Les circuits de récupération d'horloge et de données sont nécessaires au bon fonctionnement de plusieurs systèmes de communication sans fil. Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse concernent le développement de ces circuits avec d'une part la réalisation, en technologie HCMOS9 0,13 μm de STMICROELECTRONICS, de circuits CDR analogiques à 1 et 54 Mbit/s, et d'autre part, la mise en œuvre de fonctions CDR numériques programmables à bas débit. Un circuit CDR fonctionnant à plus bas débit (1 Mbit/s) a été conçu dans le cadre de la gestion d'énergie d'un récepteur ULB impulsionnel non cohérent. Ces deux structures ont été réalisées à l'aide de PLL analogiques du 3ème ordre. Un comparateur de phase adapté aux impulsions issues du détecteur d'énergie a été proposé dans cette étude. Les circuits ont ensuite été dimensionnés dans le but d'obtenir de très bonnes performances en termes de jitter et de consommation. En particulier, les performances mesurées (sous pointes) du circuit CDR à 1 Mbit/s permettent d'envisager une gestion d'énergie efficace (réduction de plus de 97% de la consommation du récepteur). Dans le cadre d'une chaîne de télémesure avion vers sol, deux circuits CDR numériques ont également été réalisés durant cette thèse. Une PLL numérique du second degré a été implémentée en vue de fournir des données et une horloge synchrone de celles-ci afin de piloter une chaîne SOQPSK entièrement numérique. Un circuit ELGS a également mis au point pour fonctionner au sein d'un récepteur PCM/FM. / Clock and data recovery circuits are required in many wireless communication systems. This thesis is about development of such circuits with: firstly, the realization, in HCMOS9 0.13 μm of STMICROELECTRONICS technology, of 1 and 54 Mb/s analog CDR circuits, and secondly, the implementation of programmable digital circuits at low rates. In the aim of an impulse UWB transceiver dealing with video transmission, a CDR circuit at 54 Mb/s rate has been realized to provide clock signal synchronously with narrow pulses (their duration is about a few nanoseconds) from the energy detector. Another CDR circuit has been built at 1 Mb/s rate in a non-coherent IR- UWB receiver power management context. Both circuits have been implemented as 3rd order analog PLL. In this work, a phase comparator suitable for “RZ low duty cycle” data from the energy detector has been proposed. Circuits have been sized to obtain very good performances in terms of jitter and power consumption. Particularly, measured performances of the 1 Mb/s CDR circuit allow to plan an efficient power management (a decrease of more than 97% of the receiver total power consumption). In the context of a telemetry system from aircraft to ground, two digital CDR circuits have also been implemented. A second order digital PLL has been adopted in order to provide synchronous clock and data to an SOQPSK digital transmitter. Also, a digital ELGS circuit has been proposed to work in a PCM/FM receiver. For both CDR structures, the input signal rate is programmable and varies globally from 1 to 30 Mb/s.

