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MBMS was introduced as a service to optimize the dissemination of common interest multimedia content. Recently, it evolved to eMBMS based on LTE-centered flexibilities. However, launch of eMBMS over LTE may support new services e.g. pushed content for M2M services and delivery of premium content to the users enjoying secured QoS. This document primarily focusses on the rules, procedures and architecture supporting MBMS based data exchanges, which have not seen any major changes since Release 9.

Device-to-device (D2D) communication is a promising new feature in LTE-Advanced networks. It is brought up to enable efficient discovery and communication between proximate devices. With D2D capability, devices in physical proximity could be able to discover each other using LTE radio technology and to communicate with each other via a direct data path. This thesis is concerned with the design, coordination and testing of a hybrid D2D and cellular network. Design requirements and choices in physical and MAC layer functions to support D2D discovery and communication underlaying LTE networks are analyzed. In addition, a centralized scheduling strategy in base station is proposed to coordinate D2D data communication operating in LTE spectrum. The scheduling strategy combines multiple techniques, including mode selection, resource and power allocation, to jointly achieve an overall user performance improvement in a cell. Finally the performances of D2D data communication underlaying LTE system are calibrated in a multi-link scenario via system-level simulation., La communication device-to-device (D2D) est un nouvel aspect prometteur dans les réseaux LTE-Advanced. Elle est mise en place pour permettre une détection efficace et une communication de proximité entre mobiles. Grâce aux capacités D2D, les mobiles de proximité sont capables de se détecter entre eux en utilisant la technologie radio LTE et de communiquer entre eux via un lien direct. Cette thèse porte sur la conception, la coordination et les tests d'un réseau hybride avec la technologie D2D et les communications cellulaires. Les exigences de conception et les choix des fonctions dans la couche physique et MAC qui permettent la détection D2D et la communication reposant sur les réseaux LTE sont analysés. De plus, une stratégie de planification centralisée dans la station de base est proposée afin de coordonner les communications de données D2D en liaison descendante pour le réseau LTE FDD. Cette stratégie de planification combine de multiple techniques telles que le mode de sélection, l'allocation des ressources et d'énergie, afin d'améliorer les performances des utilisateurs dans une cellule. Enfin, les performances des communications de données D2D reposant sur le système LTE sont mesurées à partir d'un simulateur, au niveau système, avec un scénario comportant de multiples liens de communication.

For some applications the need for stealth and covert communications is crucial, especially for military purposes. The underwater acoustic channel is very noisy environment. It is subjected to multiple noise sources, reflections and refractions of acoustic waves, which creates multipath. Considering the multipath nature of the underwater acoustic channel and the transmission of acoustic waveforms at very low signal to noise ratio (SNR) as the need for low probability of intercept (LPI) is essential for our application, we propose a transmission scheme based on direct sequence spreading spectrum and code division multiple access (DS-CDMA). We present the receivers structures for this transmission method and we evaluate their performance. We study the performance of the proposed receivers for Rayleigh fading multipath channels in presence of multiuser access interference. The receivers structures allow both the channel parameters estimation by using a bench of matching filters to the spread code sequences of each user and to exploit the spatial diversity of the underwater acoustic channel by the mean of a coherent recombination of the different paths energy contributions, after the channel estimation (MRC : maximum ratio combining). The channel parameters, paths time delays and channel coefficients, are estimated at the output of matched filters at symbol rate. We show that we can potentially improve the system performance by implementing a successive interference cancellation method. The results obtained establish that the proposed system achieves excellent and robust performance at very signal to noise ratio. The convergence of the successive interference cancellation structure is achieved with no more than three iterations. At last, we introduce channel coding that allows us to improve the overall system performance along with its robustness by using error-correcting codes. Some of the developed algorithms were implemented and tested on real data procured by a sea trials campaign conducted off the coast of Brittany at Rade de Brest and in the Mediterranean Sea. ¿¿¿, Pour certaines applications, le besoin de recourir à des communications furtives est essentiel, notamment pour des transmissions militaires. Le canal acoustique sous-marin est un milieu naturellement très bruité. Il est sujet à de nombreuses sources de bruits, de réfections et de réfractions des ondes acoustiques qui font apparaître des trajets multiples. En tenant compte de l'aspect multi-trajets du canal sous-marin et de l'émission d'ondes acoustiques peu détectables pour les besoins de notre application, nous avons proposé un système de transmission basé sur l'étalement de spectre par séquence directe et de l'accès multiple à répartition par codes. Nous avons présenté les récepteurs adaptés à cette méthode de transmission et nous avons étudié leurs performances pour des canaux multi-trajets avec de l'interférence multi-utilisateurs. La structure de ces récepteurs permet à la fois d'estimer les paramètres des canaux multi-trajets par l'application d'un banc de filtres adaptés aux signaux d'étalements des différents utilisateurs et de profiter de la diversité spatiale du canal sous-marin grâce à une recombinaison cohérente de l'énergie des différents trajets, après l'estimation du canal. L'estimation des temps des retards et des amplitudes sont obtenues à la sortie des filtres adaptés aux signaux des utilisateurs, au rythme symbole. Nous montrons qu'il est possible d'améliorer les performances du système en appliquant une méthode de suppression successive de l'interférence. Les résultats obtenus montrent que le système proposé permet de garantir de très bonnes performances à des rapports signal à bruit très faible, avec une convergence rapide en seulement trois étages d'itérations. Enfin, nous proposons d'introduire un codage de canal afin d'améliorer les performances en termes de robustesse grâce à des codes correcteurs d'erreurs. Certains des algorithmes développés au cours de cette thèse ont finalement été testés sur des données réelles, ce qui a permis notamment de démonter en pratique les bonnes performances du système. Le dépouillement des données réelles a permis de mettre en évidence le profil des canaux multi-trajets dans les zones d'expérimentation. Comme l'estimation du canal et la détection des signaux peuvent être coûteuses en temps de calcul, nous proposons de tenir compte du profil réel des canaux multi-trajets et de réduire le nombre des trajets à considérer selon la puissance du trajet principal d'une manière adaptative.

