Les amplificateurs de puissance sont au centre des systèmes actuels de télécommunications. Leur linéarité (pour préserver la qualité des données transmises) et leur rendement énergétique (pour faire des économies d’énergie) sont très importants et constituent les préoccupations majeures des concepteurs. Cependant, ce sont des composants analogiques intrinsèquement non-linéaires et leur utilisation avec des signaux à enveloppes non-constantes génèrent des distorsions à savoir des remontées spectrales hors-bandes et une dégradation du taux d’erreurs. Les signaux OFDM à la base de nombreux standards comme le Wifi, le Wi-Max, la télévision numérique, le LTE, etc. ont de fortes variations de puissance encore appelées PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) qui aggravent ces problèmes de non-linéarité de l’amplificateur et réduit son rendement. Le traitement conjoint des non-linéarités et l’amélioration du rendement de l’amplificateur est l’objectif de cette thèse.Pour cela, l’accent est mis sur une approche conjointe de la linéarisation et de la réduction du PAPR. Ces deux méthodes jusqu’à présent abordées séparément dans la littérature sont en fait complémentaires et interdépendantes. Cela a été prouvé grâce à une étude analytique que nous avons menée. Grâce à l’approche conjointe, on peut simplement les associer, on parle dans ce cas d’approche non-collaborative ou leur permettre en plus d’échanger des informations et de s’adapter l’une par rapport à l’autre et/ou vice versa. Ce dernier cas est l’approche collaborative. Nous avons ensuite proposé des algorithmes d’approche conjointe collaborative basés sur les techniques d’ajout de signal. La réduction du PAPR et la prédistorsion (choisie comme méthode de linéarisation) sont fusionnées sous une seule formulation d’ajout de signal. Un signal additionnel conjoint est alors généré pour à la fois compenser les non-linéarités de l’amplificateur de puissance et réduire la dynamique du signal à amplifier. / Power amplifiers are key components of current telecommunications systems. Their linearity (to preserve the quality of the data) and efficiency (for power savings) are the primary concerns of designers. However, they are non-linear analog components in nature that cause spectral leakage, warping and clustering of the constellation. The overall consequences of this are out-of-band interferences and Bit Error Rate (BER) degradation at the receiver.OFDM’s modulation used in many standards such as Wi-Fi, WiMAX, digital TV, LTE, etc. generates temporal signals with high power fluctuations also termed as Peak-to-average Power Ratio (PAPR). High PAPRs aggravate the non-linearity problem of the amplifier and reduce its efficiency. The objective of this thesis is to jointly increase the linearity and the efficiency of the power amplifier.For this, we focus on a joint approach of linearization and PAPR reduction. These two methods so far discussed separately in the literature are complementary and interdependent. This has been proven through an analytical study that we conducted. Through the joint approach, the two methods can be simply associated; in this case we speak of non-collaborative approach, or allowed to exchange some information in order to adapt each other. This latter case is collaborative approach. Then, we proposed algorithms of collaborative approach based on adding signal techniques. PAPR reduction and predistortion (chosen as linearization’s method) are merged into one global adding signal formulation. A joint additional signal is then generated to compensate at the same time the non-linearities introduced by the power amplifier and reduce the dynamic range of the signal to be amplified.

Les communications entre les applications réseaux sont régies par un ensemble de règles regroupées sous forme de protocoles. Les messages protocolaires sont gérés par une couche de l’application réseau connue comme étant la couche de support protocolaire. Cette couche peut être de nature logicielle, matérielle ou conjointe. Cette couche se trouve à la frontière entre le coeur de l’application et le monde extérieur. A ce titre, elle représente un composant névralgique de l’application. Les performances globales de l’application sont ainsi directement liées aux performances de la couche de support protocolaire associée.Le processus de développement de ces couches consiste à traduire une spécification du protocole, écrite dans un langage de haut niveau tel que ABNF dans un langage bas niveau, logiciel ou matériel. Avec l’avènement des systèmes embarqués, de plus en plus de systèmes sur puce proposent l’utilisation de ressources matérielles afin d’accroître les performances des applicatifs. Néanmoins, peu de processus de développement de couches de support protocolaire tirent parti de ces ressources, en raison notamment de l’expertise nécessaire dans ce domaine.Cette thèse propose une approche générative conjointe logicielle-matérielle au développement du support protocolaire d’applications réseaux, pour améliorer leur performance tout en restant ergonomique pour le développeur de l’application. Notre approche est basée sur l’exploitation d’un langage dédié, appellé Zebra pour générer les différents composants logiciels et matériels formant la couche de support. L’expertise nécessaire est déportée dans l’utilisation du langage Zebra et les composants matériels générés permettent d’accroître les performances de l’application.Les contributions de cette thèse sont les suivantes : Nous avons effectué une analyse des protocoles et applications réseaux. Cette analyse nous a permis d’identifier les composants pour lesquels il est possible d’obtenir des gains de performances.Nous avons conçu et exploité un langage dédié, Zebra, permettant de décrire les différentes entités de la couche de support protocolaire et générant les éléments logiciels et matériels la composant. Nous