The following thesis is at once a somewhat rudimentary attempt to relate the history of the classroom while describing the potential impact on the space of learning by the introduction of a new type of computer program into a school setting. It asks the question: how is the space of learning affected by the use of this specific type of computer program as an educational tool? In order to begin to formulate an answer to this question I have drawn upon the theorizing of Foucault and Deleuze in particular. Establishing the modern classroom as a relative of sorts to the disciplinary spaces of the past, I conclude that the means and practices by which pupils are being controlled within the space of learning have shifted from discipline being extorted exclusively by the teacher – who in turn is aided by the physical and temporal constraints of the classroom – to control being applied by each individual pupil through technologies of the self. This, in turn, led me to the conclusion that although there are certainly quite tangible effects on the space of learning itself, the actual mode of learning may very well be kept intact through techniques designed to control the behavior of the individual pupil beyond the disciplinary spaces of the past.

This thesis presents a comprehensive investigation into improving wireless transmission rates and reliability through the implementation of Space Time Trellis Codes(STTC). The study focuses on enhancing the coding gain, diversity gain, and flexible transmission capabilities, which are crucial for Error-Correcting Codes (ECC)in wireless communications. Spectral efficiency, a primary concern, is achieved byincorporating Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) techniques. This thesis discusses the encoding method and decoding algorithm for STTC systems. Then, the performance of MIMO using the Alamouti scheme is determined.Further, the benefits of Cognitive Radio (CR), an intelligent radio technology capable of automatically detecting the best available wireless channel in the spectrumat any given time, are utilized. Energy Detection (ED) is employed for SpectrumSensing (SS) to detect the presence of Primary Users (PUs). The thesis analyzes theperformance of Probability of Detection (PD) and Probability of False Alarm (PFA). Furthermore, the thesis evaluates the Bit Error Rate (BER) performance of STTCover an additive white Gaussian noise (AWGN) channel, considering different modulation schemes generated in MATLAB. Specifically, it investigates the performance ofSTTC-MIMO in terms of BER over Rayleigh channels with Quadrature AmplitudeModulation (QAM) for different combinations of transmitting and receiving antennas. The findings from this research contribute to advancing wireless communicationsystems by addressing the challenges of error correction, spectral efficiency, and reliable data transmission. The integration of STTC with MIMO and CR presents aprogressive approach towards maximizing the potential of wireless communicationtechnologies to cater to the increasing demands for seamless connectivity and superior performance. This research adds to the ongoing efforts of enhancing wirelesscommunication systems’ performance and efficiency, fostering advancements in wireless technology.

This work concentrates on the application of diversity techniques and space time block coding for future high speed mobile wireless communications on multicarrier systems. At first, alternative multicarrier kernels robust for high speed doubly-selective fading channel are sought. They include the comparisons of discrete Fourier transform (DFT), fractional Fourier transform (FrFT) and wavelet transform (WT) multicarrier kernels. Different wavelet types, including the raised-cosine spectrum wavelets are implemented, evaluated and compared. From different wavelet families, orthogonal wavelets are isolated from detailed evaluations and comparisons as suitable for multicarrier applications. The three transforms are compared over a doubly-selective channel with the WT significantly outperforming all for high speed conditions up to 300 km/hr. Then, a new wavelet is constructed from an ideal filter approximation using established wavelet design algorithms to match any signal of interest; in this case under bandlimited criteria. The new wavelet showed better performance than other traditional orthogonal wavelets. To achieve MIMO communication, orthogonal space-time block coding, OSTBC, is evaluated next. First, the OSTBC is extended to assess the performance of the scheme over extended receiver diversity order. Again, with the extended diversity conditions, the OSTBC is implemented for a multicarrier system over a doubly-selective fading channel. The MIMO-OFDM systems (implemented using DFT and WT kernels) are evaluated for different operating frequencies, typical of LTE standard, with Doppler effects. It was found that, during high mobile speed, it is better to transmit OFDM signals using lower operating frequencies. The information theory for the 2-transmit antenna OSTBC does not support higher order implementation of multi-antenna systems, which is required for the future generation wireless communications systems. Instead of the OSTBC, the QO-STBC is usually deployed to support the design of higher order multi-antenna systems other than the 2-transmit antenna scheme. The performances of traditional QO-STBC methods are diminished by some off-diagonal (interference) terms such that the resulting system does not attain full diversity. Some methods for eliminating the interference terms have earlier been discussed. This work follows the construction of cyclic matrices with Hadamard matrix to derive QO-STBC codes construction which are N-times better than interference free QO-STBC, where N is the number of transmit antenna branches.

