Les matériaux absorbants des ondes électromagnétiques sont des éléments importants pour l'évaluation de nombreux systèmes électroniques militaires mais également civils. Ces matériaux sont utilisés, par exemple, pour la réduction des interférences électromagnétiques (EMI) dans divers composants sans fils, la réduction de la surface équivalente radar (SER) ou comme absorbants à l'intérieur des chambres de mesures. C’est cette dernière application qui est visée par les travaux de cette thèse. L’objectif de mes travaux de thèse est d’optimiser des matériaux absorbants utilisés dans les chambres anéchoïques. La géométrie et la composition du matériau absorbant sont les deux paramètres qui influencent la capacité d’absorption de l’onde électromagnétique par un matériau. Ce seront donc les deux pistes d’optimisation explorés durant cette thèse. Notre but est d’obtenir les absorbants présentant les plus faibles coefficients de réflexion et de transmission, soit une absorption élevée, ceci dans une large bande de fréquence. / The electromagnetic absorber materials are important elements for evaluating various electronic and civil systems. These materials are used, for example, for minimizing electromagnetic interferences (EMI) in different wireless components, for minimizing the radar cross section (RCS) or for usage in anechoic chambers. The latter application is the targeted work in this thesis. The objective of this work is to optimize the absorber materials used in anechoic chambers. The geometry and the material composition are the two parameters that influence the absorption of the electromagnetic wave inside the material itself. This are the two topics of optimization explored in this thesis. Our objective is to obtain material absorbers that have low reflection and transmission coefficients and high absorption in a large frequency band.

30% de la population Française dépassant l’âge des 60 ans en 2035, la notion d’accompagnement de la dépendance des personnes âgées est un enjeu sociétal avec l’impératif de prévention des risques à domicile. C’est dans ce contexte, avec l’arrivée des technologies d’intégration et de l’IoT que nous avons entrepris de concevoir et réaliser un patch électronique miniature capable de géolocalisation pour déclencher des alarmes en cas de fugue, de chute ou de déambulation. Un enjeu est la réalisation d‘antennes sur substrats souples comme éléments clés des fonctions de géolocalisation et de recharge par induction. Un travail de modélisation a permis l’optimisation d’antennes imprimées présentant un bon compromis intégration/performance. Un procédé technologique en salle blanche a été développé pour réaliser des antennes bicouches sur substrat polyimide souple. Plusieurs prototypes de patch complet ont été testés et validés en centre d’EHPAD / 30 % of the French population being over the age of 60 years in 2035, the notion of accompaniment of the elderly dependence is a societal challenge with the imperative of risks prevention at home. It is in this context, with the arrival of the technologies of integration and the IoT that we undertook to conceive and realize a miniature electronic patch capable of geolocalization to trigger alarms in the case of fugue, fall or wandering. A challenge is the design of antennas on flexible substrates as key elements of the functions of geolocalization and charging by induction. A modeling work allowed the optimization of printed antennas presenting a good compromise integration / performance. A technological process in the cleanroom was developed to carry out bilayers antennas on flexible substrate (polyimide). Several prototypes of complete patch were tested and validated in the EHPAD center.