avons construit un système sur puce exécutant un système d’exploitation Linux afin d’étayer notre approche. Nous avons conçu des accélérateurs matériels déployables pour différents protocoles réseaux sur ce système et pilotables par les applicatifs. Afin de rendre l’accès aux accélérateurs matériels transparent pour les applications réseaux, nous avons développé un intergiciel gérant l’ensemble de ces accès. Cet intergiciel permet à plusieurs applications et/ou à plusieurs clients d’une même application d’utiliser les accélérateurs pour le traitement des messages protocolaires. Nous avons évalué les performances de notre approche dans des conditions réelles. Nous avons comparé ces performances à celles de couches de supports faisant référence dans le domaine. Nous avons constaté un gain de performance conséquent pour l’approche que nous proposons. / Communications between network applications is achieved by using rulesets known as protocols. Protocol messages are managed by the application layer known as the protocol parsing layer or protocol handling layer. Protocol parsers are coded in software, in hardware or based on a co-design approach. They represent the interface between the application logic and the outside world. Thus, they are critical components of network applications. Global performances of network applications are directly linked to the performances of their protocol parser layers.Developping protocol parsers consists of translating protocol specifications, written in a high level language such as ABNF towards low level software or hardware code. As the use of embedded systems is growing, hardware ressources become more and more available to applications on systems on chip (SoC). Nonetheless, developping a network application that uses hardware ressources is challenging, requiring not only expertise in hardware design, but also a knowledge of the protocols involved and an understanding of low-level network programming.This thesis proposes a generative hardware-software co-design based approach to the developpement of network protocol message parsers, to improve their performances without increasing the expertise the developper may need. Our approach is based on a dedicated language, called Zebra, that generates both hardware and software elements that compose protocol parsers. The necessary expertise is deported in the use of the Zebra language and the generated hardware components permit to improve global performances.The contributions of this thesis are as follows : We provide an analysis of network protocols and applications. This analysis allows us to detect the elements which performances can be improved using hardware ressources. We present the domain specific language Zebra to describe protocol handling layers. Software and hardware components are then generated according to Zebra specifications. We have built a SoC running a Linux operating system to assess our approach.We have designed hardware accelerators for different network protocols that are deployed and driven by applications. To increase sharing of parsing units between several tasks, we have developped a middleware that seamlessly manages all the accesses to the hardware components. The Zebra middleware allows several clients to access the ressources of a hardware accelerator. We have conducted several set of experiments in real conditions. We have compared the performances of our approach with the performances of well-knownprotocol handling layers. We observe that protocol handling layers baded on our approach are more efficient that existing approaches.

La détection et le pistage de cibles de surface, maritimes ou terrestres, constituent l’un des champs d’application de la surveillance par radar aéroporté. Dans ce contexte spécifique, il s’agit d’estimer les trajectoires d’un ou de plusieurs objets mobiles au cours du temps à partir de mesures radar bruitées. Cependant, plusieurs contraintes s’additionnent au problème d’estimation des trajectoires :1. le nombre d’objets présents dans la région d’intérêt est inconnu et peut évoluer au cours du temps,2. les mesures fournies par le radar ne correspondent pas toutes à des objets mobiles car certaines sont dues à l’environnement ; il s’agit de fausses alarmes,3. une mesure n’est pas toujours disponible pour chaque objet à chaque instant ; il s’agit de non-détections,4. les cibles de surface peuvent être très diverses en termes de capacité de manoeuvre.Pour tenir compte des trois premières exigences, les modèles d’ensembles finis aléatoires peuvent être envisagés pour procéder aux estimations simultanées du nombre d’objets et de leur trajectoire dans un formalisme bayésien. Pour répondre à la quatrième contrainte, une classification des objets à pister peut s’avérer utile. Aussi, dans le cadre de cette thèse, nous nous intéressons à deux traitements adaptatifs qui intègrent ces deux principes.Tout d’abord, nous proposons une approche conjointe de pistage et de classification dédiée au cas d’un objet évoluant en présence de fausses alarmes. Notre contribution réside dans le développement d’un algorithme incorporant un filtre fondé sur un ensemble fini aléatoire de Bernoulli. L’algorithme résultant combine robustesse aux fausses alarmes et capacité à classer l’objet. Cette classification peut être renforcée grâce à l’estimation d’un paramètre discriminant comme la longueur, qui est déduite d’une mesure d’étalement distance.Le second traitement adaptatif présenté dans cette thèse est une technique de pistage de groupes de cibles dont les mouvements sont coordonnés. Chaque groupe est caractérisé par un paramètre commun définissant la coordination des mouvements de ses cibles. Cependant, ces dernières conservent une capacité de manoeuvre propre par rapport à la dynamique de groupe. S’appuyant sur le formalisme des ensembles finis aléatoires, la solution proposée modélise hiérarchiquement la