Thèse doctorat : Mécanique : Villeurbanne, INSA : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 174-177.

De très nombreux dispositifs de communication sans fil fonctionnant dans des bandes de fréquences différentes sont déployés dans le monde du ferroviaire afin de répondre à la multitude des usages et des besoins, des applications de contrôle-commande mettant en jeu la sécurité aux applications non vitales (Information voyageur, vidéo surveillance, télévision embarquée, etc..). Ces applications sont associées à des exigences de Qualité de service qui nécessitent des techniques d’estimation et de synchronisation performantes. Ces systèmes de communications s'appuient sur des standards qui reposent aujourd'hui sur deux technologies clefs: l'OFDM (Orthogonal Frequency-division Multiplexing) et le MIMO (Multiple-Input Multiple-Output). La combinaison MIMO-OFDM permet d'allier les avantages des deux méthodes. Cependant, l'orthogonalité entre les sous-porteuses du système MIMO-OFDM est mise à mal par les interférences entre porteuses provoquées par l'effet Doppler et l'offset de fréquence et le bruit de phase variant entre les oscillateurs à l'émission et à la réception. Ainsi, les techniques classiquement utilisées pour l'estimation de canal ou l'égalisation dans un environnement statique, fonctionnent de manière très dégradée en présence d'interférences entre sous-porteuses.L'objet de cette thèse vise à développer de nouvelles méthodes et des algorithmes d'estimation et de synchronisation du canal très sélectif en temps et en fréquence afin de permettre l'évolution des systèmes de communication vers des standards mieux adaptés aux liaisons mobiles à grande vitesse. Il convient de distinguer le cas où le canal de propagation ne varie pas pendant la durée d'un symbole OFDM et celui où il varie. Dans ce travail de thèse, nous nous sommes focalisés sur le deuxième cas. Nous avons d'abord développé un algorithme basé sur le filtre de Kalman étendu et la décomposition QR pour les transmissions MIMO-OFDM. Nous faisons d'abord une approximation du modèle d'expansion de base (BEM) pour les variations temporelles des gains complexes. Notre algorithme modélise l'évolution des coefficients de BEM à l'intérieur d'un symbole OFDM par un modèle auto régressif (AR). Puis, nous présentons un offset de fréquence normalisé appelé CFO normalisé dans la transmission du système OFDM qui introduit les interférences entre porteuse (IEP). Cet offset de fréquence est également modélisé par un modèle AR. La faculté du filtre de Kalman étendu nous permet d’estimer de manière conjointe ce CFO et les coefficients BEM. L'algorithme utilise un détecteur QR pour estimer les symboles de données. Cet algorithme a montré de bonnes performances pour des récepteurs à vitesses très élevées.Notre deuxième contribution consiste en un algorithme qui s'appuie sur le premier algorithme pour résoudre l'IEP dû au bruit de phase existant dans l'oscillateur du récepteur, ainsi que l'IEP dû à l'effet Doppler, mais en se limitant au cadre SISO. Ici, nous considérons que le bruit de phase présente une grande variance à l'intérieur d'un symbole OFDM et également entre les deux symboles OFDM suivants. Le bruit de phase est modélisé par un processus Brownien. Ensuite, le filtre de Kalman étendu estime le vecteur des coefficients de BEM et le vecteur du bruit de phase dans les symboles OFDM. Cet algorithme est très performant et présente un BER remarquable dans les cas où la connaissance du canal et du bruit de phase est mauvaise voire inexistante. / Numerous wireless communication devices operating in different frequency bands are deployed in the railway domain to answer the multitude of uses and needs, from control and command applications involving safety to non-critical applications (passenger information, video surveillance, on board TV, etc.). These applications are associated with quality of service (QOS) requirements that need estimation techniques and synchronization performance.These communications systems are based on standards that rely on two key technologies: OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) and MIMO (Multiple-Input Multiple-Output). The combination of MIMO and OFDM permits to benefit from the advantages of both methods. However, the orthogonality between subcarriers of OFDM-MIMO system