In a strongly competitive context, one of the main stakes for the actors of the audiovisual services offer is to guarantee to the spectator an optimal Quality of Experience (QoE). Nowadays, QoE is often limited to the perception of the audiovisual quality (AVQ) received by the system. It is mainly measured through the collection of rates given by testers onto quality scales, after visualization and listening of the AV sequences treated by one or several technologies to be evaluated. These subjective tests are following procedures recommended by the International Telecommunication Union. However, the restored quality can affect some factors of QoE (fatigue, effort, etc.) which are not reflected by the quality scores. A method considering the evaluation either of the AV quality only received but of the quality of experience, widely considered, could allow to report better the influence of the sound and image quality on the spectator. The present work is centered on the research of an alternative method to current methods of quality assessment for multimedia applications in a context of viewing/listening of 2D or 3D AV contents. The proposed approach addresses the QoE in terms of analysis of subjective indicators and tonic physiological (electrodermal activity, heart rate, peripheral cutaneous temperature, blood volume pulse) and oculars indicators (PERCLOS, duration and frequency of the blinking of the eye, number of saccadic movements, pupillary diameter). Physiological and ocular measures have for advantage not to be subjected to the biases of the subjective measures (representativeness, scales, etc.) and to reflect phenomena such as fatigue or mental effort, potentially induced by the presence of audio and/or video degradations, which may be critical in terms of QoE. Two protocols were tested to study the relevance of this approach. The results showed that QAV modulates the subjective measures and have putted forward the insufficiency of quality rates to reflect faithfully this effect. The impact of the quality on the physiological and ocular measures is less obvious. A set of factors in particular connected to certain attributes of the test contents, as the dynamics or the luminosity, would have been able to mask or decrease the quality effects observation on gathered measures. However, two of the physiological indicators reacted to the presence of audio and/or video degradations when these were accumulated to the detrimental effect of other factors (3D video or test period effect)., Dans un contexte fortement concurrentiel, l'un des principaux enjeux pour les acteurs de l'offre de services audiovisuels (AV) est de garantir au spectateur une qualité d'expérience (QoE) optimale. Aujourd'hui, la QoE est souvent restreinte à la perception de la qualité audiovisuelle restituée (QAV) par le système. Elle est principalement mesurée à travers la collecte de notes données par des participants sur des échelles de qualité, après visualisation et écoute de séquences AV traitées par le ou les technologies à évaluer. Ces tests subjectifs suivent des procédures recommandées par l'Union Internationale des Télécommunications. Cependant, la qualité restituée peut affecter la QoE (fatigue, effort, etc.) sans être reflétée par les notes de qualité. Une méthode considérant l'évaluation non plus de la QAV perçue seule mais de la qualité d'expérience, plus largement considérée, pourrait permettre de mieux rendre compte de l'influence de la qualité du son et de l'image sur le spectateur. Le présent travail est centré sur la recherche d'une méthode alternative aux méthodes actuelles de l'évaluation de qualité pour applications multimédias dans un contexte de visualisation et d'écoute de contenus AV 2D ou 3D. L'approche proposée aborde la QoE sous l'angle de l'analyse conjointe d'indicateurs subjectifs et d'indicateurs toniques physiologiques (activité électrodermale, rythme cardiaque, température cutanée périphérique, volume sanguin périphérique) et oculaires (PERCLOS, durée et fréquence de clignement de loeil, nombre de saccades, diamètre pupillaire). Les mesures physiologiques et oculaires ont pour avantage de ne pas être assujetties aux biais des mesures subjectives (représentativité, échelles, etc.) et de traduire des phénomènes comme la fatigue ou l'effort mental, potentiellement induits par la présence de dégradations sur les signaux audio et/ou vidéo et pouvant être critiques du point de vue de la QoE. Deux protocoles ont été testés. Les résultats ont montré que la QAV module l'expérience subjective et que les notes de qualité ne sont pas suffisantes pour refléter fidèlement cet effet. L'influence de la QAV sur les mesures physiologiques et oculaires est moins évidente. Un ensemble de facteurs, notamment lié à certains attributs du contenu de test comme la dynamique ou la luminosité, aurait pu masquer ou atténuer l'observation d'un effet de la qualité restituée. Néanmoins, deux des indicateurs physiologiques ont réagi à la présence de dégradations audio et/ou vidéo lorsque celles-ci étaient cumulées à l'effet préjudiciable d'autres facteurs (vidéo 3D ou effet de passation).

This document presents an evaluation test suite for the initial assessment of proposed TCP modifications. The goal of the test suite is to allow researchers to quickly and easily evaluate their proposed TCP extensions in simulators and testbeds using a common set of well-defined, standard test cases, in order to compare and contrast proposals against standard TCP as well as other proposed modifications. This test suite is not intended to result in an exhaustive evaluation of a proposed TCP modification or new congestion control mechanism. Instead, the focus is on quickly and easily generating an initial evaluation report that allows the networking community to understand and discuss the behavioral aspects of a new proposal, in order to guide further experimentation that will be needed to fully investigate the specific aspects of a new proposal.

