Increased usage of electronic devices and the fast development of microprocessors has increased the usage of digital filters ahead of analog filters. Digital filters offer great benefits over analog filters in that they are inexpensive, they can be reprogrammed easily and they open up whole new range of possibilities when it comes to Internet of things. This thesis describes development of a program that can sample music from the computer's microphone input, filter it inside the program with user built filters and reconstruct the music to the computer's headphone output meaning that the music can be played from the speakers. All of this is to happen in real time. The program is developed for students studying at the department of ``Signals and Systems" and the program is supposed the be one of the educational tools to make sense of signals and filtering. The program works well and filters the sound with satisfying results. It is easy to create filters and filter the signal. Since it is music that is filtered constructing perfect filters with minimum ripple, minimum or linear phase is quite difficult to achieve. The program could be improved by improving the user interface, making the environment more interactive and less difficult to construct good filters. Some improvements could also be made to the implementation; as of now the program might run a bit slow on startup on slower computers.

Cette thèse porte sur la géolocalisation de sources radio-électriques dans le cadre du traitement d'antenne, c'est-à-dire l'estimation de la position, dans le plan ou l'espace, de sources incidentes à divers réseaux multicapteurs (stations de base). Il s'agit de concevoir des algorithmes estimant au mieux la position d'un ensemble de sources et de caractériser les limites théoriques, en termes d'erreur quadratique moyenne, des approches envisagées pour résoudre le problème de géolocalisation. Nous nous plaçons dans un contexte passif, sans a priori sur les signaux émis. De manière classique, la position des sources est souvent estimée à l'aide de paramètres intermédiaires (angles d'arrivée, temps d'arrivée, fréquences d'arrivée ...) estimés localement sur chacune des stations de base dans un premier temps. Ces paramètres intermédiaires sont ensuite transmis à une unité centrale de traitement qui réalise l'étape de localisation dans un second temps. On parle parfois d'approche en deux étapes. Cette solution décentralisée est par nature sous-optimale. Une approche optimale du problème de localisation consiste à estimer directement la position des sources à l'aide de l'ensemble des signaux reçus par les stations et transmis directement à l'unité centrale de traitement. Il convient alors de réaliser la localisation à l'aide d'une approche centralisée ne comportant qu'une seule étape : la position des sources étant directement estimée à partir de l'ensemble des signaux disponibles à l'unité centrale de traitement. Le problème à résoudre dépend directement de la position des sources et non plus de paramètres intermédiaires. Cette approche du problème de localisation offre de nouvelles perspectives quant à la conception de nouveaux algorithmes et pose la question de son intérêt théorique en termes d'amélioration des performances de localisation. Dans cette thèse, nous examinons l'intérêt constitué par l'exploitation simultanée des signaux de toutes les stations de base afin de réaliser la localisation. Nous nous attachons dans un premier temps à caractériser en termes d'erreur quadratique moyenne et de borne de Cramer-Rao les approches centralisées et décentralisées pour la localisation dans un contexte de signaux bande étroite sur l'ensemble du réseau de stations. Ensuite, pour le cas plus général de signaux large bande sur l'ensemble du réseau de stations, nous proposons une approche basée sur un traitement spatio-temporel. Nous montrons son intérêt comparativement à l'état de l'art et aux performances optimales théoriques qui font elles-mêmes l'objet d'une partie des travaux exposés dans cette thèse. Un algorithme de géolocalisation en contexte de multitrajets est également proposé dans cette thèse. / This thesis deal with the geographical positioning of multiple radio transmitters thanks to array processing techniques. The estimation of the position is achieved thanks to multiple sensor base stations. We aim to design estimators of the sources position and to characterize the fundamental limits of localization strategies in terms of root-mean-square-error in a passive signal context (no prior information on the transmitted signals). Traditionally, the geographical positioning is achieved by means of a two steps procedure. In the first step, intermediate location parameters (angles of arrival, times of arrival ...) are locally estimated, in a decentralized processing on each station. Then, the location is achieved in a central processing unit thanks to all the transmitted parameters in the second step. This strategy is obviously suboptimal. An optimal solution of the geographical localization problem rather consists in estimating the position of the sources in a centralized manner at the central processing unit, assuming that all base stations are able to transfer all their signals to the central processing unit. Then the localization can be achieved in a one step procedure. The problem now depends on the position of the sources directly and not on intermediate parameters. This approach appears to be very interesting but the characterization of their fundamental limits is still an open question. In this thesis we examine the advantages of the centralized one step procedure compared to the traditional decentralized two-step procedure. First, we study the case of narrowband signals on the station network that offers a relevant theoretical framework to compare the performance of centralized and decentralized localization scheme. Then, we propose an alternative to the existing techniques in the more general wideband signal context based on a spatio-temporal approach. The comparison of existing techniques and the new ones to optimal performance is also part of the work reported in this thesis. A multistage geographical positioning technique is also provided for the multipaths propagation context.