Les peignes de fréquences optiques, issus de diodes à blocage de modes, font partie des candidats potentiels pour les réseaux de transmission à multiplexage en longueurs d’onde (WDM). Cependant, les modes composant leur peigne, exhibent généralement des largeurs de raie optiques relativement élevées ( 1-100 MHz), rendant ainsi incompatible leur utilisation sur un réseau WDM employant des formats de modulation avancés d’ordre supérieur. Cette thèse étudie, une solution pour palier à cette limitation. La technique utilisée, dite d’asservissement à correction aval hétérodyne, effectue un traitement du flux lumineux en sortie du laser sans agir sur ce dernier, permettant de réduire le bruit de fréquence présent sur chacune des raies et par conséquent leur largeur de raie optique. Dans une première approche, la technique est appliquée à un laser mono-fréquence. Cela a permis d’une part de valider son fonctionnement et d’autre part d’identifier les limites intrinsèques du dispositif expérimental mis en place. Ainsi, nous démontrons que le niveau de bruit de fréquence minimum permis par notre système, correspond à un spectre optique de largeur de raie optique instantanée de 50 Hz et une largeur de raie de 1,6 kHz pour un temps d’observation de 10 ms. La technique est par la suite appliquée à une diode à blocage de modes actif. Le peigne de fréquences optiques ainsi généré, est composé de 21 modes, ayant tous une largeur de raie optique intrinsèque inférieure à 7 kHz, dont 9 modes sont sub-kHz. Pour un temps d’observation du spectre optique de 10 ms, ces modes exhibent tous une largeur de raie d’environ 37 kHz. Nous démontrons ainsi l’impact de la gigue d’impulsions sur les performances de la technique et nous soulignons l’intérêt d’une telle cohérence, pour le domaine des télécommunications optiques cohérentes (transmissions WDM cohérentes de type m-QAM avec des constellations d’ordre élevé, compatibles avec des débits multi-Tbit/s par raie). En dernier lieu, nous abordons une seconde technique consistant à pré-stabiliser la fréquence d’un laser par asservissement en boucle fermée. Elle repose sur l’utilisation d’un interféromètre à fibre déséquilibré comme référence pour réduire le bruit de fréquence d’un laser, situé particulièrement en basses fréquences. Appliquée à un laser mono-fréquence, elle a permis de réduire son bruit de fréquence technique conduisant ainsi à une nette amélioration de sa largeur de raie intégrée sur 3 ms, de 224 kHz à 37 kHz. Ce premier résultat représente un bon support vers l’exploration du potentiel des diodes à blocage de modes pour des applications métrologiques. / Optical frequency combs obtained from mode-locked laser diodes are potential candidates for WDM networks. However, their lines exhibit usually a broad optical linewidth ( 1-100 MHz). Thus their use is incompatible for high order modulation formats WDM based systems. This thesis investigates one solution to overcome this limitation. It consists of using a feed-forward heterodyne technique to reduce the frequency noise of each comb-line and consequently their optical linewidths. In a first approach, the technique is applied to a single-mode laser. This allowed us to validate its proper working and to identify the intrinsic limits of the experimental device set up. The latter analysis enabled us to reveal that the minimum achievable frequency noise level by our system, corresponds to a 50 Hz intrinsic optical linewidth spectrum and a 1,6 kHz optical linewidth based on 10 ms observation time. This technique is then applied to an actively mode-locked laser diode demonstrating, at our system output, a 21-line optical frequency comb with intrinsic optical linewidths reduced to below 7 kHz. It is worth noting that 9 among them, exhibit sub-kHz linewidths. For an observation time of 10 ms, all lines share the same optical linewidth, almost equal to 37 kHz. We thus show that the timing jitter impacts the technique performances. We also highlight the relevance of such coherence level for coherent optical communication. Lastly, we study a laser frequency pre-stabilization technique based on a locking to an unbalanced fiber interferometer. When applied to a single-mode laser, the technique showed a reduction of its technical frequency noise, thus leading to a clear improvement of its integrated optical linewidth from 224 kHz to 37 kHz for 3 ms observation time. This first result provides a good support towards the exploration of mode-locked laser diodes potential for metrological applications.

Ziel dieser Arbeit ist es eine Beziehung zwischen den biophysikalischen Eigenschaften der Nervenmembran, und den ausgeführten Berechnungen und Filtereigenschaften eines tonisch feuernden Neurons, unter Einbeziehen intrinsischer Fluktuationen, herzustellen. Zu diesem Zweck werden zu erst die mikroskopischen Fluktuationen, die durch das stochastische Öffnen und Schließen der Ionenkanäle verursacht werden, zu makroskopischer Varibilität in den Zeitpunkten des Auftretens der Aktionspotentiale übersetzt, denn es sind diese Spikezeiten die in vielen sensorischen Systemen informationstragenden sind. Die Methode erlaubt es das stochastischer Verhalten komplizierter Ionenkanalstrukturen mit einer großen Zahl an Untereinheiten, in Spikezeitenvariabilität zu übersetzen. Als weiteres werden die Filtereigenschaften der Nervenzellen in der überschwelligen Dynamik, also bei Existenz eines stabilen Grenzzyklus, aus ihren Phasenantwortkurven (PAK), einer Eigenschaft des linearisierten adjungierten Flusses auf dem Grenzzyklus, in einem stöhrungstheoretischen Ansatz berechnet. Es ergibt sich, dass Charakteristika des Filter, wie beispielsweise die DC Komponente und die Eigenschaften des Filters um die Fundamentalfrequenz und ihrer Harmonien, von den Fourierkomponenten der PAK abhängen. Unter Verwendung der hergeleiteten Filter und weiterer Annahmen ist es möglich das frequenzabhängige Signal-zu-Rauschen Verhältnis zu berechnen, und damit eine untere Schranke für die Informationstransferrate eines Leitfähigkeitsmodells zu berechnen. Unter Zuhilfenahme der numerischen Kontinuierungsmethode ist es möglich die Veränderungen in der Spikevariabilität und den Filtern für jeden biophysikalischen Parameter des System zu verfolgen. Weiterhin wurde die verwendete Phasenreduktion durch eine Korrektur ergänzt, die die Radialdynamik einbezieht. Es zeigt sich, dass die Krümmung der Isochronen einen Einfluss darauf hat ob das Rauschen einen positiven oder negativen Frequenzschift hervorruft. / The goal of the thesis is to establish quantitative, analytical relations between the biophysical properties of nerve membranes and the performed neuronal computations for neurons in a tonically spiking regime and in the presence of intrinsic noise. For this purpose, two major lines of investigation are followed. Firstly, microscopic noise caused by the stochastic opening and closing of ion channels is mapped to the macroscopic spike jitter that affects neural coding. The method is generic enough to allow one to treat Markov channel models with complicated, high-dimensional state spaces and calculate from them the noise in the coding variable, i.e., the spike time. Secondly, the suprathreshold filtering properties of neurons are derived, based on the phase response curves (PRCs) by perturbing the associated Fokker-Planck equations. It turns out that key characteristics of the filter, such as the DC component of the gain and the behaviour near the fundamental frequency and its harmonics are related to the particular Fourier components of the PRC and hence the bifurcation type of the neuron. With the help of the derived filter and further approximations one is able to calculate the frequency resolved signal-to-noise ration and finally the total information transmission rate of a conductance based model. Using the method of numerical continuation it is possible to calculate the change in spike time noise level as well as the filtering properties for arbitrary changes in biophysical parameter such as varying channel densities or mean input to the cell. We extend the phase reduction to include correction terms from the amplitude dynamics that are related to the curvature of the isochrons and provide a method to identify the required amplitude sensitivities numerically. It can be shown that the curvature of the isochron has a direct consequence for the noise induced frequency shift.

