Au début des années 2000, les instances aéronautiques ont exprimé le besoin de développer un nouveau système de radiocommunication aéronautique du fait de l'augmentation du trafic aérien et de la saturation croissante des capacités de communication radio entre les aéronefs et les stations de contrôle aérien. L'une des composantes de ce système, nommée L-DACS (" L-band Digital Aeronautical Communication System "), devrait opérer dans la bande L-aéronautique (960-1164 MHz), dans laquelle fonctionnent également de nombreux autres systèmes radioélectriques. La compatibilité radioélectrique (CRE) de L-DACS avec ces systèmes est un des facteurs principaux à prendre en considération dans le développement d'un tel système.L'objectif principal de cette thèse est d'identifier les principaux problèmes reliés à la CRE et d'en étudier les cas critiques. Ces travaux sont fondamentaux en aéronautique, puisque tout dysfonctionnement dans la communication ou dans les systèmes de radionavigation peut mettre en danger la sécurité du vol. Les conclusions de cette thèse contribueront à la normalisation du système L-DACS et à la finalisation de ses spécifications.Dans une première étape, on étudie l'état de l'art dans les communications aéronautiques et en CRE. On analyse en particulier les dernières spécifications des deux systèmes candidats L-DACS. Ensuite, on propose un algorithme de calcul de brouillage dans le but d'étudier la CRE dans le domaine fréquentiel, d'en identifier et d'en traiter les cas critiques. L'analyse fréquentielle étant insuffisante dans plusieurs cas, on propose alors une approche temporelle d'étude de CRE. Après en avoir présenté les avantages, on présente un exemple d'étude de l'effet d'un système L-DACS sur un récepteur DME (" Distance Measuring Equipment ") à l'aide d'un banc de test CRE aéronautique.Cette thèse a été réalisée en collaboration avec la Direction Générale de l'Aviation Civile (DGAC), qui est un acteur principal pour la réglementation des communications et un affectataire de fréquence pour le spectre aéronautique en France. La thèse contribue aux études menées par la DGAC à l'échelle nationale et internationale.Dans les perspectives, on propose la poursuite de cette étude par une approche temporelle plus générale pour étudier la CRE entre des systèmes radioélectriques quelconques en tenant compte de paramètres supplémentaires liés à la dynamique des systèmes et aux propriétés de leurs technologies.

Au début des années 2000, les instances aéronautiques ont exprimé le besoin de développer un nouveau système de radiocommunication aéronautique du fait de l'augmentation du trafic aérien et de la saturation croissante des capacités de communication radio entre les aéronefs et les stations de contrôle aérien. L'une des composantes de ce système, nommée L-DACS (« L-band Digital Aeronautical Communication System »), devrait opérer dans la bande L-aéronautique (960-1164 MHz), dans laquelle fonctionnent également de nombreux autres systèmes radioélectriques. La compatibilité radioélectrique (CRE) de L-DACS avec ces systèmes est un des facteurs principaux à prendre en considération dans le développement d'un tel système.L'objectif principal de cette thèse est d'identifier les principaux problèmes reliés à la CRE et d'en étudier les cas critiques. Ces travaux sont fondamentaux en aéronautique, puisque tout dysfonctionnement dans la communication ou dans les systèmes de radionavigation peut mettre en danger la sécurité du vol. Les conclusions de cette thèse contribueront à la normalisation du système L-DACS et à la finalisation de ses spécifications.Dans une première étape, on étudie l'état de l'art dans les communications aéronautiques et en CRE. On analyse en particulier les dernières spécifications des deux systèmes candidats L-DACS. Ensuite, on propose un algorithme de calcul de brouillage dans le but d'étudier la CRE dans le domaine fréquentiel, d'en identifier et d'en traiter les cas critiques. L'analyse fréquentielle étant insuffisante dans plusieurs cas, on propose alors une approche temporelle d'étude de CRE. Après en avoir présenté les avantages, on présente un exemple d'étude de l'effet d'un système L-DACS sur un récepteur DME (« Distance Measuring Equipment ») à l'aide d'un banc de test CRE aéronautique.Cette thèse a été réalisée en collaboration avec la Direction Générale de l'Aviation Civile (DGAC), qui est un acteur principal pour la réglementation des communications et un affectataire de fréquence pour le spectre aéronautique en France. La thèse contribue aux études menées par la DGAC à l'échelle nationale et internationale.Dans les perspectives, on propose la poursuite de cette étude par une approche temporelle plus générale pour étudier la CRE entre des systèmes radioélectriques quelconques en tenant compte de paramètres supplémentaires liés à la dynamique des systèmes et aux propriétés de leurs technologies. / In the beginning of the 21th century, the aeronautical authorities expressed their need to develop a new system for aeronautical radiocommunications, because the air-traffic is increasing and that current communication systems between pilots and air-controllers are reaching their capacity limits. The L-band Digital Aeronautical Communication System (L-DACS) is the part of the future system that will be operating in a part of the aeronautical L-band (960-1164 MHz), already occupied by a large number of radio-frequency