This project is about different methods in radar signal detection. It covers different types of used signals and detection in a radar system. Chosen basic methods are implemented and simulated in Matlab. The results of the simulation are presented and discussed.

This masters thesis is focused on filtering the ECG signal for suppression of spurious frequency components of the network. The theoretical part is talking about electrocardiography, ECG signal interference and about principle different types of filtration. In practical part of this thesis are described linear filtering methods and wavelet transform methods with discrete time. The main topic of this work is recommended the best type of filtration.

Signal Correlation is a digital signal processing technique which has a wide variety of applications, ranging from geophysical exploration to acoustic signal enhancements, or beamforming. This dissertation will consider this technique in an underwater acoustics perspective, but the algorithms illustrated here can be readily applied to other areas. Although beamforming techniques have been studied for the past fifty years, modern beamforming systems still have difficulty in operating in noisy environments, especially in shallow water.

In this modern communication era, we are surrounded by unlimited electronic devices, the need to connect with everyone and everything increases dramatically. As the number of electronic devices increases, the amount of data to process increases and the need for higher data speeds occurs. After 1G and 2G, LTE (Long Term Evolution, 3G) come with the improvements in technology which allows reaching those new high data rates. Next comes the upgraded version of LTE called LTE-Advanced, which was launched to boost the speeds further. In this thesis, a 4G LTE environment has been created using (Graphic User Interface) in MATLAB. Many characteristics and parameters can be tuned such as type of modulation, number of UEs, type of channel, channel scenario, and some others to know how the system behaves and varied results outcome. Focus on the presence of a line of sight between the receiver and the transmitter helps to distinguish the Rayleigh and Rician scenario. In this thesis simulations on different channel models are simulated and various beamforming algorithms are tested to estimate that line of sight component (K-factor) and Error vector magnitude. The main aim of the thesis is to understand the communication channel behaviour in Static (Line of sight between transmitter and receiver) condition and High-Speed Train Condition along with EPA, EVA, ETU. The other aim of this report is to use the channel knowledge comprises of signal to noise ratio (SNR), bit error rate (BER) and error vector magnitude (EVM) helps to reduce the number of computations required while performing beamforming by varying the beam weight resolution.

Les performances des plasmas de fusion confinés magnétiquement peuvent être dégradées par l'accumulation d'impuretés. Plus particulièrement, les impuretés lourdes accumulées au centre du plasma diluent les réactifs, et peuvent aussi conduire à un collapse radiatif du plasma par de fortes pertes par rayonnement. La compréhension du transport des impuretés lourdes produites lors de l'interaction plasma-paroi est donc devenue cruciale.Le coeur du plasma est sujet à une instabilité magnétohydrodynamique (MHD) appelée ‘kink interne’, conduisant à des oscillations de relaxation nommées ‘dents de scie’. Les dents de scie entraînent une relaxation périodique de densité et de température dans le coeur du plasma, et affectent significativement le transport radial. Notamment, les particules et la chaleur sont redistribuées pendant un crash dont la durée est très courte par rapport au temps de confinement.En l'absence des instabilités MHD, le transport des impuretés est porté par les collisions (transport néoclassique) et la turbulence. Il est établi que le transport néoclassique est important pour les impuretés lourdes dans la région centrale du plasma de tokamak. Cependant, des mesures expérimentales du tokamak ASDEX-Upgrade montrent que la dynamique des impuretés en présence des dents de scie est différente des prédictions faites par les codes de transport.Dans cette thèse, l'outil numérique utilisé pour simuler les dents de scie est le code XTOR-2F, qui est un code non-linéaire tridimensionnel résolvant les équations de la MHD. Les équations fluides modélisant le transport des impuretés dans un régime de collisionalité élevée (Pfirsch-Schlüter) ont été implémentées et couplées avec l'ensemble des équations de la MHD bi-fluide.Les simulations montrent que les profils de densité d'impuretés sont affectés par les dents de scie, en accord avec les observations expérimentales. Ceci résulte d'une compétition entre processus néoclassiques et relaxations dues aux dents de scie. / Impurity accumulation can degrade the performance of magnetically confined fusion plasmas. In particular, heavy impurities accumulated in the core plasma dilute fusion reactants and may also lead to a radiative collapse of the plasma due to excessive cooling by radiation. Therefore, understanding the transport of heavy impurities produced by plasma-wall interaction has become a subject of utmost importance.The plasma core is likely to be affected by a magnetohydrodynamic (MHD) instability called 'internal kink' that induces relaxation oscillations named 'sawteeth'. Sawteeth are responsible for periodic relaxations of the core density and temperature and affect significantly the radial transport. Especially, particles and heat are redistributed during the crash phase the duration of which is short compared to the confinement time.In absence of MHD instabilities, impurity transport is governed by collisions (neoclassical transport) and turbulence. It is shown that neoclassical transport is important for heavy impurities in the core region of tokamak plasmas. Meanwhile, experimental measurements in the ASDEX-Upgrade tokamak show that the impurity dynamics in presence of sawteeth differs from the predictions made by transport codes.In this thesis, the numerical tool used to simulate sawteeth is the XTOR-2F code, which is a non-linear tridimensional code solving MHD equations. Fluid equations that model the transport of impurities in a highly collisional (Pfirsch-Schlüter) regime have been implemented and coupled to the set of two-fluid MHD equations.The simulations show a difference between the impurity profiles with and without sawteeth, which is consistent with experimental observations. This results from a competition between neoclassical processes and sawtooth relaxations.

