Cette thèse a pour cadre les transmissions sur les réseaux CPL-BE et les réseaux de capteurs à faible capacité. L'état de l'art classique sur la protection de l'information dans la transmission par réseaux de capteurs fait référence à l'utilisation de codage distribué où les relais implémentent des opérations de parité (mélange des flux) sur les data issues des capteurs. Cependant, il est difficile, de par la nature variable de la qualité des liens en liaisons sans fil, de contrôler la qualité du codeur équivalent construit et de maintenir ses performances au cours du temps. C'est pourquoi nous nous sommes orientés dans cette thèse vers la recherche de schémas de codage différents qui résistent mieux à la variation de qualité des liaisons à travers le réseau. Notre choix s'est porté sur le codage par sous-espace inspiré des travaux de Gabidulin. Le but est de former un code qui utilise une métrique simple et résistante pour sécuriser les transmissions sur le réseau. Les codes à métrique de rang répondent bien à ce besoin car il n'y a qu'à contrôler le rang de la matrice obtenue en réception pour vérifier l'intégrité de la transmission. Les codes à métrique de rang et leur algorithme de décodage ont été étudiés dans un premier temps. Puis, les performances du code LRPC proposé concaténé avec les codes convolutifs sont testées dans des schémas de transmission des contextes différents. / This thesis considers the context of transmissions on CPL-BE networks and low-capacity sensor networks. The state of the art on information protection intransmission by sensor networks refers to the use of distributed coding, where therelays implement parity operations (mixing of streams) on data transmitted by thesensors. However, due to the varying nature of the quality of the wireless links, it is difficult to control the quality of the equivalent encoder constructed and to maintain its performance over time. Therefore, in this thesis, we have focused on the search for different coding schemes that are better resist the variation in the quality of the links across the network. Our choice was based on the sub-space coding inspired by Gabidulin's work. The goal is to form a code that uses a simple and resistant metric to secure transmission across the network. Rank metric codes respond well to this need because it only has to control the rank of the matrix obtained in reception to verify the integrity of the transmission. The rank metric codes and their decoding algorithm were studied in a first step. Then, the performance of the proposed LRPC code concatenated with the convolutional codes is tested in transmission schemes of different contexts.

De nos jours, les ordinateurs sont omniprésents. Tous ces ordinateurs stockent et manipulent de l'information, parfois sensible, d'où l'intérêt de protéger et de confiner la dissémination de cette information. Les mécanismes de contrôle de flux d'information permettent justement d'analyser des programmes manipulant de l'information sensible, afin de prévenir les fuites d'information. Les contributions de cette thèse incluent des techniques d'analyse de programmes pour le contrôle de flux d'information tant qualitatif que quantitatif. Les techniques d'analyse qualitatives permettent la détection et la prévention des fuites d'information. Les techniques quantitatives permettent d'estimer ces fuites afin de décider si elles sont négligeables. / Computers have become widespread nowadays. All these computers store and process information. Often, some of this information is sensitive; hence the need to confine and control its dissemination. An important field in computer science, that is concerned about analysing programs in order to confine and control the release of sensitive information, is the information flow control field. The contributions of this thesis include program analysis techniques for qualitative and quantitative information flow control. Qualitative techniques aim at detecting and preventing information leaks. Quantitative techniques go beyong the detection of information leaks, by estimating the leakage in order to decide whether it is negligeable.

En raison de sa localisation en profondeur du cerveau, le rôle de l’insula dans le traitement de l’information est longtemps resté énigmatique. Or, l’avènement des techniques de stimulation électro-corticale et de neuroimagerie a permis de mettre en exergue son implication dans divers aspects du fonctionnement neuropsychologique. De plus en plus d’études suggèrent que le cortex insulaire joue un rôle clé dans le traitement des caractéristiques physiques des stimuli sensoriels, ainsi que dans le traitement de la saillance des informations. Les théories contemporaines avancent ainsi que l’insula serait une région cruciale dans le « réseau de saillance » et serait impliquée dans les processus sensoriels, émotionnels et attentionnels. Toutefois, la nature exacte de sa contribution demeure inconnue, notamment en raison des limitations intrinsèques des techniques d’investigation traditionnelles, ainsi que de la faible prévalence des lésions circonscrites à l’insula, d’autant que l’évidence clinique ne fait pas l’unanimité. En outre, les résections insulaires sont de plus en plus fréquentes chez les patients atteints d’épilepsie insulaire pharmaco-résistante. Cependant, les altérations neuropsychologiques d’une telle intervention restent mal connues. Ainsi, les études qui composent cette thèse visent à mieux comprendre la façon dont l’insula participe au traitement de l’information et les conséquences neuropsychologiques des résections insulaires sur les processus sensoriels, émotionnels et attentionnels. Les deux premières études de cette thèse documentent les contributions respectives des portions antérieure et postérieure de l’insula au traitement attentionnel pour l’information sensorielle. Les réponses de l’insula lors de l’exécution de tâches attentionnelles de type oddball visuel et auditif sont enregistrées au moyen de l’EEG intracrânienne auprès de patients atteints d’épilepsie dont des électrodes ont été implantées dans l’insula dans le cadre d’une évaluation préchirurgicale pour une épilepsie résistante à la médication. Les résultats suggèrent que l’insula antérieure participe au déploiement attentionnel volontaire aux alentours de 300-500 ms à la suite de la présentation de stimuli pertinents à la tâche en modalité visuelle et auditive, alors que la portion postérieure, quant à elle, est impliquée dans le traitement attentionnel automatique survenant de manière précoce, autour de 100 ms suivant la présentation d’informations auditives, indépendamment de la pertinence du stimulus. Les deux études suivantes qui composent cette thèse examinent les conséquences neuropsychologiques d’une résection au cortex insulaire sur le traitement sensoriel et affectivo-attentionnel, chez des patients épileptiques réfractaires à la médication qui ont subi une résection unilatérale de cette région. Leurs performances dans une tâche Dot-Probe révisée et dans un test de Stroop émotionnel, ainsi que leurs réponses à un questionnaire mesurant des patterns comportementaux sensoriels, sont comparées à celles d’un groupe de patients ayant subi une chirurgie d’épilepsie temporale et d’un groupe d’individus contrôles en santé. Les résultats mettent en évidence des altérations sensorielles et du contrôle des interférences émotionnelles à la suite d’une chirurgie d’épilepsie insulaire. En somme, les données de cette thèse contribuent à une meilleure compréhension du rôle spécifique de l’insula au traitement de l’information sensorielle, saillante, émotionnelle et attentionnelle, au moyen de mesures neurophysiologiques et comportementales. Elles fournissent également un appui quant à la pertinence de développer des outils standardisés en évaluation neuropsychologique afin de mieux identifier les perturbations fonctionnelles associées à une épilepsie ou une chirurgie d’épilepsie insulaire. / The role of the insular cortex in information processing has long been considered enigmatic, partly due to its deep location in the brain. However, the advent of direct electrocortical stimulation and neuroimaging approaches have shed light on its involvement in multiple of neuropsychological functions. An increasing number of studies suggest that the insular cortex plays a crucial role in processing the physical characteristics of sensory stimuli, as well as in the processing of salient information. Current theories argue that the insula would be a critical structure in the “salience network” and involved in sensory, emotional and attentional processes. However, the specific contribution of the insular cortex remains unknown, notably due to the intrinsic limitations of conventional approaches and the very low prevalence of lesions restricted to the insula, especially as little clinical evidence support these findings. Furthermore, although insular resections are becoming more frequent, the neuropsychological effects of this surgery remain unclear. Thus, the studies that make up this thesis aim to improve our understanding of the role played by the insula in the salient information processing and the neuropsychological consequences of the insular resections on sensory, emotional and attentional functions. The first two studies of this thesis assess the respective contributions of the anterior and posterior insular portions in attentional processing towards salient and relevant sensory information. The insular responses during visual and auditory oddball attentional tasks are recorded by means of intracranial EEG (iEEG) in epileptic patients undergoing invasive iEEG, with electrode contacts implanted in the insula as part of a pre-surgical evaluation of their drug-resistant seizures. The results suggest that the anterior insula participates in voluntary attentional processing around 300-500 ms following the presentation of task-relevant stimuli in both visual and auditory modality, whereas the posterior portion is involved in automatic processing occurring about 100 ms after auditory stimuli presentation, independent of task-relevant information. The next two studies examine the neuropsychological consequences of insular cortex resections on the sensory and affectivo-attentional processes, in drug-refractory epileptic patients who have undergone unilateral resection of this structure. Their performance in a revised Dot-Probe task and an emotional Stroop test, as well as their responses in a questionnaire assessing sensory behavioral patterns, were compared to a group of patients who had surgery for temporal lobe epilepsy and a group of healthy control. The results highlight alterations in sensory processing and emotional interference control following insular epilepsy surgery. In sum, the neurophysiological and behavioral data in this thesis contribute to a better understanding of the specific role of the insula in the processing of sensory, salient, emotional and attentional information. Moreover, these findings highlight the need to further develop neuropsychological tests in order to better identify functional disturbances associated with insular epilepsy and insular resection surgery.

Dans la modélisation et l'évaluation des performances de la communication cellulaire sans fil, la géométrie stochastique est largement appliquée afin de fournir des solutions plus efficaces et plus précises. Le processus ponctuel de Poisson homogène (H-PPP), est le processus ponctuel le plus largement utilisé pour modéliser les emplacements spatiaux des stations de base (BS) en raison de sa facilité de traitement mathématique et de sa simplicité. Pour les fortes corrélations spatiales entre les emplacements des stations de base, seuls les processus ponctuels (PP) avec inhibitions et attractions spatiales peuvent être utiles. Cependant, le temps de simulation long et la faible aptitude mathématique rendent les PP non-Poisson non adaptés à l'évaluation des performances au niveau du système. Par conséquent, pour surmonter les problèmes mentionnés, nous avons les contributions suivantes dans cette thèse: Premièrement, nous introduisons une nouvelle méthodologie de modélisation et d’analyse de réseaux cellulaires de liaison descendante, dans laquelle les stations de base constituent un processus ponctuel invariant par le mouvement qui présente un certain degré d’interaction entre les points. L'approche proposée est basée sur la théorie des PP inhomogènes de Poisson (I-PPP) et est appelée approche à double amincissement non homogène (IDT). L’approche proposée consiste à approximer le PP initial invariant par le mouvement avec un PP équivalent constitué de la superposition de deux I-PPP conditionnellement indépendants. Les inhomogénéités des deux PP sont créées du point de vue de l'utilisateur type ``centré sur l'utilisateur''. Des conditions suffisantes sur les paramètres des fonctions d'amincissement qui garantissent une couverture meilleure ou pire par rapport au modèle de PPP homogène de base sont identifiées. La précision de l'approche IDT est justifiée à l'aide de données empiriques sur la distribution spatiale des stations de base. Ensuite, sur la base de l’approche IDT, une nouvelle expression analytique traitable du rapport de brouillage moyen sur signal (MISR) des réseaux cellulaires où les stations de base présentent des corrélations spatiales est introduite. Pour les PP non-Poisson, nous appliquons l'approche IDT proposée pour estimer les performances des PP non-Poisson. En prenant comme exemple le processus de points β-Ginibre ( β -GPP), nous proposons de nouvelles fonctions d’approximation pour les paramètres clés dans l’approche IDT afin de modéliser différents degrés d’inhibition spatiale et de prouver que MISR est constant en densification de réseau. Nous prouvons que la performance MISR dans le cas β-GPP ne dépend que du degré de répulsion spatiale, c'est-à-dire β , quelles que soient les densités de BS. Les nouvelles fonctions d'approximation et les tendances sont validées par des simulations numériques.Troisièmement nous étudions plus avant la méta-distribution du SIR à l’aide de l’approche IDT. La méta-distribution est la distribution de la probabilité de réussite conditionnelle compte tenu du processus de points. Nous dérivons et comparons l'expression sous forme fermée pour le b-ème moment dans les cas PP H-PPP et non-Poisson. Le calcul direct de la fonction de distribution cumulative complémentaire (CCDF) pour la méta-distribution n'étant pas disponible, nous proposons une méthode numérique simple et précise basée sur l'inversion numérique des transformées de Laplace. L'approche proposée est plus efficace et stable que l'approche conventionnelle utilisant le théorème de Gil-Pelaez. La valeur asymptotique de la CCDF de la méta distribution est calculée dans la nouvelle définition de la probabilité de réussite. En outre, la méthode proposée est comparée à certaines autres approximations et limites, par exemple l’approximation bêta, les bornes de Markov et les liaisons de Paley-Zygmund. Cependant, les autres modèles et limites d'approximation sont comparés pour être moins précis que notre méthode proposée. / In the modeling and performance evaluation of wireless cellular communication, stochastic geometry is widely applied, in order to provide more efficient and accurate solutions. Homogeneous Poisson point process (H-PPP) with identically independently distributed variables, is the most widely used point process to model the spatial locations of base stations (BSs) due to its mathematical tractability and simplicity. For strong spatial correlations between locations of BSs, only point processes (PPs) with spatial inhibitions and attractions can help. However, the long simulation time and weak mathematical tractability make non-Poisson PPs not suitable for system level performance evaluation. Therefore, to overcome mentioned problems, we have the following contributions in this thesis: First, we introduce a new methodology for modeling and analyzing downlink cellular networks, where the base stations constitute a motion-invariant point process that exhibits some degree of interactions among the points. The proposed approach is based on the theory of inhomogeneous Poisson PPs (I-PPPs) and is referred to as inhomogeneous double thinning (IDT) approach. The proposed approach consists of approximating the original motion-invariant PP with an equivalent PP that is made of the superposition of two conditionally independent I-PPPs. The inhomogeneities of both PPs are created from the point of view of the typical user. The inhomogeneities are mathematically modeled through two distance-dependent thinning functions and a tractable expression of the coverage probability is obtained. Sufficient conditions on the parameters of the thinning functions that guarantee better or worse coverage compared with the baseline homogeneous PPP model are identified. The accuracy of the IDT approach is substantiated with the aid of empirical data for the spatial distribution of the BSs. Then, based on the IDT approach, a new tractable analytical expression of mean interference to signal ratio (MISR) of cellular networks where BSs exhibits spatial correlations is introduced.For non-Poisson PPs, we apply proposed IDT approach to approximate the performance of non-Poisson PPs. Taking β-Ginibre point process (β -GPP) as an example, we propose new approximation functions for key parameters in IDT approach to model different degree of spatial inhibition and we successfully prove that MISR for β -GPP is constant under network densification with our proposed approximation functions. We prove that of MISR performance under β-GPP case only depends on the degree of spatial repulsion, i.e., β , regardless of different BS densities. We also prove that with the increase of β or (given fixed γ or β respectively), the corresponding MISR for β-GPP decreases. The new approximation functions and the trends are validated by numerical simulations. Third, we further study meta distribution of the SIR with the help of the IDT approach. Meta distribution is the distribution of the conditional success probability given the point process. We derive and compare the closed-form expression for the b-th moment under H-PPP and non-Poisson PP case. Since the direct computation of the complementary cumulative distribution function (CCDF) for meta distribution is not available, we propose a simple and accurate numerical method based on numerical inversion of Laplace transforms. The proposed approach is more efficient and stable than the conventional approach using Gil-Pelaez theorem. The asymptotic value of CCDF of meta distribution is computed under new definition of success probability. Furthermore, the proposed method is compared with some other approximations and bounds, e.g., beta approximation, Markov bounds and Paley-Zygmund bound. However, the other approximation models and bounds are compared to be less accurate than our proposed method.

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Dans le but de fournir un service GNSS (Global Navigation Satellite System) de localisation continu et disponible partout, les systèmes utilisant des pseudolites et des répéteurs semblent être des solutions pertinentes pour la localisation en indoor. Le système à répélites, inspiré de ces deux méthodes (répéteurs et pseudolites), est aussi proposé pour résoudre cette problématique. Les répélites sont des transmetteurs locaux qui, installés en intérieur, formeront une constellation locale. Ils émettent tous un signal GNSS unique mais déphasé par un délai spécifique à chacun d’eux. Ces délais sont nécessaires pour distinguer les différents signaux reçus au niveau du récepteur. Les travaux de cette thèses sont réalisés dans le cadre du système à répélites et dans l’objectif d’améliorer son architecture et de réduire ses interférences inter-système. En effet, l’architecture du système (un peu encombrante) et les interférences éventuelles avec les signaux satellitaires reçus par un récepteur placé à l’extérieur font partie des inconvénients de ce système. On cherche donc à traiter ces deux difficultés de façon à minimiser leurs effets. Dans une première partie, on étudie les différents codes GNSS existants dans la littérature ainsi que les techniques de modulation employées. Ceci nous mène à proposer des codes ayant un niveau d’interférence équivalent à la référence GPS (obtenue entre deux codes GPS) pour les bandes L1 de GPS et G1 de Glonass. Dans une seconde étape, on développe la modulation IMBOC (Indoor Modified Binary Offset Carrier) pour générer de nouveaux codes caractérisés par des niveaux d’interférence réduits (comparés à la référence GPS). Parmi ces codes il y a deux catégories : ceux qui sont adaptés aux systèmes à répélites (émettant un code unique) et ceux qui sont adaptés aux systèmes pseudolites. Une étude théorique et des simulations des niveaux d’interférences pour les codes émis dans la bande GPS et Glonass sont réalisées pour déterminer les gains en termes de niveaux de bruit. Ce gain (par rapport à la référence GPS) en puissance d’interférence s’élève à 16 dB pour Glonass et 20 dB pour GPS. Pour valider les performances de ces codes, on génère les signaux IMBOC et on observe les interférences réelles qu’ils induisent sur un récepteur GPS recevant un signal satellitaire. Dans la deuxième partie, on utilise la fibre optique pour transmettre le signal du générateur jusqu’aux répélites et pour créer les délais initiaux par propagation du signal dans des bobines de fibre. Ainsi on remplace les câbles coaxiaux et les montages électroniques (de déphasage) par des bobines de fibres plus légères, facile à installer et à faible perte de puissance. Il reste cependant à évaluer avec une précision centimétrique les délais réels induits sur chaque signal dans le but de garantir une précision de localisation inférieure au mètre. Cette précision semble en effet représenter un bon compromis entre complexité globale du système de localisation et réponse à un ensemble suffisant de besoins des utilisateurs potentiels. On développe alors une technique d’estimation des délais basée sur la mesure de déphasage (entre deux signaux sinusoïdaux) et une analyse statistique des séries de mesures. Pour finir, on présente quelques résultats de localisation obtenus avec notre système à répélites déployé dans un environnement indoor typique / In order to make the GNSS positioning service continuous and available when going from an outdoor to an indoor environment, pseudolite and repeater based systems have been developed. A new system called repealite is a combination of both pseudolites and repeaters. It is based on transmitting a single signal through a set of transmitters (thus creating the local constellation). In order to avoid interference between the repealite signals and to distinguish between them at the receiver’s end, each signal is shifted with a specific delay. The research carried out in this PhD aims at optimizing two aspects of the repealite based system. Firstly, we need to mitigate the effect of the interference caused on the satellite signals received outdoors. So we decided to design new codes characterized by low interference levels with outdoor signals. Secondly, we worked on the infrastructure part in order to simplify it and to make it easier to install: this is mainly achieved through the use of optical fibers. In the first part, we study the codes and the modulation techniques currently used in the GNSS systems. Then, we propose a few codes having an interference level equivalent to that of the GPS (obtained when computing two GPS codes). These new codes are compatible with the GPS L1 or the Glonass G1 bands. In a second step, we focus on the modulation techniques and create the so-called IMBOC (Indoor Modified Binary Offset Carrier) that aims at minimizing the interference levels with outdoor signals. With this modulation, we propose new IMBOC codes capable of much lower interference levels than the GPS reference. In order to evaluate the performance of the proposed codes, we carried out a theoretical study, simulations and experimental tests. The interference gain reached about 20 dB on the GPS band and 16 dB on the Glonass one. The proposed codes are divided into two categories: those reserved to the repealite system (using a single code) and families of codes suited to pseudolite–based systems. Finally, we generated the IMBOC signals modulated by the new codes and tested the real interference induced on an outdoor receiver tracking the satellite signals. In the second part, we use optical fibers in order to replace the coaxial cables used to transmit signals from the GNSS-like signal generator to the repealites. In addition, the initial delay needed for each repealite is added by propagating the signals through rolls of fibers. Indeed, optical fiber offers advantages such as lightness, flexibility and low power loss that make it suitable to simplify the infrastructure of the system. In order to evaluate the real delays of these various fibers, we develop an estimating method based on phase shift measurements (between two sinusoidal signals) and statistical analysis of the series of measurements. This method should have uncertainties lower than one centimeter in order to insure a sub-meter precision (in absolute positioning with the repealite positioning system). In order to validate this method, we compare it to a GNSS based calibration approach. Finally, we carry out a few positioning tests with the repealite positioning system deployed in a typical indoor environment. These tests deal with absolute and relative positioning and give an idea about the system’s performance

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Cette thèse s’inscrit au sein de la recherche sur l’analyse d’erreurs en espagnol langue seconde et dans une démarche d’enseignement de la langue à des apprenants non natifs dans le cadre universitaire français. A partir d’un corpus de données écrites centrées sur des productions dirigées en espagnol d’étudiants francophones spécialistes de l’université française, nous avons entrepris un travail d’analyse des erreurs des catégories grammaticales de l’espagnol pour en créer des types. En nous focalisant sur les typologies des erreurs lexico-orthographiques, lexico-sémantiques, lexico-syntaxiques et lexico-morphologiques, cette analyse a débouché sur un travail d’étiologie basé sur les erreurs d’interférence et de transfert négatif des langues connues de nos informateurs, erreurs les plus fréquentes. En vue d’une remédiation de ces erreurs pour le développement de la compétence linguistique voire plurilingue des apprenants, nous proposons des pistes didactiques tenant compte des objectifs et des compétences requises afin qu’ils acquièrent le niveau B1 du CECRL. / This work is about error analysis in Spanish as a second language and is aimed at improving language teaching to non-native learners in the French university system. Based on the study of a corpus of supervised written productions in Spanish from French-speaking specialist students in French universities, we analysed grammatical errors in Spanish in order to create an original typology. By focusing on the lexicon and the spelling, the lexicon and the semantics as well as lexical and morphological typologies of errors, this analysis allowed us to produce a work of etiology, mostly based on the errors of interference and negative transfer caused by the foreign languages already known to our students. So as to help the students deal with these errors and help them improve at their linguistic – and also multilingual – competences, we made didactic suggestions taking into account the goals and skills expected from students necessary to reach the B1 level of CECRL. / Esta tesis se inscribe en el seno de la investigación sobre el análisis de errores en español lengua segunda y en un enfoque de enseñanza de la lengua a aprendices no nativos en el marco universitario francés. A partir de un corpus de datos escritos centrados en producciones dirigidas en español de estudiantes francófonos especialistas de la universidad francesa, hemos iniciado un trabajo de análisis de los errores de las categorías gramaticales del español para crear diferentes tipos de ellas. Con el foco puesto en las tipologías de los errores léxico-ortográficos, léxico-semánticos, léxico-sintácticos y léxico-morfológicos, este análisis ha llevado a un trabajo de etiología basado en los errores de interferencia y transferencia negativa de las lenguas conocidas por nuestros informantes, errores más frecuentes. Con miras a una remediación de estos errores para lograr el desarrollo de la competencia linguística incluso plurilingüe de los aprendices, proponemos pistas didácticas teniendo en cuenta los objetivos y las competencias requeridas para que éstos adquieran el nivel B1 del CECRL.

La compagnie Sigfox est reconnue comme un acteur prometteur pour des transmissions de longue-distance et faible consommation, dans le contexte de l'IoT. La modulation à bande ultra étroite (Ultra Narrow Band (UNB)), la technologie de communication choisie par Sigfox, permet de transmettre des informations dans des bandes de signal très étroites (typiquement 100 Hz). A cause de l'imprécision fréquentielle causée par les oscillateurs générateurs de fréquence, il n'est pas réaliste de transmettre des signaux UNB dans des canaux parfaitement orthogonaux. L'accès naturel au canal radio pour le système de UNB est de type ALOHA, avec un aspect aléatoire à la fois en en temps et en fréquence. Cet accès aléatoire peut introduire des collisions qui dégradent la performance du réseau. Le but de cette thèse est de caractériser la capacité des réseaux basés sur UNB, ainsi que d’améliorer la performance en considérant l'aspect aléatoire en temps et en fréquence. La première contribution de cette thèse, est une évaluation de la capacité en théorie et en simulation pour une seule station de base (BS), sous des conditions de canal idéaliste ou réaliste. En conditions idéalistes, nous avons exprimé la capacité pour le cas de l'ALOHA généralisé, et l'avons étendu aux cas de réplications. Pour les conditions réalistes, nous avons pris en compte l'interférence spectrale d'UNB et le path loss (sans et avec Rayleigh fading) afin de caractériser la performance des réseaux UNB, avec l'outil géométrie stochastique. La deuxième contribution est d'appliquer l’annulation successive d'interférence (SIC), qui nous permet d'atténuer les interférences, dans des réseaux de UNB. Nous avons fourni une analyse théorique de la performance des réseaux en considérant le SIC et l'interférence spectrale de UNB, pour le cas de mono-BS. La troisième contribution est l'amélioration de la performance des réseaux UNB, en exploitant la diversité de multi-BS. Nous avons fait une analyse théorique de performance en considérant multi-BS et selection combining (SC). En particulier, nous avons considéré que l’interférence vue par chaque BS est corrélée. Nous avons ainsi démontré mathématiquement que cette corrélation ne peut pas être supprimée dans des systèmes UNB. Ensuite, nous avons appliqué les technologies de la combinaison des signaux plus complexes comme MRC (max ratio combining) et EGC (equal gain combining), ainsi que le SIC à travers multi-BS. Nous avons évalué l'amélioration de performance que chaque technologie apporte, et les avons comparées. Nous avons souligné l'efficacité de ces technologies qui nous permettent d’obtenir des gains importants comparés au cas mono-BS (e.x. 125 fois plus de réduction d'erreur avec SIC globale). La dernière contribution est une validation expérimentale du modèle d'interférence spectrale de UNB, ainsi que la capacité des réseaux UNB, sur un testbed de radio FIT/Cortexlab. / Sigfox rises as a promising candidate dedicated for long-distance and low-power transmissions in the IoT backgrounds. Ultra Narrow Band (UNB), being the communication technology chosen by Sigfox, allows to transmit information through signals whose bandwidth is very limited, typically 100 Hz. Due to the imprecision restraint on electronic devices, it is impossible to transmit UNB signals in orthogonal channels. The natural radio access for this kind of system is thus random ALOHA, in both time and frequency domain. This random access can induce collisions which degrades the networks performance. The aim of this thesis is to characterize the capacity of UNB based networks, as well as to enhance its performance, by considering the randomness in time and frequency. The first contribution of the thesis, is the theoretical and numerical capacity evaluation under idealized and realistic channel conditions, for mono base station (BS) case. Under idealized conditions, we have quantified this capacity for generalized ALOHA case and extended for replications. We highlight the time-frequency duality in UNB systems, and that there exists an optimum replication number for a given network parameter set. Under realistic conditions, we have taken into account the specific spectral interference of UNB systems and propagation path loss (without and with Rayleigh fading) to characterize the performance, with the aid of stochastic geometry. The second contribution is the enhancement of UNB network performance in single BS case. We propose to use successive interference cancellation (SIC) in UNB networks, which allows to mitigate the interference. We have provided a theoretical analysis by considering both SIC and the spectral interference, for mono-BS case. We bring to light the efficiency of SIC in enhancing UNB system performance. The third contribution is the improvement of UNB systems, by exploiting the multiple BS diversity. An analytical performance evaluation considering the simplest selection combining is conducted. In particular, we consider the interference viewed by all the BSs are correlated. Then we apply more complex signal combining technologies such as MRC (max ratio combining) and EGC (equal gain combining), and even interference cancellation across multi-BS in UNB networks. We evaluate the performance improvement that each technology can bring, and compare them with each other. We highlight the efficiency of these multi-BS technologies which allow us to achieve significant performance enhancement compared to mono-BS (e.x. 125 times better performance with global SIC). Last but not least, we experimentally verify the the spectral interference model and network capacity on a cognitive radio testbed.

Dans le cadre des systèmes de communications radio mobiles de la 4ème génération, on s'est intéressé aux systèmes combinant les techniques d'étalement par les codes et de transmission à porteuses multiples.<br />La thèse consiste à étudier en premier lieu les performances des différents types de combinaisons de l'OFDM et du CDMA, appelées sous le nom générique « OFDM-CDMA », dans un environnement parfaitement synchronisé dans une liaison descendante avec les mêmes conditions de transmission : charge du système, constellation, rendement du codage.<br />Une fois la comparaison des différents systèmes établie dans un contexte parfaitement synchronisé, on traitera le problème des imperfections de transmission : erreurs des synchronisation, imperfections Radio Fréquences (RF), estimation du canal, effet Doppler.<br />Les différents types d'erreurs de synchronisation étudiés dans le manuscrit sont la synchronisation de la fenêtre temporelle, la synchronisation des fréquences porteuse, et d'échantillonnage.<br />Les imperfections RF étudiées consistent en le bruit de phase et la gigue d'horloge.<br />Les sensibilités de l'OFDM-CDMA à ces erreurs sont évaluées en fonction du Rapport Signal à Interférence plus Bruit (RSIB) en sortie du détecteur en tenant compte de l'orthogonalité entre les codes d'étalement.<br />Finalement, on s'intéresse à évaluer les performances de ces systèmes en terme du Taux d'Erreur Binaire (TEB) en sortie du décodeur et à faire le lien entre le RSIB en sortie du détecteur et le TEB en sortie du décodeur.<br />En conclusion de ce travail, on peut tirer des limites tolérées sur les imperfections de transmission de ces systèmes ainsi qu'une comparaison entre leurs performances.