L’estimation de canal est une tâche cruciale du récepteur radio dans les systèmes de communication sans fil, en particulier en cas de mobilité où les paramètres du canal varient avec le temps en raison de l’effet Doppler. Dans cette thèse, nous considérons des variations de canal lentes à modérées, typiques des applications véhiculaires, et en particulier les deux types de canaux suivant : canaux Fixe-Mobiles (F-M) et canaux Mobiles-Mobiles (M-M), avec dans ce dernier cas la présence éventuelle de relais mobiles permettant d’amplifier et re-émettre le signal (Amplify and Forward). Nous avons démarré notre étude avec le canal F-M, qui servira de base pour traiter le canal M-M.Pour le cas d’un canal F-M, modélisé par le modèle de Rayleigh à spectre de Jakes, une approche courante pour estimer le canal consiste à utiliser un filtre de Kalman (KF) basé sur un modèle autorégressif d'ordre p (AR(p)). La méthode conventionnelle pour régler les paramètres du modèle AR(p) est basée sur le critère de corrélation (CM). Cependant, l’inconvénient majeur de cette méthode est que des ordres très élevés (p > 15) sont nécessaires pour approcher la borne de Cramer-Rao Bayésienne. Le choix de p ainsi que le réglage des paramètres du modèle sont donc critiques et un compromis doit être trouvé entre la complexité numérique et la performance. Le compromis raisonnable qui a suscité beaucoup d’attention est de prendre p = 2. Le CM n’étant pas performant pour p = 2, d’autres méthodes de réglage ont été proposées dans la littérature, mais celle-ci reposent principalement sur des résultats expérimentaux ou des recherches exhaustives, ce qui limite leur application. Pour régler le modèle, nous proposons d'utiliser un critère de minimisation de la variance asymptotique (MAV) de l’erreur d’estimation en sortie du filtre de Kalman. Une formule générale de réglage a été dérivée en fonction de l’état du canal (fréquence Doppler et rapport signal sur bruit), qui peut s’avérer très utile en pratique. De plus, nous avons également dérivé une formule analytique pour l'erreur quadratique moyenne, ce qui permet de mieux comprendre le comportement du KF. Ensuite, nous avons traité le canal M-M avec présence éventuelle de relais, en suivant la même approche. Les expressions analytiques pour le réglage optimal des paramètres du modèle AR(2) et les performances en erreur quadratique moyenne ont d'abord été établies en fonction des deuxièmes et quatrièmes moments du spectre Doppler du canal global. Les formules analytiques de ces moments ont été dérivées en exploitant la propriété de convolution des fonctions de densité, après décomposition du canal global en cascade de canaux élémentaires à spectre de Jakes. Avec ces approches, les résultats de simulations pour les différents canaux montrent un gain considérable en terme d’erreur quadratique moyenne d’estimation, comparé à la littérature. / Channel estimation is a crucial task of the radio receiver in wireless communication systems, especially in the case of mobility where the channel parameters vary over time due to the Doppler effect. In this thesis, we consider slow to moderate channel variations, typical of vehicular applications, and in particular the following two types of channels: fixed-mobile (F-M) channels and mobile-mobile (M-M) channels, with in the latter case the possible presence of mobile relays (Amplify and Forward). We started our study with the F-M channel, which will serve as a basis for investigating the M-M channel.For the case of an F-M channel, modeled by Rayleigh model described by the Jakes spectrum, a common approach to estimating the channel is to use a Kalman filter (KF) based on an autoregressive model of order p (AR(p)). The conventional method for setting AR(p) model parameters is based on the correlation matching criterion (CM). However, the major disadvantage of this method is that very high orders p>15) are needed to approach the Bayesian Cramer-Rao Bound. The choice of p as well as the adjustment of the parameters of the model are therefore critical and a compromise must be found between the numerical complexity and the performance. The reasonable compromise that has attracted a lot of attention is to take p = 2. Since the CM is not efficient for p = 2, other methods of tuning have been proposed in the literature, but these are mainly based on experimental results or exhaustive searches, which limits their application.To adjust the model, we propose to use a criterion of minimization of the asymptotic variance (MAV) of the estimation error at the output of the Kalman filter. A general tuning formula has been derived based on the state of the channel (Doppler frequency and signal-to-noise ratio), which can be very useful in practice. In addition, we also derived an analytic formula for the mean squared error, which allows a better understanding of KF behavior.Then we treated the M-M channel with the possible presence of mobile relays, following the same approach. The analytical expressions for the optimal adjustment of the AR(2) model parameters and the mean squared error performance were first set according to the second and fourth moments of the Doppler spectrum of the global channel. The analytical formulas of these moments were derived by exploiting the convolution property of the density functions, after decomposing the cascading global channel channel of Jakes spectrum elementary channels. With these approaches, the results of simulations for the different channels show a considerable gain in terms of mean squared error performance estimation, compared to the literature.