legacy systems. Consequently, it is essential to consider its radio-frequency compatibility (RFC) for the development of the future L-DACS system. This thesis aims at identifying the principal issues related to RFC and studying its critical situations. Such topics are fundamental in aeronautics, as any communication or radionavigation dysfunction may endanger flight and passengers security. Some obtained results will be used for the L-DACS standardization and its specifications finalization. We first analyze the state-of-the-art in both aeronautical communications and RFC, focalizing on updated specifications of both preselected L-DACS candidate systems. We then propose a deterministic algorithm to compute the interference level in order to study the RFC in the frequency domain under identified critical scenarios. Since the frequency-domain analysis seems to be insufficient in several cases, we develop a different methodology, called the time-frequency approach, to analyze the RFC for such situations. We apply this new approach to analyze the effect of an L-DACS interferer on a Distance Measuring Equipment (DME) receiver, using an aeronautical RFC test-bed that we implemented at SUPELEC. This work has been performed in collaboration with the French Civil Aviation Authorities (DGAC), which are an important actor in aeronautical communication regulations and aeronautical spectrum management in France. The thesis contributes to DGAC studies at national as well as international levels. For further work, we suggest to generalize the proposed time-frequency approach to analyze the RFC between any two radio-frequency systems, taking into account additional parameters related to system dynamics and their technology properties.

L’objectif de cette thèse concerne l’allocation des canaux fréquentiels dans les réseaux ad hoc organisés en clusters. Les terminaux du réseau sont assemblés localement en clusters afin de garder les avantages des réseaux ad hoc tout en réduisant la quantité de signalisation nécessaire à son fonctionnement. Dans chaque cluster, un chef de cluster (CH en anglais) est désigné parmi les terminaux dont le rôle est de gérer localement les ressources ainsi que les communications. Un des problèmes concerne l'allocation des bandes de fréquence de manière distribuée à chaque cluster pour leur permettre d'opérer correctement. Les fréquences sont une ressource rare ce qui implique que plusieurs clusters sont amenés à utiliser les mêmes et donc à interférer entre eux. Le CH base ses décisions sur une fonction d'utilité qui prend en compte des mesures de performance des communications. Ces dernières peuvent être perturbées à cause des diverses variations dynamiques auxquels sont soumis les réseaux ad hoc. Parmi les algorithmes d'apprentissage distribués, nous avons identifié des méthodes basées sur le paradigme "d'essais erreur'' (TE en anglais) comme des solutions potentielles. Ces algorithmes ont la particularité d'avoir des propriétés de convergence globale intéressantes bien que le problème soit non coopératif.Dans un premier temps, nous avons étudié la convergence théorique de ces algorithmes en réalisant des approximations de chaînes de Markov dans des cas particuliers. Ensuite, nous avons montré théoriquement et numériquement que le principal défaut des approches TE est leur sensibilité aux variations aléatoires de la mesure d'utilité. Nous avons donc proposé des solutions, avec des preuves théoriques à l’appui, pour adapter ces algorithmes aux cas où l'utilité serait perturbée par des phénomènes aléatoires. Enfin, nous avons analysé de manière plus approfondie l’influence des évanouissements de Rayleigh sur les statistiques de l’utilité. / This thesis deals with the fully distributed allocation of channels in clustered ad hoc networks. Nodes are gathered locally into clusters in order to keep the advantage of the no infrastructure of ad hoc networks, and to reduce the amount of signalling. In each cluster a node is elected as the Clustered Head (CH) whose role is to manage the resources and the transmissions locally. One of the major problem is to allocate in a distributed way spectrum bands to the clusters in order to make them able to operate. Bandwidth is a scarce resource which implies that several clusters may use the same frequency and hence interfere among each other. The CH realizes the frequency allocation based on a utility function that uses measurements as inputs. These measurements are possibly disturbed due to the wide variety of dynamic changes that face ad hoc networks. Among the distributed learning algorithms, we have identified approaches based on "trial and error'' (TE) paradigm that could solve the channel allocation problem. These approaches possess very attractive global convergence behavior despite the non-cooperativeness of the problem and thus in a broad class of games.First, based on a specific utility model, we analyse the performance of these algorithms using Markov chains approximations in order to reduce numerical computations complexity. Then, we assess theoretically and numerically that a drawback of TE algorithms is their sensitivity to disturbances. We propose modifications with supporting theoretical proofs in order to adapt the TE algorithms to disturbances of the utility. Furthermore, we study the impact of Rayleigh fading on the utility by deriving its probability density function (pdf) in various contexts.