L'objectif principal de ce projet de maîtrise est de développer un algorithme de commande prédictive permettant aux aéronefs sans pilote (UAVs) de se rendre à des cibles immobiles dont les positions sont connues. Il faut toutefois que les aéronefs évitent, en cours de route, des obstacles ellipsoïdaux statiques qui sont détectés par les aéronefs lorsqu'ils en sont assez près. De plus, l'information sur les obstacles détectés doit ^etre transmisse aux autres aéronefs. Pour chacun de ces aéronefs, l'information est reçue seulement s'il est à portée de communication. Il est présumé que chaque aéronef possède un pilote automatique, système de commande à bord, qui le stabilise. Ainsi, l'algorithme doit déterminer les commandes à transmettre au pilote automatique. L'algorithme développé a été testé avec succès en simulation et l'aide d'un système "Hardware-In-the-Loop" (HIL). / The main objective of this master's project is to develop a predictive control algorithm that will allow unmanned aerial vehicles (UAVs) to intercept static targets of known position. UAVs must however avoid static ellipsoidal obstacles detected on-route, when they are in close proximity to the aircrafts. Information on the detected obstacles must also be transmitted to fellow UAVs. Each aircraft can receive information from another aircraft, only if they are in communication range. Moreover, it is assumed that each aircraft is equipped with an autopilot (on-board control device) to stabilize the UAV in-flight. The predictive control algorithm must thus determine the commands to transmit to the autopilot. The developed algorithm was tested in simulation and with a Hardware-In-the-Loop (HIL) system, both of which yielded successful results.

Le paradigme de station de bases distribuée (SDB) est étudié comme remplacement des structures plus rigides de stations de base cellulaire. Dans ce contexte, plusieurs SBD sont réparties afin d'offrir des zones de couverture radio se superposant et ainsi permettre à plusieurs SBD de relayer un même mobile pour lui offrir de la macrodiversité. De plus, les mobiles sont amenés à coopérer pour communiquer sur une même ressource radio afin d'augmenter l'efficacité spectrale par l'utilisation d'une plus grande diversité. L'étude du canal de coopération et macro diversité (de plusieurs mobiles à plusieurs SBD) est abordée afin d'offrir une base à la simulation de ceux-ci et ainsi étudier les interactions et la complexité qui découlent de l'utilisation de ces techniques. Ainsi, un système distribué, de la gestion des connexions (multiples) mobiles à SBD est proposé qui se base sur le concept d'agents multiples. Il est démontré que ceux-ci permet tent l'existence de schémas de connexion dynamiques qui s'auto-organisent. L'étude de l'interférence est ensuite abordée, et un deuxième système d'agents multiples est proposé pour la gestion de l'allocation des canaux. Enfin, la notion de coopération est abordée d'un point de vue systémique, c'est-à-dire en l'étudiant sur le réseau dans son ensemble. Il est montré que la coopération peut être efficace sous certaines conditions et qu'il est possible de gérer cette aptitude supplémentaire simplement avec le recourt d'agents multiples. En fin de compte, l'ensemble des systèmes d'agents proposés et de l'organisation du réseau de SBD permet effectivement d'obtenir des gains appréciables de diversité, d'efficacité spectrale, avec en prime tous les avantages découlant des propriétés distribuées des agents multiples: auto-configuration, adaptabilité, mise à l'échelle, etc.

L'objectif de ce projet est de concevoir et d'optimiser un système radio-sur-fibre, basé sur OFDM, incluant un nouveau beamformer optique avec une capacité de déplacer les points nuls appropriés pour les réseaux locaux sans fil. Dans le premier chapitre, nous présentons les définitions et les connaissances nécessaires à la compréhension du présent mémoire. Nous introduisons le concept de manipulation de phase et de délai dans le but d'orienter un faisceau. Nous expliquons l'idée générale derrière la formation de faisceau électrique et optique, le concept de beamformer et quelques-uns de ses avantages pour les systèmes de communication sans fil avancés. Comme démonstration expérimentale de la formation de faisceau, nous avons fait le design et fabriqué un réseau d'antennes à l'aide de technologie à microstrip. Dans le second chapitre, nous présentons la procédure du design à un élément, la technique d'adaptation d'impédance et certains éléments additionnels qu'il est nécessaires de considérer lors de la fabrication du réseau d'antennes. Dans le troisième chapitre, nous étudions les diverses techniques de la formation de faisceau. Nous débutons par présenter les avantages et les désavantages des méthodes déjà existantes. Par la suite, le coeur du projet, qui concerne le contrôle indépendant de l'amplitude et de la phase de chaque canal, est introduit. La description du design et la comparaison entre les résultats numériques et expérimentaux démontrent la faisabilité du système. Également, l'impact de ces filtres optiques sur la qualité du signal transmis est étudié. Dans ce mémoire, nous avons considéré le format de modulation IEEE 802.11 comme étant le plus sophistiqué et celui le plus couramment utilisé dans le domaine des réseaux locaux sans fil. Dans le dernier chapitre, nous présentons des résultats de patrons de radiation mesurés, obtenus en combinant le beamformer au réseau d'antennes dans un lien de radio-sur-fibre optimisé. Une discussion concernant les avantages, les désavantages et les travaux futurs permettant d'améliorer ce prototype concluront ce mémoire. / The objective of this research is to implement an optimized OFDM-based radio-over-fiber system including a novel optical null-steering beamformer well-suited for wireless-local-area-network applications. In the first chapter we provide definitions and background that we will need in presenting our research results. We introduce delay and phase manipulations for steering the beam di-rection. We explain the general idea behind electrical and optical beamformers. We introduce the concept of null-steering beamformer and some of its capabilities in advanced wire-less systems. For the experimental demonstration of the null-steering beamforming, we have fabricated a phased-array-antenna using microstrip technology. In the second chapter, we discuss the design procedure for a single element radiator, its matching technique and introduce related considerations to array fabrication. In the third chapter, we study optical beamforming techniques. First, we review some previously proposed ideas in this area, their advantages and disadvantages. Then, the heart of this optical null-steering beamformer, the independent control over the phase and amplitude for each channel, is introduced. By describing the method of design and its evolution and then by comparing the simulation and measurement results, we demonstrate the feasibility of this system. The impact of these optical filters on the transmitted signal quality is studied. We consider the IEEE 802.11 as one the most sophisticated modulation formats commonly used for wireless-local-area-network applications. In the last chapter, we show the pattern measurement results obtained by combining the null-steering beamformer to the phased-array-antenna in an optimized radio-over-fiber link. A discussion about the advantages, disadvantages and future possible efforts for improving this prototype will conclude the results that we have obtained.

