Cette thèse porte sur les architectures d’émission pour des terminaux mobiles multi-radio fonctionnant dans la bande de fréquences, 800 MHz - 6 GHz. Avec l’évolution constante des systèmes de communication, les terminaux doivent fonctionner dans plusieurs bandes de fréquences et modes, correspondant à une grande diversité de normes. Le concept d’une architecture multi-radio unique est une évolution de celui de l’émetteur-récepteur multistandard, caractérisé par une mise en parallèle des circuits pour chaque standard. Il permet alors d’optimiser coût et consommation. L’objet de l’étude est de concevoir des architectures d’émission flexibles, à la fois en fréquence et en format de modulation, capables de générer les formes d’ondes de tous les standards en respectant pour chacun le niveau de puissance en sortie et assurant un bon rendement. Ce type d’architectures pourrait, dans l’avenir, être utilisé pour des applications de radio cognitive. L’amplificateur de puissance est l’élément critique dans les émetteurs. Le principe de fonctionnement des amplificateurs impose un compromis entre la linéarité et le rendement en puissance. L’utilisation des amplificateurs en classes commutées permet d’améliorer les performances en rendement mais nécessite de revoir complètement les architectures classiques d’émission. Dans ce contexte, plusieurs architectures qui transforment les signaux avant l’amplificateur et qui peuvent être utilisées pour la multi-radio ont été considérées. Trois, en particulier, ont été analysées et comparées ; à savoir : l’architecture polaire avec codeur d’enveloppe sigma-delta, l’architecture polaire avec codeur d’enveloppe par largeur d’impulsion et l’architecture cartésienne sigma-delta. La validation a été faite sur les signaux les plus critiques en matière de dynamique de puissance et de bande passante, que sont les signaux LTE et WiMAX mobile. En sortie de l’amplificateur, le filtrage d’émission joue un rôle décisif et plusieurs technologies de filtrage sont envisageables. Dans ce cadre, on s’est plus particulièrement intéressé à la technologie BAW (Bulk Acoustic Wave) et un banc de filtres multi-radio a été synthétisé. Cette thèse a donc permis de chiffrer les performances clés d’un émetteur multi-radio à haut rendement en analysant du traitement en bande de base jusqu’au filtrage d’antenne / This research deals with wireless multi-radio transmitter architectures operating in the frequency band of 800 MHz – 6GHz. As a consequence of the constant evolution in the communication systems, the mobile transmitters must be able to operate at different frequency bands and modes according to existing standards specifications. The concept of a unique multi-radio architecture is an evolution of the multi-standard transceiver characterized by a parallelization of circuits for each standard. Multi-radio concept optimizes surface and power consumption. This study concentrates on flexible multi-radio architectures. This kind of architectures could be used in the future for cognitive radio applications. The power amplifier (PA) is the key element in transmitter architectures. Its operating principle establishes a trade-off between power efficiency and linearity. The utilization of a switched mode amplifier allows improving efficiency performances but implies a review of the classical transmitter architectures. Within this context, some architectures transforming the input signal of the PA and that are candidates for multi-radio applications are considered. In particular, three architectures have been analyzed and compared: the polar architecture with sigma-delta envelope modulator, the polar architecture with pulse width modulator and the cartesian sigma delta architecture. Validation is accomplished with the most critical signals in terms of power dynamics and frequency bandwidth; these are the LTE and mobile WiMAX. At the amplifier output, the band-pass filter plays a key role and many filtering technologies could be envisaged. In particular, we are interested in the BAW technology (Bulk Acoustic Wave) and a filter bank has been synthesized. This research has quantified the key performances of a high efficiency multi-radio transmitter by analyzing the system from baseband signal treatment to RF filtering before the antenna

Avec les grands développements des technologies de communication sans fil, les réseaux de capteurs sans fil (WSN) ont attiré beaucoup d’attention dans le monde entier au cours de la dernière décennie. Les réseaux de capteurs sans fil sont maintenant utilisés pour a surveillance sanitaire, la gestion des catastrophes, la défense, les télécommunications, etc. De tels réseaux sont utilisés dans de nombreuses applications industrielles et commerciales comme la surveillance des processus industriels et de l’environnement, etc. Un réseau WSN est une collection de transducteurs spécialisés connus sous le nom de noeuds de capteurs avec une liaison de communication distribuée de manière aléatoire dans tous les emplacements pour surveiller les paramètres. Chaque noeud de capteur est équipé d’un transducteur, d’un processeur de