Most of the modern wireless communication systems as WiMAX, DVB-NGH, WiFi, HSPA+ and 4G have adopted the use of multiple antennas at the transmitter and the receiver, called multiple-input multiple-output (MIMO). Space time coding for MIMO systems is a promising technology to increase the data rate and enhance the reliability of wireless communications. Space-time block codes (STBCs) are commonly designed according to the rank-determinant criteria suitable at high signal to noise ratios (SNRs). In contrast, wireless communication standards employ MIMO technology with capacity-approaching forward-error correcting (FEC) codes like turbo codes and low-density parity-check (LDPC) codes, ensuring low error rates even at low SNRs. In this thesis, we investigate the design of STBCs for MIMO systems with capacity-approaching FEC codes. We start by proposing a non-asymptotic STBC design criterion based on the bitwise mutual information (BMI) maximization between transmitted and soft estimated bits at a specific target SNR. According to the BMI criterion, we optimize several conventional STBCs. Their design parameters are shown to be SNR-dependent leading to the proposal of adaptive STBCs. Proposed adaptive STBCs offer identical or better performance than standard WiMAX profiles for all coding rates, without increasing the detection complexity. Among them, the proposed adaptive trace-orthonormal STBC can pass continuously from spatial multiplexing, suitable at low SNRs and therefore at low coding rates, to the Golden code, optimal at high SNRs. Uncorrelated, correlated channels and transmit antenna selection are considered. We design adaptive STBCs for these cases offering identical or better performance than conventional non-adaptive STBCs. In addition, conventional STBCs are designed in a way achieving the asymptotic DMT frontier. Recently, the finite-SNR DMT has been proposed to characterize the DMT at finite SNRs. Our last contribution consists of the derivation of the exact finite-SNR DMT for MIMO channels with dual antennas at the transmitter and/or the receiver. Both uncorrelated and correlated Rayleigh fading channels are considered. It is shown that at realistic SNRs, achievable diversity gains are significantly lower than asymptotic values. This finite-SNR could provide new insights on the design of STBCs at operational SNRs.; Les systèmes de communication modernes sans fil tels que WiMAX, DVB, WiFi, HSPA+ et 4G ont adopté l'utilisation de plusieurs antennes en émission et en réception. Pour ces systèmes dits Multiple-Input Multiple-Output (MIMO), le codage espace-temps en blocs ou Space Time Block Codes (STBCs) est une technologie prometteuse permettant d'augmenter le débit et la fiabilité des communications sans fil. Les STBCs sont souvent conçus selon des critères asymptotiques, appropriés pour les rapports signal-à-bruit (RSB) élevés. En revanche, les standards définissent l'utilisation du codage MIMO en association avec un codage correcteur d'erreur puissant ou Forward Error Correcting (FEC) comme un turbo code ou un code Low-Density Parity-Check (LDPC) garantissant de faibles taux d'erreurs même pour de faibles RSBs. Dans cette thèse, nous étudions la construction des STBCs pour les systèmes MIMO utilisant un FEC puissant. Dans un premier temps, nous proposons un critère de construction non asymptotique des STBCs, basé sur la maximisation de l'information mutuelle entre les bits émis et reçus, dite Bitwise Mutual Information (BMI). Selon ce critère d'information mutuelle, nous optimisons plusieurs STBCs. Ensuite, nous proposons des STBCs adaptatifs grâce à l'optimisation de leurs paramètres selon le RSB. Les codes proposés conduisent à des performances identiques ou meilleures que les codes du standard WiMAX pour tous les rendements de codage FEC, sans pour autant augmenter la complexité de détection. Parmi eux, le code trace-orthonormal adaptatif proposé permet de passer de manière continue du multiplexage spatial, adapté pour les faibles RSBs et donc pour les rendements de codage faibles, au code d'or, optimal à fort RSB. Les canaux non corrélés, corrélés et une sélection d'antennes à l'émission sont considérés. Nous montrons qu'il est possible de construire des codes STBC adaptatifs également pour ces cas de figure et qu'ils présentent des performances identiques ou meilleures que les codes non adaptatifs. De surcroît, les STBCs classiques sont construits de manière à atteindre la frontière asymptotique du compromis diversité-gain de multiplexage ou Diversity-Multiplexing Tradeoff (DMT). Récemment, un DMT dépendant du RSB ou finite-SNR DMT a été proposé visant à caractériser le DMT selon le RSB. Notre dernière contribution consiste à dériver l'expression exacte du DMT à RSB fini pour les systèmes MIMO ayant deux antennes en émission et/ou en réception. Les canaux de Rayleigh non corrélés et corrélés sont considérés. Pour les RSB opérationnels, nous montrons que les gains de diversité atteints sont largement inférieurs aux valeurs asymptotiques. Ce DMT peut s'avérer être un nouvel outil de grande utilité pour construire des STBCs efficaces pour différentes valeurs de RSBs opérationnels.

In this thesis the main objectives were to improve the liquid crystal shutters and to develop a stereoscopic vision application called 3D Dual View. The vision quality of a 3D system based on active glasses is direct related to the performance of the liquid crystal shutters. There are a lot of parameters that plays an important role in the quality of 3D glasses. Thus, efforts were concentrated in the organization of the liquid crystal molecules between the substrates and in the liquid crystal itself. We studied different configurations of shutters using nematic liquid crystal and ferroelectric liquid crystal (smectic), with and without polymer. Furthermore, the ferroelectric samples were analyzed using a full optical snapshot matrix Mueller polarimenter made by UBO (Université de Bretagne Occidentale) in partnership with Télécom-Bretagne. The second part was the development of 3D Dual View System. It is a stereoscopic vision system based on a mixture of active and passive 3D solution which displays a 3D image that can be viewed simultaneously by two spectators, but from different perspectives. To allow two different points-of-view of a scene or object in three dimensions, the system has to multiplex four images, one pair to form the 3D image for one viewer in one perspective and the other pair for the second viewer in other perspective. We describe different techniques to multiplex and demultiplex the video streams taking into account the physiological aspects, market, image quality and the crosstalk. The crosstalk between the images leads to an effect called ghosting, which the viewer sees a low intensity image that belongs to the other viewer. Then, we also characterized the ghosting effect (crosstalk) and proposed an algorithm of ghostbusting to compensate it., Dans cette thèse, les principaux objectifs étaient d'améliorer les obturateurs à cristaux liquides et la vision stéréoscopique pour développer l¿application 3D Dual View. La qualité du système de vision 3D basée sur les lunettes actives est directement liée à la performance des obturateurs à cristaux liquides. Ainsi, les efforts ont été concentrés dans l'organisation des molécules de cristaux liquides entre les substrats et dans le cristal liquide lui-même. Nous avons étudié les obturateurs en utilisant différentes configurations de cristal liquide nématique et cristaux liquides ferroélectriques (smectique), avec et sans polymère. En outre, les échantillons ferroélectriques ont été analysés en utilisant un polarimètre de Mueller faite par UBO (Université de Bretagne Occidentale). La deuxième partie a été le développement de la 3D View Dual. Il s'agit d'un système de vision stéréoscopique basé sur un mélange de solution 3D active et passive pour afficher une image 3D que peut être vu simultanément par deux spectateurs, mais à partir de perspectives différentes. Pour permettre deux points de vue différents d'une scène ou d'un objet en trois dimensions, le système doit multiplexer quatre images, une paire pour former l'image 3D dans une perspective et l'autre paire pour le deuxième spectateur dans un autre point de vue. Nous décrivons les différentes techniques de multiplexage et démultiplexage des flux vidéo en tenant compte des aspects physiologiques, le marché, la qualité de l'image et de la diaphonie. La diaphonie entre les images conduites à un effet appelé ghosting, que le spectateur voit une image à faible intensité de l'autre spectateur. Ensuite, nous avons caractérisé également l'effet fantôme et proposé un algorithme pour compenser cela.

Over the last ten years, the number of laptop computers, personal digital assistants (PDAs) and other mobile terminals has massively increased. This evolution has led to a huge demand of wireless communications, in the purpose of avoiding wires and connectors to supply mobility in various places such as offices, homes, rail stations or airports. To date, this mobility is mainly offered by radiofrequency (RF) communications using Wi-Fi channels, with a maximum bitrate of 300 Mbps. However, new indoor applications such as non-compressed high-definition (HD) video transfer or remote hard-disk backup require much higher bandwidths (> 2Gbps). Such a bitrate can be transmitted using an optical wireless communications OWC system. In this thesis, a new architecture of OWC has been proposed and studied according to the GROWTH criteria (GReen Optical Wireless InTo Home network). This architecture is based on distributed free-space optical pico-cells in each room of the home interconnected by optical fibers and offering bitrates that exceed 1 Gbps. The work is divided into four parts: dimensioning of the systems and the selection of associated opto-electronics technologies, simulation of the hybrid optical channel (fiber optics + free-space) using the VPI Transmission Maker and Matlab softwares, choice of the wavelength and finally the experimental measurements to validate the performance of the system.; Pendant la dernière décennie, le nombre des ordinateurs portables, assistants personnel numérique et autres terminaux mobiles a massivement augmenté. Cela a conduit à une énorme demande de communications sans fil pour offrir la mobilité dans différents endroits tels que les bureaux de travail, les gares ferroviaires ou les aéroports. A ce jour, cette mobilité est principalement offerte par les communications radiofréquences tel que le WiFi, ayant un débit maximal de 300 Mbit/s. Cependant, des nouvelles applications telles que le transfert des vidéos HD non-compressées ou le sauvegarde des disques durs à distance nécessitent une bande passante plus importante (> 2 Gbit/s). Ce débit peut être transmis en utilisant les communications optiques sans fil. Dans cette thèse, une nouvelle architecture de transmissions optiques sans fil est proposée et étudiée selon le critère GROWTH (GReen Optical Wireless InTo Home network). Cette architecture est basée sur la distribution des pico-cellules optiques en espace libre dans les différentes pièces de la maison par l¿intermédiaire d¿une interconnexion fibrée offrant un débit dépassant le Gbit/s. Ce travail est divisé en quatre parties : le dimensionnement du système et la sélection des technologies optoélectroniques associées, la simulation su canal optique hybride (fibre optique + espace libre) en utilisant les logiciel VPI Transmission Maker et Matlab, le choix de la longueur d¿onde et finalement, les mesures expérimentales pour valider la performance du système.

The research context of this thesis is the inter-cultural development of computer tools. The thesis considers as case study the Nasa people, a Colombian native society, which preserves different traditions and cultural particularities. The research questioning emerges from the sociocultural differences between a rural society, such as the Nasa, and the computer-producing societies. In general, cultural adaptation processes focus on the linguistic translation and factors easy to study. However, the developer¿s culture is implicit in a wide range of aspects of the production of interactive systems. For example, the office metaphor, commonly used in personal computers, is based on everyday objects found in a urban work context. Nevertheless, desktops, files, folders are less familiar in the Nasa environment, resulting in a misunderstood analogy. This thesis accomplish two main contributions. First, a cultural model for the study of important sociocultural characteristics in the development of computer tools (language, environment and technology, social organization, spatial structures and non-verbal signs.) Second, a design description method that integrates the cultural characteristics identified by the model into design patterns. These contributions have been applied in the Nasa context, where two different tools have been developed following a participative method. These tools were designed and evaluated with students and teachers of two schools. An initial catalog of patterns describes how the design issues found have been resolved; Le contexte de recherche de cette thèse est le développement d'outils informatiques dans un cadre interculturel. La thèse prend comme cas d'étude le peuple nasa, aborigène de Colombie conservant d'importantes caractéristiques culturelles. La problématique de recherche est née à partir des différences culturelles entre ce peuple rural et la société productrice des dispositifs informatiques. Les processus d'adaptation culturelle se concentrent en général sur la traduction textuelle et sur des éléments faciles à étudier. Cependant, la culture est implicite dans une large gamme d'aspects de la conception et utilisation d'un système informatique. Par exemple, la métaphore du bureau est basée sur des éléments typiques d'un environnement de travail urbain. Toutefois, les dossiers, fichiers et autres composants de l'interface sont moins courants dans le contexte nasa. Cette thèse réalise deux contributions majeures. Premièrement, un modèle culturel qui aide à l'étude de caractéristiques socioculturelles importantes dans le développement d'outils informatiques (la langue, l'environnement et la technologie, l'organisation sociale, la structuration de l'espace, et les signes non-linguistiques). Deuxièmement, une méthode de description de conception intégrant les caractéristiques culturelles à des patrons de conception. Ceux-ci rendent possible la représentation de l'influence de la culture sur la production d'un outil. Ces contributions ont été appliquées dans le contexte nasa et deux outils ont été mis en oeuvre dans deux écoles en suivant une méthode de conception participative. Un catalogue initial de patrons décrit la résolution de différents problèmes de conception.

