Ces travaux de recherche adressent le problème de la conception de systèmes de communication capables d'offrir fiabilité et hautes efficacités spectrales avec un lien de retour (partiel) du récepteur vers l'émetteur. De plus hauts débits peuvent être offerts grâce à une connaissance à l'émission du canal de transmission (CSIT) permettant d'exploiter au mieux ses propriétés ; cependant seule la fiabilité de cette information garantit réellement d'atteindre les débits théoriques promis. L'objectif de la thèse consiste à étudier les incertitudes sur le canal de retour, et plus particulièrement la quantification des informations à remonter à l'émetteur ou les erreurs subies lors de la transmission sur la voie de retour. Pour plusieurs degrés de CSIT imparfait, de nouvelles structures d'émission et de réception adaptés à ces imperfections ont été proposées ainsi qu'une caractérisation des limites d'une transmission fiable. La perte d'efficacité spectrale lors de la prise en compte des schémas de modulation et codage (MCS) conduit à s'intéresser à la réduction du bruit de quantification dû aux entrées discrètes. L'attribution des MCS étant établie sur l'information mutuelle, il convient de caractériser les limites théoriques de la communication suite à la prise en compte des erreurs du CSI induites par l'estimation de canal imparfaite et à la quantification du CSI. En cherchant enfin à modéliser les événements d'erreurs survenant sur le lien de retour, un nouveau modèle de voie de retour bruitée est proposé. De plus en raffinant l'information par niveaux successifs (feedback multi-niveaux), le CSI à l'émission peut être utilisé au fur et à mesure de sa réception.

Aujourd'hui, les systèmes d'imagerie sont des instruments complexes qui font interagir optique, détecteur et traitement numérique. Afin de dépasser les performances d'imagerie conventionnelles, il devient nécessaire de tenir compte de cette interaction dès la phase de conception et d'optimiser simultanément les paramètres optiques et numériques. L'objectif de ma thèse est de développer des méthodes d'optimisation conjointe pour obtenir de nouveaux systèmes à performances d'imagerie augmentées et de complexité réduite. J'ai tout d'abord étudié le cas de l'augmentation de la profondeur de champ d'une combinaison optique existante. Un masque de phase binaire a été inséré au voisinage du diaphragme d'ouverture d'un objectif ouvert à f/1.2 et a été optimisé de façon conjointe avec un traitement de déconvolution en utilisant le critère basé sur la qualité de l'image restaurée. L'augmentation de profondeur de champ a été quantifiée et des mesures précises de la fonction de transfert de modulation ont permis de valider expérimentalement l'efficacité de ce type d'imageur non-conventionnel. Dans ces premiers travaux, seul le masque de phase a été modifié lors de l'optimisation. Pour accroître encore l'efficacité du système d'imagerie, il est nécessaire d'optimiser l'ensemble de tous les paramètres optiques. Or l'optimisation d'une combinaison optique est un problème complexe qui doit tenir compte de contraintes spécifiques et nécessite l'utilisation d'un logiciel de calcul optique dédié, comme le logiciel Code V qui a été utilisé dans cette thèse. Comme le critère d'optimisation conjointe basé sur la qualité image n'est plus adapté à ce type d'optimisation, j'ai proposé un nouveau critère. Il se base sur les critères d'optimisation classiques de Code V, qui ont été modifiés de façon à prendre en compte de manière implicite le traitement de déconvolution. Cette méthode de conception a tout d'abord été validée dans le cas de l'optimisation d'un masque de phase pour l'extension de profondeur de champ d'une combinaison optique existante. Les résultats obtenus sont équivalents à ceux donnés par l'optimisation suivant le critère de qualité d'image. La technique a ensuite été utilisée pour améliorer une combinaison conventionnelle existante à très forte ouverture (f/0.75) : en modifiant ses paramètres optiques, la combinaison a été allégée et la qualité d'image a été homogénéisée sur l'ensemble du champ. Enfin, j'ai appliqué cette méthode de conception conjointe pour résoudre le problème important de la sensibilité thermique d'un système infrarouge dans la bande 8-12 µm. Cette méthode a permis de concevoir, à partir de zéro, plusieurs types de combinaisons optiques à courte et longue focale, rendues insensibles à la température. Elles présentent un schéma optique plus simple que les solutions athermalisées de façon classique, tout en ayant des performances d'imagerie similaires voire supérieures. / Imaging systems are now complex instruments where lens, sensor and digital processing interact strongly together. In order to obtain better imaging performance than conventional imaging, it has become necessary to take into account this interaction in the design stage and therefore to optimize jointly optical and digital parameters. The objective of my thesis is to develop joint optical-digital optimization methods in order to obtain imaging systems with higher performance and lower complexity. I first considered extending the depth of field of an already existing lens. A binary phase mask has been inserted in the vicinity of the aperture stop of a f/1.2 lens, and it has been optimized jointly with a deconvolution filter using the restored image quality criterion. The increase in depth of field has been quantified, and modulation transfer function measurements have proved experimentally the efficiency of this unconventional imaging system. During this first study only the phase mask was optimized. To further increase the imaging system efficiency, all the optical parameters need to be optimized. However, optical design is a complex problem in which specific constraints have to be taken into account and for which one needs to use a dedicated software. In this thesis I used the Code V optical design software. Since the image quality-based optimization cannot be easily implemented in this type of software, I proposed a new criterion. It is based on classical optical optimization criteria used in Code V that have been modified in order to take into account deconvolution in a implicit manner. This design method has been first validated on the optimization of a phase mask for depth of field extension of an already existing lens. Results were similar to those given by the image quality-based optimization. Then this method has been used to enhance a very fast f/0.75 lens: by modifying its optical parameters, the lens has been simplified, and the image quality has been homogenized over the field. Eventually I applied this joint design method to solve the important problem of thermal sensitivity of an 8-12 µm infrared system. By using this method I designed from scratch several types of short and long focal length athermalized lenses. The obtained lenses are simpler than conventionally athermalized ones while having similar or even higher imaging performance.

Ces dernières années, un nouveau type de système de production nommé système de production géographiquement dispersé (GDPS) est prôné par de nombreuses entreprises manufacturières internationales. Par cette vision « dispersée », il présente un certain nombre d'avantages tels que l'économie des coûts du produit livré (puisque proche des clients), l'amélioration de la qualité des services (délais de livraison courts, services après-vente de haute qualité) favorisant la pérennité et la compétitivité des entreprises dans un contexte de compétition mondiale. Cependant l’exploitation multi-sites d’un GPDS est confronté à de nombreux défis concernant les normes, les réglementations, la maîtrise des flux de production, et en particulier la planification et l'optimisation de la maintenance en raison de la dispersion géographique des sites de production. Sur ce dernier point et plus globalement la définition d’une stratégie de maintenance adaptée au GDPS, peu d'études ont été menées compte tenu de la jeunesse du sujet et de la complexité des GDPSs (ex. multi-sites, multi-composants). Cette thèse se positionne donc sur ce sujet émergeant avec comme objectif de développer une stratégie de maintenance de regroupement dynamique pour un GDPS en tenant compte de dépendances à la fois aux niveaux composants et sites de production (dépendances économique et géographique) et des impacts des contextes dynamiques (à savoir, taux de détérioration variable des composants, modification des itinéraires de maintenance, possibilités de maintenance, etc.) auxquels il est soumis. Dans cette stratégie, les itinéraires de maintenance et l'ordonnancement sont considérés conjointement dans un modèle global. Le modèle vise à trouver un plan optimal de maintenance et de routage des ressources de maintenance. A cette fin, une structure de coûts et un modèle de dépendance qui prend en compte conjointement la dépendance économique et géographique sont formulés. Ils servent de base à l'élaboration du modèle global de planification et d'ordonnancement de la maintenance et du routage. De plus, pour la recherche de la solution optimale, des algorithmes d’optimisation basés sur l'algorithme génétique et l'algorithme Branch and Bound sont proposés. Enfin, une étude numérique est investiguée pour évaluer la performance, les avantages et aussi les limites de la stratégie proposée. / In the recent years, the Geographically Dispersed Production System (GDPS) with a number of advantages such as saving the product delivered costs (closed to the clients), improving quality of services (short delivery time, high quality after-sales services) has been extensively developed by many manufacturing companies to ensure their competitiveness. In operation, the GPDS faces many challenges concerning standards, regulation, production management, and especially maintenance planning and optimization due to the geographical dispersion of production sites. However, few studies have been developed for maintenance strategies of GDPSs. To face this challenge, the main objective of this thesis is to develop a dynamic grouping maintenance strategy for a GDPS with consideration of dependencies between at both component and site level (economic, geographical dependencies) and impacts of dynamic contexts (i.e. varying deterioration rate of components, change of maintenance routes, maintenance opportunities, etc.). In this strategy, maintenance routing and scheduling are jointly considered in a global model. The model aims at finding an optimal maintenance and routing plan. For this purpose, a cost structure and a dependence model jointly considering economic and geographical dependence are formulated. They are used as a basis for the development of the global model of maintenance routing and scheduling. In addition, to find a joint optimal maintenance and routing plan, advanced algorithms using jointly Genetic Algorithm and Branch and Bound are proposed. Finally, a numerical study is investigated to evaluate the performance and the advantage as well as limits of the proposed maintenance strategy.