Récemment, la localisation statique et dynamique d'un objet ou d'une personne est devenue l'un des plus importantes fonctionnalités d'un système de communication, du fait de ses multiples applications. En effet, connaître la position d'un terminal mobile (MT), en milieu extérieur ou intérieur, est généralement d'une importance majeure pour des applications fournissant des services basés sur la localisation. Ce développement des systèmes de localisation est dû au faible coût des infrastructures de réseau sans fil en milieu intérieur (WLAN). Les techniques permettant de localiser des MTs diffèrent selon les paramètres extraits des signaux radiofréquences émis entre des stations de base (BSs) et des MTs. Les conditions idéales pour effectuer des mesures sont des environnements dépourvus de tout obstacle, permettant des émissions directes entre BS et MT. Ce n'est pas le cas en milieu intérieur, du fait de la présence continuelle d'obstacles dans l'espace, qui dispersent les rayonnements. Les mesures prises dans ces conditions (NLOS, pour Non Line of Sight) sont imprévisibles et diffèrent de celles prises en condition LOS. Afin de réduire les erreurs de mesure, différentes techniques peuvent être utilisées, comme la mitigation, l'approximation, la correction à priori, ou le filtrage. En effet, l'application de systèmes de suivi (TSs) constitue une base substantielle pour la navigation individuelle, les réseaux sociaux, la gestion du trafic, la gestion des ressources mobiles, etc. Différentes techniques sont appliquées pour construire des TSs en milieu intérieur, où le signal est bruité, faible voire inexistant. Bien que les systèmes de localisation globaux (GPS) et les travaux qui en découlent fonctionnent bien hors des bâtiments et dans des canyons urbains, le suivi d'utilisateurs en milieu intérieur est bien plus problématique. De ce fait, le problème de prédiction reste un obstacle essentiel à la construction de TSs fiable dans de tels environnements. Une étape de prédiction est inévitable, en particulier, dans le cas où l'on manque d'informations. De multiples approches ont été proposées dans la littérature, la plupart étant basées sur un filtre linéaire (LF), un filtre de Kalman (KF) et ses variantes, ou sur un filtre particulaire (PF). Les filtres de prédiction sont souvent utilisés dans des problèmes d'estimation et l'application de la dérivation non entière peut limiter l'impact de la perte de performances. Ce travail présente une nouvelle approche pour la localisation intérieure par WLAN utilisant un groupement des coordonnées. Ensuite, une étude comparative des techniques déterministes et des techniques d'apprentissage pour la localisation intérieure est présentée. Enfin, une nouvelle approche souple pour les systèmes de suivi en milieu intérieur, par application de la dérivation non entière, est présentée / Recently, the static and dynamic geo-location of a device or a person has become one of the most important aspects of communication systems because of its multiple applications. In general, knowing the position of a mobile terminal (MT) in outdoor or indoor environments is of major importance for applications providing services based on the location. The development of localization systems has been mainly driven by the avail- ability of the affordable cost of indoor wireless local area network (WLAN) infrastructure. There exist different techniques to localize MTs with the different mainly depending on the type of the metrics extracted from the radio frequency signals communicated between base stations (BSs) and MTs. Ideal measurements are taken in environments which are free of obstacles and in direct ray tracings between BS and MT. This is not the case in indoor environment because the daily use of permanent obstacles in the work space scatters the ray tracings. Measurements taken in Non Line Of Sight (NLOS) are unpredictable and different from those taken in LOS. In order to reduce measurement errors, one can apply different techniques such as mitigation, approximation, prior correction, or filtering. Tracking systems (TSs) have many concrete applications in the space of individual navigation, social net- working, asset management, traffic management, mobile resource management, etc. Different techniques are applied to build TSs in indoor environments, where the signal is noisy, weak or even non-existent. While the Global Positioning System (GPS) devices work well outside buildings and in urban canyons, tracking an indoor user in a real-world environment is much more problematic. The prediction problem remains an essential obstacle to construct reliable indoor TSs. Then lacks of reliable wireless signals represent the main issue for