is destroyed by inter-carrier interference caused by the Doppler effect and frequency offset and phase noise varying between oscillators at transmission and at reception. Thus, the performances of the techniques conventionally used for channel estimation and equalization in a static environment are considerably destroyed in the presence of interference between subcarriers.The purpose of this thesis is to develop new methods and algorithms for estimation and synchronization in very selective channel in time and frequency to allow the evolution of communication systems towards standards that will match better with high speed vehicular communications. It is important to distinguish the case where the propagation channel does not vary during the OFDM symbol duration and when it varies. In this thesis, we focused on the latter.We first developed an algorithm based on the Extended Kalman Filter and the QR decomposition for MIMO-OFDM transmissions. We first approximate the Expansion Model as a basis for temporal variations in complex gains. Our algorithm models the evolution of BEM coefficients within an OFDM symbol by an auto regressive model (AR). Then, we present a normalized frequency offset called normalized CFO in OFDM transmission system that introduces interference between carriers (IEP). This frequency offset is modeled by an AR model. Properties of Extended Kalman filter allow us to estimate simultaneously the two unknown variables, a vector of coefficients, the other BEM normalized frequency offset. The QR algorithm uses a detector to estimate the data symbols. This algorithm presented good performance for receivers at very high speeds. Our second contribution consists of an algorithm that uses the first algorithm to solve the IEP due to phase noise existing in the oscillator of the receiver, and the IEP due to the Doppler effect, but limited to SISO case. Here, we consider that the phase noise has a large variance within one OFDM symbol and also between the two following OFDM symbols. The phase noise is modeled by a Brownian process. Then, the Extended Kalman filter estimates the vector of coefficients of BEM and the vector of phase noise in OFDM symbols. This algorithm is very effective and has a remarkable BER performance when knowledge of the channel and phase noise is poor or nonexistent.

L'utilisation des fils d'exécution est devenue importante avec l'apparition des ordinateurs multiprocesseurs sur le marché. Les langages de programmation modernes, comme Java, offrent une souplesse dans l'écriture des programmes multifils d'exécution. Cette souplesse n'a pas éliminé les problèmes liés à la synchronisation des fils d'exécution. L'interblocage est l'un des problèmes majeurs dont la résolution nécessite temps et argent. La contribution principale de notre travail est la conception d'un algorithme efficace de détection immédiate des interblocages et l'implémentation de celui-ci dans une machine virtuelle libre. Dans notre mémoire, nous parlons de la structure de forêt d'attente et de la façon de construire, à l'aide de cette structure, les relations d'acquisition et de libération des verrous par les fils d'exécution. Cette structure permet la détection immédiate de l'interblocage. Dans notre travail, le brisement de l'interblocage est réalisé par le soulèvement d'une exception qui pourra être interceptée, une fois l'interblocage détecté. Ce brisement permet aux développeurs de gérer les exceptions liées aux interblocages sans que leurs programmes s'arrêtent. Notre expérimentation avec la version 1.13 de la machine virtuelle Sable VM [GE02] et notre version améliorée en implémentant notre algorithme nous ont montré que notre détection immédiate a un coût nul dans une majorité de cas, et coûte une surcharge de temps d'exécution de 0,04 %à 0,2 % par rapport à la version 1.13 dans les pires des cas testés. Nous avons utilisé la suite de mesures (benchmark) Ashes et nos propres programmes de mesure de performance qui utilisent au maximum les fils d'exécution et les opérations d'acquisition et de libération des verrous. Nos programmes furent développés spécialement pour montrer les coûts additionnels de l'utilisation de notre algorithme. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : fil d'exécution, synchronisation, interblocage, détection immédiate, brisement.

Terminplaner, Adreßbuch-Anwendungen usw. werden derzeit auf einer Vielzahl unterschiedlicher Plattformen genutzt. Daher sind Abgleichverfahren sowohl für mehrere Rechner zu einer Person (Desktop...PDA) als auch für Team-Koordinierungen nötig. Im Rahmen dieser Arbeit sollen die existierenden Standards und Lösungen analysiert werden. Aufbauend auf die gefundenen Defizite und Richtungen der Standardisierung (SyncML...) ist ein eigener Prototyp zu realisieren (Plattformen, Werkzeuge und Implementierungssprachen sind mit dem Betreuer abzustimmen).

This thesis contributes to improve the photovoltaic Distributed Generation (DG) systems by proposing three novel methods to the system. On DC conversion side, a new integrated magnetic structure for interleaved converter and a new method to calculate the eddy current and hysteresis losses in the magnetic core were proposed. On inversion side, A new synchronisation method for grid tie inverters was suggested. The technique is using the Recursive Discrete Fourier Transform (RDFT) to find fundamental in grid waveform. On the DC converter side, the benefits of the new structure is to produce magnetic flux that alternate in the core across both directions of the BH curve. The advantages of alternating magnetic flux are, to increase the Root Mean Square (RMS) value of produced current with respect to core volume that lead to reduce the core size and reducing losses by using high permeability material. Furthermore, the proposed structure led to reduce the number of magnetic components which helped to improve the efficiency. The converter was tested and evaluated were the results show that the topology is able to produce high gain and it shows that the new interleaved structure is efficient. A new method to calculate the eddy current loss was proposed, where the flux waveform in the core was analysed to its original frequency component. Each of the components were utilized individually to find the loss. The effect of changing the duty cycle of the converter was taken into consideration on the total eddy current loss, as it will effect on the total harmonics content in the flux waveform. On the inverter side, due to recent developments combined with the increasing power demand by single phase non-linear loads where voltage spikes, harmonics and DC component were impacted the electric grid quality. These effects can likewise make the synchronisation process a challenge, where filters or Digital Signal processing (DSP) analysers are required to acquire the fundamental component as a consequence to the waveform deformation. A new linear approximation with RDFT is presented in this thesis for grid tie inverters. The new method provides a computation reduction as well as high accuracy in tracking the fundamental frequency in a distorted grid during synchronisation. The method accuracy was proved mathematically and simulated with different input signals. Error in magnitude and frequency measurement were measured, presented and compared with other research in order to verify the proposed method.

Wireless sensor network (WSN) technology has gained in importance due to its potential support for a wide range of applications. Most of the WSN applications consist of a large number of distributed nodes that work together to achieve common objectives. Running a large number of nodes requires an efficient mechanism to bring them all together in order to form a multi-hop wireless network that can accomplish specific tasks. Even with the recent developments made in WSN technology, a number of important challenges still create vulnerabilities for WSNs, including: energy waste sources; synchronisation leaks; low network capacity; and self-configuration difficulties. However, energy efficiency perhaps remains both the most challenging and highest priority problem due to the scarce energy resources available in sensor nodes. Synchronization by means of scheduling clusters allows the nodes to cooperate and transmit traffic in a scheduled manner under the duty cycle mechanism. This paper aims to make further advances in this area of work by achieving higher accuracy and precision in time synchronisation through controlling the network topology, self-configuration and estimation of the clock errors between the nodes and finally correcting the nodes’ clock to the estimated value. Furthermore, the target in designing energy efficient protocol relies on synchronized duty cycle mechanism and requires a precise synchronisation algorithm that can schedule a group of nodes to cooperate by communicating together in a scheduled manner. These techniques are considered as parameters in the proposed OLS-MAC algorithm. This algorithm has been designed with the objective of ensuring the schedules of the clusters overlap by introducing a small shift in time between the adjacent clusters’ schedules to compensate for the clock drift. The OLS-MAC algorithm is simulated in NS-2 and compared to some S-MAC derived protocols. The simulation results verified that the proposed algorithm outperforms previous protocols in number of performance criterion.

Um Mitarbeitern und Studenten der Technischen Universität Chemnitz eine Plattform zu bieten, zur Kooperation und zum Synchronisieren ihre Daten mit heterogenen Endgeräten, ist der Einsatz einer Cloud Anwendung nötig. Aus Gründen des deutschen Datenschutzes, kann nur eine lokale Implementation in Betracht gezogen werden, für die eine Vielzahl adäquater Produkte verfügbar ist. Um eine fundierte Entscheidung treffen zu können, bedarf es der qualitativen Evaluation und Eingrenzung der entsprechenden Lösungen. Darüber hinaus ist die Performance und Skalierbarkeit in Bezug auf die Größenordnungen der Endanwender zu beachten. Gemeinsam mit den Mitarbeitern des Universitätsrechenzentrums der TU Chemnitz wurden die Mindestanforderungen an einen Cloud-Dienst in einem Lastheft festgehalten, in das auch Wünsche von Erstanwendern mit eingeflossen sind. Anhand dessen sollen die Anwendungen untersucht und Schlussfolgerungen auf ihre Verwendbarkeit gemacht werden. Zur Generierung von quantitativen Ergebnissen, werden unterschiedliche Größen von Benutzerinteraktionen simuliert. Hierzu wird das Benchmark System Apache JMeter eingesetzt. Die zu benutzenden Testsets sind selbst zu erzeugen und sollen das Benutzerverhalten möglichst authentisch nachbilden. Wenn möglich, sind optimierte Konfigurationen aus den gewonnenen Erkenntnissen abzuleiten.

Au cœur des temporalités urbaines, les horaires de travail rythment les pulsations des activités et mobilités quotidiennes. C'est pourquoi nous interrogeons la possibilité d’échelonner les horaires d’embauche pour atténuer la saturation des transports à l’heure de pointe du matin. Les réponses habituellement privilégiées s’appuient sur des considérations d’ordre technique : c’est l’entreprise qui contraint les salariés à se déplacer au même moment. Une des solutions envisagées consiste alors à promouvoir les horaires de travail à la carte. Mais nos observations relativisent la pertinence de cette idée. En effet, en Île-de-France et pour les déplacements en transports collectifs, la flexibilisation des horaires de travail accentue la concentration temporelle des arrivées au bureau. Ce constat paradoxal demande de renverser la façon dont nous considérons généralement le phénomène de pointe. Avant de chercher à résoudre les problèmes de congestion en heure de pointe, il est nécessaire de comprendre les logiques d’action individuelles qui fondent un choix d’horaire de travail. Pour quelles raisons un salarié aux horaires flexibles arrive-t-il au travail en heure de pointe? Guidées par une approche compréhensive et centrée sur les temporalités du quotidien, nos investigations s’appuient sur les résultats d’un questionnaire (3202 répondants) et d’entretiens (29) réalisés auprès de cadres du pôle d’activité de la Plaine Saint-Denis. Afin de décrire les stratégies temporelles qui expliquent une arrivée au bureau en heure de pointe, nous établissons nos hypothèses de recherche selon trois dimensions :(I) Il subsiste toujours des contraintes de couplage (horaires d’école, de réunion) qui poussent les salariées flexibles à se rendre au travail durant la période de pointe. (II) Les salariés flexibles qui n’ont pas de contraintes de couplage préfèrent (loisir en fin d’après-midi, synchronisation avec les proches) arriver avant ou pendant l'heure de pointe. (III) Il existe des normes sociales d’horaires de travail (normes des salariés disciplinés et du cadre dévoué) qui canalisent les pratiques horaires en sanctionnant les arrivées trop tardives au bureau. La validation de ces hypothèses offre une lecture renouvelée de l’heure de pointe à l’ère de la flexibilité : l’individualisation du rapport au temps (de travail) ne conduit pas à la désynchronisation des agendas. Et finalement, c’est en dévoilant les entrelacs organiques de la synchronisation au travail que la thèse ouvre des pistes opérationnelles pour désaturer les transports aux heures de pointe / At the core of city life, work hours set the rhythm of daily activities and movement. We are therefore investigating the possibility of staggering the start of the work day in order to reduce congestion at morning rush hour. Suggestions typically put forward are based on considerations of a tactical nature: it is companies’ schedules which dictate that workers all commute at the same time. Thus, one proposed solution is to promote flexible work schedules. But our observations call this idea into question: in Île-de-France, as far as public transportation is concerned, flexible work scheduling actually magnifies the number of commuters who arrive at work during rush hour. This paradoxical observation makes it necessary to change the way we usually think of the rush hour phenomenon. Before trying to solve peak congestions problems, we need to understand the underlying reasons on which an individual’s work schedule choices are based. Why does a worker with flexible work hours commute during rush hour? Our research adopts a comprehensive approach and focuses on daily scheduling demands. It relies on the results of a survey (3202 respondents) and interviews (29). Respondents and interviewees are executives from the Plaine Saint-Denis area. To describe temporal strategies that explain voluntary commuting during peak hours, we organize our hypotheses along three dimensions :(I) There remain coupling constraints (school hours, meeting hours) which force workers with flexible hours to go to work during peak hours. (II) Workers with flexible hours and fewer coupling constraints prefer (late afternoon leisure, activities with family and friends) to arrive before or during the rush hour. (III) There are social norms regarding work hours (ideal of the disciplined worker or the dedicated executive) that limit flexibility by frowning on those who arrive overly late at the office. Confirmation of these hypotheses opens the way to a renewed reading of the rush hour phenomenon in the age of flexibility: individualized (work) hours do not result in desynchronized (work) schedules. In conclusion, it is by revealing the organic intricacy of work synchronisation that our thesis generates operational recommendations for reducing congestion at peak hours

Cette thèse se concentre sur la dynamique d'un système atomique froid qui se composede deux états internes d'atomes piégés dans un potentiel magnétique . La motivation decette thèse est une série d'expériences sur ce système réalisées en 2010, où un grandtemps de cohérence surprenante entre les deux états internes ont été observés. Cephénomène a été expliqué par la théorie cinétique qui a utilisé une approche de champmoyen. Dans cette thèse, nous essayons d'utiliser une approche différente et étudier leseffets de corrélations quantiques dans la dynamique du système. De plus, nous sommeségalement intéressés au phénomène de compression de spin qui est la redistribution desfluctuations quantiques dans le système de spin. Afin d'étudier les effets des corrélationsquantiques, nous proposons un modèle simplifié qui divise les atomes froids en deuxgroupes en fonction de leurs énergies de mouvement orbital dans le potentiel de piégeageet traitons chaque groupe comme un macro-spin. Les principaux ingrédients de ce modèlesont l'inhomogénéité du champ externe qui déphase les deux macro-spins et l'interactiond'échange entre les deux macro-spins, qui imite l'effet de rotation des spins identiques(ISRE), avec la condition initiale que les deux spins sont parallèle dans le plan transversaldu champ externe. Ensuite, nous étudions la dynamique du système classique où ladynamique ne dépendent pas de la taille des spins et une transition de synchronisation esttrouvée lorsque l'interaction d'échange est plus grande que le seuil , la moitié de l'inhomogénéité du champ externe. Une analyse de l'espace de phase révèle que cettetransition de synchronisation est liée à une transition de bifurcation et de la conditioninitiale. Ensuite, la dynamique quantique est étudiée où la taille de spin joue un rôleimportant dans la dynamique. Il n'y a pas de transition de synchronisation dans lessystèmes quantiques et du comportement dynamique très riche est trouvée. Dans ladynamique quantique , plusieurs échelles de temps caractéristiques apparaissent commela taille de spin augmente, ce qui est d'origine quantique. Ces échelles de temps dépendde la taille de spin et tous deviennent infinies lorsque la taille de spin est infinie. De cettefaçon, la limite classique est récupéré. Basé sur l’intensité de l'interaction d'échange ,deux modèles effectifs sont proposés pour calculer les échelles du temps quantiques lesplus petites, ce qui coïncide bien avec les résultats numériques. La compression de spinest également étudié avec ces modèles effectifs. / This thesis focuses on the dynamics of a cold atomic system which consists of two internalstates of atoms trapped in a magnetic trapping potential. The motivation of this thesis is aseries of experiments on such system carried out in 2010, where a surprising longcoherence time between the two internal states were observed. This phenomenon wasexplained by the kinetic theory which has used a mean-field approach. In this thesis, wetry to use a different approach and study the effects of quantum correlations in thedynamics of the system. In addition to that, we are also interested in the phenomenon ofspin squeezing which is the redistribution of quantum fluctuations in the spin system. Inorder to study the effects of the quantum correlations, we propose a simplified which splitsthe cold atoms into two groups based on their orbital movement energies in the trappingpotential and treat each group as a macro-spin. The main ingredients in this model are theinhomogeneity of the external field which dephases the two macro-spins and theexchange interaction between the two macro-spins, which mimics the identical spinrotation effect (ISRE), with the initial condition that the two spins lie parallel in thetransverse plane of the external field. Then we study the classical dynamics of the systemwhere the dynamics do not depend on the size of the spins and a synchronizationtransition is found when the exchange interaction is larger than the threshold, the half ofthe inhomogeneity of the external field. A phase space analysis reveals that thissynchronization transition is related to a bifurcation transition and the initial condition. Thenthe quantum dynamics is studied where the spin size plays an important role in thedynamics. There is no synchronization transition in the quantum systems and very richdynamical behavior is found. In the quantum dynamics, many characteristic time scalesemerge as the size of spin is increased, which are of quantum origin. These time scales isdependent of the spin size and all become infinite when the size of spin is infinite. In theway, the classical limit is recovered. Based on the strength of the exchange interaction,two effective models are proposed to calculate the smallest quantum characteristic timescales, which give very good agreement with the numerical results. Spin squeezing is alsostudied with these effective models.

Cette recherche porte sur le phénomène des vibrations éoliennes de structures cylindriques, une instabilité aérodynamique qui affecte généralement les corps non-profilés. Le détachement tourbillonnaire causé par l'interaction fluide-structure peut amener une structure en résonance si la fréquence d'émission tourbillonnaire correspond à une de ses fréquences naturelles. Il est possible d'estimer les vitesses critiques de ce détachement en appliquant la relation de Strouhal qui utilise la fréquence naturelle de la structure, la vitesse d'écoulement et le nombre de Strouhal propre à la géométrie extérieure. Les expérimentations antérieures ont démontré que différents types de détachement tourbillonnaire se produisaient lors de cette instabilité, les dit 2P et 2S par exemple. Chaque type de détachement est associé à une différente courbe ou"branche" d'amplitude de vibration en fonction de la vitesse. Il a également été observé que ces deux courbes d'amplitude peuvent être présentes pour une même plage de vitesse, causant ainsi un hystétéris au phénomène. En utilisant un montage expérimental à très faible amortissement mécanique, ces branches d'amplitude ont été observées et étudiées pour extraire les caractéristiques des comportements instationnaire et permanent. L'ajout d'un nouveau système de visualisation haute vitesse a permis d'observer les types de détachement tourbillonnaire associés à ces branches. Les données obtenues étaient cohérentes avec la littérature et présentaient certains éléments de nouveauté. Une modélisation semi-empirique basée sur les travaux de Scanlan et les données expérimentales ont permis de déterminer les paramètres aérodynamiques nécessaires à sa formulation. Une solution numérique a été mise au point et le développement d'un code numérique a permis de reproduire les comportements vibratoires observés expérimentalement. Afin de recréer certains comportements, tels que la composante hystérétique du phénomène, l'utilisation de générateurs de nombres aléatoires s'est avérée indispensable.