signal, d’une unité d’alimentation et d’un émetteur-récepteur. Les WSN sont maintenant largement utilisés dans l’industrie minière souterraine pour surveiller certains paramètres environnementaux, comme la quantité de gaz, d’eau, la température, l’humidité, le niveau d’oxygène, de poussière, etc. Dans le cas de la surveillance de l’environnement, un WSN peut être remplacé de manière équivalente par un réseau à relais à entrées et sorties multiples (MIMO). Les réseaux de relais multisauts ont attiré un intérêt de recherche important ces derniers temps grâce à leur capacité à augmenter la portée de la couverture. La liaison de communication réseau d’une source vers une destination est mise en oeuvre en utilisant un schéma d’amplification/transmission (AF) ou de décodage/transfert (DF). Le relais AF reçoit des informations du relais précédent et amplifie simplement le signal reçu, puis il le transmet au relais suivant. D’autre part, le relais DF décode d’abord le signal reçu, puis il le transmet au relais suivant au deuxième étage s’il peut parfaitement décoder le signal entrant. En raison de la simplicité analytique, dans cette thèse, nous considérons le schéma de relais AF et les résultats de ce travail peuvent également être développés pour le relais DF. La conception d’un émetteur/récepteur pour le relais MIMO multisauts est très difficile. Car à l’étape de relais L, il y a 2L canaux possibles. Donc, pour un réseau à grande échelle, il n’est pas économique d’envoyer un signal par tous les liens possibles. Au lieu de cela, nous pouvons trouver le meilleur chemin de la source à la destination qui donne le rapport signal sur bruit (SNR) de bout en bout le plus élevé. Nous pouvons minimiser la fonction objectif d’erreur quadratique moyenne (MSE) ou de taux d’erreur binaire (BER) en envoyant le signal utilisant le chemin sélectionné. L’ensemble de relais dans le chemin reste actif et le reste des relais s’éteint, ce qui permet d’économiser de l’énergie afin d’améliorer la durée de vie du réseau. Le meilleur chemin de transmission de signal a été étudié dans la littérature pour un relais MIMO à deux bonds mais est plus complexe pour un ... / With the great developments in wireless communication technologies, Wireless Sensor Networks (WSNs) have gained attention worldwide in the past decade and are now being used in health monitoring, disaster management, defense, telecommunications, etc. Such networks are used in many industrial and consumer applications such as industrial process and environment monitoring, among others. A WSN network is a collection of specialized transducers known as sensor nodes with a communication link distributed randomly in any locations to monitor environmental parameters such as water level, and temperature. Each sensor node is equipped with a transducer, a signal processor, a power unit, and a transceiver. WSNs are now being widely used in the underground mining industry to monitor environmental parameters, including the amount of gas, water, temperature, humidity, oxygen level, dust, etc. The WSN for environment monitoring can be equivalently replaced by a multiple-input multiple-output (MIMO) relay network. Multi-hop relay networks have attracted significant research interest in recent years for their capability in increasing the coverage range. The network communication link from a source to a destination is implemented using the amplify-and-forward (AF) or decode-and-forward (DF) schemes. The AF relay receives information from the previous relay and simply amplifies the received signal and then forwards it to the next relay. On the other hand, the DF relay first decodes the received signal and then forwards it to the next relay in the second stage if it can perfectly decode the incoming signal. For analytical simplicity, in this thesis, we consider the AF relaying scheme and the results of this work can also be developed for the DF relay. The transceiver design for multi-hop MIMO relay is very challenging. This is because at the L-th relay stage, there are 2L possible channels. So, for a large scale network, it is not economical to send the signal through all possible links. Instead, we can find the best path from source-to-destination that gives the highest end-to-end signal-to-noise ratio (SNR). We can minimize the mean square error (MSE) or bit error rate (BER) objective function by sending the signal using the selected path. The set of relay in the path remains active and the rest of the relays are turned off which can save power to enhance network life-time. The best path signal transmission has been carried out in the literature for 2-hop MIMO relay and for multiple relaying it becomes very complex. In the first part of this thesis, we propose an optimal best path finding algorithm at perfect channel state information (CSI). We consider a parallel multi-hop multiple-input multiple-output (MIMO) AF relay system where a linear minimum mean-squared error (MMSE) receiver is used at the destination. We simplify the parallel network into equivalent series multi-hop MIMO relay link using best relaying, where the best relay ...