La détection optique cohérente et le traitement numérique du signal sont au coeur de la nouvelle génération de systèmes de transmission sur fibre. Ces systèmes utilisent des formats de modulation à grande efficacité spectrale et sont très robustes à la propagation sur le canal de transmission optique. Ils offrent ainsi aux opérateurs de télécommunications les moyens de décupler la capacité de leurs réseaux de transport tout en conservant leurs infrastructures fibre existantes. Cette thèse développe différentes problématiques relatives à la conception de fonctions numériques pour les récepteurs optiques à détection cohérente fonctionnant aux débits de 100 Gbit/s et au-delà. Elle aborde les aspects de complexité calculatoire de l'égalisation numérique du canal optique, puis évalue l'apport des techniques dans le domaine fréquentiel en vue de rendre les traitements compatibles avec les contraintes matérielles de la mise en oeuvre à très haut débit. Le second point étudié concerne les difficultés potentielles de l'utilisation du multiplexage en polarisation. La dernière partie de la thèse traite de l'étude conjointe des fonctions d'égalisation et de synchronisation porteuse et phase pour l'application aux formats de modulation à très grande efficacité spectrale.

Ces travaux s'inscrivent dans le cadre de la restauration fonctionnelle du mouvement des membres inférieurs. Plus précisément, nous nous intéressons au problème de la cohabitation entre les mouvements volontaires et les mouvements contrôlés artificiellement par des techniques telles que l'électro-stimulation fonctionnelle. Nous proposons dans cette thèse d'observer le mouvement des membres valides à l'aide de micro-capteurs embarqués pour améliorer le contrôle des membres déficients chez les patients handicapés. Deux niveaux de coordination sont introduits : un niveau stratégique, où l'on cherche à identifier au plus tôt le mouvement que le patient souhaite effectuer, et un niveau tactique, où l'on cherche à estimer des paramètres du mouvement en cours de réalisation. Notamment, pour assurer la coordination des deux jambes durant la marche, le concept de CPG (Central Pattern Generator) est introduit, et nous proposons une méthode robuste de détection de phase basée sur l'observateur d'un oscillateur non-linéaire. Ce cadre de travail mélange des comportements discrets et continus, et implique la mise en place d'une architecture de commande hybride permettant l'intégration de ces deux aspects. Deux contraintes fortes sont la réduction du nombre de capteurs, et la faible complexité des algorithmes. Les solutions proposées font appel à des modèles des mouvements observés, et ont été validées par des expérimentations temps-réel.

Mes travaux se situent dans les thématiques de la modélisation et de l'optimisation des systèmes de communication sans fil utilisés notamment dans les applications domotiques. Dans ce domaine, la communication par impulsion radio Ultra Large Bande (UWB-IR) est considérée comme une solution d'implémentation prometteuse, notamment pour les réseaux de capteurs, les applications de détection et de localisation. L'UWB offre un potentiel important aussi bien en termes de coût d'implémentation et de la faible consommation d'énergie que de sa bonne résolution temporelle et sa capacité de coexister avec les systèmes à bande étroite. Cependant, le processus de synchronisation constitue encore un verrou important qui doit être levé, pour permettre aux systèmes de transmission UWB d'atteindre un niveau de qualité (en terme BER) désiré. L'objectif de cette thèse est de développer des méthodes de contrôle de synchronisation permettant d'optimiser la qualité de transmission des signaux ULB. Il s'agit d'étudier la possibilité d'augmenter la précision de synchronisation dans la partie poursuite.

Le projet HODISS dans le cadre duquel s'effectue nos travaux adresse la problématique de la synchronisation globale des systèmes complexes sur puce (System-on-Chip ou SOCs, par exemple un multiprocesseur monolithique). Les approches classiques de distribution d'horloges étant devenues de plus en plus obsolètes à cause de l'augmentation de la fréquence d'horloge, l'accroissement des temps de propagation, l'accroissement de la complexité des circuits et les incertitudes de fabrication, les concepteurs s'intéressent (pour contourner ces difficultés) à d'autres techniques basées entre autres sur les oscillateurs distribués. La difficulté majeure de cette dernière approche réside dans la capacité d'assurer le synchronisme global du système. Nous proposons un système d'horlogerie distribuée basé sur un réseau d'oscillateurs couplés en phase. Pour synchroniser ces oscillateurs, chacun d'eux est en fait une boucle à verrouillage de phase qui permet ainsi d'assurer un couplage en phase avec les oscillateurs des zones voisines. Nous analysons la stabilité de l'état synchrone dans des réseaux cartésiens identiques de boucles à verrouillage de phase entièrement numériques (ADPLLs). Sous certaines conditions, on montre que l'ensemble du réseau peut synchroniser à la fois en phase et en fréquence. Un aspect majeur de cette étude réside dans le fait que, en l'absence d'une horloge de référence absolue, le filtre de boucle dans chaque ADPLL est piloté par les fronts montants irréguliers de l'oscillateur local et, par conséquent, n'est pas régi par les mêmes équations d'état selon que l'horloge locale est avancée ou retardée par rapport au signal considéré comme référence. Sous des hypothèses simples, ces réseaux d'ADPLLs dits "auto-échantillonnés" peuvent être décrits comme des systèmes linéaires par morceaux dont la stabilité est notoirement difficile à établir. L'une des principales contributions que nous présentons est la définition de règles de conception simples qui doivent être satisfaites sur les coefficients de chaque filtre de boucle afin d'obtenir une synchronisation dans un réseau cartésien de taille quelconque. Les simulations transitoires indiquent que cette condition nécessaire de synchronisation peut également être suffisante pour une classe particulière d'ADPLLs "auto-échantillonnés".