L'interférence inter-symboles (ISI) représente un des obstacles majeurs à l'obtention de communications numériques fiables. Sauf pour le cas particulier des systèmes de signalisation à réponse partielle, le taux ISI doit être réduit le plus possible pour obtenir les communications numériques les plus fiables possibles. Pour les communications numériques à large bande , une des techniques les plus utilisées pour minimiser le taux ISI est l'égalisation. Les égalisateurs décisionnels à contre-réaction (DFE) sont parmi les structures les plus fréquemment utilisées, à cause de leur simplicité et de leur bonne performance. Cette thèse s'attaque au problème de la diminution de la propagation des erreurs dans un egalisateur décisionnel à contre réaction basé sur l'erreur quadratique moyenne (MMSE-DFE). Les DFE constituent une part importante des communications numériques modernes. De façon à réduire la propagation des erreurs dans les DFE, ce qui est de fait la limitation la plus importante de ceux-ci, un modèle basé sur l'erreur quadratique moyenne (MSE) est proposé. En s'appuyant sur ce nouveau modèle, les pondérations des filtres DFE, les éminceurs d'effacement (erasure slicer) et les éminceurs souples (soft slicer) peuvent être optimisés. Après une analyse théorique, on procède aux simulations numériques de ces modèles. Ces derniers sont relativement simples à implanter, ce qui contraste avec les modèles traditionnels basés sur les chaînes de Markov. Simultanément, on obtient une précision de prédiction qui se compare très avantageusement à celle obtenue avec les critères conventionnels basés sur l'erreur quadratique moyenne. On constate que l'éminceur souple optimal obtenu excède celui obtenu par l'optimisation conjointe DFE des pondérations et un éminceur à effacement. Les filtres de pondération DFE avec un éminceur optimal souple peuvent être considérés comme un sytème MMSE DFE vrai. La seconde contribution de ce travail de thèse consiste en une nouvelle forme de codage qui interagit avec la propagation des erreurs dans un DFE pour les modulations d'ordre supérieur. Les bits redondantes dans le diagramme d'éparpillement de la nouvelle modulation obtenue augmentent de façon dramatique l'immunité à la propagation des erreurs pour les symboles ayant le même niveau moyen d'énergie. De plus, la méthode proposée n'introduit pas de délais de décodage additionnels et la robustesse à la propagation des erreurs est néanmoins maintenue, même lorsque les pondérations de contre-réaction sont grandes par rapport à celles d'un DFE conventionnel. Globalement, cette thèse explore plusieurs moyens pour combattre la propagation des erreurs dans les DFE. Cette propagation est difficile à analyser surtout à cause de la non-linéarité de l'éminceur dans la boucle de contre réaction. Notre étude démontre que l'introduction de la propagation des erreurs dans le modèle du DFE-MSE conduit à une meilleure optimisation du DFE. L'approximation statistique du bruit et de l'ISI avant l'éminceur s'avère très appropriée pour la simulation numérique. Des connaissances additionnelles sur l'utilisation des DFE dans les canaux large bande ont également été obtenues. Un élément fondamental de nos travaux est la démonstration de l'exigence cyclique en transmission pour les égalisateurs à porteuse unique dans le domaine de la fréquence (SC-FDE). Bien que le traitement du signal en milieu fréquentiel soit largement accepté comme technique pour réduire les efforts de calcul requis, l'analyse théorique et la sirnulation révèlent qu'il y a également un autre avantage au traitement dans le domaine des fréquences. En effet, on montre que lorsque la réponse impulsionnelle du canal est plus longue que le préfixe cyclique du SC-FDE, un traitement dans le domaine fréquentiel amène une meilleure fidélité du signal qu'un traitement dans le temps. On a également regardé l'effet de la limitation de la largeur de bande pour un SC-FDE. Les résultats obtenus montrent qu'il existe une diversité de fréquences aux deux extrémités des secteurs des FFT. Ceci peut amener des idées directrices pour la réalisation physique des SC-FDE, particulièrement pour tenir compte du fait que les caractéristiques des secteurs de FFT requièrent des algorithmes différents pour un canal soumis à l'évanouissement.