Un algorithme permettant d’estimer précisément les paramètres des tourbillons de sillage (positions et circulations) en utilisant les données spectrales fournies par un LIDAR a été développé. Il s’articule en 3 grandes étapes : La première permet de détecter la présence de tourbillon et d’en faire une localisation grossière grâce à la méthode des enveloppes de vitesses. La seconde étape a pour but d’affiner l’estimation des positions des tourbillons en utilisant une optimisation du critère des moindres carrés. Cette étape permet également de faire une première estimation de la circulation des tourbillons. La troisième et dernière étape se concentre sur l’estimation des circulations des tourbillons en maximisant le critère de vraisemblance. Les estimations sont de plus en plus fines et se concentrent au fur et à mesure sur les paramètres les plus critiques. La mise au point de cet algorithme a nécessité d’utiliser plusieurs modèles (LIDAR, tourbillons de sillage, atmosphère) et de formuler un certain nombre d’hypothèses et approximations simplificatrices afin d’atteindre un coût calculatoire raisonnable. L’algorithme proposé a ensuite fait l’objet d’une évaluation de performances, l’intérêt étant porté sur la robustesse par rapport aux différents bruits altérant la mesure, en particulier celui lié à la turbulence atmosphérique et par rapport aux erreurs de modèle. Cette évaluation a été menée à la fois sur des données simulées à l’aide de modèles paramétriques simplifiés, et sur des données de simulations aux grandes échelles.Les paramètres instrumentaux du LIDAR constituent de potentiels degrés de liberté pour améliorer les performances de l’estimateur, en particulier pour les grandeurs les plus critiques, c’est-à-dire les valeurs de circulation. Le calcul des performances de l’estimateur nécessitant un coût de calcul non négligeable, il se prête mal à des fins d’optimisation. C’est pourquoi une étude de l’influence des paramètres du LIDAR sur la Borne de Cramér-Rao (BCR) a été menée. Cette étude a permis de mieux comprendre l’influence des paramètres instrumentaux et d’aboutir à une configuration optimale pour la BCR. / An algorithm was developed to estimate precisely wake vortices parameters (positions and circulations) using spectral data provided by a LIDAR. It is articulated in 3 main stages: The first one allows to detect the presence of vortices and to make a rough localization thanks to the method of the velocity envelopes. The second step is to refine the estimation of vortex positions using an optimization of the least squares criterion. This step also permits to make an first estimation of the vortices circulation. The third and final step focuses on estimating vortex circulations by maximizing the likelihood criterion. Estimates are becoming finer and more focused on the most critical parameters. The development of this algorithm required the use of several models (LIDAR, wake vortices, atmosphere) and to formulate a number of simplifying assumptions in order to reach a reasonable computational cost. The proposed algorithm was then subjected to a performance evaluation, the interest being focused on the robustness with respect to the different noises altering the measurement, particularly the one related to the atmospheric turbulence, and with respect to the model errors. This evaluation was carried out both on simulated data using simplified parametric models, and on Large Eddy Simulations.The instrumental parameters of LIDAR are potential degrees of freedom to improve the performance of the estimator, in particular for the most critical quantities, that is to say the circulation values. The calculation of the performance of the estimator requiring a significant computational cost, it lends itself poorly for optimization purposes. This is why a study of the influence of the LIDAR parameters on the Cramér-Rao Bound (CRB) was carried out. This study allowed to understand the influence of the instrumental parameters and to reach an optimal configuration for the CRB.

The ability of traditional active sonar processing methods to detect targets is often limited by clutter and reverberation from ocean environments. Similarly, multipath arrivals from radiating sources such as ships and submarines are received at sensors in passive sonar systems. Reverberation and multipath signals introduce constructive and destructive interference patterns in received spectrograms in both active and passive sonar applications that vary with target range and frequency. The characterization and use of interference phenomena can provide insights into environmental parameters and target movement in conjunction with standard processing methods including spectrograms and array beamforming. This thesis focuses on utilizing the time-frequency interference structure of moving targets captured on sonar arrays to enhance the resolution and abilities of conventional sonar methods to detect and localize targets. Physics-based methods for interference-based beamforming and target depth separation are presented with application of these methods shown using broadband simulated array data.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医科学) / 甲第18905号 / 医科博第61号 / 新制||医科||4(附属図書館) / 31856 / 京都大学大学院医学研究科医科学専攻 / (主査)教授 河本 宏, 教授 武田 俊一, 教授 髙折 晃史 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM