Ce mémoire traite des systèmes intégrés sur puce (System-on-Chip) à faible consommation d'énergie tels que ceux qui seront utilisés dans les équipements portables de future génération (ordinateurs de poche (PDA), téléphones mobiles). S'agissant d'équipements alimentés par des batteries, la consommation énergétique est un problème critique. <p><p>Ces plateformes contiendront probablement une douzaine de coeurs de processeur et une quantité importante de mémoire embarquée. Une architecture de communication optimisée sera donc nécessaire afin de les interconnecter de manière efficace. De nombreuses architectures de communication ont été proposées dans la littérature: bus partagés, bus pontés, bus segmentés et plus récemment, les réseaux intégrés (NoC).<p><p>Toutefois, à l'exception des bus, la consommation d'énergie des réseaux d'interconnexion intégrés a été largement ignorée pendant longtemps. Ce n'est que très récemment que les premières études sont apparues dans ce domaine.<p><p>Cette thèse présente:<p><p>- Une analyse complète de l'espace de conception des architectures de communication intégrées. Sur base de cet espace de conception et d'un état de l'art détaillé, des techniques jusqu'alors inexplorées ont pu être identifiées et investiguées. <p>- La conception d'environnements de simulation de bas et haut niveaux permettant de réaliser des comparaisons entre différentes architectures de communication en termes de consommation énergétique et de surface.<p>- La conception et la validation d'une architecture de communication intégrée innovante basée sur le multiplexage spatial<p><p>Ce dernier point a pour ambition de démontrer qu'un réseau basé sur le multiplexage spatial (SDM) constitue une alternative intéressante aux réseaux classiques principalement basés sur le multiplexage temporel dans le contexte très spécifique des architectures de communication intégrées.<p><p>Nous démontrerons la validité de la solution proposée à l'aide de campagnes de simulation de haut niveau pour divers types de trafic ainsi que des simulations de plus bas niveau. L'étude concerne successivement la conception de routers SDM, des interfaces réseau et finalement d'un réseau complet. Les avantages et inconvénients d'une telle technique seront discutés en détails. / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Designing a new power electronic conversion system is a multi-step process that requires the R\&D team(s) to go through an extended prototyping phase whose goal is to validate the design in its nominal state, as well as to test its behavior when it is subjected to abnormal conditions. To properly and safely validate all devices that are external to the power stage itself, such as the controllers and the protection systems, one of the best-suited device is a real-time emulator of the converter circuit, a platform that obeys the same mathematical laws and produces the same signals as the original device withoutactually realizing the power conversion. Unfortunately, these models are often based on analog solvers which are difficult to build, must be redesigned for each modification and are subject to drift and aging. While multiple digital real-time emulators have appeared on the market in the last decades, they typically require powerful and expensive computing platforms to perform their calculations or are not generic enough to emulate the more complex power circuits. In this work, we present a new framework that allows the rapid prototyping of a wide range of power converters by translating a power converter schematic drawn on a computer to a real-time equivalent set of equations which is processed by an FPGA with an emulation time-step of less than one microsecond. Contrary to the previously published works, our tools enable the use of entry-level FPGAs even for the emulation circuits composed of twenty switches or more. This framework takes the form of a tool-chain that starts by extracting the necessary information and a standard description from the initial circuit. However, due to the intricate ways in which the switches and diodes can change their state, this raw information is too complex to be processed and emulated directly.Our first major contribution to the state of the art is a way to automatically analyze these changes in order to reduce the complexity of the problem as much as possible while keeping all the necessary information intact. In this thesis, we develop two tools that are able to find all possible changes in the state of the switches that may appear in the immediate future, thereby reducing the quantity of information required to emulate the circuit. Thanks to the global optimization provided by our tools, simulating a typical AC-to-DC converter composed of 12 switches could require 80\% less resources when compared to existing emulators.To enable the emulation or large power converters, we have created a partitioning method which divides the circuit in multiple sub-circuits which are analyzed and optimized separately. The performances of this partitioning are demonstrated by the emulation of a three-phase three-level converter with a relative error of a less that 5% on the signals.To handle our new framework, a dedicated digital platform has been developed. In order to provide the best results even on small FPGAs, particular attention is given to the low resources usage and the low latency of our design. Through multiple examples, we show that this inexpensive real-time emulation platform is able to accurately emulate many circuits in open- or closed-loop operation with a sampling rate higher than 1 MHz / Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

This thesis treats of channel models for polarized multi-antenna wireless systems. Polarized multi-antenna systems are systems that use perpendicularly polarized, co-located antennas at the base station and at the mobile terminal, in order to benefit from the so-called polarization diversity. Such systems benefit from the advantages of MIMO systems while still maintaining a compact equipment size. Two models will be presented in this thesis. The first one is the Polarized-Input Polarized-Output (PIPO) channel model, the second one is the Polarized-Diffuse-Directional channel model. <p><p>The PIPO model is a statistical channel model for tri-polarized to tri-polarized communication systems. A tri-polarized antenna system is a tranceiver using three perpendicular antennas. The aim of the PIPO channel model is to have a model that has a simple mathematical structure, so it can be used for solving precoding equations or capacity calculations. Although the PIPO model has a very simple structure, it takes the following parameters into account: coherent channel component, cross-polar channel power imbalance, inter-channel correlation, short- and long-scale time variance. <p>Experimental measurements are used to parameterize the model. It is shown how the model parameters are extracted from experimental measurements, and the results are analyzed to allow further simplification of the model. <p><p>The PDD model, on the other hand, is a geometry-based stochastic channel model. It models the channel as a sum of clusters, where each cluster consists of groups of multipath components (MPCs). The PDD model includes two novelties that will be developed in detail in this thesis. <p>- The model considers polarization on a per-cluster basis. This permits to have a more accurate description of the polar-angular spectrum. <p>- The diffuse multipath component (DMC) is included by considering a diffuse component for each cluster. The diffuse cluster component is then modeled as the sum of a set of diffuse MPCs. <p>The model is specified in detail, and it is shown how the model can be generated. <p>Experimental measurements were carried out to parameterize the model. A new extraction technique for extracting the specular-diffuse clusters from the measurements is proposed. This technique is based on joint clustering of the specular MPCs and the bins of the diffuse component. The experimental results are analyzed, and superimposed with environment information to gain further insight into the physical aspects of clustered propagation. <p><p>Finally, both models are validated. Several validation metrics are introduced, and their pertinence in the context of polarized MIMO systems is highlighted. Both models are successfully validated, and the advantages and limitations of each models are investigated. <p><p>Cette thèse traite des modèles de canal pour systèmes sans-fils multi-antennes polarisés. Des systèmes multi-antennes polarisés sont des systèmes qui utilisent des antennes polarisées perpendiculairement co-localisées à la station de base et au terminal mobile, dans le but de bénéficier de la diversité de polarisation. De tels systèmes peuvent bénéficier des avantages des systèmes MIMO tout en diminuant l'encombrement des équipements. Deux modèles seront présentés dans cette thèse. Le premier est le modèle Polarized-Input Polarized-Output (PIPO), le second est le modèle Polarized-Diffuse-Directional (PDD). <p><p>Le modèle PIPO est un modèle statistique pour des systèmes de communication tri-polaire à tri-polaire. Un système tri-polaire est un émetteur ou un récepteur qui utilise trois antennes perpendiculaires. Le but du modèle de canal PIPO est d'avoir un modèle qui a une structure mathématique simple, afin qu'il puisse être utilisé pour résoudre des équations de précodage ou des calculs de capacité. Malgré la structure simple du modèle PIPO, il tient compte des paramètres suivants: la composante cohérente du canal, les différences de puissance entre canaux cross-polaires, la corrélation entre canaux, les variations à courte et à longue échelle de temps. Des mesures expérimentales ont été réalisées afin de paramétriser le modèle. Les techniques pour extraire les paramètres du modèle des mesures expérimentales sont présentées, et les résultats sont analysés afin de permettre une simplification supplémentaire du modèle. <p><p>Le modèle PDD, quant à lui, est un modèle de canal stochasique-géométrique. Il modélise le canal comme une somme de clusters, où chaque clusters est composé d'un groupe de chemins multi-trajets. Le modèle PDD inclut les deux nouveautés suivantes qui seront développées en détail dans cette thèse. <p>- Le modèle considère une polarisation par cluster. Ceci permet d'avoir une description plus exacte du spectre angulaire-polaire. <p>- La composante diffuse est prise en compte en incluant une composante