Le milieu sous-marin est doublement dispersif, en temps et en fréquence. L'utilisation récente de signaux de communication multi-porteuses offre une solution pour lutter contre la sélectivité fréquentielle. Mais ce type de signaux reste très sensible à la dispersivité fréquentielle. Cette thèse se concentre sur le problème de la dispersivité fréquentielle qu'est l'effet Doppler. Des méthodes d'estimation du paramètre Doppler sont développées pour des signaux multi-porteuses DMT. Est également abordé le problème de la compensation Doppler dans les cas mono et multitrajets. Une méthode générale et une méthode spéci que au signaux multiporteuses sont présentées et testées sur simulation. Cette thèse se distingue par son modèle du canal sous-marin qui considère un paramètre Doppler différent sur chaque trajet. Ceci résulte de la géométrie du problème et des vitesses émetteur/récepteur considérées. Nous présentons nalement des méthodes pour séparer les différents trajets arrivant sur une antenne a n de pouvoir considérer un paramètre Doppler unique sur chacun. / The underwater channel is doubly dispersive, in time and freqeuncy. In the last decade, multicarrier communication signal , like OFDM signal, has offer a solution in order to struggle aginst multipath propagation. Unfortunatly, these kinds of signal is strongly sensitive to Doppler effect. This thesis focus on frequential dispersivity involved by Doppler effect. Several Doppler estimation methods are developped for multicarrier signals. Doppler compensation for one path and multipath channel is also considered. For this problem, we developped general method but also speci c method for DMT signals. Each of them have been tested on simulations. This thesis uses an underwater channel model presenting different Doppler parameter for each path. This approach is a consequence of the problem geometry, considering emitter/receiver velocity. Finaly, using an antenna, we present several methods in order to separate efficiently each arriving path ; allowing us to consider each separated path with a single Doppler parameter to compensate.

Les modulations multiporteuses ont prouvé leur intérêt pour les transmissions à haut débit, avec fil (ADSL) ou sans fil (DAB, DVB-T, HIPERLAN,...). Les applications citées mettent toutes en oeuvre un cas particulier de modulation multiporteuse, l'OFDM avec un filtre de mise en forme rectangulaire. Le but de cette thèse est de déterminer de nouvelles formes de modulations multiporteuses plus générales et utilisant des filtres de mise en forme mieux adaptés à certains types de canaux de transmission. Les techniques BFDM/QAM suréchantillonnées et BFDM/OQAM qui utilisent des filtres de modulation (dits prototypes) orthogonaux ou non sont ainsi étudiées avec une approche à temps discret qui prend en compte leur réalisation matérielle. Cette étude se base d'une part sur l'analogie existant entre les systèmes de Weyl-Heisenberg et les modulations multiporteuses, et d'autre part sur l'analogie existant entre les bancs de filtres et les modulations multiporteuses. Une écriture à l'aide de familles de Weyl-Heisenberg et une réalisation sous la forme d'un transmultiplexeur sont fournies pour chacune de ces modulations. Dans chacun de ces deux cas, on établit des conditions de biorthogonalité (c'est-à-dire des conditions de démodulation parfaite sur canal parfait) équivalentes portant sur les composantes polyphases des filtres prototypes. On en déduit alors des relations de dualité entre les bancs de filtres MDFT et les modulations BFDM/OQAM. Ceci est aussi équivalent au fait que, pour un type particulier de système de Weyl-Heisenberg dans $\lZ$ considéré comme un espace de Hilbert sur $\R$, deux familles de Weyl-Heisenberg sont biorthogonales, si et seulement si elles constituent deux frames duales. Par ailleurs, l'étude des transmultiplexeurs associés aux modulations BFDM/QAM et BFDM/OQAM conduit à plusieurs schémas de réalisation équivalents mettant en oeuvre des algorithmes de FFT et IFFT et la dualité établie entre les modulations BFDM/OQAM et les bancs de filtres MDFT aboutit à un nouveau codeur en sous-bandes MDFT généralisé et à délai de reconstruction réduit. Deux critères d'optimisation des prototypes sont utilisés : la maximisation de la localisation temps-fréquence et la minimisation de l'énergie hors-bande. Des techniques d'optimisation permettant d'obtenir des filtres orthogonaux ou biorthogonaux quasi-optimaux vis-à-vis de l'un de ces deux critères sont décrites. Enfin, les intérêts respectifs des prototypes orthogonaux et biorthogonaux, optimisés vis-à-vis de l'un ou l'autre de ces critères sont illustrés par des simulations sur différents types de canaux de transmission.

