Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les modulations multiporteuses apparaissent aujourd'hui comme une technologie éprouvée pour la transmission de données à haut-débits sur des canaux pouvant être très perturbés. L'OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) a d'ailleurs été choisie dans plusieurs normes de télécommunications (ADSL, Wi-Max, IEEE 802.11a/g/n, LTE, DVB,...). Cependant un des inconvénients de ce type de modulation est la forte variation de la puissance instantanée à transmettre. Cette propriété rend ces modulations très sensibles aux non-linéarités des composants analogiques, en particulier celles de l'amplificateur de puissance à l'émission. Or l'amplificateur de puissance est un élément déterminant dans une chaîne de communication dans la mesure où il a une influence prépondérante sur le bilan global de la transmission en termes de puissance, de rendement et de distorsion. Plus l'on souhaite que l'impact de ses non linéarités soit faible et plus son rendement est faible, et inversement. Il est donc nécessaire d'effectuer un compromis linéarité/rendement.L'objectif de la thèse est d'éviter cette détérioration du rendement tout en conservant de bonnes performances de linéarité, de surcroit pour des signaux OFDM. Pour ce faire nous proposons d'utiliser conjointement des méthodes de linéarisation (prédistorsion numérique en bande de base) et d'amélioration du rendement (envelope tracking) de l'amplificateur de puissance ainsi qu'une méthode de réduction de la dynamique du signal (active constellation extension). La prédistorsion numérique classique échouant aux fortes puissances, nous proposons une méthode d'amélioration de cette technique à ces puissances. Nos résultats sont validés par des mesures sur un amplificateur de puissance 50W. Nous proposons également une association des méthodes permettant d'améliorer simultanément les performances en terme de linéarité hors bande et de rendement en minimisant les dégradations des performances de taux d'erreur binaire. / Multi-carrier modulations appear as a well-tried technology for high-speed data transmission on potentially disrupted channels. OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) has been chosen for that matter in several telecommunication standards (ADSL, Wi-Max, IEEE 802.11a/g/n, LTE, DVB,...). However one of the drawbacks of this modulation type is its high variation of the instantaneous power to transmit. This property makes these modulations very sensitive to the non-linearities of analog components, especially those related to power amplifiers. Yet the power amplifiers are critical elements in the communication chain as they have a major influence on the global assessment in terms of power, efficiency and distortion. More we want its non linearity impact is weak, more its efficiency is weak too. It is therefore necessary to make a trade-off between linearity and efficiency.The purpose of the thesis is to avoid this efficiency damage keeping at the same time the good linearity performance, moreover for OFDM signals. In this way we propose to jointly use a linearization technique (the base band digital predistortion) and a technique of efficiency improvement (the envelope tracking) for the power amplifier, together with a technique of signal dynamic reduction (the active constellation extension). The classic predistortion failing for high powers, we propose an improvement of this technique for these powers. Our results are validated by measurements on a 50W power amplifier. We also propose an association of the techniques allowing an improvement of the performance in terms of out-of-band linearity and efficiency, with smallbit error rate damages.

Le modèle de culture STICS a été adapté pour la culture du riz inondé et la capacité de prédiction du modèle a été évaluée pour la simulation de la biomasse à la récolte et du rendement en grains. La base de données utilisée pour ce travail résulte de la collecte de données au champ sur des parcelles en Camargue (sud-Est de la France) gérées par les agriculteurs. Pour la modélisation, ne disposant que très peu de données d’expérimentation, une procédure originale d’utilisation des données obtenues à la ferme a été développée. Ce travail est composé de trois phases: (i) une analyse de la base de données initiale constituée d’informations sur 472 parcelles, 33 variétés et 11 sols aux propriétés physiques différentes et collectées entre 1984 et 2009 dans toute la Camargue; (ii) la sélection des options et des formalismes pertinents pour la culture du riz, (iii) la préparation du jeu de données pour la modélisation par élimination des parcelles dont les rendements sont limités par des facteurs non pris en compte dans le modèle; (iv) la paramétrisation et la simulation des variables choisies.Les résultats de l’application de STICS au riz sont satisfaisants pour près de 80% des parcelles utilisées pour la base de données de calibration. L’accord entre les simulations et les observations est meilleur lorsque les informations d’entrée du modèle sont complètes. Les simulations de la biomasse et du rendement en grains sont d’une qualité légèrement plus faible pour la base de données de validation que pour la base da calibration. / The crop model STICS was adapted for the flooded rice and model’s prediction ability was evaluated by the simulation of the plant biomass at harvest as well as the grain yield. The dataset used for this purpose was collected from the fields situated in whole Camargue (Southern France) and managed by the farmers. We introduced an original procedure to use the farm data instead of experimentation for modeling. This work was carried out in three phases, (i) analysis of the initial database of 472 fields, 33 different varieties and 11 physically different soils grown in the whole Camargue between 1984 and 2009, (ii) selection of the options of formalisms relevant to the rice crop, (iii) preparation of dataset for modeling by eliminating the fields in which the yields were limited by the factors not taken into account by the model and (iv) parameterization and the simulation of the selected target variables. The results of the application of STICS to rice crop were satisfactory for almost 80% of the fields of calibration data. Particularly, there was a good agreement between simulations and measurements of the situations with complete information regarding to the inputs. The simulation patterns for both the plant biomass and the grain yield of dataset of validation are similar as that of dataset of calibration exhibiting slightly reduced simulation quality. More discrepancies were observed in the simulations made by the model calculated dates of different phenological stages compared to the simulations run by using the observed dates of same stages.

L’anticipation des effets des changements climatiques nécessite une bonne compréhension dufonctionnement carboné des écosystèmes continentaux. L’une des principales contraintes liées àl’étude de ces écosystèmes est la forte variabilité à la fois spatiale et temporelle de leurs flux decarbone et de leurs réponses aux contraintes abiotiques. L’usage de méthodes de télédétectionoptiques pourrait permettre de suivre de façon spatialisée le fonctionnement des couverts végétaux.Ce travail vise à évaluer le potentiel de méthodes de télédétection pour décrire la structure et lefonctionnement de couverts végétaux à des échelles spatiales et temporelles variées. Pour ce faire,les relations entre indices optiques et phénomènes biologiques ont été étudiées en suivant unedémarche de transfert d’échelle, des échelles les plus fines aux plus larges. Il a été montré que le PRI(Photochemical Reflectance Index), utilisé en tant qu’indicateur du LUE (Light Use Efficiency), est parnature un signal composite qui reflète principalement la régulation du rendement de laphotosynthèse sur des échelles de temps fines, et la structure et composition biochimique ducouvert à l’échelle de la saison. L’analyse de courbes de réponse du PRI au PAR (PhotosyntheticallyActive Radiation) a permis de déconvoluer ces deux sources de variabilité, via l’introduction duconcept de PRI0 ou PRI d’une feuille idéalement adaptée à l’obscurité. Ce PRI0, capturant la variabilitédu PRI indépendante du LUE, a pu être mesuré à l’échelle de la feuille, et estimé à l’échelle de jeunescouverts végétaux et de la parcelle. Cette variabilité a pu être expliquée à l’échelle de la feuille et dejeunes couverts végétaux par les variations du contenu en pigment des feuilles. A l’échelle depeuplements adultes et de l’année, elle résulte cependant d’effets combinés de la compositionbiochimique et de la structure des couverts qui n’ont pu être séparés. Ces effets sont susceptiblesaux échelles larges de masquer en bonne partie, voire de biaiser la relation entre PRI et LUE. Il a enoutre été montré que la représentativité du PRI est limitée aux strates supérieures des canopées etdépend de la structure du couvert et du climat lumineux, ce qui peut limiter son intérêt en tantqu’estimateur du LUE à l’échelle de l’écosystème. Ces résultats soulignent la nécessité de prendre encompte la structure et la composition biochimique des couverts végétaux dans le cadre d’uneutilisation du PRI en tant que proxy du LUE de l’écosystème. / In order to assess the effect of global warming, a good understanding of carbon functioning ofterrestrial ecosystems is needed. The study of terrestrial ecosystem carbon fluxes and responses toabiotic stress remain challenging due to their high spatial and temporal variability. The use of remotesensing may help us to describe those sources of variability. The aim of this work is to assess thepotential of remote sensing as a way to describe canopy structure and functioning over a broadrange of temporal and spatial scales. The relationships between optical indices and biologicalphenomenon were investigated over a range of increasing scales. The PRI (PhotochemicalReflectance Index), used as a proxy of the LUE (Light Use Efficiency) was shown to be a compositesignal, mainly impacted by the regulation of the LUE at short time scales, and by canopy structureand pigment content at seasonal scale. The analysis of PRI response to PAR (PhotosyntheticallyActive Radiation) allowed us to deconvolve those two sources of variability thanks to theintroduction of the PRI0 defined as the PRI of ideally dark adapted leaves. The PRI0 was shown toefficiently describe the LUE unrelated PRI variability, and could be measured at leaf scale, andestimated at the leaf, canopy and stand scales. This variability could be explained by changes in leafpigment content over the growing season at leaf and canopy scales. At the stand scale and over theyear, this LUE independent PRI variability resulted from combined effects of canopy structure andpigment content, which could not be separated. These effects may result in biased or masked PRIversus LUE relationships at larges scales. Moreover, it was shown that the in-situ PRI measurementsmainly responded to the LUE of sunlit leaves, depending on canopy structure and sky conditions. Thismay considerably hamper the use of the PRI as a proxy of the whole ecosystem LUE. These resultsillustrate the need to take canopy structure and pigment content into account while using the PRI asa proxy of the ecosystem LUE.

La fission nucléaire, bien que connue depuis 80 ans, reste un défi théorique. La complexité et la multiplicité des interactions au sein d’un noyau fissionnant rend la modélisation du phénomène de fission délicate. Les modèles de fission nucléaire peinent à reproduire les observables. Parmi ces observables, les rendements de fissions sont pourtant des ingrédients clés pour la physique des réacteurs. S’ils ne peuvent être prédis efficacement, il est nécessaire de les mesurer.Les bibliothèques de données nucléaires évaluées, qui condensent la connaissance actuelle de ces rendements de fission, présentent pourtant des incertitudes importantes, ainsi que des divergences.Depuis quelques années, une collaboration entre le CEA, le CNRS et l’Institut Laue Langevin (ILL) vise à mesurer avec précision les rendements de la fission induite par neutron thermique pour des actinides d’importance pour les cycles Uranium-Plutonium et Thorium-Uranium, afin de compléter les connaissances actuelles et également fournir des données de référence pour le test de modèles.En particulier, au cours de cette thèse, des données expérimentales, acquises sur le spectromètre de masse LOHENGRIN à l’ILL de Grenoble (France), ont été analysées pour le 239Pu(nth,f) et le 241Pu(nth,f). Deux types de rendements ont été déterminées : des rendements en masse, à l’aide d’une chambre d’ionisation, et des rendements isotopiques, par spectrométrie γ avec des détecteurs Ge.Grâce à un protocole expérimental rigoureux testant la reproductibilité des observables et une méthode d’analyse innovante, adaptée en particulier à l’estimation des covariances et à leurs propagations, les rendements en masse obtenus présentent des incertitudes réduites et une matrice de covariance expérimentale complète. Celle-ci est essentielle pour la compréhension et l’utilisation des données mesurées.Les rendements isotopiques obtenus sont fortement dépendants des données de structure nucléaire, et présentent de facto des incertitudes importantes. L’amélioration future des données de structure permettra, grâce aux outils d’analyse développés, de réduire l’incertitude des rendements isotopiques mesurés.D’autres observables d’intérêts ont pu être extraites des mesures, en particulier la distribution de l’énergie cinétique moyenne des produits de fission en fonction de leur masse, ainsi que la polarisation de charge pour une partie du pic lourd. Ces données sont complémentaires aux rendements et présentent un intérêt pour les modèles et les futures évaluations. / Nuclear fission, although known for 80 years, remains a theoretical challenge. The complexity and multiplicity of interactions within a splitting nucleus make the modelling of the fission phenomenon delicate. Nuclear fission models struggle to replicate observables. Among these observables, however, fission yields are key ingredients for reactor physics. If they cannot be predicted effectively, it is necessary to measure them.The evaluated nuclear data libraries, which condense the current knowledge of these fission yields, nevertheless present significant uncertainties, as well as discrepancies.For several years, a collaboration between the CEA, the CNRS and the Laue Langevin Institute (ILL) has aimed at accurately measuring the yields of thermal neutron induced fission for actinides of importance for the Uranium-Plutonium and Thorium-Uranium cycles, in order to complete current knowledge and also provide reference data for model testing.In particular, during this thesis, experimental data acquired on the LOHENGRIN mass spectrometer at the ILL in Grenoble (France) were analysed for 239Pu(nth,f) and 241Pu(nth,f). Two types of yields were determined: mass yields, using an ionization chamber, and isotopic yields, by spectrometry γ with Ge.Thanks to a rigorous experimental protocol testing the reproducibility of the observables and an innovative analytical method, adapted in particular to the estimation of covariances and their propagation, the mass yields obtained present reduced uncertainties and a complete experimental covariance matrix. This is essential for understanding and using the measured data.The isotopic yields obtained are highly dependent on the nuclear structure data, and de facto present significant uncertainties. The future improvement of the nuclear structure data will allow, thanks to the analysis tools developed, to reduce the uncertainty of the isotopic yields measured.Other observables of interest have been extracted from the measurements, in particular the average kinetic energy distribution of the fission products as a function of their mass, as well as the charge polarization for part of the heavy peak. These data are complementary to fission yields and are of interest for models and future evaluations.

Le rôle du phosphore (P) en agriculture est indéniable: le P est un nutriment essentiel dont tous les êtres vivants ont besoin pour fonctionner, et est donc nécessaire pour maintenir les rendements agricoles à l’échelle globale dans les années à venir. Une grande partie du P utilisé pour fertiliser les cultures se présente sous forme d’engrais chimique et provient de mines de roches phosphatées. Cette ressource finie est gérée de manière non-optimale: dans certains endroits du Monde, le P est utilisé de manière excessive et peut nuire à l’environnement, alors qu’à d’autres endroits, le P apporté est insuffisant et conduit à des baisses de rendement importantes. Cette hétérogénéité, combiné à des problématiques d’accès à la ressource, qui dépend également de facteurs économiques et politiques, conduit à de sérieuses questions sur les impacts potentiels du P sur la sécurité alimentaire mondiale. Des études récentes se sont penchées sur les principaux facteurs limitant les rendements agricoles dans le Monde, mais présentent des difficultés à séparer la contribution de ces différents facteurs, et en particulier du P. Dans un premier temps, j’ai combiné des simulations de la distribution du P dans les sols agricoles et des simulations de croissance des céréales dans des conditions idéales (i.e. non limitantes en eau, azote, etc.), tout en prenant en compte, de manière fine, les mécanismes de transfert du P entre le sol et la plante. J’ai montré que le P pourrait contribuer de manière significative à une baisse de rendement par rapport au rendement potentiel de 22, 55 et 26 % en blé d’hiver, maïs et riz. Cette diminution n’est que partiellement impactée quand les apports actuels de P par fertilisants chimiques sont considérés et ceci s’explique principalement par l’historique du bilan en P des sols (qui a contribué à fortement augmenter les stocks de P des sols). Cependant, la non prise en compte de certains processus, à savoir ceux liés aux ajustements des plantes dans des conditions limitantes en P, ont pu fortement biaisé ces estimations. Pour mieux représenter ces processus d’ajustements, j’ai ensuite développé un modèle d’allocation du carbone (C) et du P basé sur des principes d’optimisation d’utilisation des ressources au sein de la plante. Le modèle est capable de simuler la réponse de la plante à une limitation en P: augmentation du ratio racines / biomasse aérienne, diminution de la biomasse totale et de la concentration en P. Le modèle a été testé dans un gradient de disponibilité en P à différentes échelles (plante en hydroponie et au champ) et reproduit raisonnablement le comportement des plantes. Malgré des hypothèses simplistes qui ne permettent pas de capturer la nature exacte de l’allocation, le modèle présenté peut être introduit dans un modèle de végétation plus physique, permettant l’étude de la limitation en P de manière plus générique. Le couplage du modèle d’allocation idéalisé à un modèle de végétation physique a été réalisé en utilisant ORCHIDEE, un modèle de végétation dynamique utilisé pour étudier les interactions végétation-climat. Les paramétrisations de processus fondamentaux au sein d’ORCHIDEE (assimilation, etc.) ont été utilisées pour piloter le modèle d’allocation en fonction de la disponibilité en C et en P, et les simulations ont été comparées à deux jeux d’observations sur maïs irrigué. Les résultats ont montré le potentiel de la combinaison de ces deux modèles pour simuler de fonctionnement des cultures dans différents environnements. Le modèle ainsi obtenu pourra être utilisé pour mieux quantifier, à l’échelle mondiale, la contribution du P à la baisse de rendement des cultures par rapport à leur potentiel. / The global role of phosphorus (P) in agriculture is undeniable: P is an essential nutrient required by all living beings to function, and thus necessary for sustaining yields worldwide in the time to come. In global agriculture, most of the P used to grow crops comes in form of chemical fertilizer which is mined from existing soil deposits. This in itself would not be an issue, was it not for the way we globally (mis)manage this potentially finite resource. While some places use P to the point of harming the environment, others do not have enough to sustain their yields and feed themselves. Combined with uncertainties of equitable P supply in the future which depend on economical and political factors as well, serious questions arise on the potential impacts of P on global food security. Recent studies have looked into the main drivers of yield worldwide, but have difficulties separating P’ contribution, as they lack the information to do so due to their empirical nature. As an initial step, we combined simulated global information on agricultural soil P and cereal growth in ideal conditions, while accounting for mechanisms of soil-plant P transfer more faithfully. We have found that P could significantly contribute to existing global production gaps with an average yield gap of 22, 55 and 26 % in winter wheat, maize and rice; lowering only slightly with today’s P fertilizer use. This is mainly to be due to the global P management history or the net soil P balance up to date. But the idealized nature of the employed models ignored other processes, namely plant adjustment in P limited environments, which have a significant potential to change our diagnostic estimates. To better represent plant adjustment, we have then developed an carbon (C) & P allocation model based on optimal functioning principles. The idealized model is capable of simulating primary plant response to a P limited environment: root-shoot ratio change, biomass and P concentration decrease. It was compared to plant growth across a P availability gradient at different scales (hydroponic to field) and has been found to reasonably predict observed plant behaviour. In spite of its simplistic assumptions which do not capture the exact nature of P flow within a plant, the idealized model could be introduced into a more physical vegetation one to allow the study of P limitation in a generic growing environment. The coupling of our idealized allocation model to a physical vegetation one was performed using ORCHIDEE, a dynamic vegetation model used to study global vegetation-climate interaction. Its parameterizations of fundamental plant processes were used to drive our model as function of C and P availability, and compared to two irrigated maize observation datasets. The results have shown the potential of their combination to simulate crops in different growing environments, which is to be used on a global scale and finally help us better understand contribution of P to crop productivity globally.