Thèse de doctorat : Instrumentation et Micro-Electronique : Nancy 1 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Thèse doctorat : Instrumentation et Micro-Electronique : Nancy 1 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre.

Th. 3e cycle--Électronique--Lille 1, 1980. N°: 854.

Ces dernières années, nombreux travaux dont l’objectif est de conduire à l’interopérabilité ferroviaire ont permis l’émergence d’un système paneuropéen de contrôle-commande ferroviaire. Ce système exploite des radiocommunications sol-trains fonctionnant selon le protocole GSM-R (Global System for Mobile communications – Railways. La bonne marche de l’exploitation ferroviaire dépend, pour une part, du bon acheminement des données entre sol et trains. Il s’avère donc nécessaire d’assurer un fonctionnement efficace de cette radio sol-trains en dépit de perturbations électromagnétiques intentionnelles ou non intentionnelles qui pourraient la perturber. Ce travail de thèse s’intéresse à cette seconde catégorie de perturbations. Nous développons des méthodes de détection de brouilleurs électromagnétiques afin de mettre en oeuvre rapidement des contre-mesures efficaces contre ces brouillages, à différents niveaux de l’architecture radio. Nous mettons en oeuvre un système de détection supervisé permettant de détecter la présence de signaux de brouillage intentionnels, voire de les reconnaître. Fondé sur l’analyse des signaux échangés, nous développons et évaluons deux méthodes distinctes. L’une exploite les signaux en quadrature mis en évidence par le récepteur dans le canal de communication employé. L’autre méthode considère la densité spectrale de puissance des signaux recueillis dans une bande de fréquence plus large, centrée dans la gamme allouée aux communications GSM-R, et s’étendant de part et d’autre de celle-ci. Ces méthodes sont successivement évaluées par simulation, sur des données issues d’un banc de mesure puis, sur un site ferroviaire réel. / In recent years, numerous studies whose ultimate goal is to drive the railway interoperability have allowed the emergence of a pan-European train control system. This system uses ground-to-train radio operating on the GSM-R (Global System for Mobile communications - Railways) protocol, currently being deployed on a large scale along railway lines. The smooth running of railway operations depends, in part, of the proper routing of radio communications between trains and ground. Therefore, it is necessary to ensure the effective operation of this ground to train link in presence of intentional or unintentional electromagnetic interference that could disrupt communication. This thesis focuses on this second category of disturbances. We develop methods for detecting electromagnetic interference superimposing their signals to GSM-R signals. Then, this detection will promptly set off effective countermeasures against such interference at different levels of the radio architecture, the physical layer, the higher protocol layers. We implement a supervised detection system to detect the presence of jamming signals and, for potentially to recognize them. Based on the analysis of signals exchanged, we develop and evaluate two methods. One considers the quadrature signals recovered by the receiver in the used communication channel. The second method exploits the power spectral density of the signals collected in a wider frequency band, centered in the range allocated to the GSM-R communications and extending on either side thereof. These methods are successively evaluated by simulation, on data obtained using a test bench, and on a real railway site.

Pour relever le défi de l'énergie propre, la création de parcs éoliens est l'une des alternatives les plus prometteuses. Ces parcs sont généralement placés dans des endroits venteux et dégagés comme les sommets des collines et des montagnes pour permettre un rendement énergétique optimal. Parallèlement, de tels emplacements sont favorables pour placer des antennes de radiodiffusion afin d'avoir une meilleure couverture radioélectrique et une bonne visibilité avec les stations réceptrices. Ainsi, dans de nombreux cas, on est confronté au problème de l'installation de parcs éoliens à proximité des émetteurs de télévision. Malheureusement, étant des structures métalliques de grandes dimensions les éoliennes sont susceptibles de causer des dégradations sévères sur la transmission des signaux radioélectriques. Dans ce mémoire de maîtrise on expose en premier lieu les travaux qui ont été menés pour étudier la nature d'interférence que les éoliennes sont susceptibles d'engendrer sur les systèmes de radiodiffusion électromagnétique en général et sur la réception de signaux de télévision en particulier. Par la suite on présente une succession de modèles géométriques et de modèles analytiques pour examiner de plus près la diffusion dynamique du signal causé par la rotation des pàles d'éoliennes et la diffusion statique du signal causé par des pylônes de grandes dimensions. Cette étude nous permet de déterminer les zones où l'impact de la diffusion du signal par les structures éoliennes est le plus ressenti pour aider les prometteurs[sic] de projets éoliens à évaluer les risques d'interférence sur la transmission des signaux de télévision dans une région avant de passer à la phase de construction des éoliennes.