indoor geo-location systems. This obviously calls for some sort of predictions and corrections to overcome signal reliability, which unavoidably open the door for a multitude of challenges. Varieties of approaches were proposed in the literature. The most used are the ones based on prediction filters, such as Linear Filter (LF), Kalman Filter (KF) and its derivatives, and Particle Filters (PF). Prediction filters are often used in estimation problems and applying Digital Fractional Differentiation can limit the impact of performance degradations. This work presents a novel approach for the WLAN indoor geo-location by using coordinates clustering. This approach allows overcoming the limitations of NLOS methods without applying any of mitigation, approximation, prior correction, or filtering approaches. Then a comparison study of deterministic and learning techniques for indoor geo-location is presented. Finally, it presents a novel soft approach for indoor tracking system by applying digital fractional integration (DFI) to classical prediction filters

Cette thèse concerne les codes utilisés pour les télécommunications sans-fil multi-antennes. Les résultats portent notamment sur des constructions explicites ainsi que sur des bornes numériques et théoriques pour les cardinaux de ces codes. Le premier chapitre introduit brièvement les différents contextes multi-antennes et les modélisations qui leur sont associées. Les chapitres 2,3 et 4 traitent respectivement des codes dans les espaces grassmanniens, des codes dans les matrices unitaires et des codes dans les algèbres à division. / This thesis deals with codes used for multi-antennas wireless telecommunications. The results concern explicit constructions and bounds on the cardinalities of such codes (analytical and numerical bounds) . The first chapter introduce various modelisations of the multi-antennas wireless system and the related mathematical problems. Chapters 2,3,4 deal respectively with codes in Grassmannian spaces, code in unitary matrices and code in division algebras.

Notre travail se situe dans le contexte de partage de réseau mobile actif, ou un nombre d'opérateurs partagent leur accès radio, afin de former un système multi-technologie multi-opérateur. Le but de notre étude est de montrer les avantages de la coopération entre les opérateurs, principalement en ce qui concerne les revenus. De plus, nous cherchons des stratégies pour surpasser les conséquences négatives du partage des ressources, surtout celles touchant la performance des réseaux des opérateurs coopérants. Nous avons montré que les bénéfices de la coopération dépendent fortement du choix de partenaires, la tarification de service ( cout de transfert) entre les partenaires, et combien un opérateur partage de ses ressources. Notre travail consiste, en premier temps, à proposer un algorithme de sélection d'accès applicable dans un réseau multi-opérateurs. Cet algorithme devrait garantir la satisfaction en QoS de l'utilisateur et celle en profit de son opérateur d'accès à l'Internet. Ainsi, un algorithme adoptant une décision hybride, NP-BPA (Nearest Performance and Best Profit Algorithm), est proposé. En deuxième temps, nous étudions la tarification de service entre les opérateurs partenaires, précisément le coût de transfert d'un utilisateur. Ce dernier paye juste le prix du service que son opérateur d'accès à l'Internet détermine, il est inconscient du transfert. Les modèles de tarification proposés relient le coût de transfert d'un opérateur au prix adopté pour le service des clients. Le premier modèle, ACAG (As Client As Guest), suggère que le coût de transfert d'un opérateur soit égal à son prix de service. Le deuxième modèle, MIWC (Maximum Income When Cooperating), suggère que les coûts de transfert des opérateurs coopérants soient identiques, et égaux au prix de service le plus élevé des partenaires. Et, le troisième modèle, MCWC (Minimum Cost When Cooperating), suggère que les coûts de transfert des opérateurs coopérants soient identiques et égaux au plus petit prix de service des partenaires. La décision du meilleur modèle à adopter lors de la coopération, intervient une interaction entre les différents partenaires. Nous avons modélisé cette interaction à l'aide de la théorie de jeux. Nous avons exploité un jeu Stackelberg à deux niveaux, TPA (Transaction Pricing and Access Selection), où les opérateurs de service agissent comme Leaders et les opérateurs d'accès à l'Internet des utilisateurs à transférer agissent comme Followers. Finalement, nous avons considéré le mode d'accès hybride pour la coopération. Ce mode d'accès est proposé comme solution surtout pour les opérateurs partageant la plus grande capacité. La performance du réseau de ces opérateurs est relativement affaiblie suite à la coopération. Nous avons vérifié que le pourcentage de blocage diminue quand l'opérateur, ayant une capacité élevée, réduit le pourcentage de ressources partagées. Pour un même pourcentage de partage, le profit d'un opérateur diffère avec le modèle de tarification adopté. Ainsi, une bonne décision doit être prise, concernant le pourcentage de partage et le modèle de tarification, tout en tenant compte de l'effet de cette décision sur les autres partenaires du système. C'est pourquoi que nous avons proposé un nouvel jeu séquentiel à deux niveaux, afin de modéliser l'interaction entre les opérateurs, pour le partage de ressources et la tarification du coût de transfert. / We consider a roaming-based infrastructure sharing system, where multiple operators share their radio access in a multi-operator environment. Indeed, when the home operator of a user is unable to satisfy its constraints, because of lack of resources or QoS, a transaction event is triggered. It consists in transferring the considered user to another operator in order to access the service. Moreover, when there are more than two operators sharing their access, the user transfer process includes an access selection decision in order to choose the best operator for service. Furthermore, when a user is transferred, its home operator must pay some transaction cost as cooperation fees for the new service operator. This transaction is seamless to the user. Therefore, the inter-operators sharing agreement set for cooperation must include three important issues: the selection decision algorithm, the transaction cost pricing scenario, and the percentage of resources shared by each operator. In the first part, we introduce our selection decision algorithm in a multi-operator environment, NP-BPA (Nearest Performance and Best Profit Algorithm). It is based on a multi-criteria cost function which groups the different parameters that enable a satisfying selection decision, for the operators and users. In the second part, we study the transaction cost. We find rational that an operator sets its transaction cost as a function of its service price. We consider a sharing system of three partners, interacting to decide the best transaction cost. Taking into account that the service of a guest user may affect the probability of acceptance of a client, an operator looks for preserving the expected revenue from its client. Therefore, we propose the first pricing scenario, ACAG (As Client As Guest) that aims to set the transaction cost of an operator equal to its service price. However, every operator seeks to maximize its revenue; therefore it is expected to set a higher transaction cost. How much higher? This must respect the sharing agreement between different partners and the service prices they adopt. To be optimistic, we propose a second pricing scenario MIWC (Max In When Cooperating). With this scenario all partners agree to have a transaction cost equal to the highest service price announced in the system. But, this scenario may cause losses in some cases where an operator setting a low service price performs a lot of transactions. To be fair, we propose a third pricing scenario MCWC (Min Cost When Cooperating). With this scenario all partners agree to have a transaction cost equal to the lowest service price announced in the system. In order to decide the best pricing scenario to adopt in the sharing system, a two stage Stackelberg game, TPA (Transaction Pricing and Access Selection) game, is formulated. In this game, the operators are the players; the service operators are the leaders and the home operator of a transferred user is a follower. In the third part, we consider a three operator sharing system with hybrid access mode. In this system partners decide to share a restricted amount of their capacity. We show how the sharing factor affects the blocking rates and affect the global profits. Further, the achieved profit does not depend only on the sharing factor, but also on the adopted pricing scenario. Therefore an economic framework based on game theoretical analysis is proposed. It models the interaction between the sharing system operators for resource sharing and pricing, in addition to the access selection. A sequential game is formulated, where the players are the operators. In the first stage, the sharing partners decide the proportion of resources they will share and the transaction pricing scenario in order to maximize their own profits. In the second stage, the home operator of a transferred user selects the suitable service operator. A bi-level optimization problem is solved and equilibrium is found.