This work concentrates on the application of diversity techniques and space time block coding for future mobile wireless communications. The initial system analysis employs a space-time coded OFDM transmitter over a multipath Rayleigh channel, and a receiver which uses a selection combining diversity technique. The performance of this combined scenario is characterised in terms of the bit error rate and throughput. A novel four element QOSTBC scheme is introduced, it is created by reforming the detection matrix of the original QOSTBC scheme, for which an orthogonal channel matrix is derived. This results in a computationally less complex linear decoding scheme as compared with the original QOSTBC. Space time coding schemes for three, four and eight transmitters were also derived using a Hadamard matrix. The practical optimization of multi-antenna networks is studied for realistic indoor and mixed propagation scenarios. The starting point is a detailed analysis of the throughput and field strength distributions for a commercial dual band 802.11n MIMO radio operating indoors in a variety of line of sight and non-line of sight scenarios. The physical model of the space is based on architectural schematics, and realistic propagation data for the construction materials. The modelling is then extended and generalized to a multi-storey indoor environment, and a large mixed site for indoor and outdoor channels based on the Bradford University campus. The implications for the physical layer are also explored through the specification of antenna envelope correlation coefficients. Initially this is for an antenna module configuration with two independent antennas in close proximity. An operational method is proposed using the scattering parameters of the system and which incorporates the intrinsic power losses of the radiating elements. The method is extended to estimate the envelope correlation coefficient for any two elements in a general (N,N) MIMO antenna array. Three examples are presented to validate this technique, and very close agreement is shown to exist between this method and the full electromagnetic analysis using the far field antenna radiation patterns.

Parc marin du Saguenay - Saint-Laurent, Groupe de recherche et d'éducation sur les mammifères marins, GREMM, excursions aux baleines, bélugas, Tadoussac, règlementation, ArcCatalog, ArcMap. / L'important volume des excursions de bateaux touristiques liées aux activités d'observation en mer des mammifères marins (AOM) dans le Parc marin Saguenay-Saint-Laurent (PMSSL) pourrait avoir un impact négatif sur la santé des baleines qui fréquentent cette région de l’estuaire du fleuve Saint-Laurent. Cette situation a poussé les gestionnaires du Parc à désirer un outil d'information et de gestion pour mieux suivre l’évolution des AOM. Le présent mémoire décrit la conception de cet outil en proposant un modèle de l'excursion et des activités d'observation qui sert à l’élaboration d’une base de données. En s’appuyant sur le concept de la trajectoire spatiotemporelle, utilisée pour l'étude du comportement de déplacement basé sur l'activité, et sur le concept de l'objet mobile, développé en géomatique, notre modèle de données permet de reproduire graphiquement les trajectoires des excursions et l'enchaînement des activités qui ont lieu au cours de celles-ci. Le modèle est orienté objet et implanté dans une Geodatabase, une base de données relationnelle exploitable par le système d'information géographique (SIG) ArcGIS. Les objets de la base de données sont créés à partir des données de trois années de suivi des AOM réalisés par le Groupe de recherche et d'éducation sur les mammifères marins (GREMM). Nous montrons que le SIG peut exploiter la base de données de façon à répondre correctement aux besoins en information exprimés par les gestionnaires et que la représentation informatique des excursions sous la forme de trajectoires spatiotemporelles ouvre de nouvelles avenues de recherche sur les patrons d’activités et le comportement de déplacement des bateaux. / The considerable volume of commercial boat trips associated with whale-watching activities (WWAs) in the Saguenay-Saint-Laurent National Marine Park (PMSSL) may have negative impacts on the health of the whales visiting the Saint-Lawrence River estuary. This situation has led park officials to seek an appropriate information management system in order to better monitor WWAs. This paper contributes to the design of such a tool by modeling excursion patterns of WWAs, resulting in a database. Based on the space-time path concept used for the study of activity-based travel behavior as well as the mobile-object geomatical concept, our data-model enables us to plot the trajectories of the excursions and the sequence of activities taking place during those excursions. The model is object-oriented and built into a Geodatabase (an ArcGis-processable relational database). The objects in the database are based on data collected by the Marine Mammal Research and Education Group (GREMM) during a three-year WWA monitoring program. Finally, this report demonstrates that geographic information systems can be effectively used to process the database in a way that serves the needs of park officials, and that the representation of excursion data in a GIS opens up new avenues for research on the space-time pattern of observation activities and the travel behavior of boats.

