Diversité spatiale et compensation Doppler en communication sous-marine sur signaux large-bandes

Le milieu sous-marin est doublement dispersif, en temps et en fréquence. L'utilisation récente de signaux de communication multi-porteuses offre une solution pour lutter contre la sélectivité fréquentielle. Mais ce type de signaux reste très sensible à la dispersivité fréquentielle. Cette thèse se concentre sur le problème de la dispersivité fréquentielle qu'est l'effet Doppler. Des méthodes d'estimation du paramètre Doppler sont développées pour des signaux multi-porteuses DMT. Est également abordé le problème de la compensation Doppler dans les cas mono et multitrajets. Une méthode générale et une méthode spéci que au signaux multiporteuses sont présentées et testées sur simulation. Cette thèse se distingue par son modèle du canal sous-marin qui considère un paramètre Doppler différent sur chaque trajet. Ceci résulte de la géométrie du problème et des vitesses émetteur/récepteur considérées. Nous présentons nalement des méthodes pour séparer les différents trajets arrivant sur une antenne a n de pouvoir considérer un paramètre Doppler unique sur chacun.The underwater channel is doubly dispersive, in time and freqeuncy. In the last decade, multicarrier communication signal , like OFDM signal, has offer a solution in order to struggle aginst multipath propagation. Unfortunatly, these kinds of signal is strongly sensitive to Doppler effect. This thesis focus on frequential dispersivity involved by Doppler effect. Several Doppler estimation methods are developped for multicarrier signals. Doppler compensation for one path and multipath channel is also considered. For this problem, we developped general method but also speci c method for DMT signals. Each of them have been tested on simulations. This thesis uses an underwater channel model presenting different Doppler parameter for each path. This approach is a consequence of the problem geometry, considering emitter/receiver velocity. Finaly, using an antenna, we present several methods in order to separate efficiently each arriving path ; allowing us to consider each separated path with a single Doppler parameter to compensate.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Qualification of observable interactions between humans and digital machines equipped with interfaces with sensitive modalities.: Apports de l'éthologie humaine à l'étude des relations entre l'homme et les NTIC dans un contexte de recherches pluridisciplinaires

The object of this research is to determine and define the interactions observable between man and numerical machines with sensory modality interfaces. It explores in depth the concepts of virtuality, multisensoriality, interactivity, etc...and makes explicit the interest -- even appetence -- towards new technologies (i.e. Information and Communication Technologies). The framework of this research is the study of collective representations based on analysis of tittles of the French daily " Le Monde " over a period of five years and surveys established on questionnaires and semi-guided interviews. It takes into account the aspect of sociality which is part of decision making in acquisition and practice of computers and networks. On this basis, a sampling has been made of seventeen individuals who are submitted to a systematic observation of an ethological type, according to a novel methodology, segmented into three phases : First, an interview which allows to approach, through the verbal medium, the various individual stands linked to ICT. Transcribed and analysed with the Alceste program for contextual analysis of speech, the obtained material permits, among other results, to determine the elaboration of four classes of users which must be differentiated from the recognized levels of competence and experience. This is followed by the filming of practices, commented at first by the subject in the presence of the researcher and then left to himself, which underscore the importance of sense modalities and proxemies as factors of specific behaviours. Those are then compared to behaviours observed among twenty-four young individuals (age 3 to 6). This multidisciplinary process emphasizes the interest of establishing connection between human sciences of information and communication, educationnal approaches and ethology, when the linking of social identifications, behavioural realizations and individual conducts is concerned.Cette recherche a pour objet de déterminer et de qualifier les interactions observables entre l'homme et les ordinateurs, considérés comme des machines numériques dotées d'interfaces à modalités sensibles. Elle éclaire, en les approfondissant, les concepts de virtualité, de multisensorialité et d'interactivité avant d'expliciter l'intérêt, voire l'appétence, suscitée par les Nouvelles Technologies de l'Information et de la Communication (NTIC). Le travail, qui a pour cadre les représentations collectives, analyse la titrologie du quotidien " Le monde " pendant cinq ans, des enquêtes par questionnaires, des entretiens semi-directifs et des observations participantes filmées. Il prend en compte la part de socialité dans les processus décisionnels observables lors de l'utilisation des ordinateurs en réseau ou non. Un échantillon de dix-sept sujets est notamment constitué pour être soumis à une observation éthologique, selon une méthodologie segmentée en trois phases. Dans un premier temps, un entretien d'observation permet d'appréhender, à l'aide du support verbal, les positionnements individuels liés aux TIC. Retranscrits et analysés avec le logiciel Alceste, les corpus recueillis déterminent l'élaboration, entre autres, de quatre classes d'utilisateurs. Ensuite, l'observation filmée des pratiques, d'abord commentées par le sujet en présence du chercheur, puis en situation solitaire, met en évidence l'importance des modalités sensibles et des proxémies comme facteurs de comportements spécifiques. Ces derniers sont rapprochés des conduites observées chez 24 jeunes sujets, âgés de 3 à 6 ans dans un jardin d'enfants. Cette démarche multidisciplinaire souligne l'intérêt d'un rapprochement entre SHS, sciences de l'information et de la communication, approches éducatives et éthologie sociale

Traitements temps réel en codage source et canal pour des Communications hertziennes et acoustiques sous-marines