Le but principal des réseaux mesh sans fil (Wireless Mesh Networks-WMNs) est de fournir une dorsale de communication pour un grand nombre d'utilisateurs, car les WMNs doivent supporter un trafic énorme. Dans cette thèse, nous visons la maximisation d'utilisation et la répartition équitable de la bande passante dans les WMNs. Nous considérons deux environnements : WMN utilisant la norme IEEE 802.11 MAC, qui est caractérisée par son déploiement répandu et peu cher, et WMN utilisant les antennes directionnelles, qui représentent une technologie clé pour la réutilisation spatiale dans les réseaux sans fil. Pour les WMMs basés sur IEEE 802.11, nous concevons NICC, un protocole de contrôle de congestion qui reconnaît la congestion comme un problème lié au voisinage, et non pas au lien. NICC gère la congestion par une collaboration entre les nœuds d’un voisinage sans fil. En faisant usage de certains champs sous-exploités dans l'en-tête IEEE 802.11, NICC fournit un retour de congestion implicite et multi-bit. Ceci assure un contrôle précis du trafic sans affecter la bande passante. Pour les WMNs utilisant les antennes directionnelles, nous concevons FreeDMAC, un protocole MAC basé sur la technologie TDMA. FreeDMAC garantit que chaque nœud est conscient de toutes les transmissions dans son voisinage, ce qui évite les problèmes MAC causés par les antennes directionnelles, et ainsi, améliore l'utilisation de la bande passante. En outre, FreeDMAC est capable de fournir deux niveaux d’équité: équité entre les liens et équité entre les flux / The main purpose of Wireless Mesh Networks (WMNs) is to provide a communication backbone for a high number of end-users, thus WMNs have to support heavy traffic load. In this thesis, we intend to maximize utilization and achieve fair allocation of the bandwidth resources in WMNs. We consider two WMN environments: WMN using the IEEE 802.11 MAC standard, which is characterized by its cheap devices and widespread deployment, and WMN using directional antennas, which are emerged as an attractive technology to enhance the spatial reusability in wireless networks. For WMM based on IEEE 802.11, we design NICC, a congestion control scheme that recognizes congestion as neighborhood-related problem, and not a link-based one. Indeed, complex interference among neighboring nodes is the main starvation cause in WMNs. Therefore, NICC handles congestion using mutual cooperation within a wireless neighborhood. NICC makes use of some underexploited fields in the IEEE 802.11frame header in order to provide an implicit multi-bit congestion feedback, and thus ensure accurate rate control without generating overhead, making efficient use of bandwidth. For WMN with directional antennas, we design FreeDMAC, a TDMA-based MAC scheme with contention-free scheduling. FreeDMAC guarantees that each node is aware of all ongoing transmissions in its neighborhood, and thus avoids directional-related problems such as deafness, making efficient use of bandwidth. Moreover, FreeDMAC presents a link-slot assignment that provides two levels of fairness: Per-link and per-flow fairness

Avec l'apparition de nouveaux standards, les nouveaux systèmes de télécommunication doivent être en mesure de faire cohabiter différentes normes sur une même antenne, de diminuer les interférences avec d’autres utilisateurs, d'améliorer le débit des transmissions, d'éviter les phénomènes d'évanouissements, d'assurer une meilleure efficacité dans la réception du signal... Afin de s'adapter avec un tel environnement évolutif et variable avec un minimum d'encombrement et de complexité, les antennes agiles en fréquence, en diagrammes de rayonnement et en polarisation ont été déployées. Le développement des composants actifs tels que les diodes PIN, les diodes varicaps et les MEMS, utilisés pour produire l'agilité, a facilité l'évolution rapide de ces antennes.Les travaux menées dans le cadre de cette thèse s'inscrivent dans ce contexte. Nous nous sommes intéressé à l'étude et la conception de nouvelles topologies d'antennes agiles.Nous avons essayé tout d'abord de définir le concept d'antenne agile et d'identifier les différentes techniques de reconfigurabilité avant de proposer une classification des antennes agiles en fonction de la fonctionnalité proposée, à savoir l'agilité en fréquence, en diagrammes de rayonnement et en polarisation.Les travaux présentés dans ce mémoire sont principalement axés sur l'étude de chacune de ces fonctionnalités. En effet, plusieurs topologies d'antennes ont été étudiées et expérimentalement caractérisés:- Une antenne carré multi bande avec fente fractale capable de commuter entre quinze bandes de fréquences de 0.5 à 6 GHz.- Une antenne elliptique ULB à rejet de bandes reconfigurable fonctionnant de 0.76 à 6 GHz.- Une antenne dipôle constitué de deux boucles circulaires identiques capables de piloter son diagramme de rayonnement dans trois directions différentes à 1.54 GHz.