Integrated systems with billions of transistors on a single chip are a now reality. These systems include multi-core microprocessors and are built today using deca-nanometer devices organized into synchronous digital circuits. The movement of data within such systems is regulated by a set of predictable timing signals, called clocks, which must be distributed to a large number of sequential elements. Collectively, these clocks have a significant impact on the frequency of operation and, consequently, on the performance of the systems. The clocks are also responsible for a large fraction of the power consumed by these systems. The objective of this dissertation is to better understand clock distribution in order to identify opportunities and strategies for improvement by analyzing the conditions under which the optimal tradeoff between power and performance can be achieved, by modeling the constraints associated with local and global clocking, by evaluating the impact of noise, and by investigating promising new design strategies for future integrated systems.

Le travail de recherche présenté dans ce mémoire s'inscrit dans l'objectif général d'étudier la faisabilité de filtres monolithiques radiofréquences (RF) à capacités commutées pour la radiocommunication mobile, et de pouvoir procéder à l'analyse et à la conception de ces filtres en technologie standard BiCMOS 0,35 μm. L'analyse comportementale de ces filtres a nécessité la mise au point d'un algorithme original basé sur le formalisme des matrices de conversion, dont le principe général consiste à effectuer une linéarisation des éléments non-linéaires autour du point de fonctionnement grand signal. Cette méthode d'analyse, spécialement utilisée pour l'analyse du bruit de phase des oscillateurs, semble à ce jour parmi les plus rigoureuses et les plus efficaces en terme de temps de calcul pour l'analyse de ce type de filtres. Traditionnellement, à basse fréquence la commande de ces filtres est réalisée à l'aide d'un registre à décalage. Cependant, cette technique n'est pas envisageable en RF. Une solution originale qui consiste à commander le filtre à partir d'un oscillateur en anneau contrôlé en tension et de portes logiques " ou exclusif " a été proposée. Grâce à cette solution, il a été montré que l'association d'un tel circuit de commande appliqué à ce type de filtre présente des avantages importants et par conséquent devrait le rendre beaucoup plus attractif pour les concepteurs. Pour répondre aux spécifications de la radiocommunication mobile, la structure classique du filtre a été optimisée pour réduire le facteur du bruit et augmenter la dynamique, ainsi une nouvelle architecture (filtre LC à capacités commutées) a été proposée. Des simulations ont été réalisées sur l'ensemble du circuit afin de prévoir les dégradations éventuelles qui peuvent être générées par ces circuits lors d'une transmission numérique (ex. p/4-DQPSK) et d'étudier ainsi l'impact du bruit de phase (gigue temporelle) généré par le circuit de commande sur le comportement du filtre. Parallèlement, un prototype composé d'un filtre LC à capacités commutées et de son circuit de commande a été fabriqué en technologie standard BiCMOS 0,35 mm, sur une puce de taille de 1,1 x 1,75 mm². Ce premier circuit a permis de prouver la faisabilité de cette architecture dans le domaine des RF. Les résultats expérimentaux confirment les simulations et sont susceptibles de rendre cette architecture originale attractive pour des applications radiofréquences.

The thesis sums up the traffic parameters for the evaluation of next-generation access networks. There are mentioned parameters for service quality management and parameters for measuring the quality of experience. The EU regulation on High Speed Internet in the Czech Republic is analyzed. The practical part compares the results between the implementation of the quality management of services and without implementation. Also there is comparing theoretical and practical transmission rates of physical ports. Part of the thesis is a questionnaire focused on the quality of experience of the video sequence.

In this thesis, shows a current issue for free space optics, limiting their use in practice with regard to the availability and reliability. They conducted measurements on wireless optical links and the observed values is calculated by the availability of the connection. Subsequently, measurements are performed on alternate versions of wireless and copper connections. Observed values were compared with a wireless optical link. It is made of optical design of wireless connections at home.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-08-03T19:45:39Z No. of bitstreams: 1 HIDELGARD PAULINO BARBOSA - DISSERTAÇÃO PPGCC 2013..pdf: 11966764 bytes, checksum: 077a69b5088eea2f7109e71871f4e57d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-03T19:45:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HIDELGARD PAULINO BARBOSA - DISSERTAÇÃO PPGCC 2013..pdf: 11966764 bytes, checksum: 077a69b5088eea2f7109e71871f4e57d (MD5) Previous issue date: 2013-08 / A voz é o meio de comunicação mais utilizado pelo ser humano. Porém, o sistema fonador humano é suscetível a diversos tipos de patologias que podem prejudicar a produção da voz e, consequentemente, a comunicação. Alguns tipos de exames têm sido utilizados para detectar estas patologias. Porém, eles apresentam desvantagens referentes à acurácia e ao conforto do paciente durante a aplicação, que podem desestimular a busca por tratamento. Por essa razão, técnicas computacionais têm sido empregadas com o intuito de detectar de modo confortável e preciso a presença e o tipo de patologia apresentada pelo sistema fonador. No entanto, os resultados obtidos ainda não possibilitam sua aplicação nas clínicas, principalmente pelo fato de ainda ser considerado um número reduzido de patologias. Visando a contornar esse problema, esta pesquisa propõe uma abordagem fundamentada em um método ainda não utilizado neste contexto: a Predição por Casamento Parcial (Prediction by Partial Matching - PPM), concebida originalmente com fins à compressão de dados. O modelo criado e mantido a partir deste método é alimentado com características acústicas, temporais e estatísticas extraídas dos sinais de voz e permite sua classificação no que se refere à identificação da presença e do tipo de patologia a um baixo custo computacional (velocidade e recursos de armazenamento). Foram obtidos resultados satisfatórios no tocante à presença de patologias. Quanto à discriminação de patologias, os resultados sugerem um potencial do método, embora a sua aplicação ainda necessite de investigações mais aprofundadas / Voice is the most widely used means of communication of mankind. However, speech organs are susceptible to several sort of pathologies, which may harm voice production and, therefore, communication. Several techniques have been used to detect these pathologies. However, they present drawbacks related to accuracy and comfort of patients during the application, which may discourage search for treatment. Thence, computational techniques have been used in order to detect the presence and type of speech pathology comfortably and accurately. But, results are still not good enough for its application in clinics, due to the fact it is considered a small number of distinct pathologies. Aiming to solve this problem, this research proposes using a method not previously employed in classification of vocal tract diseases: Prediction by Partial Matching (PPM), originally conceived for data compression purposes. The PPM model is fed with acoustical, temporal, and statistical features, ali of them extracted from voice signals. This method allowed a satisfactory classification, concerning presence and type of pathology while requiring a low computational cost (speed and storage resources). It were obtained satisfactory results regarding presence of speech pathologies. With regard to pathologies discrimination, the results suggest that this is a highly promising technique, although its application still needs deeper investigations.

This work deals with the diagnosis of Parkinson's disease by analyzing the speech signal. At the beginning of this work there is described speech signal production. The following is a description of the speech signal analysis, its preparation and subsequent feature extraction. Next there is described Parkinson's disease and change of the speech signal by this disability. The following describes the symptoms, which are used for the diagnosis of Parkinson's disease (FCR, VSA, VOT, etc.). Another part of the work deals with the selection and reduction symptoms using the learning algorithms (SVM, ANN, k-NN) and their subsequent evaluation. In the last part of the thesis is described a program to count symptoms. Further is described selection and the end evaluated all the result.

In automatic speech recognition systems (ASRs), training is a critical phase to the system?s success. Communication media, either analog (such as analog landline phones) or digital (VoIP) distort the speaker?s speech signal often in very complex ways: linear distortion occurs in all channels, either in the magnitude or phase spectrum. Non-linear but time-invariant distortion will always appear in all real systems. In digital systems we also have network effects which will produce packet losses and delays and repeated packets. Finally, one cannot really assert what path a signal will take, and so having error or distortion in between is almost a certainty. The channel introduces an acoustical mismatch between the speaker's signal and the trained data in the ASR, which results in poor recognition performance. The approach so far, has been to try to undo the havoc produced by the channels, i.e. compensate for the channel's behavior. In this thesis, we try to characterize the effects of different transmission media and use that as an inexpensive and repeatable way to train ASR systems.