configuration multi-groupes multi-cibles. Au niveau supérieur, la situation globale est représentée par un ensemble fini aléatoire dont les éléments correspondent aux groupes de cibles. Ils sont constitués du paramètredu groupe et d’un ensemble fini aléatoire multi-cibles. Ce dernier contient les vecteurs d’état des cibles du groupe dont le nombre peut évoluer au cours du temps. L’algorithme d’estimation développé est lui-aussi organisé de manière hiérarchique. Un filtre multi-Bernoulli labélisé (LMB) permet d’estimer le nombre de groupes, puis pour chacun d’entre eux, leur probabilité d’existence ainsi que leur paramètre commun. Pour ce faire, le filtre LMB interagit avec un banc de filtres multi-cibles qui opèrent conditionnellement à une hypothèse de groupe. Chaque filtre multi-cibles estime le nombre et les vecteurs d’état des objets du groupe. Cette approche permet de fournir à l’opérationnel des informations sur la situation tactique. / Detecting and tracking maritime or ground targets is one of the application fields for surveillance by airborne radar systems. In this specific context, the goal is to estimate the trajectories of one or more moving objects over time by using noisy radar measurements. However, several constraints have to be considered in addition to the problem of estimating trajectories:1. the number of objects inside the region of interest is unknown and may change over time,2. the measurements provided by the radar can arise from the environment and do not necessarily correspond to a mobile object; the phenomenon is called false detection,3. a measurement is not always available for each object; the phenomenon is called non-detection,4. the maneuverability depends on the surface targets.Concerning the three first points, random finite set models can be considered to simultaneously estimate the number of objects and their trajectories in a Bayesian formalism. To deal with the fourth constraint, a classification of the objects to be tracked can be useful. During this PhD thesis, we developped two adaptive approaches that take into account both principles.First of all, we propose a joint target tracking and classification method dedicated to an object with the presence of false detections. Our contribution is to incorporate a filter based on a Bernoulli random finite set. The resulting algorithm combines robustness to the false detections and the ability to classify the object. This classification can exploit the estimation of a discriminating parameter such as the target length that can be deduced from a target length extent measurement.The second adaptive approach presented in this PhD dissertation aims at tracking target groups whose movements are coordinated. Each group is characterized by a common parameter defining the coordination of the movements of its targets. However, the targets keep their own capabilities of maneuvering relatively to the group dynamics. Based on the random finite sets formalism, the proposed solution represents the multi-target multi-group configuration hierarchically. At the top level, the overall situation is modeled by a random finite set whose elements correspond to the target groups. They consist of the common parameter of the group and a multi-target random finite set. The latter contains the state vectors of the targets of the group whose number may change over time. The estimation algorithm developed is also organized hierarchically. A labeled multi-Bernoulli filter (LMB) makes it possible to estimate the number of groups, and for each of them, to obtain their probability of existence as well as their common parameter. For this purpose, the LMB filter interacts with a bank of multi-target filters working conditionally to a group hypothesis. Each multi-target filter estimates the number and state vectors of the objects in the group. This approach provides operational information on the tactical situation.

Les amplificateurs de puissance sont au centre des systèmes actuels de télécommunications. Leur linéarité (pour préserver la qualité des données transmises) et leur rendement énergétique (pour faire des économies d'énergie) sont très importants et constituent les préoccupations majeures des concepteurs. Cependant, ce sont des composants analogiques intrinsèquement non-linéaires et leur utilisation avec des signaux à enveloppes non-constantes génèrent des distorsions à savoir des remontées spectrales hors-bandes et une dégradation du taux d'erreurs. Les signaux OFDM à la base de nombreux standards comme le Wifi, le Wi-Max, la télévision numérique, le LTE, etc. ont de fortes variations de puissance encore appelées PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) qui aggravent ces problèmes de non-linéarité de l'amplificateur et réduit son rendement. Le traitement conjoint des non-linéarités et l'amélioration du rendement de l'amplificateur est l'objectif de cette thèse.Pour cela, l'accent est mis sur une approche conjointe de la linéarisation et de la réduction du PAPR. Ces deux méthodes jusqu'à présent abordées séparément dans la littérature sont en fait complémentaires et interdépendantes. Cela a été prouvé grâce à une étude analytique que nous avons menée. Grâce à l'approche conjointe, on peut simplement les associer, on parle dans ce cas d'approche non-collaborative ou leur permettre en plus d'échanger des informations et de s'adapter l'une par rapport à l'autre et/ou vice versa. Ce dernier cas est l'approche collaborative. Nous avons ensuite proposé des algorithmes d'approche conjointe collaborative basés sur les techniques d'ajout de signal. La réduction du PAPR et la prédistorsion (choisie comme méthode de linéarisation) sont fusionnées sous une seule formulation d'ajout de signal. Un signal additionnel conjoint est alors généré pour à la fois compenser les non-linéarités de l'amplificateur de puissance et réduire la dynamique du signal à amplifier.