L'utilisation croissante d'appareils électroniques et la multiplicité des sources de perturbation ont conduit à l'étude de nouveaux moyens d'essais permettant d'améliorer la répétitivité des mesures en Compatibilité ElectroMagnétique (CEM), en particulier aux fréquences supérieures au GigaHertz. Dans ce contexte, la Chambre Réverbérente à Brassage de Modes (CRBM) représente un outil attractif, tant au niveau des mesures en immunité qu'en émission. Cependant, de nombreuses questions restent encore ouvertes quand au comportement des CRBM, en présence ou non de l'équipement sous test : les travaux représentés dans ce mémoire ont pour but d'apporter une contribution au volet probabiliste de l'étude du champ électromagnétique en CRBM

Reproduction de : Thèse de doctorat : Électronique : Lille 1 : 2005. / N° d'ordre (Lille 1) : 3684. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 193-196. Liste des communications.

L'objectif de cette thèse est l'étude de l'immunité des circuits intégrés complexes face aux perturbations électromagnétiques. Le début est consacré à la présentation de la compatibilité électromagnétique des circuits intégrés. Une présentation des moyens de maîtrise de la CEM est ensuite donnée. Les principaux thèmes que sont la modélisation, l'optimisation et la mesure sont exposés. L'étude se poursuit par l'établissement d'une méthodologie de construction d'un modèle d'immunité appliquée à un circuit convertisseur. Cette méthodologie s'inspire de la proposition de norme ICIM-CI pour bâtir successivement les différents blocs du modèle d'immunité. Une attention particulière est donnée à la modélisation du mécanisme de défaillance, celui-ci permettant d'obtenir les résultats d'immunité. Les résultats fournis par le modèle sont ensuite comparés puis validés par des mesures sur circuit. Enfin des études complémentaires, portant sur des circuits plus complexes, permettent de proposer des améliorations et perspectives nouvelles pour la démarche de modélisation.

Le brouillage coopératif est une approche qui a été proposée récemment pour améliorer la sécurité sur la base de la couche physique pour les réseaux sans fil soumis à l’écoute clandestine. Il permet d’augmenter la capacité secrète entre les utilisateurs légitimes. Alors que la source transmet son message au destinataire, des noeuds de relais coopèrent entre eux pour diffuser des signaux perturbateurs à l’espion pour l’empêcher d’écouter avec fiabilité la communication légitime. En plus, la connaissance des messages des utilisateurs légitimes permet d’interférer intelligemment l’espion. Dans le présent mémoire, on étudie plusieurs scénarios de brouillage coopératif avec NJ relais brouilleurs. Chaque scénario sera une amélioration des inconvénients détectés dans celui qui le précède. A la fin, on propose un algorithme qui garantit une liaison légitime fiable et assurer au même temps un taux sécuritaire le plus élevé possible. Cela, en se basant sur les observations des précédentes stratégies étudiées. / Cooperative jamming is an approach that has recently been proposed to improve security on the basis of the physical layer for wireless networks subject to eavesdropping. It allows an increase in the secrecy capacity between legitimate users. While a source transmits its message to its destination, relay nodes cooperate with each other to broadcast interference signals to the eavesdroppers to prevent him to make reliable observations of the legitimate communication. The knowledge of the messages of other users allows the legitimate user to interfere or jam intelligently. In this Master’s thesis, we study several cooperative interference scenarios with NJ jammers relays. Each scenario will be an improvement of the inconveniences detected in the preceding one. Finally, we propose an algorithm that ensures a reliable connection between legitimate users and at the same time ensure a safe secret rates as high as possible. This, based on observations of previous strategies studied.