Diffractive optical elements (DOEs) are components widely used for laser beam shaping and data storage. The aim of this study is the fabrication of efficient DOEs which correspond to current industrial needs, by a simple, reproducible and low-cost process. A first approach investigated adresses holographic recording of gratings in photopolymerisable materials with a three-components photo-initiator system. These systems are photochemically more efficient (high polymerisation speed and rate), corrected first-order diffraction efficiencies higher than 90% are obtained after optimisation of the materials. The second approach centres on DOE fabrication in a sol-gel hybrid material from the ORMOCER®s family. This new material is shown to be more efficient (transparency, thermal, chemical and mechanical stabilities) than photoresist, microstructured initially material. The final DOE is created by moulding from a photoresist prototype which is obtained by parallel direct-write photolithography at 436 nm. This process is developed, optimised and validated by several structural and functional characterisations, to obtain zero-order diffraction efficiencies lower than 1%. This fabrication method is used to realise prototypes and small series DOEs on substrates of different sizes and materials (silicon, glass, silica, ceramic and plastic) to extend their application field.; Les éléments optiques diffractifs (EODs) sont des composants largement utilisés pour la mise en forme de faisceaux laser et le stockage d'information. L'objectif de cette étude est la fabrication d'EODs, qui soient performants et répondent aux besoins actuels des industriels, selon un procédé simple à mettre en 'uvre, reproductible et pour un coût raisonnable. Une première approche a porté sur l'enregistrement holographique de réseaux dans des matériaux photopolymérisables où le système photo-amorceur est un système à trois composants. Ce dernier étant plus performant d'un point de vue photochimique (vitesse et taux de polymérisation élevés), l'optimisation de ces matériaux a conduit à des rendements de diffraction corrigés dans l'ordre 1 supérieurs à 90%. La seconde approche correspond à la fabrication d'EODs dans un matériau sol-gel hybride de la famille des ORMOCER®s, qui est plus performant (transparence, stabilités thermique, chimique et mécanique) que la photorésine initialement mise en 'uvre. L'élément final est créé par moulage à partir d'un EOD en photorésine obtenu par photolithographie à écriture directe parallèle à 436 nm. Ce procédé a été mis en place, optimisé et validé grâce à de nombreuses caractérisations structurelles et fonctionnelles, ce qui conduit à une nouvelle génération d'EODs présentant des efficacités de diffraction à l'ordre 0 inférieures à 1%. Ainsi, cette méthode de fabrication a pu être utilisée pour fabriquer des composants en petites séries ou pour le prototypage, sur des substrats de tailles et de matériaux différents (silicium, verre, silice, céramique et plastique), afin d'étendre le champ d'applications des EODs.

Coherent optical detection and digital signal processing are at the heart of the new generation optical transmission systems. These systems use spectrally efficient modulation formats and are very robust to the propagation impairments of the optical channel. Thus, they allow telecommunications carriers to increase dramatically the capacity of their transport networks while keeping their existing fiber infrastructures. This thesis develops various issues related to the design of digital functions for coherent optical receivers operating at 100 Gb/s and beyond. It first addresses the computational complexity of digital equalization of the optical channel, and evaluates the contribution of frequency-domain techniques in order to make the processing compatible with the implementation constraints at very high speed. The second point of the thesis concerns the potential difficulties with the use of polarization multiplexing. The final part deals with the joint equalization and carrier synchronization for application to highly spectrally efficient modulation formats.; La détection optique cohérente et le traitement numérique du signal sont au coeur de la nouvelle génération de systèmes de transmission sur fibre. Ces systèmes utilisent des formats de modulation à grande efficacité spectrale et sont très robustes à la propagation sur le canal de transmission optique. Ils offrent ainsi aux opérateurs de télécommunications les moyens de décupler la capacité de leurs réseaux de transport tout en conservant leurs infrastructures fibre existantes. Cette thèse développe différentes problématiques relatives à la conception de fonctions numériques pour les récepteurs optiques à détection cohérente fonctionnant aux débits de 100 Gbit/s et au-delà. Elle aborde les aspects de complexité calculatoire de l'égalisation numérique du canal optique, puis évalue l'apport des techniques dans le domaine fréquentiel en vue de rendre les traitements compatibles avec les contraintes matérielles de la mise en oeuvre à très haut débit. Le second point étudié concerne les difficultés potentielles de l'utilisation du multiplexage en polarisation. La dernière partie de la thèse traite de l'étude conjointe des fonctions d'égalisation et de synchronisation porteuse et phase pour l'application aux formats de modulation à très grande efficacité spectrale.