Le contexte général dans lequel s'inscrivent les travaux développés dans ce mémoire est le contrôle des processus industriels complexes. Ces travaux proposent des nouvelles techniques d'amélioration du contrôle statistique des processus non gaussiens : la carte de contrôle avec des paramètres variables et la carte de contrôle théorique pour la loi de distribution de Rayleigh. Un modèle d'intégration des outils des domaines de l'APC (Automatic Process Control) et de la MSP est proposée et ensuite analysé par le biais des deux modèles de processus réel.

Au cours de ce travail, la génération de second harmonique optique des molécules biologiques a été étudiée. Cette technique optique non linéaire possède un caractère cohérent qui permet d'accéder aux propriétés de symétrie des molécules dont la taille est très inférieure aux longueurs d'onde optiques visibles utilisées et l'hyperpolarisabilité quadratique des acides aminés aromatiques a été mesurée en solution par diffusion non linéaire. L'hyperpolarisabilité des acides aminés non aromatiques a été obtenue de manière indirecte grâce à des mesures effectuées sur le collagène, une protéine ne contenant pas d'acide aminé aromatique. Le collagène possède en fait une très forte réponse non linéaire et fait l'objet d'études intenses en microscopie optique non linéaire. Par un modèle de sommation cohérente des champs harmoniques réémis, l'origine de la très forte efficacité non linéaire de cette protéine, liée à sa grande rigidité et à son organisation spatiale en triple hélice, a pu être obtenue. En parallèle, l'étude de plusieurs petits peptides synthétiques possédant de un à quatre tryptophanes a permis de comprendre la construction de la réponse optique non linéaire de ces objets à partir de motifs répétés. Par ailleurs, pour apporter des informations supplémentaires sur les nano systèmes, un nouveau montage expérimental a été développé. La grande sensibilité du montage a permis notamment d'atteindre la sensibilité d'une seule particule dans le volume sondé et de mettre en place un système de cartographie en trois dimensions par diffusion Hyper Rayleigh. La démonstration a été réalisée pour des nanoparticules métalliques uniques d'argent piégées dans une matrice de gélatine.

Dans cette thèse, les travaux présentés s'appuient sur une démarche expérimentale utilisant, outre les mesures destructives habituellement mises en œuvre pour la caractérisation des matériaux cimentaires, les techniques non destructives exploitant la propagation des ondes ultrasonores à des fréquences comprises entre 50 kHz et 600 kHz. L'objectif est d'étudier les corrélations entre les propriétés hydrauliques et mécaniques de la pâte de ciment et les paramètres linéaires des ondes ultrasonores (vitesse et atténuation). L'étude concerne plus particulièrement les relations entre la porosité et la vitesse ultrasonore des différents types d'onde (ondes de volume et onde de Rayleigh). Les matériaux étudiés sont des pâtes de ciment à porosité variable, confectionnées avec différents rapports E/C et avec différents dosages en entraineur d'air. Afin de prendre en compte l'effet de la teneur en eau, les mesures sont effectuées à différents états de saturation : état saturée, 70% de saturation, 30% de saturation et l'état sec. Les données recueillies permettent la constitution d'une base des données expérimentale regroupant les caractéristiques physiques, mécaniques et ultrasonores de la pâte de ciment. Dans la dernière partie de cette thèse, les relations entre les vitesses ultrasonores et la porosité basées sur deux approches macroscopique et microscopique sont présentées et confrontées aux mesures