diffuse pour chaque cluster. La composante diffuse d'un cluster est alors modelisée comme une somme de multi-trajets diffus. <p>Le modèle est spécifié en détail, et il est présenté comment le modèle peut être généré. Des mesures expérimentales ont été faites afin de paramétriser le modèle. Une nouvelle technique d'extraction est proposée pour extraire les clusters spéculaires-diffus. Cette technique est basée sur le clustering conjoint des multi-trajets spéculaires et des "bins" de la composante diffuse. Les résultats expérimentaux sont analysés, et superposés avec l'information de l'environnement de mesure afin d'avoir une connaissance accrue des aspects physiques de la propagation par clusters. <p><p>Finalement, les deux modèles sont validés. Plusieurs métriques de validations sont introduites, et leur pertinence dans le cadre des systèmes MIMO polarisés est mis en avant. Les deux modèles sont validés avec succès, et les avantages et limitations de chaque modèle sont investigués. <p> / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les avancées technologiques de ces dernières années, combinées au succès avéré et toujours croissant des communications sans fil, ont tout naturellement donné naissance à un nouveau type de réseaux sans fil, communément appelés Body Area networks. A terme, ces réseaux corporels sans fil doivent permettre à un ensemble de senseurs bio-médicaux répartis sur le corps humain de communiquer, soit pour échanger des informations en vue d'un traitement en temps réel du patient, soit pour enregistrer des données physiologiques en vue d'une analyse ultérieure.<p><p>L’objectif de cette Thèse vise la réduction de la consommation énergétique au niveau des senseurs de sorte à leur garantir une autonomie de quelques mois, voire de quelques années. En réponse à cette contrainte énergétique, une association innovante de deux technologies émergentes est proposée, à savoir une combinaison des transmissions à ultra-large bande aux systèmes à multiples antennes. Une nouvelle architecture pour les réseaux corporels sans fil est donc envisagée pour laquelle les performances doivent être évaluées. Notre principale contribution à cet objectif consiste en la proposition d'une modélisation spatio-temporelle complète du canal de transmission dans le cadre de senseurs répartis autour du corps. Cette modélisation fait appel à la définition de nouveaux modèles, l'élaboration d'outils spécifiques d'extraction de paramètres et une compréhension fine des mécanismes de propagation liés à la proximité du corps humain. Ce manuscrit présente les résultats majeurs de nos recherches en cette matière.<p> / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

In this thesis we study the key requirements and solutions for the feasibility and application of Ethernet-TCP/IP technology to the networks we termed Highly-Variable Real-Time Networks (HVRN). This particular class of networks poses exceptionally demanding requirements because their physical and logical topologies are both temporally and spatially variable. We devised and introduced specific mechanisms for applying Ethernet-TCP/IP to HVRNs with particular emphasis on effective and reliable modular connectivity. Using a railroad train as a reference, this work analyzes the unique requirements of HVRNs and focuses on the backbone architecture for such a system under Ethernet and TCP/IP. / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

This thesis addresses the phenomena of Mobile Virtual Network Operators (MVNO): often MVNO do not come from the telecom sector but they rent the network to mobile operators to become fully mobile operators on their own. So they compete directly not only with the other mobile operators but also with their hosting mobile operator.<p><p>Hosting MVNOs, supporting them from both operational and commercial perspectives are new challenges for the mobile operators: they have to set up a specific internal organization because they used to be a vertically integrated industrial structure. All of this represents tremendous changes for them.<p><p>This thesis describes first the strategic models for hosting MVNOs. The regulatory aspects, that are an essential driver for the liberalization of network economies, are then analyzed. The key point is: are the MVNO able to increase the efficiency and competitiveness of mobile markets.<p><p>Another important aspect is the modelling of a mobile network: the MVNOs will use some components while other components are unuseful for them. Without such model, it is impossible to derive the right costs and price to be charged to the MVNO in order to have a win win industrial model for both the MVNO and its hosting operator.<p><p>A case study of a corporate MVNO focusing on needs of multinationals is analyzed. Such case study describes all the steps for an economic actor to become MVNO from scratch. Such MVNO are not yet present although there is a market demand.<p>The last chapter makes a comparative study of the MVNO markets in the European Union.<p><p>Cette étude aborde le phénomène des opérateurs de réseaux mobiles virtuels ;il s’agit d’acteurs économiques - parfois sans lien aucun avec les télécommunications - qui louent le réseau d’opérateurs mobiles ;ils deviennent à leur tour opérateurs à part entière au point de devenir concurrent non seulement des autres opérateurs mobiles mais aussi de l’opérateur mobile qui leur a loué une partie de son réseau.<p><p>L’hébergement technique de l’opérateur virtuel, son support opérationnel et commercial, l’organisation que doit mettre en place l’opérateur mobile pour héberger son opérateur virtuel afin de partager avec lui son réseau sont des nouveaux défis auxquels les opérateurs mobiles, habitués à être des structures industrielles totalement intégrées verticalement, font face pour la première fois.<p><p>Cette étude traite des modèles d’implémentation des opérateurs de réseaux mobiles virtuels :elle aborde d’abord les aspects stratégiques qui fixent le cadre pour les opérateurs mobiles qui veulent ou sont forcés à héberger des opérateurs virtuels. Les aspects réglementaires, une composante essentielle des économies de réseaux en voie de libéralisation, sont ensuite étudiés, en particulier, comment les opérateurs virtuels peuvent contribuer à améliorer la compétitivité et la libéralisation de ces marchés.<p><p>L’étude modélise ensuite le réseau d’un opérateur mobile de façon à mettre en évidence les éléments à partager qui seront utilisés par l’opérateur virtuel. Cette modélisation est essentielle pour déterminer le coût de l’hébergement et du partage du réseau de façon à créer les conditions de rentabilité de ce modèle d’opérateur virtuel.<p><p>On aborde enfin un cas d’étude d’un candidat à devenir opérateur de réseau mobile virtuel qui souhaite répondre à la demande transnationale des grandes entreprises. Ce type d’opérateur virtuel est encore inexistant de nos jours.<p>Enfin, nous terminons par une étude comparée de la situation des opérateurs mobiles virtuels à travers l’Union Européenne.<p><p> / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

In this thesis, an approach is presented for the generation of grids suitable for the simulation of high Reynolds number viscous flows in complex three-dimensional geometries. The automatic and reliable generation of such grids is today on the biggest bottlenecks in the industrial CFD simulation environment.<p><p>In the proposed approach, unstructured tetrahedral grids are employed for the regions far from the viscous boundaries of the domain, while semi-structured layers of high aspect ratio prismatic and hexahedral elements are used to provide the necessary grid resolution inside the boundary layers and normal to the viscous walls. The definition of the domain model is based on the STEP ISO standard and the topological information contained in the model is used for applying the hierarchical grid generation parameters defined by the user. An efficient, high-quality and robust algorithm is presented for the generation of the unstructured simplicial (triangular of tetrahedral) part of the grid. The algorithm is based on the Delaunay triangulation and the internal grid points are created following a centroid or frontal approach. For the surface grid generation, a hybrid approach is also proposed similar to the volume.<p>Semi-structured grids are generated on the surface grid (both on the edges and faces of the domain) to improve the grid resolution around convex and concave ridges and corners, by aligning the grid elements in the directions of high solution gradients along the surface. A method is also developed for automatically setting the grid generation parameters related to the surface grid generation based on the curvature of the surface in order to obtain an accurate and smooth surface grid. Finally, a semi-structured prismatic/hexahedral grid generation algorithm is presented for the generation of the part of grid close to the viscous walls of the domain. The algorithm is further extended with improvements meant to increase the grid quality around concave and convex ridges of the domain, where the semi-structured grids are known to be inadequate.<p><p>The combined methodology is demonstrated on a variety of complex examples mainly from the automotive and aeronautical industry. / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Cette thèse s'intéresse au transformateur de puissance qui constitue l'élément central de toute alimentation à découpage. La recherche s'articule selon deux axes: l'analyse des champs et le calcul des pertes cuivre d'une part, et la modélisation par schéma équivalent (en vue de réaliser des simulations électriques du convertisseur) d'autre part.<p><p>Selon le premier axe de recherche, l'idée est d'utiliser un logiciel de simulation de champs électromagnétiques par éléments finis pour analyser les champs en deux et en trois dimensions dans le transformateur. Outre une compréhension globale de la répartition des champs, on cherche à analyser finement les pertes cuivre générées dans les enroulements.<p><p>Aux fréquences utilisées dans les alimentations actuelles (typiquement quelques centaines de kilohertz), la densité de courant se répartit en effet de manière non uniforme dans les conducteurs suite aux effets quasi statiques (effet pelliculaire et effet de proximité). Les pertes cuivre doivent donc être calculées avec des outils spécifiques qui en tiennent compte. Or les modèles analytiques classiquement utilisés dans ce but (formules de Dowell et apparentées) reposent sur une analyse unidimensionnelle du transformateur, suivant une hypothèse dont la portée est mal connue et mise en cause par plusieurs auteurs.<p><p>Grâce aux simulations par éléments finis, la thèse dresse un inventaire inédit des effets quasi¬statiques 2D et 3D dans les enroulements. Les différents effets sont expliqués physiquement. La fiabilité des méthodes 1D est analysée et l'erreur commise par celles ci est quantifiée suivant le type d'enroulement et la fréquence. Trois méthodes alternatives de calcul des pertes en deux dimensions sont également analysées et critiquées.<p><p>Pour un type précis d'enroulement (une couche de ruban entre une valeur nulle et une valeur maximale de la force magnétomotrice), une "formule semi empirique" est encore développée. Celle-¬ci rassemble en une seule expression un grand nombre de simulations couvrant toutes les situations géométriques envisageables pour le type d'enroulement considéré. On crée ainsi un outil sans équivalent actuellement, qui allie la rapidité des méthodes 1D à la précision des simulations 2D. La formule semi empirique offre de nombreux avantages pour les concepteurs, dont une forme analytique particulière et la possibilité de réaliser des études paramétriques.<p><p>D'autre part, la thèse montre également que le "facteur de remplissage", notion présente dans la plupart des formules unidimensionnelles de calcul des pertes cuivre, résulte d'une erreur dans l'article de base de Dowell et se révèle donc sans fondement théorique. Ce facteur garde néanmoins une utilité pratique par le fait qu'il reproduit fortuitement certains effets 2D.<p><p>Selon le second axe de recherche, la modélisation, divers schémas équivalents sont analysés. Compte tenu du fait que les transformateurs utilisés dans les alimentations à découpage comprennent généralement plusieurs sorties et voient des formes d'onde fortement chargées en harmoniques, deux types de schémas particuliers sont retenus: le schéma "Coupled Choke Secondaries" (schéma CCS) et les schémas du Laboratoire d'Electrotechnique de Grenoble (schémas LEG). Le schéma CCS est validé sur un transformateur réel et implémenté dans une application conviviale.<p> / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’utilisation d’une chambre réverbérante pour modéliser un canal de communication<p>sans fil a récemment été proposée. La chambre réverbérante est une cavité<p>métallique fermée dans laquelle se trouve une pale mécanique en mouvement<p>permettant de modifier les conditions aux limites et d’ainsi obtenir en moyenne<p>une répartition uniforme des champs. Cette cavité métallique fermée présente de<p>nombreux avantages pour modéliser un canal de communication. Citons principalement<p>le fait que l’environnement est reproductible grâce au mouvement de<p>la pale.<p>L’étude détaillée du canal de communication sans fil à l’intérieur de cet environnement<p>est le sujet de cette thèse. Nous développons à la fois une approche<p>théorique et expérimentale (dans 3 chambres réverbérantes différentes). En particulier,<p>on caractérise ce canal dans les dimensions temporelles, fréquentielles<p>et spatiales afin de dériver ensuite un modèle de canal. Nous nous intéressons en<p>particulier aux systèmes sans fil multi-antennes car ceux-ci exploitent les trois<p>dimensions (temps, fréquence, position).<p>Ensuite, nous comparons l’environnement en chambre réverbérante au cas d’un<p>environnement confiné, à savoir une voiture. Nous testons également une chaîne<p>complète de transmission OFDM et SC-FDE sur base du modèle de canal en<p>chambre développé dans cette thèse.<p>Enfin, nous présentons un nouveau système de test composé de deux chambres<p>réverbérantes couplées à l’aide d’un guide d’ondes dont les dimensions transverses<p>peuvent être changées. Grâce à ce guide d’ondes, le degré de liberté du<p>canal multi-antennes peut être contrôlé. / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

<p align="justify">Aujourd'hui, la gestion des documents est l'un des problèmes les plus importants en informatique. L'objectif de cette thèse est de proposer un système de gestion documentaire basé sur une approche appelée recherche structurée et collaborative. Les caractéristiques essentielles sont :</p><p><ul><li><p align="justify">Dès lors que les utilisateurs ont plusieurs centres d'intérêts, ils sont décrits par des profils, un profil correspondant à un centre d'intérêt particulier. C'est la partie structurée du système.</li><p></p><p><li><p align="justify">Pour construire une description des profils, les utilisateurs jugent des documents en fonction de leur intérêt</li><p></p><p><li><p align="justify">Le système regroupe les profils similaires pour former un certain nombre de communautés virtuelles</li></p> <p><li><p align="justify">Une fois les communautés virtuelles définies, des documents jugés comme intéressants par certains utilisateurs d'une communauté peuvent être partagés dans toute la communauté. C'est la partie collaborative du système.</p><p></li></ul><p><p align="justify">Le système a été validé sur plusieurs corpora de documents en utilisant une méthodologie précise et offre des résultats prometteurs.</p><p> / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished