In this paper, we analyze the achievable secrecy rates in the two-hop wiretap channel with four nodes, where the transmitter and the receiver have multiple antennas while the relay and the eavesdropper have only a single antenna each. The relay is operating in amplify-and-forward mode and all the channels between the nodes are known perfectly by the transmitter. We discuss different transmission and protection schemes like artificial noise (AN). Furthermore, we introduce interference neutralization (IN) as a new protection scheme. We compare the different schemes regarding the high-SNR slope and the high-SNR power offset and illustrate the performance by simulation results. It is shown analytically as well as by numerical simulations that the high SNR performance of the proposed IN scheme is better than the one of AN.

Cette thèse a pour but d'évaluer la performance théorique des approches coopératives pour la fiabilisation des transmissions dans les réseaux autour du corps humain. Ces réseaux sont formés d'un nombre limité de capteurs communiquants disposés sur et dans le corps. Les techniques de coopération dans les réseaux de cette taille sont extrêmement dépendantes de l'information disponible quant à la qualité des canaux de communication au moment de la transmission. Sous une hypothèse de connaissance de la valeur moyenne à moyen et long terme de l'affaiblissement de ces canaux, nous dérivons une approximation du taux d'erreur paquet de bout en bout pour des techniques de relayage. Nous présentons également, pour certains de ces modèles, une allocation de puissance asymptotiquement optimale, fournissant néanmoins un gain en performance sur une large plage de puissances d'émission. En supposant ensuite que les noeuds ont une connaissance parfaite de l'état du réseau, nous étudions la capacité de Shannon sur des canaux à relais et des canaux comprenant deux émetteurs coopérant entre eux. Pour ces deux modèles, nous montrons que lorsque l'on cherche à optimiser la répartition de la puissance totale disponible à l'émission, l'étude se réduit à celle d'un modèle de canal équivalent, simplifiant grandement l'analyse de la région de capacité. Nous dérivons ensuite l'allocation de ressources optimale ou de bonnes approximations pour des protocoles de coopération adaptés à ces deux modèles. Nous présentons enfin une plate-forme de mesures pour les réseaux autour du corps humain nous permettant de relever de manière quasi-simultanée l'intégralité des affaiblissements des liens entre les noeuds du réseau. Cette plate-forme nous permet de traiter de la stabilité de la qualité des liens et de la validité de l'hypothèse de réciprocité de chaque lien. De plus, nous évaluons aussi la corrélation spatiale de l'affaiblissement des liens, et nous montrons en particulier que celle-ci varie fortement au cours du mouvement, mais de manière suffisament lente pour être estimée au fil de l'eau.

L’objectif de ces travaux de proposer aux autorités locales un outil d’aide à la décision pour formaliser une démarche participative tout au long de la conception d’un projet de transport urbain durable, dans un contexte multicritères et multi acteurs. La méthodologie développée repose sur l’évaluation a priori des impacts d’un projet local, en impliquant les acteurs dès la phase de diagnostic. Cette phase permet d’identifier des groupes d’acteurs selon leur perception des phénomènes urbains, des interactions et des préférences déclarées d’évolution. Elle permet d’établir une liste d’indicateurs communs qui seront évalués. Le choix des alternatives à étudier est le résultat de l’application conjointe de techniques de transférabilité - fondées sur l’étude de projets développés dans d’autres villes - et de l’étude des préférences déclarées des usagers locaux. La probabilité d’utilisation du service s’évalue à l’aide d’un modèle comportemental agrégé qui intègre la perception floue et l’indécision des usagers devant une situation nouvelle. Les changements de comportement des usagers sont pris en compte à l’aide d’un indicateur de robustesse qui teste les effets des paramètres exogènes sur l’évolution de la probabilité d’utilisation du service. Un micro-simulateur de trafic permet d’évaluer les impacts des différents scénarii sur le trafic, l’environnement et le bien-être des citoyens sous la forme monétarisée, afin d’illustrer les coûts et les bénéfices indirects attendus de l’implantation du projet. Une solution de compromis est proposée : elle vise à fournir la solution qui contenterait au mieux l’ensemble des représentants des groupes d’acteurs - et non la solution optimale en termes d’impacts. / The objective of this research is to provide to the local authorities a decision aid tool in order to formalize a participatory approach during the conception of a sustainable urban transport project, in a multi-criteria and multi-actors context. The methodology is based on the a priori evaluation of the impacts of a local project, involving stakeholders as soon as the diagnosis phase. This phase aims at identifying groups of actors according to their perception of urban phenomena, their interactions and their stated preferences of evolution. The diagnosis phase leads to the setting-up of a list of common indicators to be evaluated. The choice of alternatives to be studied is the result of the transferability techniques - based on the projects developed in other cities - and the stated preferences of local users. The probability of using the service is evaluated using an aggregated behavioral model that takes into account the fuzzy perception and the indecision of users in a new situation. Changes in the behaviour of the users are taken into account thanks to an indicator of robustness that tests the impact of exogenous parameters on the evolution of the probability of using a service. A traffic micro--simulator aims at assessing the impacts of the various scenarios on traffic, environment and the welfare of citizens– which is monetized. It illustrates the costs and indirect benefits expected with the implementation of project. A compromise solution is proposed: it aims at identifying an alternative that would best satisfy the representatives of the stakeholder groups – and not necessarily the optimal solution in terms of impacts.

Cette thèse a pour but d'évaluer la performance théorique des approches coopératives pour la fiabilisation des transmissions dans les réseaux autour du corps humain. Ces réseaux sont formés d'un nombre limité de capteurs communicants disposés sur et dans le corps. Les techniques de coopération dans les réseaux de cette taille sont extrêmement dépendantes de l'information disponible quand à la qualité des canaux de communication au moment de la transmission. Sous une hypothèse de connaissance de la valeur moyenne à moyen et long terme de l'affaiblissement de ces canaux, nous dérivons une approximation du taux d'erreur paquet de bout en bout pour des techniques de relayage. Nous présentons également, pour certains de ces modèles, une allocation de puissance asymptotiquement optimale, fournissant un gain sur une large plage des puissances d'émission. En supposant ensuite que les noeuds ont une connaissance parfaite de l'état du réseau, nous étudions la capacité de Shannon sur des canaux à relais, et des canaux comprenant deux émetteurs coopérant entre eux. Pour ces deux modèles, nous montrons que lorsque l'on cherche à optimiser la répartition de puissance totale disponible à l'émission, l'étude se réduit à celle d'un modèle de canal équivalent simplifiant grandement l'analyse de la capacité et fournissant des solutions analytiques aux problèmes d'allocation de ressources. Nous présentons enfin une plate-forme de mesures pour les réseaux autour du corps humain, permettant de relever de manière quasi-simultanée l'intégralité des affaiblissements des liens entre les nœuds du réseau. Cette plateforme nous permet de traiter de la stabilité de ces liens et de la validité de l'hypothèse de réciprocité. Nous évaluons également la corrélation spatiale de l'affaiblissement des liens et nous montrons en particulier que celle-ci varie fortement au cours du mouvement, mais de façon suffisamment lente pour être estimée au fil de l'eau. / This thesis aimed at studying the theoretical performance bounds of cooperative techniques in Body Area Networks (BAN). These networks are sensor networks, with a small number of nodes located on and inside the human body. Cooperative techniques are extremely dependent on the channel side information available at the time of transmission. Considering statistical information about the channel fading and the short-term mean of the signal, we derive an asymptotic approximation of the packet error rate under the so-called block fading channel model. Using this approximation, we can express in closed-form asymptotically optimal power allocation among transmitting nodesfor various models of relay channels. Under a complete channel knowledge hypothesis, we then study the Shannon capacity of small-scale cooperative networks, namely relay channels and cooperative multiple access channels. We show that for these networks, when you aim at optimizing the global power allocation of the whole network, the problem is equivalent to a simpler problem on an equivalent channel model. Using this equivalence, we are able to derive a number of closed-form resource allocation for relay channels and cooperative multiple access channels. In the last part of the manuscript, we present a measurement platform for BAN where the quality of every link in the network is gathered in a quasi-simultaneous manner. This platform allows us to discuss results and assess hypotheses on the stability and reciprocity of BAN links. We also evaluate the variation of the spatial correlation of the links during a walking scenario, and show that although the correlation matrix may vary a lot during the movement, it does so sufficiently slowly to be estimated on-line by an adequate protocole, paving the way to more precise resource allocation techniques and relay selection protocols.

Du fait de la nature ouverte et partagée du canal radio, les communications sans fil souffrent de vulnérabilités sérieuses en terme de sécurité. Dans ces travaux de thèse, je me suis intéressé particulièrement à deux classes d’attaques à savoir l’attaque par relais et l’attaque par déni de service (brouillage). La technologie de couche physique UWB-IR a connu un grand essor au cours de cette dernière décennie et elle est une candidate intéressante pour les réseaux sans fil à courte portée. Mon objectif principal était d’exploiter les caractéristiques de la couche physique UWB-IR afin de renforcer la sécurité des communications sans fil. L’attaque par relais peut mettre à défaut les protocoles cryptographiques d’authentification. Pour remédier à cette menace, les protocoles de distance bounding ont été proposés. Dans ce cadre, je propose deux nouveaux protocoles (STHCP : Secret Time-Hopping Code Protocol et SMCP : Secret Mapping Code Protocol) qui améliorent considérablement la sécurité des protocoles de distance bounding au moyen des paramètres de la radio UWB-IR. Le brouillage consiste en l’émission intentionnelle d’un signal sur le canal lors du déroulement d’une communication. Mes contributions concernant le problème de brouillage sont triples. D’abord, j’ai déterminé les paramètres d’un brouilleur gaussien pire cas contre un récepteur UWB-IR non-cohérent. En second lieu, je propose un nouveau modèle de brouillage par analogie avec les attaques contre le système de chiffrement. Troisièmement, je propose une modification rendant la radio UWB-IR plus robuste au brouillage. Enfin, dans une dernière partie de mes travaux, je me suis intéressé au problème d’intégrer la sécurité à un réseau UWB-IR en suivant l’approche d’embedding. Le principe de cette approche consiste à superposer et à transmettre les informations de sécurité simultanément avec les données et avec une contrainte de compatibilité. Ainsi, je propose deux nouvelles techniques d’embedding pour la couche physique UWB-IR afin d’intégrer un service d’authentification. / Due to the shared nature of wireless medium, wireless communications are more vulnerable to security threats. In my PhD work, I focused on two types of threats: relay attacks and jamming. UWB-IR physical layer technology has seen a great development during the last decade which makes it a promising candidate for short range wireless communications. My main goal was to exploit UWB-IR physical layer characteristics in order to reinforce security of wireless communications. By the simple way of signal relaying, the adversary can defeat wireless authentication protocols. The first countermeasure proposed to thwart these relay attacks was distance bounding protocol. The concept of distance bounding relies on the combination of two sides: an authentication cryptographic side and a distance checking side. In this context, I propose two new distance bounding protocols that significantly improve the security of existing distance bounding protocols by means of UWB-IR physical layer parameters. The first protocol called STHCP is based on using secret time-hopping codes. Whereas, the second called SMCP is based on secret mapping codes. Security analysis and comparison to the state of the art highlight various figures of merit of my proposition. Jamming consists in the emission of noise over the channel while communication is taking place and constitutes a major problem to the security of wireless communications. In a first contribution, I have determined worst case Gaussian noise parameters (central frequency and bandwidth) against UWB-IR communication employing PPM modulation and a non-coherent receiver. The metric considered for jammer optimization is the signal-to-jamming ratio at the output of the receiver. In a second contribution, I propose a new jamming model by analogy to attacks against ciphering algorithms. The new model leads to distinguish various jamming scenarios ranging from the best case to the worst case. Moreover, I propose a modification of the UWB-IR physical layer which allows to restrict any jamming problem to the most favorable scenario. The modification is based on using a cryptographic modulation depending on a stream cipher. The new radio has the advantage to combine the resistance to jamming and the protection from eavesdropping. Finally, I focused on the problem of security embedding on an existing UWB-IR network. Security embedding consists in adding security features directly at the physical layer and sending them concurrently with data. The embedding mechanism should satisfy a compatibility concern to existing receivers in the network. I propose two new embedding techniques which rely on the superposition of a pulse orthogonal to the original pulse by the form or by the position. Performances analysis reveal that both embedding techniques satisfy all system design constraints.

L’Asie est une des principales destinations, en termes de volume, des investissements mondiaux. Or, l’existence d’une sécurité tant juridique que fiscale est un paramètre majeur dans les choix des investisseurs étrangers. Quelques affaires récentes dans cette région, notamment « Lone Star Fund » en Corée du Sud et « Vodafone » en Inde, semblent remettre en question l’existence d’une telle sécurité. Les activités de nombreuses entreprises étrangères articulées autour d’opérations d’achat et de revente de parts de sociétés sont spéculatives. La Chine, la Corée du Sud et l’Inde, ayant constaté l’importance des profits générés par une telle pratique spéculative, ont choisi de les imposer, en tant qu’Etat de la source, soit avec l’adoption des règles dites « general anti-avoidance rules (GAAR) », soit avec l’interprétation extensive d’un principe découlant d’une loi fiscale, soit encore avec l’amendement des règles des revenus réputés de source. Ce faisant, elles n’ont pas tenu compte de l’existence de société-relais et n’ont pas nécessairement justifié cette imposition qui semble contrevenir à leurs conventions fiscales. La première partie de cette thèse consiste à étudier le droit interne et la pratique judiciaire de ces Etats. Dans un second temps, elle examine dans quelle mesure cette imposition s’articule avec leurs conventions fiscales. Enfin, elle cherche à comprendre pourquoi elles ont choisi une telle politique fiscale et propose quelques solutions pour rehausser le degré de prévisibilité de leur système juridique. / Asia is one of the main destinations in terms of global investment volume. But the existence of legal and fiscal certainties is an important factor for investors’ choices. Several recent cases in the region, including “Lone Star Fund” in South Korea and “Vodafone” in India, seem to question the existence of such certainties. Many foreign enterprises focus on the shares’ purchase and re-sale, which could be linked to speculation. China, South Korea and India, as source states, having identified speculative business which is making huge profits, decided to tax them, with adopting General Anti-Avoidance Rules (GAAR) or a broad interpretation of a tax law principle and also the rule amendment on income deemed to accrue. In so doing, they ignored the presence of conduit companies and did not justify this taxation which would seem to be a breach of their tax treaties.Firstly, this study examines domestic law and judicial practice of these states. In the second phase, it evaluates the extent to which this taxation relates to their tax treaties. Finally, it seeks to understand why they opt for such a tax policy and proposes some solutions to raise the level of predictability of their legal system.

Ce manuscrit expose le développement de ressources fondamentales pour les communications quantiques à longues distances basées sur les technologies des fibres optiques télécoms et des guides d'onde optiques non linéaires. Après une introduction générale sur les communications quantiques, cette thèse est structurée en trois parties principales. La première partie illustre le développement de deux sources pour la génération de paires de photons intriqués en polarisation et émis à une longueur d'onde télécom via conversion paramétrique spontanée (SPDC) dans des guides d'ondes non linéaires intégrés sur niobate de lithium périodiquement polarisé. Les sources s'appuient respectivement sur un accord de phase de type-II et un accord de phase de type-0 et sur des solutions de filtrage et d'interférométrie mises en place après le cristal non linéaire. Dans la seconde partie, sont discutées les réalisations de deux sources de photons uniques annoncés haut débit. La première s'appuie sur le multiplexage spatial sur puce de photons uniques annoncés. La seconde exploite le multiplexage temporel passif grâce à l'utilisation d'un laser télécom cadencé à 10 GHz. Enfin, nous présentons une approche tout-optique visant la synchronisation de sources distantes de paires de photons intriqués, agencées selon une architecture de type relais quantique distribué. Cette technique innovante repose sur l'utilisation d'un laser télécom impulsionnel en tant qu'horloge optique de référence. Cette horloge autorise la synchronisation de l'émission de paires de photons dans la bande C des télécoms en deux lieux distants. Des résultats préliminaires d'interférence à deux photons sont montrés et discutés. / This manuscript reports the development of fundamental resources for long distance quantum communication based on fibre telecom technology and non-linear optical waveguides. After a general introduction on quantum communication, the thesis is structured along three parts. The first part illustrates the development of two photonic polarization entanglement sources suitable for quantum networking. Both sources generate paired photons at telecom wavelength via spontaneous parametric down conversion (SPDC) in periodically poled lithium niobate waveguides (PPLN/W). They rely on type-II and type 0 phase matching, respectively. In the second part, two high quality heralded single photon sources are highlighted. The first one relies on on-chip generation and spatial multiplexing of heralded single photons towards achieving higher bit rates. The second one takes advantage of passive temporal multiplexing of a single SPDC process. Finally, an all-optical approach towards efficient and accurate synchronization of remote entangled photon pair sources within quantum relay architecture over long distances is presented. This particular synchronization technique highlights the use of ultra-fast picosecond pulsed telecom fiber laser, operating at 2.5 GHz repetition rate, acting as a master optical clock, enabling to accurately synchronize the emission of photon pairs in the telecom C-band of wavelengths at two remote locations. This innovative approach is applied for synchronizing two remote PLLN/W based sources operated at 2.5 GHz, and preliminary results on two-photon interference obtained with single photons coming from each source are shown and discussed.

Cette thèse interroge les effets combinés des enjeux d’un urbanisme durable et d’un impératif participatif grandissant des habitants – usagers – citoyens, dans le cadre de la fabrication métropolitaine contemporaine. Depuis le début des années 2000, des expériences alternatives d’habitat émergent en France sous l’impulsion de revendications sociales portées par la société civile. Le terme générique d’« habitat participatif », définit récemment par la loi pour l’Accès au Logement et à un Urbanisme Négocié (ALUR), publiée au Journal Officiel le 26 mars 2014, rassemble ainsi d’une même voix la variété de ces initiatives à l’œuvre, contribuant à pérenniser les dynamiques de structuration et de diffusion d’un mouvement de l’habitat participatif. Faisant référence aux expressions citoyennes contestataires des années 1970-1980, avec la critique d’un urbanisme moderne et des politiques publiques, les projets actuels marquent la renaissance des questionnements autour de la place de la maîtrise d’usage – incarnée par les habitants-usagers – dans la chaîne de production des logements et, plus largement, dans les processus décisionnels d’aménagement des territoires. Porteuse de pratiques participatives innovantes, la résurgence de l’habitat participatif révèle des logiques diverses d’engagements citoyens, militants ou professionnels, et des formes négociées de fabrication de l’habitat. Dès lors, s’opposent des dynamiques « bottom-up » – illustrées par des demandes et des initiatives habitantes, et des dynamiques « top-down » – portées par des instances politico-institutionnelles en plein renouvellement de leurs modes d’action et savoir-faire. Supportée par une trame multidimensionnelle de négociations, la thèse propose alors une analyse des interactions et des formes d’hybridation de cette production collective en cours à travers trois dimensions : la dimension valorielle, pour fixer le socle des transactions sociales ; la dimension organisationnelle et relationnelle, pour observer la micropolitique des groupes-projets ; la dimension processuelle, pour saisir les temporalités du projet et les moments clés de la négociation sur l’ensemble du processus. Pour cela, nous nous appuyons sur deux cas d’étude dans l’agglomération bordelaise, en pleine métropolisation : le cas de la coopérative d’habitants HNord, sur l’îlot Dupaty à Bordeaux ; et celui d’un projet d’habitat participatif multi-partenarial, La Ruche, sur la commune de Bègles au sein de l’Opération d’Intérêt National (OIN) Bordeaux-Euratlantique. Encadrée par un dispositif CIFRE avec l’Etablissement Public d’Aménagement Bordeaux-Euratlantique (EPA), la recherche repose sur une approche ethnographique, basée sur de nombreuses situations d’observation participante, des entretiens d’acteurs cibles et une analyse documentaire. Les enquêtes menées à différentes échelles offrent une vision macro, méso et microsociale des processus de production et de diffusion de l’habitat participatif. Les résultats de la thèse mettent alors en évidence les modalités de partenariats entre différentes sphères d’acteurs – les habitants, les institutions et les experts – dans la production de l’habitat participatif conduisant à un changement de paradigme sociétal et professionnel à travers le renouvellement des modes d’habiter, des savoirs et savoir-faire. Ainsi, nous proposons une réflexion sur les moyens et possibilités d’intégration de cette dynamique collective et citoyenne au sein des processus décisionnels d’aménagement urbain pour la fabrication métropolitaine et, de voir en quoi ce phénomène participatif et collaboratif peut-il constituer un outil de management territorial novateur préfigurant le futur de nos cités. / This PhD thesis questions the combined effects of the challenges of sustainable urban development and a growing priority for inhabitants – users – citizens, to participate in contemporary metropolitan production. Since the early 2000s, there is in France an emergence of alternative housing experiences as a result of social demands. The generic term of « participative housing », recently defined by the bill for access to housing and urban renovation (ALUR), published in the Official Journal on March 26, 2014, gathers with one voice, the variety of these initiatives at work, contributing to ensure the dynamic structuring and dissemination of the participative housing movement. Referring to the civil protests of 1970-1980, criticizing modern urban planning and public policy, the current projects tackle once again of how to combine the inhabitants expertise with professional expertise in the production of housing, and more broadly in the decision-making processes of regional planning. Producing innovative participatory practices, the resurgence of participative housing reveals different logics of social commitments on the part of citizens, activists and professionals, and negotiated forms of housing production. As a consequence, the « bottom-up » dynamic, based on the demands and initiatives of the inhabitants, opposes the « top-down » dynamic, based on the initiative of politico-institutional bodies in full renewal of their modes of action and know-how. Supported by a multi-dimensional framework of negotiations, the thesis analyzes the interactions and forms of hybridization of this ongoing collective production through a three dimensional approach : the value related dimension, to set the base of social transactions ; the organizational and relational dimension to observe the micro-political groups-projects ; the procedural dimension to grasp the temporality of the project and the key moments of negotiation of the whole process. For this, we build on two case studies in the Bordeaux area, being subject to processes of metropolization : the case of the residents cooperative HNord in the Dupaty housing block in Bordeaux ; and the multi-partnered participative housing project, La Ruche, in the town of Bègles within the framework of the « Operation of National Interest » (OIN) Bordeaux-Euratlantique. Governed by a CIFRE program with the « Local Planning and Development authority » (EPA) Bordeaux-Euratlantique, the research is based on an ethnographic approach : participant observation, interviews with target stakeholders and a literature review. The investigations conducted at different scales offer a macro, meso and micro-social understanding of the process of participative housing production and dissemination. The results of the thesis highlight the partnership conditions between different groups of stakeholders – inhabitants, institutions and expertsn – in the production of participative housing leading to a societal and professional paradigm shift through a renewal of ways of living, knowledge and expertise. Thus, we propose a reflection on ways and possibilities how to integrate this collective and civic dynamics in the decision-making processes of urban planning for metropolitan production and to see how this participatory and collaborative phenomenon can serve as an innovative tool in territorial management for our future cities.

In this paper, we analyze the achievable secrecy rates in the two-hop wiretap channel with four nodes, where the transmitter and the receiver have multiple antennas while the relay and the eavesdropper have only a single antenna each. The relay is operating in amplify-and-forward mode and all the channels between the nodes are known perfectly by the transmitter. We discuss different transmission and protection schemes like artificial noise (AN). Furthermore, we introduce interference neutralization (IN) as a new protection scheme. We compare the different schemes regarding the high-SNR slope and the high-SNR power offset and illustrate the performance by simulation results. It is shown analytically as well as by numerical simulations that the high SNR performance of the proposed IN scheme is better than the one of AN.

Cette thèse étudie les communications directes entre les mobiles, appelées communications D2D, en tant que technique prometteuse pour améliorer les futurs réseaux cellulaires. Cette technologie permet une communication directe entre deux terminaux mobiles sans passer par la station de base. La modélisation, l'évaluation et l'optimisation des différents aspects des communications D2D constituent les objectifs fondamentaux de cette thèse et sont réalisés principalement à l'aide des outils mathématiques suivants: la théorie des files d'attente, l'optimisation de Lyapunov et les processus de décision markovien partiellement observable POMDP. Les résultats de cette étude sont présentés en trois parties. Dans la première partie, nous étudions un schéma de sélection entre mode cellulaire et mode D2D. Nous dérivons les régions de stabilité des scénarios suivants: réseaux cellulaires purs et réseaux cellulaires où les communications D2D sont activées. Une comparaison entre ces deux scénarios conduit à l'élaboration d'un algorithme de sélection entre le mode cellulaire et le mode D2D qui permet d'améliorer la capacité du réseau. Dans la deuxième partie, nous développons un algorithme d'allocation de ressources des communications D2D. Les utilisateurs D2D sont en mesure d'estimer leur propre qualité de canal, cependant la station de base a besoin de recevoir des messages de signalisation pour acquérir cette information. Sur la base de cette connaissance disponibles au niveau des utilisateurs D2D, une approche d'allocation des ressources est proposée afin d'améliorer l'efficacité énergétique des communications D2D. La version distribuée de cet algorithme s'avère plus performante que celle centralisée. Dans le schéma distribué des collisions peuvent se produire durant la transmission de l'état des canaux D2D ; ainsi un algorithme de réduction des collisions est élaboré. En outre, la mise en œuvre des algorithmes centralisé et distribué dans un réseau cellulaire, type LTE, est décrite en détails. Dans la troisième partie, nous étudions une politique de sélection des relais D2D mobiles. La mobilité des relais représente un des principaux défis que rencontre toute stratégie de sélection de relais. Le problème est modélisé par un processus contraint de décision markovien partiellement observable qui prend en compte le dynamisme des relais et vise à trouver la politique de sélection de relais qui optimise la performance du réseau cellulaire sous des contraintes de coût. / This thesis considers Device-to-Device (D2D) communications as a promising technique for enhancing future cellular networks. Modeling, evaluating and optimizing D2D features are the fundamental goals of this thesis and are mainly achieved using the following mathematical tools: queuing theory, Lyapunov optimization and Partially Observed Markov Decision Process (POMDP). The findings of this study are presented in three parts. In the first part, we investigate a D2D mode selection scheme. We derive the queuing stability regions of both scenarios: pure cellular networks and D2D-enabled cellular networks. Comparing both scenarios leads us to elaborate a D2D vs cellular mode selection design that improves the capacity of the network. In the second part, we develop a D2D resource allocation algorithm. We observe that D2D users are able to estimate their local Channel State Information (CSI), however the base station needs some signaling exchange to acquire this information. Based on the D2D users' knowledge of their local CSI, we provide an energy efficient resource allocation framework that shows how distributed scheduling outperforms centralized one. In the distributed approach, collisions may occur between the different CSI reporting; thus, we propose a collision reduction algorithm. Moreover, we give a detailed description on how both centralized and distributed algorithms can be implemented in practice. In the third part, we propose a mobile relay selection policy in a D2D relay-aided network. Relays' mobility appears as a crucial challenge for defining the strategy of selecting the optimal D2D relays. The problem is formulated as a constrained POMDP which captures the dynamism of the relays and aims to find the optimal relay selection policy that maximizes the performance of the network under cost constraints.