These high performance devices need to comply with the strict requirements in terms of energy consumption. Battery capacity progress is relatively slower compared with the technological evolution of devices. Therefore, energy consumption issues can be solved when innovations are introduced in the processor design and architecture side. This thesis focuses on the word-length optimization for algorithms that run on wireless receivers with multiple antennas (MIMO). The study was made for the signal’s quantization. Earlier experiments have shown that the signal conversion from floating–point to fixed–point representation requires unaffordable Bit-Error-Rate (BER) simulations that may last for hours or even for days. During this thesis, a new divide-and-conquer method has been developed. It faces the ‘quantization problem’ hierarchically by grouping signals and exploiting the correlation between quantization error and Gaussian additive noise. BER simulations were limited by involving noise simulations. This method was successfully applied to a highly adaptive digital signal processing (DSP) algorithm, improving the total simulation time up to 84%. / Η αυξανόμενος αριθμός των κινητών συσκευών, όπως τα Smart phones, laptops, tablets κλπ, έχει εκτοξεύσει υψηλά την αγορά των ασύρματων συσκευών επικοινωνίας. Αυτές οι συσκευές υψηλής τεχνολογίας πρέπει να συμμορφώνονται με τις αυστηρές απαιτήσεις στα πλαίσια της κατανάλωσης ενέργειας. Η πρόοδος της αύξησης της χωρητικότητας της μπαταρίας χαρακτηρίζεται σχετικά αργή συγκρινόμενη με την τεχνολογική εξέλιξη των συσκευών. Ως εκ τούτου, θέματα που αφορούν στην κατανάλωση ενέργειας αντιμετωπίζονται όταν πραγματοποιούνται καινοτομίες στον τομέα της σχεδίασης και αρχιτεκτονικής επεξεργαστών. Η παρούσα διατριβή εστιάζει στην βελτιστοποίηση των μηκών λέξεων (word-length optimization) για αλγορίθμους που τρέχουν σε ασύρματους δέκτες με πολλαπλές κεραίες (MIMO). Η μελέτη αφορά στην κβαντοποίηση σημάτων (signal quantization). Προηγούμενα πειράματα έδειξαν ότι η μετατροπή των σημάτων άπειρης ακρίβειας (floating-point) σε πεπερασμένης (fixed-point) απαιτεί χρονοβόρες Bit-Error-Rate (BER) προσομοιώσεις που μπορεί να διαρκέσουν πολλές ώρες ή ακόμη και ημέρες. Κατά την διάρκεια της διπλωματικής εργασίας, αναπτύχθηκε μία νέα divide-and-conquer μέθοδος. Αντιμετωπίζει το πρόβλημα της κβαντοποίησης ιεραρχικά ομαδοποιώντας τα σήματα και εκμεταλλεύοντας την συσχέτιση του σφάλματος κβαντοποίσης (quantization error) και του προσθετικού Γκαουσιανού θορύβου (AWGN). Οι BER προσoμοιώσεις περιορίστηκαν περιλαμβάνοντας προσομοιώσεις θορύβου (noise simulations). Αυτή η μέθοδος εφαρμόστηκε επιτυχώς σε πολύπλοκο αλγόριθμο υψηλής προσαρμοστικότητας για DSP, βελτιώνοντας τον συνολικό χρόνο προσομοίωσης έως και 84%.

Les systèmes de communication par satellite d’aujourd’hui reposent principalement sur le multiplexage temporel pour optimiser leurs performances. Chaque utilisateur utilise le canal pendant une fraction de temps connu. Pendant cette période, la modulation et le taux de codage sont choisis de manière à transmettre le plus d’information possible. En pratique, ce schéma est facile à mettre en œuvre ce qui justifie sa popularité. Cependant, il est désormais bien connu que la répartition temporelle n’est pas optimale en termes d’efficacité spectrale offerte aux récepteurs. En effet, la stratégie qui consiste à superposer des données offre de meilleures performances que le multiplexage temporel. C’est dans ce contexte que s’inscrit la problématique de cette thèse. Le travail réalisé propose des applications du codage par superposition dans le domaine des communications par satellite. Tout d’abord, nous étudions la modulation hiérarchique qui est une implémentation du codage par superposition au niveau de la modulation. Les performances de ce type de modulation sont évaluées d’un point de vue théorique et pratique. Dans un deuxième temps, nous quantifions l’amélioration en termes d’efficacité spectrale que peut apporter la modulation hiérarchique pour les systèmes de communication par satellite. Les standards de diffusion par satellite DVB-SH et DVB-S2 fournissent un cadre pratique. Nous montrons que des gains non négligeables sont envisageables selon la configuration du système. Le dernier point abordé concerne un système où des utilisateurs communiquent entre eux à l’aide d’un satellite qui sert de relais. Nous proposons un schéma de communication où plusieurs utilisateurs émettent en même temps en coordonnant leur puissance de transmission. Ainsi, les signaux vont naturellement se superposer. Les récepteurs utilisent deux mécanismes pour le décodage des signaux : le codage réseau couche physique et la démodulation de constellations superposées. Finalement, les gains de performance obtenus dans les différents domaines par le codage par superposition ouvrent des perspectives pour des travaux futurs. / Modern satellite communication systems mainly rely on time sharing to optimize the throughput. Each receiver uses the channel during a given fraction of time. During this period, the transmission parameters (i.e., the modulation and the coding rate) are chosen in order totransmit as much information as possible. The scheme is easy to implement which explains its popularity. However, it is today well established that time sharing is not optimal in terms of spectrum efficiency offered to the receivers. Indeed, the scheme that consists in sending superposed data offers better performance than the time sharing. This thesis investigates the application of superposition coding in satellite communication systems. First of all, we study the performance of hierarchical modulation which is an implementation of superposition coding at the modulation level. We propose a performance evaluation method for such modulations. We also compare the performance of hierarchical and non hierarchical modulations in terms of spectrum efficiency and link unavailability. These two criteria are very important for broadcast system and we show that hierarchical modulations often offer better performance than non hierarchical modulations.Then, we study the performance improvement in terms of spectrum efficiency when using hierarchical modulation in satellite communication systems. Two issues are addressed. The first one is how to group the receivers in pairs in order to transmit data with a hierarchical modulation. The second issue is the computation of the spectrum efficiency. We show that significant gains are possible depending on the system configuration. The last part considers a system where multiple users communicate through a satellite. The satellite acts as a relay in our scenario. We propose a communication scheme where several users emit at the same time with appropriate transmitting power. Thus the signals naturally superpose and generate interference. The receivers use two mechanisms for decoding the signals: physical layer network coding and demodulation of superposed constellations. Finally, we explain how the performance improvements obtained by superposition coding in several scenarios open perspectives for future work.

Ce travail de thèse porte sur la modélisation des phénomènes de propagation affectant les signaux de navigation par satellite en environnement urbain dense avec une focalisation particulière sur les multitrajets et l'aspect large bande du canal de propagation espace/Terre. Le simulateur de canal pseudo temps-réel développé, SCHUN (Simplified CHannel for Urban Navigation), repose sur une approche hybride physico-statistique. La composante statistique de la modélisation permet essentiellement de générer une ville virtuelle à partir de distributions de bâtiments connues. Le reste de la modélisation s'appuie sur une approche physique simplifiée où les interactions ondes électromagnétiques/ville virtuelle reposent d'une part sur un modèle de macro-diffusion à l'échelle des façades, (3CM (Three Component Model)), et d'autre part sur un modèle physique de masquage du trajet direct par les bâtiments. Les principales méthodes numériques sous-jacentes sont l'optique physique et la théorie uniforme de la diffraction. Le simulateur de canal SCHUN ouvre aujourd'hui des perspectives intéressantes pour la modélisation large bande du canal de propagation espace/Terre. Optimisé pour des temps de calcul raisonnables, alliant une composante statistique à une composante physique simplifiée, ce simulateur a été conçu et validé par des mesures expérimentales pour répondre à des besoins de simulation des systèmes à diversité de satellite, diversité de réception, diversité de polarisation ou encore diversité de fréquence pour des applications de navigation par satellite. / This PhD work deals with land mobile satellite channel modelling and addresses the specific issue of satellite navigation systems in urban environments with a particular focus on multipath modelling and wide-band representation of the channel. The developed land mobile satellite channel simulator, SCHUN (Simplified CHannel for Urban Navigation), is based on a hybrid physical-statistical approach satisfying fast computation requirements. The statistical component of the modelling is mainly used during the virtual city synthesis step based on known statistical distributions of building height and street width. The rest of the modelling comes from deterministic methods using simplified electromagnetic interaction models reproducing building macro-scattering (3CM model (Three Component Model)) and building blockage of the direct path. The main underlying electromagnetic methods are the physical optics and the uniform theory of diffraction. The SCHUN simulator now opens interesting perspectives for the modelling of wide-band land mobile satellite propagation channel in dense urban environments. Optimised for pseudo real-time constraints, it uses both physical and statistical approaches. Furthermore, the SCHUN simulator has been designed and validated against measurements to answer specific needs of satellite diversity, receiving diversity, polarisation diversity or frequency diversity for satellite navigation applications.