Dans ce manuscrit, nous nous sommes intéressés au phénomène de convection thermique turbulente. La première partie du manuscrit analyse l'influence de la rugosité sur l'efficacité du transport thermique dans des cellules de convection de Rayleigh-Bénard cylindrique et rectangulaire. Au vu des mesures thermiques, une transition claire apparaît lorsque l'épaisseur de la couche limite thermique est égale à la hauteur caractéristique de la rugosité. Au delà de la transition, un nouveau régime apparaît et il ne peut être expliqué par une simple augmentation de la surface d'échange de la plaque rugueuse avec le fluide. Nous proposons ici un modèle qui rend compte de ces observations. Dans la seconde partie, la convection thermique turbulente a été étudiée dans un canal vertical long. Dans cette configuration, des mesures de vélocimétrie par imagerie de particules (PIV) ont montré que l'écoulement était décomposable en deux colonnes de fluide : le fluide chaud montant sur la partie droite du canal et le froid descendant sur la partie gauche ou réciproquement. Nous avons étudié de façon systématique l'influence de la puissance injectée sur l'écoulement aux temps longs (retournement global des colonnes de fluide) et courts (obtention des profils de vitesse et de leur fluctuation et mesure de la vitesse des panaches thermiques). Dans une troisième et dernière partie, en plus de la puissance, nous ajoutons un second degré de liberté : l'angle d'inclinaison du canal. Des mesures PIV et des mesures thermiques nous ont permis d'étudier la compétition entre la turbulence et la stratification dans ce canal incliné. Un modèle rendant compte des mesures turbulentes est également proposé.

On November 6, 1988, two strong earthquakes (Mw: 7.0 and 6.8) separated by about 13 minutes occurred in Yunnan Province, China. The aftershocks located by Kunming Telemetered Seismic Network form a lineament approximately 120 km long and 20 km wide with the long dimension oriented approximately N30°W. The epicenter of the first event lies about 30 km from the southern terminus of the aftershock zone while the epicenter of the second event is 60 km further to the northwest. Field investigations indicate that the surface fault ruptures associated with the first and second shock and a variety of ground deformations. We analyze teleseismic data recorded by the GDSN network to determine the rupture process of these two mainshocks (referred to as Ml and M2) and the two largest aftershocks (referred to as Al and A2). Inversion of long-period body waves gives the following centroid source parameters for Ml: strike 154°±4°, dip 86°±1°, slip 181°±1°, centroid depth shallower than 15 km (least-misfit centroid depth 12 km), and seismic moment 4.5-4.9 X 10²⁶ dyn cm (least-misfit seismic moment 4.6 X 10²⁶ dyn cm). The source time function, further constrained by broadband seismograms, indicates that the source duration for this event is 12 seconds. Due to signal interference with Ml, body wave inversion techniques cannot be applied to M2. The Rayleigh waves provide a better look at this event. In order to identify the energy contributions from the two events, group velocity analysis was performed on the surface wave trains. The energy from the individual events was then isolated based on their dispersion patterns. The amplitude spectra in the period range of 100 to 66 s were inverted for the source parameters. The inversion constrains the strike of M2 precisely (155°±3°), however, dip and slip angles were not well resolved by the inversion. Similar Rayleigh wave amplitude spectra and radiation patterns of Ml and M2, however, suggest that they had very similar mechanisms and centroid depths. On the average, the amplitude spectra of M2 are smaller than those of Ml by a factor of 2.2, indicating the seismic moment of M2 is 2.1 X 10²⁶ dyn cm. The two largest aftershocks, Al (Mw 6.1) and A2 (Mw 5.3), which occurred at the southern terminus of the aftershock zone, were analyzed by modeling teleseismic and strong ground motion data. Teleseismic body wave inversion gives source orientation of Al: strike 165°±2.5°, dip 90°±1.5°, slip 178°±0.5°, centroid depth shallower than 12 km (least-misfit centroid depth 7 km from broadband waveform inversion), and seismic moment 1.5-1.6 X 10²⁵ dyn cm. The inversion of A2 gives the source orientation and centroid depth very similar to those of Al. The seismic moment for this event is 1.3-1.6 X 10²⁴ dyn cm. Modeling of strong ground motion seismograms adds more constraints on centroid depths and source time functions of Al and A2. To minimize the effect of scattering caused by upper crustal heterogeneity, we confined our analysis to frequencies lower than 1 Hz. A crustal model, with a low velocity sedimentary layer, was found that predicts common features of observed strong ground motion seismograms for both events. Derived source orientation is consistent with that found from teleseismic body wave inversion. The centroid depths of Al and A2 were constrained to be between 4 and 12 km. A source duration of 7 s and 2 s was obtained for Al and A2, respectively. Derived rupture parameters of Ml and M2, aftershock distribution, field investigations, geological information and concepts of geometrical barriers and fault asperities, indicate that the preexisting fault intersections played the key role in rupture terminations and initiations. The 12 s source duration of Ml and about 60 km long zone of ground deformation along the strike suggest that Ml rupture was bilateral. The rupture initiated near a fault intersection and propagated to NNW and SSE along the strike. The SSE propagating rupture was terminated by a preexisting fault which intersects the ruptured fault 30 km to the south. The aftershock Al and A2 as well as a dense group of small aftershocks were associated with the termination of the SSE segment. The NNW propagating rupture was also terminated by a NE striking preexisting fault on which several of the largest aftershocks appear to have occurred. This NE striking fault right-laterally offsets the fault on which Ml and M2 occurred forming a geometrical barrier for the rupture. M2 presumably nucleated near this barrier and unilaterally ruptured about 25 km toward NNW where it was terminated by a well documented preexisting fault. / Graduation date: 1992

High data rate applications are the trend in today's wireless technology. W-CDMA standard was designed to support such high data rates of up to 3.84 Mcps. The main purpose of this research was to analyze the feasibility of a fixed-point implementation of the W-CDMA downlink receiver algorithm on a general-purpose digital signal processor (StarCore SC140 by Motorola). The very large instruction word architecture of SC140 core is utilized to generate optimal implementation, to meet the real time timing requirements of the algorithm. The other main aim of this work was to study and evaluate the performance of the W-CDMA downlink structure with incorporated space-time transmit diversity. The effect of the channel estimation algorithm used was extensively studied too.

The self-similar evolution of a turbulent Rayleigh-Taylor (R-T) mix is investigated through experiments and numerical simulations. The experiments consisted of velocity and density measurements using thermocouples and Particle Image Velocimetry techniques. A novel experimental technique, termed PIV-S, to simultaneously measure both velocity and density fields was developed. These measurements provided data for turbulent correlations, power spectra, and energy balance analyses. The self-similarity of the flow is demonstrated through velocity profiles that collapse when normalized by an appropriate similarity variable and power spectra that evolve in a shape-preserving form. In the self-similar regime, vertical r.m.s. velocities dominate over the horizontal r.m.s. velocities with a ratio of 2:1. This anisotropy, also observed in the velocity spectra, extends to the Taylor scales. Buoyancy forcing does not alter the structure of the density spectra, which are seen to have an inertial range with a -5/3 slope. A scaling analysis was performed to explain this behavior. Centerline velocity fluctuations drive the growth of the flow, and can hence be used to deduce the growth constant. The question of universality of this flow was addressed through 3D numerical simulations with carefully designed initial conditions. With long wavelengths present in the initial conditions, the growth constant was found to depend logarithmically on the initial amplitudes. In the opposite limit, where long wavelengths are generated purely by the nonlinear interaction of shorter wavelengths, the growth constant assumed a universal lower bound value of

Ce travail de thèse a porté sur l'étude de la génération de second harmonique par les nanoparticules métalliques. La présence de résonances de plasmon de surface localisées dans les nanoparticules métalliques accroit la section efficace non linéaire et le but de ce travail a été de comprendre comment ce couplage peut être mis à profit. D'un point de vue fondamental, la comparaison entre expérience et théorie a permis de mettre en évidence le mode d'émission octupolaire ainsi que de pondérer les contributions de surface et de volume au signal total émis. Il a également été démontré que des profils de Fano non linéaire pouvaient être observés dans le cas de nano-objets très simples. Des applications pratiques, telle que les capteurs plasmoniques, ont été abordées montrant que les propriétés intrinsèques de la génération de second harmonique offrent plusieurs avantages et augmentent la sensibilité de tels capteurs. Des mesures expérimentales ont également été effectuées sur des nanoparticules d'or uniques enfermées dans une matrice homogène, ouvrant la voie pour une compréhension plus fine de l'impact de la morphologie des nanoparticules sur leur réponse non linéaire.

The convective mass transfer coefficient is determined for evaporation in a horizontal rectangular duct, which forms the test section of the transient moisture transfer (TMT) facility. In the test facility, a short pan is situated in the lower panel of the duct where a hydrodynamically fully developed laminar or turbulent airflow passes over the surface of the water. The measured convective mass transfer coefficients have uncertainties that are typically less than ±10% and are presented for Reynolds numbers (ReD) between 560 and 8,100, Rayleigh numbers (RaD) between 6,100 and 82,500, inverse Graetz numbers (Gz) between 0.003 and 0.037, and operating conditions factors (H*) between -3.6 and -1.4. The measured convective mass transfer coefficients are found to increase as ReD, RaD, Gz and H* increase and these effects are included in the Sherwood number (ShD) correlations presented in this thesis, which summarize the experimental data.<p> An analogy between heat and mass transfer is developed to determine the convective heat transfer coefficients from the experimentally determined ShD correlations. The convective heat transfer coefficient is found to be a function of ShD and the ratio between heat and moisture transfer potentials (S*) between the surface of the water and the airflow in the experiment. The analogy is used in the development of a new method that converts a pure heat transfer NuD (i.e., heat transfer with no mass transfer) and a pure mass transfer ShD (i.e., mass transfer with no heat transfer) into NuD and ShD that are for simultaneous heat and mass transfer. The method is used to convert a pure heat transfer NuD from the literature into the NuD and ShD numbers measured in this thesis. The results of the new method agree within experimental uncertainty bounds, while the results of the traditional method do not, indicating that the new method is more applicable than the traditional analogy between heat and mass transfer during simultaneous heat and mass transfer.<p>A numerical model is developed that simulates convective heat and mass transfer for a vapor permeable Tyvek® membrane placed between an airflow and liquid water. The boundary conditions imposed on the surfaces of the membrane within the model are typical of the conditions that are present within the TMT facility. The convective heat and mass transfer coefficients measured in this thesis are applied in the model to determine the heat and moisture transfer through the membrane. The numerical results show that the membrane responds very quickly to a step change in temperature and relative humidity of the air stream. Since the transients occur over a short period of time (less than 1 minute), it is feasible to use a steady-state model to determine the heat and mass transfer rates through the material for HVAC applications.<p>The TMT facility is also used to measure the heat and moisture transfer through a vapor permeable Tyvek® membrane. The membrane is in contact with a water surface on its underside and air is passed over its top surface with convective boundary conditions. The experimental data are used to verify the numerically determined moisture transfer rate through the Tyvek® membrane. The numerical model is able to determine the mass transfer rates for a range of testing conditions within ±26% of the experimental data. The differences between the experiment and the model could be due to a slightly different mass transfer coefficient for flow over Tyvek® than for flow over a free water surface.