Les Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication (STIC) continuent de progresser de façon spectaculaire dans tous les domaines de l'ingénierie ou de la production, des secteurs les plus traditionnels jusqu'aux industries de pointe. Les technologies mettant en oeuvre le traitement du signal et l'informatique permettant la mise au point de modèle de plus en plus réalistes, sont et seront à la base d'importantes innovations dans presque tous les secteurs de l'activité humaine : ingénierie, télécommunications, éducation, médecine, environnement, prévisions météorologiques, défense, transports, commerce et distribution, finance, loisirs, etc. Avec les outils de traitement et de modélisation, les STIC permettent également de nombreuses avancées dans les autres sciences : physique, chimie, biologie, sciences de la terre, sciences humaines ou sociales, etc. Dans le domaine des télécommunications, de nombreux secteurs sont concernés par l'apport de ces nouveaux outils. Dans le domaine du traitement de la parole, les performances des codeurs ont tendance à se dégrader au fur et à mesure que leurs débits diminuent, même si leurs conceptions font appel à des modèles de plus en plus sophistiqués. Le choix d'un codeur de parole est un compromis entre différents facteurs : qualité souhaitée, débit et complexité. En téléphonie acoustique numérique sous-marine, la portée dépend de la fréquence sachant que les fréquences élevées sont rapidement amorties. Des bas, très bas débits sont nécessaires pour atteindre des distances acceptables. On fera appel à des codeurs bas, voir très bas débits suivant la qualité de parole souhaitée. La montée en puissance des processeurs de signaux (Digital Signal Processor DSP), une puissance multipliée, par un facteur de l'ordre de 1000 dans les quinze dernières années, permet d'offrir aujourd'hui une large gamme de choix pouvant répondre à la plupart des situations rencontrées dans le domaine industriel. Après les codeurs temporels à hauts débits type MIC (64 kbits/s), MICDA DECT( Digital European Cordless Telephone 32 kbits/s), MIC bande élargie(64 kbits/s), les codeurs mixtes (paramétriques et temporels) à bas débits de type CELP{Code Excited Linear Prediction}} (4.8 kbits/s) ou MELP{Mixed Excited Linear Prediction}} (2.4 kbits/s), avec leurs nouveaux algorithmes de compression offrent de très bonne qualité de parole. La première partie de mes travaux de recherche a été consacrée au codage de source avec l'étude et le développement d'un codeur de type CELP (5,45 kbits/s) et à son implémentation sur un DSP{de type Motorola fréquence d'horloge 27 Mhz, 13.5 MIPS). Compte tenu des contraintes temps réel, l'intégration a été entièrement réalisée en langage d'assemblage, elle fait l'objet d'un chapitre dans le rapport final. Dans le domaine des communications numériques, après transmission sur un canal physique, le flux de données est entaché d'erreurs provenant de phénomènes d'évanouissements, d'interférences entre symboles, de bruits d'origines diverses (thermique, milieu, etc..). En codage canal, l'arrivée des systèmes itératifs, connus sous le nom de "Turbo Codes", avec les deux grandes familles, TCC (Turbo Codes Convolutifs) et TCB (Turbo Codes en Blocs), est à l'origine de nombreuses avancées permettant de récupérer l'information émise quasiment sans erreur dans les conditions de fonctionnement. Le codage de canal permet ainsi en réception, après égalisation éventuelle et démodulation, de corriger les erreurs de parcours avec un pourcentage de réussite très élevé. Les TCC et les TCB commencent à être intégrés dans différentes normes (satellites, communications mobiles, télévisions numériques etc.) et de nombreux travaux visent à les intégrer dans les secteurs les plus divers. Le département Signal et Communications de l'ENST-Bretagne s'intéresse plus particulièrement au TCB, à la fois à partir des codes BCH binaires, et des codes de Reed-Solomon RS. En 1996 j'ai commencé les premiers travaux d'intégration des TCB sur processeurs de signaux (DSP). Avec ses très grandes possibilités de parallélisme, l'option circuit permet d'atteindre des débits très élevés. L'option DSP apporte une très grande souplesse malgré son parallélisme limité et permet une évolutivité au niveau de l'intégration et de la mise à jour rapide des systèmes. Différents algorithmes ont été mis en oeuvre pour le décodage pondéré des TCB, à la fois de type BCH (Chase-Pyndiah, Chase-Hartmann-Rudolph-Nazarov) et de type RS (Chase-Pyndiah-Berlekamp-Massey), dans le cadre des thèses que j'ai co-encadrées et de différents travaux réalisés dans le cadre de contrats (SEEE-AM sur canal VLF-LF) ou de projets DS-GET (codage canal pour BLUETOOTH avec TCB, communications indoor sur canal 60 GHz. Les différents algorithmes ont été initialement développés en langage C en format flottant. Les implémentations{l'implémentation des codes RS est aujourd'hui en cours de développement dans le cadre d'un nouveau projet}, en format fixe, sur processeurs de signaux ont été optimisées en langage d'assemblage (DSP Motorola 56xxx, DSP Texas Instruments TMS320C6201) Avant de conclure un dernier chapitre est plus particulièrement consacré à la présentation d'une approche des activités temps réel. Il nous permet de présenter la téléphonie acoustique sous-marine et notamment les différentes plate-formes mises en oeuvre au cours des essais de 1994 et ceux de 2003 dans rade de Brest. Une plate forme temps réel d'essais de Turbo codes en blocs est également présentée. Son objectif est plus pédagogique. Un certain nombre de conclusions sont tirées en fin de rapport avant de présenter les perspectives pour la suite des travaux