L'objectif de cette étude est de répondre à la question de faisabilité de l'utilisation des ondelettes pour les modulations multiporteuses.<br />Par le biais du formalisme des ondelettes, il est possible de construire une base de fonctions orthogonales permettant de mettre au point un système de communication multiporteuses qui réduirai la sensibilité aux interférences introduites par le canal de propagation. Cette modulation multiporteuses est appelée DWMT (Discrete Wavelet MultiTone). Ses avantages et ses inconvénients sont développés en comparaison à la modulation multiporteuses mise en application actuellement : la modulation OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing).<br /><br /> La modulation DWMT est dans un premier temps évaluée dans un contexte de transmission en présence d'un brouilleur bande étroite. Cette modulation permet d'obtenir des formes d'ondes modulantes aux lobes secondaires très atténués et donc plus robustes à ce type d'interférences. Les résultats obtenus ont montré que la modulation DWMT est peu sensible aux interférences bande étroite. La transmission à travers un canal multi-trajets reste le scénario le plus important à traiter dans une étude d'un système de communication.<br /><br /> Dans ces conditions, c'est essentiellement l'utilisation d'un préfixe cyclique qui donne à la modulation OFDM des résultats intéressants en terme de taux d'erreur binaire. Lorsque le préfixe cyclique n'est pas une solution utilisée, la bonne localisation fréquentielle des formes d'ondes DWMT permet de réduire les interférences et les performances de la modulation DWMT sont légèrement supérieures à celles de la modulation OFDM.

De nombreuses applications de communication numériques font face à des canaux de transmission sélectifs en temps et en fréquence que nous pouvons assimiler à des systèmes linéaires variants dans le temps. À travers ces travaux de thèse, nous montrons que les modulations multiporteuses suréchantillonnées constituent une technique de transmission adaptée à ce type d'environnement. Cependant, la complexité algorithmique des émetteurs-récepteurs présentent un frein majeur à leur adoption. Fort de ce constat, nous nous intéressons à la sous-famille des modulations multiporteuses suréchantillonnées à filtres courts (WCP-OFDM), dont la complexité algorithmique est comparable à celle de l'OFDM avec préfixe cyclique. Après avoir exprimé les conditions de reconstructions parfaites, nous développons des égaliseurs de faible complexité et étudions la problématique du rapport de puissance crête sur puissance moyenne du signal en sortie d'émetteur. Enfin, nous analysons les performances de ces modulations à travers plusieurs scénarios de propagation radiomobiles. Les résultats de simulation confirment l'intérêt du WCP-OFDM, associé à des filtres prototypes bien localisés en temps et en fréquence pour faire face aux canaux doublement sélectifs. / Many digital communication applications are facing time and frequency selective channels that can be modelled by linear time-variant systems. Through this thesis work, we show that oversampled multicarrier modulations provide a suitable transmission technique for such an environment. However, the complexity of the transmitter-receiver remains a major obstacle for their adoption. Based on this observation, we focus on the sub-family of oversampled multicarrier modulation with short filters (WCP-OFDM), whose complexity is similar to cylic prefix OFDM. After introducing the perfect reconstruction conditions, we develop low-complexity equalizers and we study the peak-to-average power ratio issue at the output of the transmitter. Finally, we evaluate the performances of these moduations over several mobile radio propagation scenarios. Simulation results confirm the benefits of WCP-OFDM, with time-frequency localized prototypes filters, over doubly selective channels.

Le milieu sous-marin est doublement dispersif, en temps et en fréquence. L'utilisation récente de signaux de communication multi-porteuses offre une solution pour lutter contre la sélectivité fréquentielle. Mais ce type de signaux reste très sensible à la dispersivité fréquentielle. Cette thèse se concentre sur le problème de la dispersivité fréquentielle qu'est l'effet Doppler. Des méthodes d'estimation du paramètre Doppler sont développées pour des signaux multi-porteuses DMT. Est également abordé le problème de la compensation Doppler dans les cas mono et multitrajets. Une méthode générale et une méthode spéci que au signaux multiporteuses sont présentées et testées sur simulation. Cette thèse se distingue par son modèle du canal sous-marin qui considère un paramètre Doppler différent sur chaque trajet. Ceci résulte de la géométrie du problème et des vitesses émetteur/récepteur considérées. Nous présentons nalement des méthodes pour séparer les différents trajets arrivant sur une antenne a n de pouvoir considérer un paramètre Doppler unique sur chacun.

De nombreuses applications de communications numériques font face à des canaux de transmission sélectifs en temps et en fréquence que nous pouvons assimiler à des systèmes linéaires variants dans le temps. À travers ces travaux de thèse, nous montrons que les modulations multiporteuses suréchantillonnées constituent une technique de transmission adaptée à ce type d'environnement. Cependant, la complexité algorithmique des émetteurs-récepteurs présente un frein majeur à leur adoption. Fort de ce constat, nous nous intéressons à la sous-famille des modulations multiporteuses suréchantillonnées à filtres courts (WCP-OFDM), dont la complexité algorithmique est comparable à celle de l'OFDM avec préfixe cyclique. Après avoir exprimé les conditions de reconstruction parfaite, nous développons des égaliseurs de faible complexité et étudions la problématique du rapport de puissance crête sur puissance moyenne du signal en sortie d'émetteur. Enfin, nous analysons les performances de ces modulations à travers plusieurs scénarios de propagation radiomobile. Les résultats de simulation confirment l'intérêt du WCP-OFDM, associé à des filtres prototypes bien localisés en temps et en fréquence pour faire face aux canaux doublement sélectifs.