Model-driven software development requires techniques to consistently propagate modifications between different related models to realize its full potential. For large-scale models, efficiency is essential in this respect. In this paper, we present an improved model synchronization algorithm based on triple graph grammars that is highly efficient and, therefore, can also synchronize large-scale models sufficiently fast. We can show, that the overall algorithm has optimal complexity if it is dominating the rule matching and further present extensive measurements that show the efficiency of the presented model transformation and synchronization technique. / Die Model-getriebene Softwareentwicklung benötigt Techniken zur Übertragung von Änderungen zwischen verschiedenen zusammenhängenden Modellen, um vollständig nutzbar zu sein. Bei großen Modellen spielt hier die Effizienz eine entscheidende Rolle. In diesem Bericht stellen wir einen verbesserten Modellsynchronisationsalgorithmus vor, der auf Tripel-Graph-Grammatiken basiert. Dieser arbeitet sehr effizient und kann auch sehr große Modelle schnell synchronisieren. Wir können zeigen, dass der Gesamtalgortihmus eine optimale Komplexität aufweist, sofern er die Ausführung dominiert. Die Effizient des Algorithmus' wird durch einige Benchmarkergebnisse belegt.

During the overall development of complex engineering systems different modeling notations are employed. For example, in the domain of automotive systems system engineering models are employed quite early to capture the requirements and basic structuring of the entire system, while software engineering models are used later on to describe the concrete software architecture. Each model helps in addressing the specific design issue with appropriate notations and at a suitable level of abstraction. However, when we step forward from system design to the software design, the engineers have to ensure that all decisions captured in the system design model are correctly transferred to the software engineering model. Even worse, when changes occur later on in either model, today the consistency has to be reestablished in a cumbersome manual step. In this report, we present in an extended version of [Holger Giese, Stefan Neumann, and Stephan Hildebrandt. Model Synchronization at Work: Keeping SysML and AUTOSAR Models Consistent. In Gregor Engels, Claus Lewerentz, Wilhelm Schäfer, Andy Schürr, and B. Westfechtel, editors, Graph Transformations and Model Driven Enginering - Essays Dedicated to Manfred Nagl on the Occasion of his 65th Birthday, volume 5765 of Lecture Notes in Computer Science, pages 555–579. Springer Berlin / Heidelberg, 2010.] how model synchronization and consistency rules can be applied to automate this task and ensure that the different models are kept consistent. We also introduce a general approach for model synchronization. Besides synchronization, the approach consists of tool adapters as well as consistency rules covering the overlap between the synchronized parts of a model and the rest. We present the model synchronization algorithm based on triple graph grammars in detail and further exemplify the general approach by means of a model synchronization solution between system engineering models in SysML and software engineering models in AUTOSAR which has been developed for an industrial partner. In the appendix as extension to [19] the meta-models and all TGG rules for the SysML to AUTOSAR model synchronization are documented. / Bei der Entwicklung komplexer technischer Systeme werden verschiedene Modellierungssprachen verwendet. Zum Beispiel werden bei der Entwicklung von Systemen in der Automobilindustrie bereits früh im Entwicklungsprozess Systemmodelle verwendet, um die Anforderungen und die grobe Struktur des Gesamtsystems darzustellen. Später werden Softwaremodelle verwendet, um die konkrete Softwarearchitektur zu modellieren. Jedes Modell stellt spezifische Entwurfsaspekte mit Hilfe passender Notationen auf einem angemessenen Abstraktionsniveau dar. Wenn jedoch vom Systementwurf zum Softwareentwurf übergegangen wird, müssen die Entwicklungsingenieure sicherstellen, dass alle Entwurfsentscheidungen, die im Systemmodell enthalten sind, korrekt auf das Softwaremodell übertragen werden. Sobald danach auch noch Änderungen auftreten, muss die Konsistenz zwischen den Modellen in einem aufwändigen manuellen Schritt wiederhergestellt werden. In diesem Bericht zeigen wir, wie Modellsynchronisation und Konsistenzregeln zur Automatisierung dieses Arbeitsschrittes verwendet und die Konsistenz zwischen den Modellen sichergestellt werden können. Außerdem stellen wir einen allgemeinen Ansatz zur Modellsynchronisation vor. Neben der reinen Synchronisation umfasst unsere Lösung weiterhin Tool-Adapter, sowie Konsistenzregeln, die sowohl die Teile der Modelle abdecken, die synchronisiert werden können, als auch die restlichen Teile. Der Modellsynchronisationsalgorithmus basiert auf Tripel-Graph-Grammatiken und wird im Detail erläutert. An Hand einer konkreten Transformation zwischen SysML- und AUTOSAR-Modellen, die im Rahmen eines Industrieprojektes entwickelt wurde, wird der Ansatz demonstriert. Im Anhang des Berichts sind alle TGG-Regeln für die SysML-zu-AUTOSAR-Transformation dokumentiert.

