L'OFDM pour ''Orthogonal Frequency Division Multiplexing'' est une technique de modulation multiporteuses sophistiquée qui a fait ses preuves dans le domaine de la communication sans fil permettant aux technologies actuelles d'atteindre un débit de transmission élevé. Elle est utilisée dans la plupart des standards de communication tels que le DAB, le DVB-T, les réseaux locaux sans fil (WLAN), le WIMAX. Elle est en phase de normalisation dans le LTE (''Long Term Evolution'') pour la future norme de réseau mobile de quatrième génération (4G). L'inconvénient majeur de la modulation OFDM est qu'elle engendre des signaux temporels à fortes variations d'amplitude caractérisée par un PAPR (''Peak-to-Average Power Ratio'') élevé. Cette caractéristique rend les signaux OFDM très sensibles aux non-linéarités des composants analogiques, en particulier celles de l'amplificateur de puissance. L'objectif de cette thèse a consisté à développer et analyser des techniques de réduction du PAPR de type ''ajout de signal'' à compatibilité descendante. Ces techniques ont été développées dans le souci de satisfaire les contraintes (consommation et intégration) d'un système embarqué. Dans cette thèse, nous avons d'abord étudié théoriquement les performances des techniques ''ajout de signal'' dites de ''distorsions, et nous avons ensuite développé deux nouvelles techniques ''ajout de signal'' à compatibilité descendante.

Cette thèse s'inscrit dans le domaine du traitement automatique des langues, et concerne l'étude des phénomènes itératifs en langue. Il s'agit notamment de rendre compte de la sémantique de procès exprimant une répétition (d'événements ou d'états) au sein d'un même texte, tant du point de vue de l'aspect que du temps. Nous avons mené nos travaux dans le cadre d'un travail d'équipe pluridisciplinaire couvrant des orientations linguistiques, logiques et informatiques. Ces travaux reposent sur une double appréhension commune d'un énoncé itératif : une entité événementielle en quelque sorte générique qui est présentée comme répétée dans le temps, d'une part ; l'itération proprement dite, conçue comme ensemble des occurrences du modèle, d'autre part. Nous nous focalisons pour notre part sur deux facettes : l'inscription discursive, en nous reposant sur une modélisation objet de la construction du sens des itérations (Mathet, 2007) ; et le calcul aspectuo-temporel au travers de la Sémantique de la temporalité (SdT) (Gosselin, 2011). Nous menons en premier lieu une étude de corpus, sur des articles de journaux et des œuvres littéraires, qui vise à caractériser l'inscription discursive des phénomènes itératifs. Nous exposons sur cette base leurs propriétés discursives dans la perspective de circonscrire automatiquement les itérations, c'est-à-dire repérer la borne initiale et finale du segment textuel correspondant. Nous établissons également un modèle d'annotation pour cette automatisation permettant in fine d'instancier les itérations au sein du modèle objet. Dans un second temps, nous abordons les phénomènes itératifs sous l'angle du calcul aspectuo-temporel. Fondé sur les travaux de Laurent Gosselin sur le calcul aspectuel des procès semelfactifs, nous étudions les ajustements nécessaires pour l'appliquer aux procès itératifs, en intégrant la notion de double visée aspectuelle issue de la SdT, dans la perspective de l'automatisation du calcul. Enfin, nous complétons ces deux aspects de notre travail par l'intégration de nos résultats au sein de TimeML, un formalisme XML de structuration des connaissances temporelles.

La mise en oeuvre de systèmes basés OFDMA nécessite une synchronisation de la fréquence très fine en raison de l'extrème sensibilité de l'OFDMA aux décalages en fréquence porteuse (CFO). La synchronisation en fréquence devient plus difficile dans les systèmes OFDMA en liaison montante. Nos objectifs comprennent l'étude et l'analyse des problèmes résultant de décalages de fréquence et la proposition de solutions pour lutter contre ces problèmes. Nous examinons d'abord les interférences résultant de décalages de fréquence porteuse présents dans l'oscillateur du terminal utilisateur. Nous démontrons que l'on doit prendre en compte le préfixe cyclique tout en analysant les interférences résultant du CFO. Ensuite, nous montrons qu'il existe une contradiction entre la diversité de fréquence de canal et la robustesse contre le CFO. Nous proposons un compromis sous la forme d'une taille de bloc de seuil, afin de permettre un bon compromis entre la diversité des canaux et de robustesse pour les CFO pour le cas où aucune connaissances du canal n'est disponible. Quand le canal est connu, nous proposons une allocation optimale par bloc grâce à laquelle la robustesse aux CFO et à la diversité de fréquence de canal peut être réalisée en utilisant une petite taille de bloc petit pour des CFO de petite valeur. Nous proposons également une valeur CFO critique, en dessous de laquelle l'allocation optimal par bloc est très performant. Ensuite, nous proposons des solutions pour deux problèmes importants rencontrés dans un système OFDMA en liaison montante. Premièrement, nous proposons une méthode efficace pour l'estimation conjointe des réponses impulsionnelles des canaux et fréquences porteuses basée sur l'approximation polynomiale. Notre méthode d'estimation conjointe est plus simple que les méthodes existantes, sans aucune dégradation de performance. Ensuite, nous proposons une méthode de compensation de CFO basée sur l'annulation des interférences successives (SIC). La méthode d'annulation proposée réduit la complexité de mise en oeuvre quand le nombre de porteuses est important.

L'imagerie fonctionnelle par Tomographie d'Émission de Positons (TEP) multi-traceurs pourrait avoir un rôle essentiel dans le traitement du cancer par radiothérapie externe. Les images TEP aux traceurs 18Fluoro-Déoxy-Glucose (18 FDG), 18F-Fluoro-L Thymidine (18 FLT) et 18Fluoro-Misonidazole (18 FMiso) sont respectivement témoins du métabolisme glucidique, de la prolifération cellulaire et de l'hypoxie (manque d'oxygénation des cellules). L'utilisation conjointe de ces trois traceurs pourrait permettre de définir des sous-volumes donnant lieu à un traitement particulier. À cet effet, il est impératif de mettre à la disposition du corps médical un outil de segmentation et de fusion de ces images. Les images TEP ont pour caractéristique d'être très bruitées et d'avoir une faible résolution spatiale. Ces imperfections ont pour conséquence respective d'induire la présence d'informations incertaines et imprécises dans les images. Notre contribution réside dans la proposition d'une méthode, nommée EVEII pour Evidential Voxel-based Estimation of Imperfect Information, basée sur la théorie des fonctions de croyance, offrant une segmentation fiable et précise dans le contexte d'images imparfaites. Elle réside également dans la proposition d'une méthode de fusion d'images TEP multi-traceur. L'étude d'EVEII sur des images simulées a révélé qu'elle est la mieux adaptée comparée à d'autres méthodes basées sur la théorie des fonctions de croyance, en donnant un taux de bonne reconnaissance des pixels de près de 100 % lorsque le rapport signal-sur-bruit dépasse 2, 5. Sur les fantômes TEP physiques, simulant les caractéristiques des images TEP au 18 FDG, à la 18 FLT et au 18 FMiso, les résultats ont montré que notre méthode estime le mieux les volumes des sphères à segmenter comparé à des méthodes de la littérature proposées à cet effet. Sur les deux fantômes faiblement et fortement bruités respectivement, les biais moyens d'erreur d'estimation des volumes sont seulement de -0,27 et 3,89 mL, témoignant de sa pertinence à visée de segmentation d'images TEP. Enfin, notre méthode a été appliquée à la segmentation d'images TEP multi-traceurs chez trois patients. Les résultats ont montré que notre méthode est adaptée à la fusion d'images TEP multi-traceurs, offrant à cet effet un ensemble d'images paramétriques permettant de différencier les différents tissus biologiques.

L'analyse sémantique de textes nécessite en préalable la construction d'objets relevant de la sémantique lexicale. Les vecteurs d'idées et les réseaux lexicaux semblent de bons candidats et constituent ensemble des structures complémentaires. Toutefois, faut-il encore être capable dans la pratique de les construire. Les vecteurs d'idées peuvent être calculés à partir de corpus de définitions de dictionnaires, de thésaurus ou encore de textes. Ils peuvent se décliner en des vecteurs conceptuels, des vecteurs anonymes ou des vecteurs lexicaux - chaque type présentant un équilibre différent entre précision, couverture et praticité. Quant aux réseaux lexicaux, ils peuvent être acquis efficacement via des jeux, et c'est précisément l'objet du projet JeuxDeMots. L'analyse sémantique peut être abordée par l'analyse thématique, et ainsi servir de moyen de calcul à des vecteurs d'idées (bouclage). Nous pouvons modéliser l'analyse comme un problème d'activation et de propagation. La multiplicité des critères pouvant intervenir dans une analyse sémantique, et la difficulté inhérente à définir une fonction de contrôle satisfaisante, nous amène à explorer l'usage de métaheuristiques bio-inspirées. Plus précisément, nous introduisons un modèle d'analyse par colonies de fourmis artificielles. A partir d'un texte, l'analyse vise a construire un graphe contenant les objets du texte (les mots), des objets identifiés comme pertinents (des syntagmes, des concepts) ainsi que des relations pondérées et typées entre ces objets.

Le spectre électromagnétique est une ressource naturelle dont l'usage doit être optimisé. Un grand nombre de travaux actuels visent à améliorer l'utilisation des fréquences radio en y introduisant un degré de flexibilité rendu possible par l'agilité en forme d'onde et en fréquence permise par la radio logicielle (SDR), ainsi que par les méthodes de traitement intelligent du signal (radio cognitive). Cette thèse se place dans ce contexte. Concrètement, nous considérons le problème de partage du spectre électromagnétique entre plusieurs utilisateurs sous contraintes d'interférence mutuelle. Notre objectif est de contribuer à l'évaluation du gain de partage de cette ressource rare qu'est le spectre électromagnétique. En étudiant le canal gaussien d'interférence avec l'interférence traitée comme du bruit additif gaussien aux différents récepteurs, nous avons trouvé une description géométrique et plusieurs caractérisations de la région des débits atteignables. Ensuite, considérant un cas plus réaliste où chaque utilisateur a une certaine qualité de service, nous avons trouvé une condition nécessaire et suffisante pour permettre la communication simultanée à travers le canal gaussien d'interférence pour deux utilisateurs. Dans un scénario de partage entre un utilisateur primaire ayant une plus grande priorité d'accès au spectre et un utilisateur secondaire, après avoir déterminé des bornes minimales pour le débit du primaire en fonction du schéma d'allocation de puissance de l'utilisateur secondaire, nous avons proposé une technique originale d'allocation de puissance pour l'utilisateur secondaire accédant de manière opportuniste au spectre sous contraintes de performance de coupure pour tous les utilisateurs. En particulier, cette technique d'allocation de puissance n'utilise que l'information sur l'état des canaux des liens directs allant de l'émetteur secondaire vers les autres points du réseau. Finalement, considérant des modèles de canaux plus réalistes; après avoir montré l'existence d'une zone d'exclusion autour du récepteur primaire (zone où il n'y a aucun transmetteur secondaire, dans le but de protéger l'utilisateur primaire contre les fortes interférences), nous avons caractérisé l'effet du shadowing et du path-loss sur la zone d'exclusion du primaire.

Les broncho-pneumopathies chroniques obstructives (BPCO) constituent un groupe de maladies des poumons caractérisées par le blocage du passage de l'air, rendant la respiration de plus en plus difficile. L'emphysème et la bronchite chronique sont les deux principales affections parmi les BPCO, mais les BPCO peuvent également être provoquées par les dégâts causés par des bronchites chroniques asthmatiques. L'emphysème pulmonaire est une maladie pulmonaire caractérisée par l'élargissement des espaces aériens distaux en amont des bronchioles terminales non respiratoires, accompagné de la destruction des parois alvéolaires. Ces modifications du parenchyme pulmonaire sont pathognomoniques de l'emphysème. La bronchite chronique est une forme de bronchite caractérisée par une production excessive d'expectoration, entraînant l'apparition d'une toux chronique et l'obstruction des voies respiratoires. Dans toutes ces affections, les dégâts causés aux voies respiratoires finissent par affecter les échanges gazeux dans les poumons. L'emphysème est généralement diagnostiqué de façon indirecte, sur la base d'un examen clinique, d'explorations de la fonction respiratoire (EFR), et d'une évaluation visuelle subjective des scanners des tomodensitogrammes. Ces tests présentent une valeur limitée dans les cas d'emphysème léger ou modéré. La présente étude aborde la possibilité d'appliquer une démarche d'analyse non linéaire à la répartition de la densité de l'air au sein de l'arbre des voies respiratoires des poumons à un quelconque niveau des ramifications. Les images sources de tomodensitométrie (TDM) du poumon sont traitées en deux phases, afin de produire un coefficient fractal de répartition de la densité de l'air. Au cours de la première phase, les valeurs brutes de pixel des images sources correspondant à toutes les densités d'air possibles sont traitées par un outil logiciel, mis au point pour construire une image cible. On y parvient par suppression en cascade des éléments indésirables (SCEI) : une étape de prétraitement dans l'analyse de l'image source. Celle-ci permet d'identifier les valeurs de densité d'air au sein de l'arbre des voies respiratoires, tout en éliminant toutes les valeurs non relatives à la densité de l'air. La seconde phase consiste en une réduction itérative de la résolution (RIR). Chaque réduction de la résolution produit un nouvel histogramme. Chaque histogramme ainsi produit comporte un certain nombre de pics, chacun d'entre eux correspondant à un ensemble de densités d'air. La courbe mettant en relation chaque réduction de la résolution avec le nombre de pics correspondant, obtenus à la résolution concernée, est tracée. Ceci permet de calculer la dimension fractale par une régression linéaire sur un graphique log - log.

Les communications mobiles sans fil ont connu un progrès très rapide pendant les dernières décennies. Ca a commencé avec les services vocaux offerts par les systèmes de la première génération en 1980, arrivant jusqu'aux systèmes de la quatrième génération avec des services internet haut débit et un nombre important d'utilisateurs, et dans quelques années les systèmes de la cinquième génération avec encore plus de débit et d'utilisateurs. En effet, les caractéristiques essentielles qui définissent les services et les qualités des services dans les systèmes de communication sans fil sont: le débit, la fiabilité de transmission et le nombre d'utilisateurs. Ces caractéristiques sont fortement dépendantes et liées entre elles, et sont soumises à la gestion des interférences entre les différents utilisateurs. Les interférences entre-utilisateurs arrivent quand plusieurs émetteurs, dans une même zone, envoient simultanément à leurs propres destinataires en partageant la même bande de fréquence. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la gestion d'interférence entre utilisateurs, méthodes classiques et avancées, de deux côtés émission et réception. Ensuite, nous proposons des nouvelles contributions dans des différents contextes afin d'améliorer les performances. Cette thèse est divisée en plusieurs parties. Dans la première partie, une présentation concise de l'état de l'art sur des techniques de gestion et de réduction d'interférences entre utilisateurs. Ensuite, nous introduisons le concept d'une méthode dite d'Alignement d'Interférence, où nous proposons des améliorations algorithmiques dans les canaux mono-antenne afin d'augmenter le débit. Enfin, nous supposons les deux cas suivants: l'application et l'absence du schéma d'IA à l'émission, et nous proposons d'utiliser des méthodes existantes ou bien nouvelles pour la détection du côté récepteur.

Les travaux présentés portent sur les réseaux de neurones appliqués au<br />traitement du signal et de l'image. On se place d'emblée du point de vue de<br />l'industriel impliqué dans la recherche, c'est à dire que l'on s'intéresse à<br />des problèmes réalistes, sans pour autant négliger la recherche<br />théorique.<br /><br />Dans une première partie, nous montrons<br />l'intérêt des réseaux de neurones comme source d'inspiration pour la<br />conception de nouveaux algorithmes. Nous proposons en particulier une<br />structure originale pour la prédiction, ainsi que de nouveaux algorithmes de<br />Quantification Vectorielle. Les propriétés des algorithmes existants sont<br />également éclaircies du point de vue théorique, et des méthodes de réglage<br />automatique de leurs paramètres sont proposées.<br /><br />On montre ensuite les capacités des réseaux de neurones à traiter un vaste champ<br />d'applications d'intérêt industriel. Pour divers problèmes de traitement de<br />l'image et du signal (de la segmentation à la séparation de sources, en<br />passant par la reconnaissance de formes et la compression de données), on<br />montre qu'il est possible de développer à moindre coût une solution neuronale<br />efficace.

L'allocation des ressources dans les systèmes OFDM, ou DMT, a été l'objet de nombreuses publications depuis la fin des années 1980. Avec le développement des communications par courant porteur, aussi bien pour les réseaux d'accès, les réseaux domestiques que les réseaux embarqués, ce thème de l'allocation des ressources dans les systèmes OFDM est toujours d'actualité. La forme d'onde résultant de l'ajout d'un précodage linéaire aux systèmes OFDM, bien connue en radiomobile sous le sigle MC-CDMA, n'était ni exploitée ni étudiée dans le cadre des communications filaires. En radiomobile, le précodage offre une flexibilité supplémentaire. Est-ce que ce précodage peut apporter un gain dans les systèmes filaires ? J'ai cherché à répondre à cette question en faisant de ce thème de l'allocation des ressources dans les systèmes à transmission orthogonale et linéairement précodés l'axe central de mes travaux de recherche.