- Un dipôle avec réflecteurs et directeurs fonctionnant en trois modes, capable de rediriger son diagramme de rayonnement dans une direction privilégiée tout en modifiant l’angle d’ouverture du faisceau rayonné.- Une antenne à double boucles rectangulaires capable de commuter entre une polarisation linéaire à 1.54 GHz ou à 1.63 GHz, une polarisation circulaire droite et une polarisation circulaire gauche.Le choix de la technique de reconfigurabilité est les dicté par besoins de l’application visée. / With the emergence of new standards, new telecommunication systems must be able to cohabit different standards on the same antenna, to reduce interference with other users, improve the flow of communications, avoid the detrimental fading loss, ensure greater efficiency in the signal reception ... In order to adapt with such evolving and changing environment with minimal congestion and complexity, antennas with agile frequency, radiation patterns and polarization properties have been deployed. The development of active components such as PIN diodes, varactors diodes and MEMS switches used to produce agility, facilitated the rapid development of these antennas.Works carried out during this thesis fit into this context. We are interested in the study and design of new topologies of agile antennas.We tried at first to define the concept of agile antenna and identify the different techniques of agility before proposing a classification of agile antennas based on the proposed feature, namely agility in frequency, radiation patterns and polarization.Works presented in this thesis are mainly focused on the study of each of these features. Indeed, several topologies have been studied and experimentally characterized:- A square multiband antenna with fractal slot able to switch between fifteen frequency bands from 0.5 to 6 GHz.- An elliptical UWB antenna with reconfigurable rejection bands operating from 0.76 to 6 GHz.- A dipole antenna consists of two identical circular loops able to tilt its radiation pattern in three different directions at 1.54 GHz.- A dipole with reflectors and directors, working in three modes, able to steer its radiation pattern in a different direction while changing the opening angle of the radiated beam.- Rectangular bi-loop single-feed antenna able to toggle either between Linear Polarization (LP) and Circular Polarization (CP) or between two CP (Right Hand (RHCP) and Left Hand Circular Polarization (LHCP).The choice of used agility technique is dictated by needs of the targeted application.

La pénurie d'énergie et le manque d'infrastructures dans les régions rurales représentent une barrière pour le déploiement et l'extension des réseaux cellulaires. Les approches et techniques pour relier les stations de base (BSs) entre elles à faible coût et d'une manière fiable et efficace énergiquement sont l'une des priorités des opérateurs. Ces réseaux peu denses actuellement, peuvent évoluer rapidement et affronter une croissance exponentielle due principalement à l'utilisation des téléphones mobiles, tablettes et applications gourmandes en bande passante. La densification des réseaux est l'une des solutions efficaces pour répondre à ce besoin en débit élevé. Certes, l'introduction de petites BSs apporte de nombreux avantages tels que l'amélioration du débit et de la qualité du signal, mais entraîne des contraintes opérationnelles telles que le choix de l'emplacement des noeuds dans ces réseaux de plus en plus denses ainsi que leur alimentation. Les problèmes où la contrainte spatiale est prépondérante sont bien appropriés à la modélisation par la géométrie stochastique qui permet une modélisation réaliste de distribution des BSs. Ainsi, l'enjeu est de trouver de nouvelles approches de gestions d'interférence et de réductions de consommation énergétique dans les réseaux sans fil. Le premier axe de cette thèse s'intéresse aux méthodes de gestion d'interférence dans les réseaux cellulaires se basant sur la coordination entre les BSs, plus précisément, la technique Coordinated MultiPoint Joint Transmission (CoMP-JT). En CoMP-JT, les utilisateurs en bordure de cellules qui subissent un niveau très élevé d'interférences reçoivent plusieurs copies du signal utile de la part des BSs qui forment l'ensemble de coordination. Ainsi, nous utilisons le modèle r-l Square Point Process (PP) à fin de modéliser la distribution des BSs dans le plan. Le processus r-l Square PP est le plus adapté pour modéliser le déploiement réel des BSs d'un réseau sans fil, en assurant une distance minimale, (r - l), entre les points du processus. Nous discutons l'impact de la taille de l'ensemble de coordination sur les performances évaluées. Ce travail est étendu pour les réseaux denses WiFi IEEE 802.11, où les contraintes de portées de transmission et de détection de porteuse ont été prises en compte. Dans le deuxième axe du travail, nous nous intéressons à l'efficacité énergétique des réseaux mesh. Nous proposons l'utilisation des antennes directionnelles (DAs) pour réduire la consommation énergétique et améliorer le débit de ces réseaux mesh. Les DAs ont la capacité de focaliser la transmission dans la direction du récepteur, assurant une portée plus importante et moins d'énergie dissipée dans toutes les directions. Pour différentes topologies, nous dérivons le nombre de liens et montrons que ce nombre dépend du nombre de secteurs de l'antenne. Ainsi, en utilisant les simulations, nous montrons que le gain, en énergie et en débit, apporté par les DAs peut atteindre 70% dans certains cas. De plus, on propose un modèle d'optimisation conjointe d'énergie et du débit adapté aux réseaux WMNs équipés de DAs. La résolution numérique de ce modèle conforte les résultats de simulation obtenus dans la première partie de cette étude sur l'impact des DAs sur les performances du réseau en termes de débit et d'énergie consommée. Ces travaux de thèse s'inscrivent dans le cadre du projet collaboratif (FUI16 LCI4D), qui consiste à concevoir et à valider une architecture radio ouverte pour renforcer l'accès aux services broadband dans des lieux ne disposant que d'une couverture minimale assurée par un réseau macro-cellulaire traditionnel. / Today's networks continue to evolve and grow resulting more dense, complex and heterogeneous networks.This leads to new challenges such as finding new models to characterize the nodes distribution in the wireless network and approaches to mitigate interference. On the other hand, the energy consumption of WMNs is a challenging issue mainly in rural areas lacking of default electrical grids. Finding alternative technologies and approaches to reduce the consumed energy of these networks is a interesting task. This thesis focuses on proposing and evaluating interference management models for next generation wireless networks (5G and Very Dense High WLANs), and providing tools and technologies to reduce energy consumption of Wireless Mesh Networks (WMNs). Two different problems are thus studied; naturally the thesis is divided into two parts along the following chapters.The contribution of the first part of the thesis is threefold. Firstly, we develop our interference management coordination (CoMP-JT) model. The main idea of CoMP-JT is to turn signals generating harmful interference into useful signals. We develop a new model where BSs inside the coordinated set send a copy of data to border's users experiencing high interference. We consider the r-l Square point process to model the BSs distribution in the network. We derive network performance in terms of coverage probability and throughput. Additionally, we study the impact of the size of coordination set on the network performance. Secondly, we extend these results and provide a new model adopted for Dense Very high throughput WLANs. We take into consideration constraints of WLANs in our model such as carrier sensing range. Thirdly, we tackle resource allocation strategies to limit the interference in LTE networks. We study three cyclic allocation strategies: (i) the independent allocation, (ii) the static allocation and (iii) the load-dependent strategy. We derive tractable analytical expression of the first and second mean of interference. We validate the model using extensive simulations. Reducing the energy consumption and improving the energy efficiency of WMNs is our concern in the second part of the thesis. Indeed, we aim at studying the impact of directional antennas technology on the performance of WMNs, using both analysis and simulations. Fisrt, We derive the Number of Links (NLs) for the chain and grid topologies for different antennas beams. These results are based on the routing tables of nodes in the network. We consider different scenarios such as 1Source-NDestinations to model the downlink communications, NSources-1Destination to model the uplink communications and the 1Source-1Destination as a baseline scenario. Using ns-3 simulator, we simulate network performance in terms of Mean Loss Ratio, throughput, energy consumption and energy efficiency. Then, we study the impact of number of beams, network topology and size, the placement of the gateway on the network performance. Next, we go beyond simulations and propose an optimization framework minimizing the consumed energy while maximizing the network throughput for DAs WMNs. We consider a weighted objective function combining the energy consumption and the throughput. We use power control to adapt transmission power depending on the location of the next hop. This model is a first step to approve the obtained simulation results. We use ILOG Cplex solver to find the optimal solution. Results show that DAs improves the network throughput while reduce the energy consumption and that power control allows saving more energy. In this direction, the LCI4D Project aims at providing low cost infrastructure to connect isolated rural and sub-urban areas to the Internet. In order to reduce the installation and maintenance costs, LCI4D proposes the usage of self-configured Wireless Mesh Networks (WMNs) to connect multimode outdoor femtocells to the remote Marco cell (gateway).

Les systèmes électroniques sont au cœur de notre vie quotidienne, ils sont intégrés dans la plupart des objets que nous utilisons chaque jour, et dans des secteurs clés comme l’aéronautique, l’automobile, le spatial, l’électronique grand public... Les techniques d’alimentation classiques (pile ou batterie) restent difficiles à envisager dans certaines applications car, elles sont limitées en autonomie, elles nécessitent des remplacements périodiques et leur recyclage est coûteux. Afin de détourner ces contraintes, le concept de la transmission d’énergie sans fil se présente comme une alternative aux systèmes d’alimentation classiques. La récupération d'énergie électromagnétique a beaucoup attiré l'attention puisque la puissance RF est largement diffusée à partir de nombreuses ressources électromagnétiques fiables. De plus, les circuits électroniques et notamment microondes deviennent de plus en plus rapides à cause des fréquences de travail de plus en plus élevées. L’analyse fréquentielle seule ne peut répondre à un certain nombre d’interrogations dans ces circuits. Une analyse purement temporelle devient nécessaire pour résoudre et répondre à toutes les problématiques. Parmi les problèmes posés dans les circuits microondes, on s’intéresse à deux approches totalement complémentaires:• L’Intégrité du Signal qui représente le dysfonctionnement des circuits du à la distorsion des signaux. • La Compatibilité ElectroMagnétique qui est le résultat de l’encombrement des composants électroniques dans les circuits. La première approche se base sur les modèles de composants et peut prédire parfaitement la qualité des signaux pendant le placement et le routage des cartes électroniques. En revanche, il sera très difficile de mettre en évidence les causes du comportement anormal du circuit en question. La deuxième approche complémentaire de la première, et qui est l’analyse par la compatibilité électromagnétique permettra de couvrir les causes du problème tels que diaphonie (Cross Talk), rayonnement et susceptibilité des systèmes dans le but de corriger le circuit pour qu’il fonctionne correctement.La méthode de travail adoptée dans cette thèse consiste dans un premier temps à identifier les différents problèmes. Ensuite proposer des solutions via des codes de calcul existants (FDTD, FEM, MoM…) et qu’on pourra développer (2D) ou bien via des logiciels adaptés tels que Spice, Matlab, EMPro, ADS…..etc. / Electronic systems are integrated into most objects that we use every day, also in different key sectors such as, automotive, railway, spacial, defense and consumer electronics... Conventional feeding techniques remain difficult to envisage in certain applications because they are limited in their autonomy energy, and they require periodic replacements and their recycling is expensive. In this mind, the wireless power transfer is a very interesting solution, less expensive and aesthetic. This solution needs to pick up the RF power transmitted through the free space by a Rectenna and convert it to a DC voltage, to feed one or several wireless devices or to increase the operating life of batteries.The high operating frequencies makes the microwave circuits faster. Frequency analysis can’t answer a number of questions in these circuits. The introduction of the temporal analysis becomes necessary to solve and answer all the problems encountered. In fact, we are interested in two complementary approaches:• Signal integrity, which represents the malfunction of the circuits due to the distortion of the signals• ElectroMagnetic Compatibility, which is the result of the congestion of the electronic components in the circuits.• The first approach is based on component models and can perfectly predict signal quality during placement and routing of electronic boards. On the other hand, it will be difficult to highlight the causes of the abnormal behavior of the circuit. The second approach, is complementary of the first one, which is the analysis by the electromagnetic compatibility, who will allow to cover the causes of the problems such as cross talk, radiation and defined the susceptibility of this systems to work correctly.The working method adopted in this thesis consists in first identifying the various problems. Then propose solutions via existing calculation codes (FDTD, FEM, MoM ...) who can be developed or via the software such as Spice, Matlab, EMPro, ADS …Key words: Wireless power transfer, UWB systems, numerical methods, Rectenna systems, RF/DC converter, EMC analysis.

