Dans un environnement intérieur, le problème de l'extraction du composant l'Angle de Arrivée de la Line-of-Sight entre un émetteur et un récepteur Wi-Fi utilisant un lien SIMO est la principale préoccupation de cette thèse. Un des principaux défis à relever est dû au riche canal multipath que les environnements intérieurs apprécient. C'est ainsi parce que multipath résulte du fait que le canal de propagation se compose de plusieurs obstacles et réflecteurs. Ainsi, le signal reçu arrive comme un ensemble imprévisible de réflexions et / ou d'ondes directes avec son degré d'atténuation et de retard. D'autres défis sont la limitation des ressources, telles que le nombre d'antennes, la bande passante disponible et le rapport Signal / Bruit; sans parler des «imperfections» Wi-Fi, telles que les disparités de gain / phase entre les antennes et les problèmes de synchronisation entre l'émetteur et le récepteur. Dans cette thèse, notre objectif principal est de mettre en place un système en temps réel qui pourrait mesurer l'angle entre un émetteur et un récepteur en présence de tous les défis. En particulier, nous avons pris en compte tous les facteurs qui perturbent le problème d'estimation de l'angle articulaire et du délai et formulé un modèle de système en conséquence. Ces facteurs sont les suivants: Sampling Frequency offset (SFO), Carrier Frequency Offset (CFO), et Phase/Delay offsets à chaque antenne. Pour compenser l'efficacité de ces facteurs critiques, nous proposons une méthode d'étalonnage optimale pour compenser tous leurs effets. Cette thèse comprendra également d'autres méthodes théoriques qui doivent faire face au problème d'estimation de l'angle d'arrivée, à partir du point de vue de la compression et du traitement du signal. / In an indoor environment, the problem of extracting the Angle-of-Arrival of the Line-of-Sight component between a transmitter and Wi-Fi receiver using a SIMO link is the main concern of this thesis. One main challenge in doing so is due to the rich multipath channel that indoor environments enjoy. This is so because multipath results from the fact that the propagation channel consists of several obstacles and reflectors. Thus, the received signal arrives as an unpredictable set of reflections and/or direct waves each with its own degree of attenuation and delay. Other challenges are limitation of resources, such as number of antennas, available bandwidth, and Signal-to-Noise-Ratio; not to mention the Wi-Fi ”imperfections”, such as gain/phase mismatches between antennas and synchronisation issues between transmitter and receiver. In this thesis, our main focus is implementing a real-time system that could measure the angle between a transmitter and receiver in the presence of all challenges. In particular, we have taken into account all factors that perturb the Joint Angle and Delay estimation problem and formulated a system model accordingly. These factors are: Sampling Frequency offset (SFO), Carrier Frequency Offset (CFO), Phase and Delay offsets at each antenna. To compensate for the effect of these critical factors, we propose an offline calibration method to compensate for all their effects. This thesis will also include other theoretical methods that have to deal with Angle-of-Arrival Estimation problem from compressed sensing and signal processing point of views.

Dans le cadre d'un suivi régulier de patients âgés pouvant souffrir de maladie d'Alzheimer, de nombreuses applications, dont leur localisation, s'avèrent utiles. Un système de localisation compact dédié à un environnement en intérieure est nécessaire. Cette thèse est dédiée à la réalisation d'un système de localisation pouvant répondre à cette attente. Le système développé (Indoor Localisation System, ILS) permet la localisation en trois dimensions d'un badge actif (Active Tag, AT) relativement à une ancre unique (Localisation Base Station, LBS). Le système utilise le principe de radar monopulse multistatique FMCW(Frequency Modulation Continuos Wave) et exploite la bande de fréquence Européenne ULB (6-8.5 GHz). La méthode employée pour l'ILS est une méthode goniométrique se basant sur la mesure conjointe de la différence de fréquence d'arrivée (FDoA) et la différence de phase d'arrivée (PDoA) pour l'estimation de la distance radiale et des angles de direction (azimut et élévation) de l'AT relativement au plan formé par l'ILS. Afin de valider ce système, un prototype d'ILS a été réalisé à Télécom ParisTech.L'objectif de cette thèse est d'obtenir un système de localisation compact permettant de localiser un badge actif avec une précision submétrique dédié pour les environnements en intérieurs exposés aux problèmes de multi-trajets. / Regular and accurate position monitoring of elderly suffering from dementia related problems (Alzheimer) may be required. To assist their monitoring a compact and a less complex indoor localization system is compulsary. This thesis is dedicated to design a Line-of-Sight (LoS) system to allow the indoor localization. The thesis aims to develop an Indoor Localization System (ILS) for three-dimension position estimates with respect to single Localization Base Station as an anchor. The designed ILS uses an Active-Tag (AT) as remote targel. The system uses the monopulse multistatic FMCW radar principle and covers the European UWB (6-8.5 GHz) frequency band. The designed ILS is based on the frequency-difference of arrival (FDoA) and the phase-difference-of-arrival (POoA) techniques for the radial-distance and the angles (azimuth and elevation) estimates. In order to validate this system, a prototype of the ILS is designed at Telecom ParisTech, France.The objective of the designed ILS is to have a localization system with an accuracy in few centimeters in Line-of-Sight condition. The system is designed to need a single anchor, and simultaneously addressing the indoor challenges such as multipaths, strong signal attenuations, reflections, etc.