Face à la limitation de la modélisation paramétrique, nous avons proposé dans cette thèse une procédure standard pour combiner les données reçues a partir de Réseaux de capteurs sans fils (WSN) pour modéliser a l'aide de Réseaux de Neurones Artificiels (ANN). Des expériences sur la modélisation thermique ont permis de démontrer que la combinaison de WSN et d'ANN est capable de produire des modèles thermiques précis. Une nouvelle méthode de formation "Multi-Pattern Cross Training" (MPCT) a également été introduite dans ce travail. Cette méthode permet de fusionner les informations provenant de différentes sources de données d'entraînements indépendants (patterns) en un seul modèle ANN. D'autres expériences ont montré que les modèles formés par la méthode MPCT fournissent une meilleure performance de généralisation et que les erreurs de prévision sont réduites. De plus, le modèle de réseau neuronal basé sur la méthode MPCT a montré des avantages importants dans le multi-variable Model Prédictive Control (MPC). Les simulations numériques indiquent que le MPC basé sur le MPCT a surpassé le MPC multi-modèles au niveau de l'efficacité du contrôle. / A Wireless Sensor Network (WSN) consisting of autonomous sensor nodes can provide a rich stream of sensor data representing physical measurements. A well built Artificial Neural Network (ANN) model needs sufficient training data sources. Facing the limitation of traditional parametric modeling, this paper proposes a standard procedure of combining ANN and WSN sensor data in modeling. Experiments on indoor thermal modeling demonstrated that WSN together with ANN can lead to accurate fine grained indoor thermal models. A new training method "Multi-Pattern Cross Training" (MPCT) is also introduced in this work. This training method makes it possible to merge knowledge from different independent training data sources (patterns) into a single ANN model. Further experiments demonstrated that models trained by MPCT method shew better generalization performance and lower prediction errors in tests using different data sets. Also the MPCT based Neural Network Model has shown advantages in multi-variable Neural Network based Model Predictive Control (NNMPC). Software simulation and application results indicate that MPCT implemented NNMPC outperformed Multiple models based NNMPC in online control efficiency.

Les réseaux de capteurs sans fil posent de nombreux défis de conception. Ils doivent en particulier capter les informations provenant de l'environnement, traiter les données acquises, recevoir et retransmettre celles-ci avec une durée de vie devant atteindre plusieurs dizaines d'années selon les applications, sans intervention extérieure. Il est donc nécessaire d'optimiser la consommation d'énergie à tous les niveaux. Ce travail propose de réduire la consommation d'énergie de la partie numérique d'un nœud de réseau grâce à l'utilisation de la logique asynchrone et de communications synchrones entre le logiciel le matériel. Par ailleurs, il est important de gérer dynamiquement la consommation en adaptant dynamiquement les tensions d'alimentation. Cet aspect est traité à l'échelle du système complet, au niveau matériel, grâce à la spécification d'un coprocesseur dédié, au niveau algorithmique et logiciel temps-réel ainsi qu'au niveau des interfaces de communication.

Ce manuscrit présente les fondements dynamiques des jeux de population avec un nombre variable de joueurs ainsi que leurs concepts de solutions et de stabilités. Nous introduisons d'abord les dynamiques de jeux avec retard et étudions leurs stabilités. Nous les appliquons aux réseaux filaires et aux réseaux sans fils. Ensuite nous nous intéressons aux aspects de mobilité et aux distributions spatiales des joueurs sur le réseau. Cela nous conduit à une nouvelle classe de dynamique de jeux à stratégies vectorielles avec des contraintes de migrations, appelée dynamique de jeux d'évolution avec migration. Nous dérivons de telles dynamiques pour les réseaux hybrides et appliquons aux problèmes de contrôle de puissance dans les réseaux hétérogènes, choix entre plusieurs technologies et migration entre plusieurs classes d'utilisateurs. Ensuite nous nous focalisons aux jeux stochastiques de population avec plusieurs classes de joueurs dans lesquels chaque joueur possède son propre état et fait face un vecteur qui évolue dans le temps. Des applications à la gestion d'énergie dans les réseaux sont présentées. Finalement, nous étudions une classe de jeux à champ moyen. Lorsque la taille de la population devient très grande, les asymptotiques du système conduisent à des dynamiques appelées dynamiques de jeux à champ moyen. Cette classe de dynamiques contient les dynamiques standard basées sur des révisions de stratégies. Nous utilisons ce modèle pour analyser les problèmes accès aléatoires à des ressources dans un environnement où les utilisateurs et les ressources sont spatialement distribuées. Nous établissons un lien entre les jeux à champ moyen et les jeux différentiels de population dans lesquels chaque joueur a son état individuel et optimise son paiement à long terme pendant son temps de séjour dans le système sous contraintes que le profil de population évolue selon une dynamique de jeux à champ moyen

Les systèmes de télécommunications modernes exigent des débits de transmission très élevés. Dans ce cadre, le problème d'identification de canaux est un enjeu majeur. L'utilisation de techniques aveugles est d'un grand intérêt pour avoir le meilleur compromis entre un taux binaire adéquat et la qualité de l'information récupérée. En utilisant les propriétés des cumulants d'ordre 4 des signaux de sortie du canal, cette thèse introduit de nouvelles méthodes de traitement du signal tensoriel avec des applications pour les systèmes de communication radio-mobiles. En utilisant la structure symétrique des cumulants de sortie, nous traitons le problème de l'identification aveugle de canaux en ntroduisant un modèle multilinéaire pour le tenseur des cumulants d'ordre 4, basé sur une décomposition de type Parafac. Dans le cas SISO, les composantes du modèle tensoriel ont une structure de Hankel. Dans le cas de canaux MIMO instantanés, la redondance des facteurs tensoriels est exploitée pour l'estimation des coefficients du canal. Dans ce contexte, nous développons des algorithmes d'identification aveugle basés sur une minimisation de type moindres carrés à pas unique (SS-LS). Les méthodes proposées exploitent la structure multilinéaire du tenseur de cumulants aussi bien que les relations de symétrie et de redondance, ce qui permet d'éviter toute sorte de traitement au préalable. En effet, l'approche SS-LS induit une solution basée sur une seule et unique procédure d'optimisation, sans les étapes intermédiaires requises par la majorité des méthodes existant dans la littérature. En exploitant seulement les cumulants d'ordre 4 et le concept de réseau virtuel, nous abordons aussi le problème de la localisation de sources dans le cadre d'un réseau d'antennes multiutilisateur. Une contribution originale consiste à augmenter le nombre de capteurs virtuels en exploitant un arrangement particulier du tenseur de cumulants, de manière à améliorer la résolution du réseau, dont la structure équivaut à celle qui est typiquement issue de l'utilisation des statistiques d'ordre 6. Nous traitons par ailleurs le problème de l'estimation des paramètres physiques d'un canal de communication de type MIMO à trajets multiples. Dans un premier temps, nous considérons le canal à trajets multiples comme un modèle MIMO convolutif et proposons une nouvelle technique d'estimation des coefficients. Cette technique non-paramétrique généralise les méthodes proposées dans les chapitres précédents pour les cas SISO et MIMO instantané. En représentant le canal multi-trajet à l'aide d'un formalisme tensoriel, les paramètres physiques sont obtenus en utilisant une technique combinée de type ALS-MUSIC, basée sur un algorithme de sous-espaces. Enfin, nous considérons le problème de la détermination d'ordre de canaux de type RIF, dans le contexte des systèmes MISO. Nous introduisons une procédure complète qui combine la détection des signaux avec l'estimation des canaux de communication MISO sélectifs en fréquence. Ce nouvel algorithme, basé sur une technique de déflation, est capable de détecter successivement les sources, de déterminer l'ordre de chaque canal de transmission et d'estimer les coefficients associés.

Les progrès réalisés durant ces dernières années dans le domaine de la microélectronique et notamment vis-à-vis de l'augmentation exponentielle de la densité d'intégration des composants et des systèmes a participé activement à l'apparition et au développement de systèmes portables communicants de plus en plus performants et polyvalents. La R&D dans les technologies de stockage d'énergie n'a pas suivi cette tendance d'évolution très rapide ; ce qui constitue un handicap majeur dans les évolutions futures des systèmes portables. La transmission d'énergie sans fils sur des distances considérables (plusieurs dizaines de mètres) grâce aux microondes constitue une solution très prometteuse pour pallier aux problèmes d'autonomie dans le cas des systèmes sans fils communicants. De plus, du fait de l'omniprésence des ondes électromagnétiques dans notre environnement avec des niveaux plus ou moins importants, la récupération et l'exploitation de cette énergie libre est également possible. La rectenna (Rectifying Antenna) est le dispositif permettant de capter et de convertir une onde électromagnétique en une tension continue. Plusieurs travaux de thèse axés sur l'étude et l'optimisation de la rectenna ont été réalisés au sein du laboratoire. Ces travaux avaient montré que pour des faibles niveaux de champs les tensions délivrées par la rectenna sont généralement très faibles et inexploitables. Aussi, comme la majorité des micro-sources d'énergie et à cause de son impédance interne, les performances de la rectenna dépendent fortement de sa charge de sortie. Ainsi, le développement d'un système d'interfaçage de la rectenna est nécessaire afin de pallier ces manquements inhérents du convertisseur RF/DC. Ce genre de système d'interfaçage est généralement absent dans la littérature à cause des faibles niveaux de puissance exploités. Par conséquent, la rectenna est très souvent utilisée tel quelle ; ce qui limite fortement le champ applicatif. Dans ce projet de recherche, un système de gestion énergétique de la rectenna complètement autonome a été conçu, développé et optimisé afin de garantir les performances optimales de la rectenna quelques soient les fluctuations de la puissance d'entrée et celles de la charge de sortie. Le circuit d'interfaçage permet également de fournir à la charge des niveaux de tension utilisables. Le système réalisé est basé tout d'abord sur l'utilisation d'un convertisseur DC/DC résonant pouvant fonctionner d'une manière complètement autonome à partir de niveaux très bas de la tension et de la puissance de la source. Ce convertisseur permet donc de garantir l'autonomie du système en éliminant la nécessité d'une source d'énergie auxiliaire. A cause de ses faibles performances énergétiques, ce convertisseur ne sera utilisé que durant la phase de démarrage. L'efficacité du système en termes de rendement énergétique et d'adaptation d'impédance est garantie grâce à l'utilisation d'un convertisseur Flyback fonctionnant dans son régime de conduction discontinu. Ainsi, une adaptation d'impédance très efficace est réalisée entre la rectenna et la charge de sortie. Ce convertisseur principal fonctionnera durant le régime permanent. Les deux convertisseurs ont été optimisés pour des niveaux de tension et de puissance aussi bas que quelques centaines de mV et quelques μW respectivement. Des mesures expérimentales réalisées sur plusieurs prototypes ont démontré le bon fonctionnement et les excellentes performances prédites par la procédure de conception ; ce qui nous permet de valider notre approche. De plus, les performances obtenues se distinguent parfaitement vis-à-vis de l'état de l'art. Enfin, en fonction de l'application désirée, plusieurs synoptiques d'association des deux structures sont proposés. Ceci inclut également la gestion énergétique de la charge de sortie.

Quelques résultats en cryptographie symétrique, pour les modèles de confiance dans les réseaux ambiants et la sécurité dans les réseaux de capteurs sans fil

Le but de cette thèse est de développer des capteurs sur la base des tags RFID, des technologies et matériaux disponibles au Vietnam afin de contribuer à résoudre la problématique du contrôle de la qualité des produits alimentaires. En effet la technologie RFID s'est affirmée en importance pour ses applications dans de nombreux domaines. Dans ce contexte, l'identification des produits alimentaires expirés, sans les endommager, est une orientation de recherche très prometteuse. Un tag RFID UHF passif peut aussi être composé de plusieurs puces et plusieurs antennes, chaque couple puce/antenne conçu pour travailler sur un intervalle déterminé de valeur de permittivité. Donc, à partir de l'ensemble des permittivités définies pour chaque couple puce/antenne et les signaux réfléchis vers le lecteur, nous pourrons "mesurer" la permittivité de l'objet tracé. Ainsi la connaissance de la permittivité des aliments et la conception spécifique de l'antenne, nous développerons un tag capteur de type "multi puce/antenne" qui sera utilisé comme un capteur sans fil pour la détection de la qualité des aliments