La détermination du diagramme de rayonnement d’une antenne installée sur un porteur est indispensable pour la validation des systèmes RF auxquels sont associées ces antennes. Lorsque l’antenne est placée sur le porteur, la structure rayonnante est formée par l’antenne et le porteur. Le diagramme doit être déterminé à grande distance de la source dans la zone de champ lointain. Suivant la fréquence de travail et la taille de la source rayonnante, cette distance peut être grande. Elle est par exemple de l’ordre 85m lorsque l’on cherche à caractériser à 88MHz une source rayonnante de dimension maximale 12m. Actuellement, cette distance de champ lointain, est obtenue lors des essais en vol au cours desquels l’aéronef est à 80km de la station sol relevant le diagramme. Cette méthode de caractérisation n’est pas tenable à long terme, en raison de son coût et des temps de mesure. C’est pourquoi Airbus Helicopter veut mettre en œuvre une mesure au sol mais ce dernier perturbe grandement le rayonnement. La méthode de caractérisation retenue permet d’effectuer les mesures au sol dans un espace réduit et permet de s’affranchir de l’influence du sol. La méthode retenue repose sur la caractérisation en champ proche dans une géométrie cylindrique, associée à une technique de correction de diagramme de rayonnement basée sur la décomposition de modes. La mesure champ proche requiert l’acquisition des données de champ proche sur une surface cylindrique, puis un algorithme de transformation développé en environnent MATLAB effectue le passage en champ lointain. Le champ lointain est décomposé en modes cylindriques, puis un filtrage modal est appliqué pour s’affranchir de l’influence du sol. / Aircraft antennas radiation pattern must be measured before radiofrequency systems deployment. When an antenna is on the aircraft, radiating structure is not only antenna element but it’s the set antenna and aircraft. Radiation pattern have to be determined at great distance from the radiating structure. This distance is located in area called far field area depending on the frequency of operation and the maximal size of the aircraft. For example, to measure an antenna on an aircraft of 12 m of long at 88 MHz; the far field area is at 85m.To get this distance, flight measurement is performed. During flight test, radiation pattern is determined by a ground station which is at 80 km of the aircraft. This method is very expensive and takes much time and causes serious delays on aircraft delivery. For these reasons Airbus Helicopters explores new innovative solution, like as radiation pattern measurement on the ground. The last one disturbs the radiation pattern. The proposed method allows to perform measurement in compact volume and cancel out the ground influence. Proposed solution is based on cylindrical near field measurement, and cylindrical modes decomposition. Near field data are scanned on cylinder surface, then an algorithm developed on MATLAB environment do near field to far field transformation. Cylindrical modes decomposition and modal filtering rid of ground reflections. Proposed solution has been validated numerically through comparison with electromagnetic simulator software results. Antenna measurement range in the laboratory has served to validate experimentally the proposed solution on a prototype in scale size.