The turbo codes are a well known channel coding technique widely used because of their outstanding error decoding performance close to the Shannon limit. These codes were proposed using a clever pragmatic approach where a set of concepts that had been previously introduced, together with the iterative processing of data, are successfully combined to obtain close to optimal decoding performance capabilities. However, precisely because this iterative processing, high latency values appear and the achievable decoder throughput is limited. At the beginning of our research activities, the fastest turbo decoder architecture introduced in the literature achieved a throughput peak value around 700 Mbit/s. There were also several works that proposed architectures capable of achieving throughput values around 100 Mbit/s. Research opportunities were then available in order to establish architectural solutions that enable the decoding at a few Gbit/s, so that the industrial requirements are fulfilled and future high performance digital communication systems can be conceived. The first part of this work is devoted to the study of the turbo codes at an algorithmic level. Several SISO decoder algorithms are explored, and different parallel turbo decoder techniques are analyzed. The convergence of parallel turbo decoder is specially considered. To this end the EXtrinsic Information Transfer (EXIT) charts are used. Conclusions derived from these kind of diagrams have served to propose a novel SISO decoder schedule to be used in shuffled turbo decoder architectures. The architectural issues when implementing high parallel turbo decoder are considered in the second part of this thesis. We propose a high throughput low complexity radix-16 SISO decoder. This decoder is intended to break the bottleneck that appears because of the recursive operations in the heart of the turbo decoding algorithm. The design of this architecture was possible thanks to the elimination of parallel paths in a radix-16 trellis diagram transition. The proposed SISO decoder implements a high speed radix-8 Add Compare Select (ACS) unit which exhibits a lower hardware complexity and lower critical path compared with a radix-16 ACS unit. Our radix-16 SISO decoder degrades the turbo decoder error correcting performance. Therefore, we have proposed two techniques so that the architecture can be used in practical applications. Thus, architectural solutions to build high parallel turbo decoder architectures, which integrate our SISO decoder, are presented. Finally, a methodology to efficiently explore the design space of parallel turbo decoder architectures is described. The main objective of this approach is to reduce the time to market constraint by designing turbo decoder architectures for a given throughput., Les turbocodes sont des codes correcteurs d'erreurs qui présentent des performances remarquables, proches de la limite théorique de Shannon. Ils utilisent un décodage itératif qui permet d'avoir une complexité matérielle limitée. Cependant, à cause de ce traitement itératif le débit de décodage est fortement réduit. Au début de nos activités de recherche l'architecture la plus rapide de turbo-décodage dans la littérature atteignait un débit autour de 700 Mbit/s. Plusieurs autres travaux proposaient des architectures capables d'atteindre des débits d'environ 100 Mbit/s. Des travaux de recherche devaient donc se faire pour concevoir des architectures qui permettaient le décodage à plusieurs Gbit/s. Ainsi, les besoins de l'industrie peuvent être atteints et des systèmes de communication de haute performance peuvent être conçus dans le futur. La première partie de cette thèse étudie les turbocodes à partir d'un point de vue algorithmique. Plusieurs algorithmes pour les décodeurs SISO sont explorés, ainsi que les techniques de parallélisme de turbo-décodage. L'analyse de la convergence des turbo-décodeurs parallèles est effectuée, et un nouvel ordonnancement pour turbo-décodeurs shuffled est présenté. Pour ce faire, les diagrammes d'EXIT (EXtrinsic Information Transfer) sont utilisés. Leur emploi nous a permis de concevoir un nouvel ordonnancement pour turbo-décodeurs shuffled. Dans la seconde partie de la thèse nous considérons les problèmes architecturaux qui apparaissent lors de la mise en oeuvre de turbo-décodeurs. Ainsi, un décodeur SISO radix-16 est conçu pour briser le goulot d'étranglement de l'algorithme de turbo-décodage. C'est un décodeur SISO de faible complexité qui est utilisé comme le principal bloc de calcul d'une architecture turbo-décodage hautement parallèle. Ce décodeur SISO est basé sur l¿élimination des chemins parallèles dans le diagramme d¿un treillis radix-16. Pour maîtriser la complexité il utilise une unité ACS (Add Compare Select) radix-8, ce qui nous permet aussi de réduire le chemin critique. Deux techniques complémentaires sont introduites afin de surmonter la dégradation qui apparaît lorsque des turbo-décodeurs basés sur le décodeur SISO proposé sont considérées. Nous proposons également des solutions architecturales pour concevoir des turbo-décodeurs hautement parallèles radix-16. Enfin, nous présentons une méthodologie pour explorer efficacement l'espace de conception des différentes architectures de turbo-décodage. Le but principal est de réduire le temps de conception de manière à pouvoir estimer le débit qui peut être attendu dès le début du processus de conception.