Anomale Diffusion ist ein weitverbreiteter Transportmechanismus, welcher für gewöhnlich mit ensemble-basierten Methoden experimentell untersucht wird. Motiviert durch den Fortschritt in der Einzelteilchenverfolgung, wo typischerweise Zeitmittelwerte bestimmt werden, entsteht die Frage nach der Ergodizität. Stimmen ensemble-gemittelte Größen und zeitgemittelte Größen überein, und wenn nicht, wie unterscheiden sie sich? In dieser Arbeit studieren wir verschiedene stochastische Modelle für anomale Diffusion bezüglich ihres ergodischen oder nicht-ergodischen Verhaltens hinsichtlich der mittleren quadratischen Verschiebung. Wir beginnen unsere Untersuchung mit integrierter Brownscher Bewegung, welche von großer Bedeutung für alle Systeme mit Impulsdiffusion ist. Für diesen Prozess stellen wir die ensemble-gemittelte quadratische Verschiebung und die zeitgemittelte quadratische Verschiebung gegenüber und charakterisieren insbesondere die Zufälligkeit letzterer. Im zweiten Teil bilden wir integrierte Brownsche Bewegung auf andere Modelle ab, um einen tieferen Einblick in den Ursprung des nicht-ergodischen Verhaltens zu bekommen. Dabei werden wir auf einen verallgemeinerten Lévy-Lauf geführt. Dieser offenbart interessante Phänomene, welche in der Literatur noch nicht beobachtet worden sind. Schließlich führen wir eine neue Größe für die Analyse anomaler Diffusionsprozesse ein, die Verteilung der verallgemeinerten Diffusivitäten, welche über die mittlere quadratische Verschiebung hinausgeht, und analysieren mit dieser ein oft verwendetes Modell der anomalen Diffusion, den subdiffusiven zeitkontinuierlichen Zufallslauf. / Anomalous diffusion is a widespread transport mechanism, which is usually experimentally investigated by ensemble-based methods. Motivated by the progress in single-particle tracking, where time averages are typically determined, the question of ergodicity arises. Do ensemble-averaged quantities and time-averaged quantities coincide, and if not, in what way do they differ? In this thesis, we study different stochastic models for anomalous diffusion with respect to their ergodic or nonergodic behavior concerning the mean-squared displacement. We start our study with integrated Brownian motion, which is of high importance for all systems showing momentum diffusion. For this process, we contrast the ensemble-averaged squared displacement with the time-averaged squared displacement and, in particular, characterize the randomness of the latter. In the second part, we map integrated Brownian motion to other models in order to get a deeper insight into the origin of the nonergodic behavior. In doing so, we are led to a generalized Lévy walk. The latter reveals interesting phenomena, which have never been observed in the literature before. Finally, we introduce a new tool for analyzing anomalous diffusion processes, the distribution of generalized diffusivities, which goes beyond the mean-squared displacement, and we analyze with this tool an often used model of anomalous diffusion, the subdiffusive continuous time random walk.

Comprendre le mode d’existence de l’organisation est certainement l’un des plus grands défis que se sont donnés les chercheurs qui s’intéressent à ce domaine d’étude. La littérature nous présente ainsi plusieurs images, métaphores et perspectives qui, combinées, dressent un portrait hybride de ce type de collectif. Je propose, dans cette thèse, de reconnaître et exploiter ce caractère hybride de l’organisation en partant d’une réflexion centrée sur l'espace. En m’inspirant particulièrement des travaux de la géographe Doreen Massey (1999, 2005), le concept d'espace auquel je souscris est celui d’un espace ouvert et dynamique (qui incorpore le temps), basé sur une relationalité matérielle et hétérogène, supposant des acteurs humains et non humains en interaction. L'espace peut donc être compris comme la coexistence d’ontologies hétérogènes, ce que Massey (2005) nomme une coexistence de trajectoires comme stories-so-far. Il s’agit ici d’une vision performative de l’espace organisationnel qui est constitué dans la relation de trajectoires distinctes qui coexistent, se rencontrent, s’affectent, entrent en conflit ou coopèrent (Massey, 1999). Je postule que pour assurer une certaine continuité et cohérence dans la coexistence de trajectoires hétérogènes, un travail d’alignement et d’ordonnancement est mis à l’oeuvre, et ce, par le suivi d’une trajectoire principale — ce que je nomme une trajectoire scriptée. Suivre cette trajectoire permet ainsi à l’organisation de s’étendre, de se rendre présente dans le temps et dans l’espace, sans pour autant perdre son identité : to be here and there at the same time, now and then at the same place. À partir de cette définition de l’espace, je propose d’« espacer l’organisation », et plus particulièrement d’« espacer » Explora, un programme d’éducation non formelle du gouvernement du Chili visant la diffusion et la valorisation de la science et de la technologie. Cette proposition est double : elle renvoie aux pratiques d’espacements — des pratiques hybrides, collectives et situées — des agents organisationnels (dans ce cas, aux pratiques des agents d’Explora impliqués dans l’organisation d’un projet, celui de la Semaine de la science 2006),mais aussi à une pratique de recherche. « Espacer l’organisation » veut donc dire déployer ces espaces pleins, déplier l’organisation, accroître la série des simultanéités-successions pour ainsi créer plus d’espace-temps. / To understand the organization’s mode of being is certainly one of the most important challenges faced by researchers who are interested in this field of study. The literature presents several images, metaphors and perspectives which, combined, draw up a hybrid portrait of this type of collective. In this dissertation, I propose to recognize and exploit this hybrid character by starting from a reflection on space. Inspired especially by the work of the geographer Doreen Massey (1999, 2005), the concept of space to which I subscribe is that of an open and dynamic space (which incorporates time), based on a material and heterogeneous relationality, which supposes human and nonhuman actors in interaction. Space can thus be understood as the coexistence of heterogeneous ontologies, what Massey (2005) calls a “coexistence of trajectories as stories-so-far”. It is then a performative vision of organizational space which is constructed through the relation of distinct trajectories that coexist, meet, affect each other, enter in conflict or cooperate (Massey, 1999). I argue that to guarantee a certain form of continuity and coherence in the coexistence of heterogeneous trajectories, a work of alignment and ordering is put at work, and this, by the following-up of a main trajectory — what I call a scripted trajectory. By following this trajectory the organization can then extend itself, making itself present in time and space, without loosing its identity: it can be “here and there at the same time, now and then at the same place.” Starting from this definition of space, I propose to “space the organization,” and more specifically to “space” Explora, a non formal educational program of the Chilean government, which aims to diffuse and promote science and technology. Spacing an organization implies a double proposal: it refers to the spacing practices — hybrid, collective and situated practices — enacted by organizational agents (in this case, Explora’s agents implicated in the organization of a project, that of the Science week 2006), but also to a research practice. “Spacing the organization” consists of deploying these full spaces, unfolding the organization, and increasing the series of simultaneities-successions in order to create more space-time.

Le but principal du présent travail est ainsi de réaliser une expérience de mélange par la turbulence, dans laquelle il est possible de déterminer et de quantifier les temps de cohérence des différentes échelles spatiales des fluctuations du champ de vitesse et du champ de concentration qu'il transporte et mélange. La turbulence est ici voisine de la situation idéale statistiquement homogène et isotrope, et la configuration est conçue pour qu'il en soit de même pour le champ de concentration. La turbulence est créée par une grille placée perpendiculairement à un écoulement uniforme à l'extérieur des couches limites qui se développent le long des parois de la veine d'essais à section carrée constante. L'écoulement de la présente étude est un écoulement d'eau, dans lequel le champ de concentration est celui d'une solution de Rhodamine B injectée au niveau de la grille à travers des injecteurs équi-répartis le long des barreaux de celle-ci. Ce choix, dicté par la technique de mesure du champ de concentration par Fluorescence Induite par Laser, permet en outre de mesurer le champ de vitesse par une autre technique optique, elle aussi non-intrusive. Pour se rapprocher le plus de la théorie d'un mélange idéal statistiquement homogène et isotrope sans vitesse moyenne, on considère dans l'expérience, conformément à l'hypothèse de Taylor, que toutes les échelles associées à chacun de ces champs, sont convectés à la vitesse moyenne U de l'écoulement, et l'on suit une "boîte de turbulence" qui se déplace à cette vitesse le long de la veine. Par suite déterminer l'état de la turbulence en un point donné de cette boite à l'instant t et à l'instant t'=t+dt, revient à l'étudier dans l'expérience à t à l'abscisse x de la veine d'essai, et à t' à l'abscisse x+dx , avec dx=Udt, où se trouve le point de la boîte aux deux instants successifs. Les résultats expérimentaux concernant les échelles pour lesquelles l'isotropie statistique est satisfaite, permettent alors de vérifier une phénoménologie de l'évolution de la cohérence temporelle des diverses échelles spatiales du champ des fluctuations de concentration fondée sur les idées de Comte-Bellot et Corrsin. Cette expérience, est en outre l'occasion de donner des résultats sur les densités de probabilité de diverses propriétés statistiques des champs de fluctuation de vitesse. / The main purpose of this work is to make an experiment of mixing by turbulence, in which it is possible to determine and quantify the coherence time of the different spatial scales of fluctuations of a scalar field. We measure concentration fluctuations of rhodamine B by Planar Laser Induced Fluorescence (PLIF) which is transported and mixed by velocity fluctuations. These latter ones are generated by a grid placed perpendicularly to the flow in a water channel and are measured by Particle Image Velocimetry (PIV). The concentration field is injected in the flow by injectors regularly spaced on the grid so that it is a situation where both the velocity and the concentration fields are statistically homogeneous and isotropic. To get as close as the theory of statistically homogeneous and isotropic turbulence with no mean velocity, we consider, according to Taylor's hypothesis, that all scales associated with each of these fields are convected with the mean velocity U of the flow, and we follow a "turbulent box" that moves at U along the channel. As a result determining the state of turbulence at a given point of the box at time t and time t ' = t + dt, is like studying in the experiment at time t and space x of test section, and time t' and space x + dx of the test section, with dx = U dt. When statistical isotropy is satisfied, we can verify a phenomenology of the evolution of the temporal coherence of various space scales of the concentration fluctuation fields based on the ideas of Comte-Bellot and Corrsin. This experiment is also an opportunity to give results on probability densities of various statistical properties of fluctuating velocity fields.

Les deux principales prédictions de la théorie quantique des champs en espace-temps courbe, à savoir la radiation de Hawking et la production de paires de particules ayant lieu dans un espace-temps non stationnaire, n'ont jamais été testé expérimentalement et impliquent toutes deux des processus à ultra haute énergie. En conséquence, de telles prédictions doivent être considérées prudemment. En utilisant l'analogie avec des systèmes de matière condensée mise en avant par Unruh, leur analogue pourrait être testé en laboratoire. Par ailleurs, dispersion et dissipation sont toujours présentes dans de tels systèmes, ce qui régularise la théorie à courte distances. Lors d'expériences destinées à tester les prédictions citées ci-dessus, le bruit thermique modifiera le résultat. En effet, il existe une compétition entre l'émission stimulée dudit bruit thermique et l'émission spontanée issue du vide quantique. Afin de mesurer la radiation de Hawking analogue et de l'analogue des productions de paires (souvent appelé effet Casimir dynamique), il est alors nécessaire de calculer les conséquence de la dispersion et de la dissipation, ainsi que d'identifier des observables permettant de certifier que l'amission spontanée a eu lieu. Dans cette thèse, nous analyserons d'abord les effets de la dispersion et de la dissipation à la fois sur la radiation de Hawking et sur la production de paires de particules. Afin d'obtenir des résultats explicites, nous travaillerons avec l'espace-temps de de Sitter. Les symétries de la théorie nous permettront