La coopération est aujourd'hui un aspect important dans les équipes de conception. L'ingénierie concourante a conduit les organisations industrielles à évoluer d'une approche séquentielle vers une approche intégrée des processus de conception. Ainsi les processus de conception se déroulent de plus en plus à distance, et les concepteurs sont repartis dans des lieux différents. Pour étudier cette problématique, cette thèse analyse l'activité de conception collaborative à distance à travers des analyse de protocoles. En particulier elle s'attache à la caractérisation des activités de conception et à la modélisation du phénomène d'intercompréhension à travers des objets intermédiaires. A partir des résultats deux propositions sont faites : d'une part, un modèle d'activité qui prend en compte les aspects collectifs et cognitifs de la conception et d'autre part, un cadre pour l'analyse et le développement des outils pour l'assistance à l'activité collective de conception.

ON PRESENTE LES PRINCIPAUX OUTILS QUI PERMETTENT DE SPECIFIER ET D'IMPLEMENTER LES MECANISMES DE SYNCHRONISATION DANS UN SYSTEME MONOPROCESSEUR PUIS MULTIPROCESSEUR. ON DEFINIT ET ON MONTRE LES REGLES D'EVOLUTION DES RESEAUX DE PETRI ET ON DETAILLE LES DIVERSES METHODES D'ANALYSE QU'ILS AUTORISENT. ON PROPOSE UN MODELE DERIVE APPELE RESEAUX DE PETRI A JETONS INDIVIDUALISES. ON DECRIT UN ALGORITHME DE SYNCHRONISATION ET ON PROPOSE UNE MISE EN OEUVRE DE CET ALGORITHME A PARTIR DES RESEAUX DE PETRI A JETONS INDIVIDUALISES

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Les formats actuels de diffusion de documents sur Internet apportent sans conteste de nouvelles possibilités par rapport aux supports traditionnels. Mais les exigences deviennent toujours plus grandes et de nouveaux langages font régulièrement leur apparition pour tenter d'améliorer encore la structure et l'interactivité des documents. Parmi ces langages, certains offrent la possibilité d'animer et synchroniser des composants multimédia. Mais la variété de ces composants (audio, vidéo, texte, image...) font de l'animation un problème compliqué. L'auteur d'un document synchronisé fournit une liste de contraintes temporelles sur les composants de manière à décrire le déroulement de la présentation. Ces composants ont chacun une durée de présentation qui est flexible dans une certaine limite. Tout le problème consiste à trouver un bon ajustement des durées pour que la présentation se déroule au plus proche de ce que souhaite l'auteur tout en évitant les pauses. <br /><br />Le problème peut se modéliser, après quelques restrictions, comme un problème de tension de coût minimal dans un graphe. Pour le résoudre avec des coûts convexes linéaires par morceaux, nous avons étudié différentes approches (programmation linéaire, mise à conformité - out-of-kilter, mise à l'échelle du dual - cost-scaling). Nous proposons également une adaptation de la mise à conformité pour des coûts convexes dérivables. Toutes ces méthodes sont comparées sur des aspects théoriques et pratiques, en considérant des graphes quelconques. <br /><br />Les graphes représentant les contraintes temporelles sont en réalité très structurés et très proches de la classe des graphes appelés série-parallèles, et les méthodes élaborées pour une structure de graphe quelconque ne s'avèrent pas toujours très efficaces. Nous proposons une méthode polynômiale, en opérations, plus adaptée pour résoudre le problème sur des graphes série-parallèles, et que nous appelons agrégation. Mais ces graphes, bien que très proches de la réalité, restent encore une idéalisation. Nous proposons de mesurer l'aspect série-parallèle d'un graphe en définissant la notion de graphe presque série-parallèle, basée sur la décomposition du graphe en composantes série-parallèles. En exploitant l'efficacité de la méthode d'agrégation sur cette décomposition, nous proposons une méthode dite de reconstruction permettant de résoudre le problème pour des graphes presque série-parallèles plus efficacement que les méthodes étudiées précédemment. <br /><br />Lors de cette étude, nous avons développé une bibliothèque de composants réutilisables pour les problèmes de graphes. Nous expliquons en quoi ce type de développement ne peut pas toujours suivre les règles classiques du génie logiciel. Nous montrons comment le paradigme objet peut néanmoins être employé pour la création d'outils efficaces de recherche opérationnelle. Et nous proposons des patrons de conception pour élaborer des composants logiciels (algorithmes et structures de données) génériques, c'est-à-dire indépendants des structures de données qu'ils manipulent et des algorithmes qu'ils emploient, tout en étant fortement extensibles, et cela avec une perte d'efficacité minimale.