Le problème de l'adaptation d'impédance en ingénierie des hyper fréquences et en électronique en général consiste à minimiser la réflexion de la puissance qui doit être transmise, par un générateur, à une charge donnée dans une bande de fréquence. Les exigences d'adaptation et de filtrage dans les systèmes de communication classiques sont généralement satisfaites en utilisant un circuit d'adaptation suivi d'un filtre. Nous proposons ici de concevoir des filtres d'adaptation qui intègrent à la fois les exigences d'adaptation et de filtrage dans un seul appareil et augmentent ainsi l'efficacité globale et la compacité du système. Dans ce travail, le problème d'adaptation est formulé en introduisant un problème d'optimisation convexe dans le cadre établi par la théorie de d'adaptation de Fano et Youla. De ce contexte, au moyen de techniques modernes de programmation semi-définies non linéaires, un problème convexe, et donc avec une optimalité garantie, est obtenu. Enfin, pour démontrer les avantages fournis par la théorie développée au-delà de la synthèse de filtres avec des charges complexes variables en fréquence, nous examinons deux applications pratiques récurrentes dans la conception de ce type de dispositifs. Ces applications correspondent, d'une part, à l'adaptation d'un réseau d'antennes dans le but de maximiser l'efficacité du rayonnement, et, d'autre part, à la synthèse de multiplexeurs où chacun des filtres de canal est adapté au reste du dispositif, notamment les filtres correspondant aux autres canaux. / The problem of impedance matching in electronics and particularly in RF engineering consists on minimising the reflection of the power that is to be transmitted, by a generator, to a given load within a frequency band. The matching and filtering requirements in classical communication systems are usually satisfied by using a matching circuit followed by a filter. We propose here to design matching filters that integrate both, matching and filtering requirements, in a single device and thereby increase the overall efficiency and compactness of the system. In this work, the matching problem is formulated by introducing convex optimisation on the framework established by the matching theory of Fano and Youla. As a result, by means of modern non-linear semi-definite programming techniques, a convex problem, and therefore with guaranteed optimality, is achieved. Finally, to demonstrate the advantages provided by the developed theory beyond the synthesis of filters with frequency varying loads, we consider two practical applications which are recurrent in the design of communication devices. These applications are, on the one hand, the matching of an array of antennas with the objective of maximizing the radiation efficiency, and on the other hand the synthesis of multiplexers where each of the channel filters is matched to the rest of the device, including the filters corresponding to the other channels.

Le développement croissant des systèmes de communication sans fil pour des applications médicales (imagerie), radar (surveillance, détection, localisation), radiomobiles (navigation, sur- veillance) et réseaux (WLAN,WPAN) nécessite l'introduction de nouvelles technologies. Depuis peu, un intérêt particulier s'est porté sur des applications courtes distances, très hauts débits (supérieurs à 100 Mbit/s), multi-utilisateurs et faible puissance (inférieure à 1 mW). Dans ce contexte, la technologie Ultra-Large Bande (ULB ou UWB) a récemment attiré l'attention de la communauté scientifique et des industriels. Alors que les technologies bande étroite sont fondées sur une étude dans le domaine fréquentiel, la technologie ULB se prête mieux à une étude dans le domaine temporel puisqu'elle utilise des signaux temporels très brefs, de spectre extrêmement large, de grande période de répétition et de faible puissance. Le développement de cette approche, considérée comme une évolution majeure des technologies traditionnelles bande étroite, induit des problématiques nouvelles au sein d'environnements intra-bâtiment. Ces problématiques nécessitent la réalisation préalable d'études approfondies de modélisation et de caractérisation du canal de propagation pour dimensionner les paramètres du système de transmission.