Les communications multi-antennes, désignées par l'acronyme MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), permettent d'atteindre des débits et une qualité de transmission élevés en exploitant la diversité spatiale du canal de propagation. De part leurs performances, les systèmes MIMO sont au coeur des futurs standards de réseaux sans-fil et de téléphonie mobile et devraient occuper prochainement une place importante dans le canal hertzien. Cette thèse, intitulée "Interception des signaux issus de communications MIMO", aborde ces systèmes dans le contexte non coopératif c'est-à-dire lorsque le récepteur ne dispose d'aucune information sur la configuration de l'émetteur, le canal de propagation et sur le niveau de bruit. L'étude se situe en aval des étapes de synchronisation et suppose que les échantillons reçus sont préalablement ramenés en bande de base et échantillonnés au rythme d'un échantillon par symbole. Sous ces hypothèses, nous proposons plusieurs algorithmes pour identifier en aveugle les paramètres de l'émetteur tels que le nombre d'antennes, le codage spatio-temporel et la modulation. Les applications concernées sont variées et touchent aussi bien le domaine civil (développement de récepteurs MIMO auto-configurants) que le domaine militaire (guerre électronique).

Depuis le succès croissant des systèmes mobiles au cours des années 1990, les nouvelles technologies sans fil ont été développées afin de répondre à la demande croissante de services multimédias de haute qualité avec des taux d'erreur les plus faibles possibles. Un moyen intéressant pour améliorer les performances et obtenir de meilleurs taux de transmission consiste à combiner l'utilisation de plusieurs diversités avec un accès de multiplexage dans le cadre des systèmes MIMO. L'utilisation de techniques de sur-échantillonnage, d'étalement et de multiplexage, et de diversités supplémentaires conduit à des signaux multidimensionnels, au niveau de la réception, qui satisfont des modèles tensoriels. Cette thèse propose une nouvelle approche tensorielle basée sur un codage spatio-temporel tensoriel (TST) pour les systèmes de communication sans fil MIMO. Les signaux reçus par plusieurs antennes forment un tenseur d'ordre quatre qui satisfait un nouveau modèle tensoriel, modèle PARATUCK-(2,4) (PT-(2,4)). Une analyse de performance est réalisée pour le système TST ainsi que pour un système spatio-temporel-fréquentiel (STF) récemment proposé dans la littérature, avec l'obtention du gain maximum de diversité dans le cas d'un canal à évanouissement plat. Un système de transmission basé sur le codage TST est proposé pour les systèmes MIMO avec plusieurs utilisateurs. Une nouvelle décomposition tensorielle est introduite, appelée PT-(N1,N). Cette thèse établit les conditions d'unicité du modèle PT-(N1,N). À partir de ces résultats, différents récepteurs semi-aveugles sont proposés pour une estimation conjointe des symboles transmis et du canal, pour les systèmes TST et STF.

Depuis le succès croissant des systèmes mobiles au cours des années 1990, les nouvelles technologies sans fil ont été développées afin de répondre à la demande croissante de services multimédias de haute qualité avec des taux d'erreur les plus faibles possibles. Un moyen intéressant pour améliorer les performances et obtenir de meilleurs taux de transmission consiste à combiner l'utilisation de plusieurs diversités avec un accès de multiplexage dans le cadre des systèmes MIMO. L'utilisation de techniques de sur-échantillonnage, d'étalement et de multiplexage, et de diversités supplémentaires conduit à des signaux multidimensionnels, au niveau de la réception, qui satisfont des modèles tensoriels. Cette thèse propose une nouvelle approche tensorielle basée sur un codage spatio-temporel tensoriel (TST) pour les systèmes de communication sans fil MIMO. Les signaux reçus par plusieurs antennes forment un tenseur d'ordre quatre qui satisfait un nouveau modèle tensoriel, modèle PARATUCK-(2,4) (PT-(2,4)). Une analyse de performance est réalisée pour le système TST ainsi que pour un système spatio-temporel-fréquentiel (STF) récemment proposé dans la littérature, avec l'obtention du gain maximum de diversité dans le cas d'un canal à évanouissement plat. Un système de transmission basé sur le codage TST est proposé pour les systèmes MIMO avec plusieurs utilisateurs. Une nouvelle décomposition tensorielle est introduite, appelée PT-(N1,N). Cette thèse établit les conditions d'unicité du modèle PT-(N1,N). À partir de ces résultats, différents récepteurs semi-aveugles sont proposés pour une estimation conjointe des symboles transmis et du canal, pour les systèmes TST et STF. / Since the growing success of mobile systems in the 1990s, new wireless technologies have been developed in order to support a growing demand for high-quality multimedia services with low error rates. An interesting way to improve the error performance and to achieve better transmission rates is to combine the use of various diversities and multiplexing access techniques in the MIMO system context. The incorporation of oversampling, spreading and multiplexing operations and additional diversities on wireless systems lead to multidimensional received signals which naturally satisfy tensor models. This thesis proposes a new tensorial approach based on a tensor space-time (TST) coding for MIMO wireless communication systems. The signals received by multiple antennas form a fourth-order tensor that satisfies a new tensor model, referred to as PARATUCK-(2,4) (PT-(2,4)) model. A performance analysis is carried out for the proposed TST system and a recent space-time-frequency (STF) system, which allows to derive expressions for the maximum diversity gain over a at fading channel. An uplink processing based on the TST coding with allocation resources is proposed. A new tensor decomposition is introduced, the so-called PT-(N1,N), which generalizes the standard PT-2 and our PT-(2,4) model. This thesis establishes uniqueness conditions for the PARATUCK-(N1,N) model. From these results, joint symbol and channel estimation is ensured for the TST and STF systems. Semi-blind receivers are proposed based on the well-known Alternating Least Squares algorithm and the Levenberg-Marquardt method, and also a new receiver based on the Kronecker Least Squares (KLS) for both systems.

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.