d'obtenir des résultats exacts. Ceux-ci seront alors appliqués aux trous noirs grâce aux ressemblances entre la région proche du trou noir et l'espace de de Sitter. Afin d’introduire de la dissipation, nous considérerons un modèle exactement soluble permettant de modéliser n'importe quel taux de dissipation. Dans un tel modèle, le champ est couplé de manière linéaire à un environnement contenant un ensemble dense de degrés de liberté. Dans un tel contexte, nous étudierons l'intrication des particules produites. Ensuite, nous considérerons des systèmes de matière condensée spécifiques, à savoir les condensats de Bose et les polaritons. Nous analyserons les effets de la dissipation sur l'intrication de l’effet Casimir dynamique. Enfin, nous étudieront de manière générique l'intrication de la radiation de Hawking en présence de dispersion pour des systèmes analogues. / The two main predictions of quantum field theory in curved space-time, namely Hawking radiation and cosmological pair production, have not been directly tested and involve ultra high energy configurations. As a consequence, they should be considered with caution. Using the analogy with condensed matter systems put forward by Unruh, their analogue versions could be tested in the lab. Moreover, the high energy behavior of these systems is known and involved dispersion and dissipation, which regulate the theory at short distances. When considering experiments which aim to test the above predictions, the thermal noise will contaminate the outcome. Indeed, there will be a competition between the stimulated emission from thermal noise and the spontaneous emission out of vacuum. In order to measure the quantum analogue Hawking radiation, or the analogue pair production also called dynamical Casimir effect, one should thus compute the consequences of ultraviolet dispersion and dissipation, and identify observables able to establish that the spontaneous emission took place. In this thesis, we first analyze the effects of dispersion and dissipation on both Hawking radiation and pair particle production. To get explicit results, we work in the context of de Sitter space. Using the extended symmetries of the theory in such a background, exact results are obtained. These are then transposed to the context of black holes using the correspondence between de Sitter space and the black hole near horizon region. To introduce dissipation, we consider an exactly solvable model producing any decay rate. In such a model, the field is linearly coupled to an environment containing a dense set of degrees of freedom. We also study the quantum entanglement of the particles so produced. In a second part, we consider explicit condensed matter systems, namely Bose Einstein condensates and exciton-polariton systems. We analyze the effects of dissipation on entanglement produced by the dynamical Casimir effect. As a final step, we study the entanglement of Hawking radiation in the presence of dispersion for a generic analogue system.

En environnements hostiles, les signaux GNSS (Global Navigation Satellite System)peuvent être soumis à des risques de brouillages intentionnels. Basées sur un réseau d'antennes adaptatif, les solutions spatio-temporelles (STAP) ont déjà montré de bonnes performances de réjection des interférences. Toutefois, lorsque le module GNSS est placé sous les pales d'un hélicoptère, des effets non-stationnaires, appelés Rotor Blade Modulation (RBM), créés par les multiples réflexions du signal sur les pales du rotor, peuvent dégrader les techniques usuelles d’antibrouillage. Le signal utile GNSS n’est alors plus accessible. Le travail de la thèse consiste donc à élaborer un système de protection des signaux GNSS adapté à la RBM. Pour cela, un modèle innovant de multitrajets, adapté à ce type de phénomène, a été développé. La comparaison de simulations électromagnétiques représentatives et de mesures expérimentales sur hélicoptère EC-120 a permis de valider ce modèle. Celui-ci permet d'estimer, par maximum de vraisemblance, les paramètres de la contribution non-stationnaire du signal reçu. Enfin, l'association d'un algorithme de filtrage des multitrajets par projection oblique et d'un traitement STAP permet d'éliminer la contribution dynamique puis statique de l'interférence. Les simulations montrent que le signal utile GNSS est alors de nouveau exploitable. / In hostile environments, Global Navigation Satellite System (GNSS) can be disturbed by intentional jamming. Using antenna arrays, space-time adaptive algorithm (STAP) isone of the most efficient methods to deal with these threats. However, when a GNSS receiver is placed near rotating bodies, non-stationary effects called Rotor Blade Modulation (RBM) are created by the multipaths on the blades of the helicopter. They can degrade significantly the anti-jamming system and the signal of interest could belost. The work of the thesis is, consequently, to develop a GNSS protection system adapted to the RBM. In this way, an innovative multipath model, adapted to this phenomenon, has been developed. The model is then confirmed by comparison with a symptotic electromagnetic simulations and experiments conducted on an EC-120helicopter. Using a Maximum Likelihood algorithm, the parameters of the non-stationary part of the received signal have been estimated. And finally, the RBM anti-jamming solution, combining oblique projection algorithm and academic STAP, can mitigate dynamic and static contributions of interferences. In the end, the navigation information is available again.