<br />Dans le cadre de l'élaboration d'outils de prédiction déterministe de la propagation à l'in-<br />térieur de bâtiments, entrepris à l'ESYCOM (Marne-La-Vallée) en bande étroite et à l'IETR<br />(Rennes) en ultra-large bande, nous avons cherché à développer une documentation précise<br />associée aux comportements de deux éléments du canal de propagation, les matériaux et les<br />antennes ; l'implémentation de cette documentation dans les simulateurs de canal nécessitera<br />encore un peu de temps. Notre travail a consisté à développer deux modules particulièrement<br />originaux traitant, dans les domaines fréquentiel et temporel, de modélisations analytique et<br />numérique, ainsi que de la caractérisation des matériaux et des antennes à l'aide de bancs de<br />mesure spéciÞquement réalisés. La spéciÞcité des études conduites tient à la modélisation des<br />réponses de ces éléments dans le domaine temporel; notamment, nous avons montré que l'ex-<br />citation d'un matériau par une impulsion génère des échos successifs déformés et atténués dont<br />l'allure dépend de sa structure (porosité, dimension des grains,...) et des conditions initiales<br />(température, humidité, ...). Aussi, l'excitation d'une antenne de type résonante produit des<br />signaux, qui au premier ordre, ont l'allure de la dérivée du signal incident mais ayant subi une<br />distorsion qui dépend de l'angle d'observation. Ainsi, nous avons remarqué que la largeur de<br />l'impulsion d'excitation influe non seulement sur l'allure des impulsions rayonnées dans l'espace,<br />mais aussi sur la direction du maximum de rayonnement. Cette propriété remarquable permet<br />d'envisager la focalisation d'une antenne ULB dans une direction particulière en modifiant la<br />durée et la forme de l'impulsion d'excitation. En prévision de l'analyse des trajets multiples d'un canal de propagation ultra-large bande, nous avons abordé leur identiÞcation à l'aide d'al-<br />gorithmes Haute Résolution (HR) en considérant le canal généré par un matériau du bâtiment.<br />Les algorithmes, MUSIC modiÞé et Faisceau de matrices, sont fondés sur l'analyse spectrale<br />paramétrique des données et prennent en compte la dispersion fréquentielle. Ils ont permis de<br />reconstruire la réponse impulsionnelle de matériaux caractérisés en réflexion.<br />La modélisation d'une chaîne de transmission a été de plus abordée dans le cadre d'études de<br />faisabilité du projet "internet-pêche" qui vise à doter des ßotilles de pêche de longueur inférieure<br />à 25 mètres d'une connexion internet par liaison sans Þl aux fréquences MF-HF ([2 ; 30] MHz).<br />Une modélisation statistique de la surface de la mer, remuée par le vent, pour un profil de relief<br />sous-marin donné, a été proposée. Puis, nous avons implémenté le modèle de propagation du<br />terrain irrégulier afin de rendre compte de la présence d'ondes de sol se propageant sur une<br />surface de mer considérée comme rugueuse.

Cette thèse s'intéresse à l'étude de la couche physique des réseaux locaux sans-fils dits WLAN (Wireless Local<br />Area Networks). Durant les dernières décennies, les applications destinées aux réseaux locaux sans-fils sont devenues<br />de plus en plus nombreuses, d'où la nécessité d'avoir des débits de transmission plus importants. Cependant,<br />les ingénieurs de conception des systèmes de communication radio sont généralement confrontés à de nombreux<br />challenges ; Parmi ceux-ci nous citons la limitation de la bande fréquentielle du canal, les variations complexes de<br />l'environnement de propagation (évanouissements et trajets multiples), etc. Les techniques de diversité et plus particulièrement<br />les techniques de diversité spatiale s'avèrent très efficaces pour réduire l'impact de ces problèmes sur<br />les performances des systèmes sans-fils. Cette thèse s'interesse à l'analyse de performance de systèmes de commnications<br />sans-fils exploitant micro- et macrodiversité. Dans une première partie, les systèmes de communication<br />MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) utilisant la modulation OFDM sont considérés. L'impact de considérer<br />le vrai profile des retards du canal sur la capacité ergodique et la capacité complémentaire est étudié. Puis deux<br />schémas de codage spatio-emporels de rendement 1/2 sont proposés pour le système MIMO munis deux antennes<br />émetrices qui, profitant des propriétés de la modulation OFDM, présentent une diversité qui converge vers celle<br />d'un système MIMO ayant 4 antennes émettrices et utilisant un schéma de codage de rendement 1/2.<br />Dans une deuxième partie, les systèmes à antennes multiples dans un contexte de macro-diversité sont étudiés.<br />L'analyse de performance des systèmes MIMO dans un contexte de micro-diversité est effectué en termes de capacité<br />ergodique. Cette étude est faite en prenant en considération un modèle réaliste du bloc radio-fréquence<br />(RFFE). Les résultats trouvés montrent que ce nouveau modèle de canal permet de décrire la saturation de la<br />capacité, phénomène observé dans des implémentations réelles. Ensuite, un algorithme d'allocation optimale de<br />puissance est proposée pour un système de transmission à deux relais numériques mis en parallèle. L'optimation<br />est faite sous la contrainte d'un certain budget de puissance afin de minimiser le taux d'erreur au niveau de la destination.<br />Il est à noter que l'allocation de puissance est d'autant plus utile que les liens relayés sont dissymétriques,<br />et que la transmission relayée peut être plus performante que la transmission direct dans certains contextes.