De nos jours, le nombre des utilisateurs mobiles est en train d’exploser et cela va de même pour la demande en débit. En effet, cette demande croissante ainsi que le nombre considérable d’appareils qui sont appelés à être connectés (plus de 29 milliards d’ici 2022 selon Ericsson) oblige à entièrement repenser les technologies de communication mobile. De nouveaux systèmes doivent être développés afin de proposer une solution aux nouveaux usages qui vont naître de cette évolution. Le MIMO massif est une nouvelle technologie caractéristique de la 5G. Au lieu de mettre en place une seule antenne réceptrice-émettrice, le MIMO massif combine plusieurs antennes à la fois afin de renforcer le signal et réduire les interférences. Un tel système est très souvent étudié pour des transmissions multi-utilisateurs grâce à son potentiel à focaliser l’énergie. Parmi les nombreuses technologies caractéristiques de la 5G, nous considérons comme un bon candidat un système fonctionnant à des longueurs d’onde millimétriques afin de satisfaire le besoin du débit élevé sur des petites zones cibles. Cependant, plusieurs difficultés de conception apparaissent à une telle échelle de fréquence. Particulièrement, l’utilisation d’un nombre élevé de chaînes RF en parallèle semble plus compliquée. Pour remédier à ce problème, des systèmes dits hybrides ont vu le jour et ils sont identifiés comme des solutions pertinentes afin de contourner ces difficultés. Malgré les avantages apportés par les systèmes MIMO massifs à ondes millimétriques, il est important de comprendre ces innovations d’un point de vue d’évolution de l’architecture des réseaux. De nos jours, l’architecture moderne des réseaux cellulaires devient de plus en plus hétérogène, pour de bonnes raisons. Dans ces réseaux hétérogènes, les stations de base sont souvent augmentées avec un grand nombre de petites cellules. Ces dernières consistent en de petites stations de base, utilisées pour améliorer la couverture dans des environnements denses et pour augmenter la capacité du réseau. Cependant, plusieurs problèmes techniques naissent du déploiement dense de ces petites cellules. Particulièrement, leur coexistence avec les réseaux traditionnels et les différents niveaux de puissance de transmission peuvent être la source de fortes interférences entre les cellules. Le travail de ce mémoire se concentre sur la gestion des interférences intercellulaires dans un réseau hétérogène à spectre partagé. Ces interférences sont dues principalement au fait que les utilisateurs sont forcés de s’associer aux petites cellules en présence de macrocellules avoisinantes. Par conséquent, nous proposons une nouvelle architecture d’un réseau hétérogène comprenant plusieurs petites cellules qui coexistent avec une macrocellule équipée d’un grand nombre d’antennes au niveau de la macro station de base (MBS). L’objectif est de concevoir un nouveau schéma de précodage hybride permettant d’annuler les interférences intercellulaires sur le lien descendant (DL). Nous proposons d’appliquer uniquement un contrôle de phase pour coupler les sorties de la chaîne RF aux antennes d’émission, en utilisant des déphaseurs RF économiques. Un précodage numérique est ensuite effectué à la station de base pour gérer les interférences intercellulaires et multi-utilisateurs en s’appuyant sur l’espace nul des canaux d’interférences. Enfin, des résultats de simulations démontrant l’efficacité spectrale de l’approche proposée sont présentées et comparées avec diverses techniques de précodage / Nowadays, the number of mobile users and the demand for bandwidth are exploding. Indeed, this growing demand and the considerable number of devices to be connected (more than 29 billion by 2022 according to Ericsson) requires a complete rethink of the mobile communication technologies. New systems must be developed in order to provide a solution to the new uses that will emerge from this evolution. Massive MIMO is a new technology characteristic of 5G. Instead of implementing a single transmitting/receiving antenna, massive MIMO system combines several antennas to rein-force the signal and reduce the interference. Such a system is very often studied for multi-user transmissions thanks to its potential to focus energy. Among the many characteristic technologies of 5G, we consider as good candidates, those operating at millimetre wavelengths to satisfy the need for high throughput in small targeted areas. However, several design difficulties occur at such a frequency scale. In particular, the use of a large number of RF chains in parallel is more complicated. To remedy this problem, hybrid systems have emerged and are identified as relevant solutions to overcome these difficulties. Despite the benefits of massive MIMO systems and millimetre wave, it is important to understand these innovations from the perspective of network architecture evolution. Nowadays, the modern architecture of cellular networks is becoming more and more heterogeneous, for good reasons. In these heterogeneous networks, base stations are often augmented with a large number of small cells. It consists of small base stations, used to improve coverage in dense environments and increase network capacity. However, several technical problems arise from the dense deployment of these small cells. In particular, their coexistence with traditional networks and the different levels of transmission power can be the source of strong interferences between cells. In this thesis, we focus on the intercellular interference management in a heterogeneous shared spectrum network. This interference is mainly due to the fact that users are forced to be associated with small cells in the presence of surrounding macrocells. Therefore, we propose a new architecture of a heterogeneous network comprising several small cells that coexist with a macrocell equipped with a large number of antennas at the macro base station (MBS). The goal is to design a new hybrid precoding scheme to cancel intercellular interference on the downlink transmissions (DL). We propose to apply only phase control to couple the outputs of the RF chain to the transmitting antennas, using economical RF phase shifters. Digital precoding is then performed at the base station to manage intercellular and multi-user interference based on the null space of the interference channels. Finally, simulation results demonstrating the spectral efficiency of the proposed approach are presented and compared with various precoding techniques