The increasing number of mobile terminals in home and in-building networks for indoor environments including offices, train stations and airports entails demanding bit-rate requirements with unprecedented increase in energy consumption. Considering the energy required per user terminal to access the Internet, more than half of the total energy used from the core network to the end user terminal is consumed in the home / in-building network. In the purpose to limit the energy consumed within an in-building infrastructure, whilst enabling higher bit-rates, a promising approach is to provide the wireless coverage by sharing the transmitted power among several distributed antennas. Therefore, a distributed antenna system (DAS) using radio-over-fiber (RoF) links is considered in the present study. One objective is to model and compute the system energy efficiency, as defined by the consumed power to the effective bit-rate ratio, and to compare it to that of a conventional single antenna system. The simulation results based on both power consumption measurements in Wi-Fi networks and power consumption modeling of radio-over-fiber links, show that a RoF-DAS can be up to three times more energy efficient than a conventional system for the same total radiated power. For the deployment of distributed antenna systems in indoor areas, a method is proposed to optimize their energy efficiency. Knowing the probability of presence of the terminals within a given area, the proposed method can determine the number of distributed antennas and the total radiated power. Finally, the present thesis studies algorithms for setting home equipment in standby mode and switching off distributed antennas when no connection is active. These algorithms add on to the aforementioned modeling and enable further reduction of energy consumption in home networks by more than 45% for an eight-hour day., La multiplication des terminaux mobiles dans les réseaux domestiques indoor tels que les habitations, les locaux professionnels ou encore les gares et les aéroports, entraîne une demande de plus en plus exigeante en terme de débit et une consommation énergétique accrue. Si on considère l'énergie consommée par utilisateur lors d'une connexion internet sur l'ensemble du réseau (du réseau coeur au terminal), plus de la moitié de l'énergie est consommée dans le réseau domestique. Pour limiter cette consommation énergétique domestique, tout en permettant une augmentation des débits, un système à antennes distribuées (DAS) utilisant des liens radio-sur-fibre est étudié dans cette thèse. Un premier objectif est de modéliser l'efficacité énergétique de cette architecture, définie comme étant le rapport de la puissance totale sur le débit effectif de transmission, de la calculer, puis de la comparer à celle d'un système mono-antenne. Les résultats de simulations, basés, à la fois sur la mesure expérimentale de la consommation de puissance dans des réseaux Wi-Fi, et une modélisation de la consommation des liens radio-sur-fibre permettent de montrer qu'un DAS peut être jusqu'à trois fois plus efficace énergétiquement qu'un système conventionnel en considérant une même puissance totale rayonnée. Ensuite, afin de déployer un système à antennes distribuées dans un espace indoor donné, une méthode est proposée pour optimiser l'efficacité énergétique. Elle permet à partir de la probabilité de présence des terminaux dans l'espace considéré, de déterminer le nombre optimal d'antennes distribuées ainsi que la puissance totale rayonnée. Cette thèse propose enfin des algorithmes de mise en veille d'équipement domestique et de désactivation des antennes distribuées en l'absence de connexion. Ces algorithmes complètent la modélisation précédente et peuvent permettre de réduire de plus de 45% la consommation énergétique d'un réseau domestique ayant une activité journalière de 8h.

Over the last ten years, the number of laptop computers, personal digital assistants (PDAs) and other mobile terminals has massively increased. This evolution has led to a huge demand of wireless communications, in the purpose of avoiding wires and connectors to supply mobility in various places such as offices, homes, rail stations or airports. To date, this mobility is mainly offered by radiofrequency (RF) communications using Wi-Fi channels, with a maximum bitrate of 300 Mbps. However, new indoor applications such as non-compressed high-definition (HD) video transfer or remote hard-disk backup require much higher bandwidths (> 2Gbps). Such a bitrate can be transmitted using an optical wireless communications OWC system. In this thesis, a new architecture of OWC has been proposed and studied according to the GROWTH criteria (GReen Optical Wireless InTo Home network). This architecture is based on distributed free-space optical pico-cells in each room of the home interconnected by optical fibers and offering bitrates that exceed 1 Gbps. The work is divided into four parts: dimensioning of the systems and the selection of associated opto-electronics technologies, simulation of the hybrid optical channel (fiber optics + free-space) using the VPI Transmission Maker and Matlab softwares, choice of the wavelength and finally the experimental measurements to validate the performance of the system., Pendant la dernière décennie, le nombre des ordinateurs portables, assistants personnel numérique et autres terminaux mobiles a massivement augmenté. Cela a conduit à une énorme demande de communications sans fil pour offrir la mobilité dans différents endroits tels que les bureaux de travail, les gares ferroviaires ou les aéroports. A ce jour, cette mobilité est principalement offerte par les communications radiofréquences tel que le WiFi, ayant un débit maximal de 300 Mbit/s. Cependant, des nouvelles applications telles que le transfert des vidéos HD non-compressées ou le sauvegarde des disques durs à distance nécessitent une bande passante plus importante (> 2 Gbit/s). Ce débit peut être transmis en utilisant les communications optiques sans fil. Dans cette thèse, une nouvelle architecture de transmissions optiques sans fil est proposée et étudiée selon le critère GROWTH (GReen Optical Wireless InTo Home network). Cette architecture est basée sur la distribution des pico-cellules optiques en espace libre dans les différentes pièces de la maison par l¿intermédiaire d¿une interconnexion fibrée offrant un débit dépassant le Gbit/s. Ce travail est divisé en quatre parties : le dimensionnement du système et la sélection des technologies optoélectroniques associées, la simulation su canal optique hybride (fibre optique + espace libre) en utilisant les logiciel VPI Transmission Maker et Matlab, le choix de la longueur d¿onde et finalement, les mesures expérimentales pour valider la performance du système.

Although there are many risk scores in the health field to predict disease risk, they are not as used as they could be to individualize and enhance prevention based on an estimated risk level. In order to facilitate the production of risk scores that are efficient in detecting high risk profiles and that fit to the context of use, we suggest a risk score building process. In order to conduct experiments, we build an information system architecture that supports the building and use process of risk scores. Thanks to the implementation of this architecture, we use our process to experiment the creation of breast cancer risk scores based on a publicly available american database and on the E3N French cohort study database. Using the breast cancer example, we show that it is possible to obtain comparable performances in terms of discrimination and better performances in calibration than available risk scores of the literature, using a readable k-nearest-neighbor algorithm and less attributes., Bien que de nombreux scores existent dans le domaine de la santé pour prédire un risque de maladie, ceux-ci sont peu utilisés alors qu'ils pourraient servir à individualiser la prévention pour la renforcer en fonction du niveau de risque estimé. Pour faciliter la production de scores performants dans la détection des profils à risque et adaptés au contexte d'utilisation, nous proposons un processus de construction de scores de risque. Afin de mener des expérimentations, nous spécifions l'architecture d'un système d'information qui supporte les processus de production et d'utilisation de scores de risque. Grâce à la mise en oeuvre d'une partie de cette architecture, nous utilisons notre processus pour expérimenter la création de scores de risque du cancer du sein basés sur une base de données américaine publique et sur les données françaises de l'étude de cohorte E3N. Sur l'exemple du cancer du sein, nous montrons qu'il est possible d'obtenir des performances comparables en termes de discrimination et supérieures en termes de calibration à celles de la littérature avec l'algorithme des plus proches voisins qui est compréhensible par les médecins et patients, tout en utilisant moins d'attributs.

Influence of search neutrality on the economics of advertisement-financed content; The recently raised search neutrality debate questions the ranking methods implemented by search engines: when a search is performed, do they (or should they) display the web pages ordered according to the quality-of-experience (relevance) of the content? In this paper, we analyze that question in a setting when content is offered for free, content providers making revenue through advertising. For content providers, determining the amount of advertising to add to their content is a crucial strategic decision. Modeling the trade-off between the revenue per visit and the attractiveness, we investigate the interactions among competing content providers as a non-cooperative game, and consider the equilibrium situations to compare the different ranking policies. Our results indicate that when the search engine is not involved with any high-quality content provider, then it is in its best interest to implement a neutral ranking, which also maximizes user perceived quality-of-experience and favors innovation. On the other hand, if the search engine controls some high-quality content, then favoring it in its ranking and adding more advertisement yields a larger revenue. This is not necessarily at the expense of user perceived quality, but drastically reduces the advertising revenues of the other content providers, hence reducing their chances to innovate.

Large variety of channel coding techniques are specified in existing and emerging digital communication standards, each suitable for specific application needs (frame size, transmission channel, signal-to-noise ratio, bandwidth, etc). Considering the emerging multi-mode and multi-standard applications, as well as the increasing interest for Software Defined Radio (SDR) and Cognitive Radio (CR) applications, flexible implementations combining multiple error correction techniques becomes mandatory. However, the need of optimal solutions in terms of performance, area, and power consumption is increasing too and cannot be neglected against flexibility. In this context, this thesis work has investigated multi-ASIP architecture model towards the target of unifying flexibility-oriented and optimization-oriented approaches in the design of flexible channel decoders. By considering mainly the challenging Turbo and LDPC decoding applications, multi-ASIP channel decoder architectures are proposed targeting high flexibility combined with high architecture efficiency in terms of bits/cycle/iteration/mm2. Different architecture alternatives and design approaches are explored. Three original contributions have been proposed. The first one concerns the design of a scalable and flexible high throughput multi-ASIP LDPC/Turbo decoder. Several design objectives have been attained in this work in terms of scalability, resource sharing, and configurability speed. The proposed DecASIP supports the decoding of LDPC and Turbo codes specified in WiFi, WiMAX, and LTE standards. The achieved scalability through the multi-ASIP NoC based approach enables the accommodation of current and future high throughput requirements. The second contribution concerns the design of a parameterized ASIP for Turbo decoding (TDecASIP). Here the objective was to investigate the maximum attainable architecture efficiency for ASIP-based Turbo decoding when maximizing the usage of sub-block parallelism. Furthermore, with this architecture we demonstrated the possibility to design application-specific parameterized cores using the available ASIP design flow. The third contribution corresponds to the design of an optimized ASIP for LDPC decoding (LDecASIP). As for TDecASIP, the objective was to investigate the maximum attainable architecture efficiency for ASIP-based LDPC decoding by increasing the parallelism degree and the necessary memory bandwidth. A fourth main contribution of this thesis work concerns the hardware prototyping. A complete communication system platform including 4-DecASIP channel decoder has been prototyped on an FPGA-based logic emulation board. To our knowledge, this is the first demonstrated multi-ASIP NoC-based FPGA prototype that is capable of decoding LDPC and Turbo (SBTC and DBTC) codes. Furthermore, an ASIC integration of the 4-DecASIP system decoder has been accomplished by the CEA-LETI on the MAG3D Telecom chip which targets 4G communication applications. These results demonstrate the rapid design cycle and the effectiveness offered by the ASIP based design approach in this application domain to fine tune design trade-offs w.r.t. diverse design objectives.; De nombreuses techniques de codage de canal sont spécifiées dans les nouvelles normes de communications numériques, chacune adaptée à des besoins applicatifs spécifiques (taille de trame, type de canal de transmission, rapport signal-à-bruit, bande-passante, etc.). Si l'on considère les applications naissantes multi-mode et multi-standard, ainsi que l'intérêt croissant pour la radio logicielle et la radio cognitive, la combinaison de plusieurs techniques de correction d'erreur devient incontournable. Néanmoins, des solutions optimales en termes de performance, de consommation d'énergie et de surface sont encore à inventer et ne doivent pas être négligées au profit de la flexibilité. Dans ce contexte, ce travail de thèse a exploré le modèle d'architecture multi-ASIP dans le but d¿unifier l'approche orientée sur la flexibilité et celle orientée sur l'optimalité dans la conception de décodeurs de canal flexibles. En considérant principalement les applications exigeantes de décodage itératif des turbocodes et des codes LDPC, des architectures multi-ASIP de décodeurs de canal sont proposées ciblant une grande flexibilité combinée à une haute efficacité architecturale en termes de bits/cycle/iteration/mm2. Différentes solutions architecturales et différentes approches de conception sont explorées pour proposer trois contributions originales. La première contribution concerne la conception d'un décodeur LDPC/Turbo multi-ASIP extensible, flexible et haut débit. Plusieurs objectifs de conception sont atteints en termes d'extensibilité, de partage de ressources, et de vitesse de configuration. Le décodeur proposé, nommé DecASIP, supporte le décodage des codes LDPC et turbocodes spécifiés dans les normes WiFi, WiMAX et LTE. L'extensibilité apportée par l'approche multi-ASIP basée sur des réseaux sur puces (NoC) permet d'atteindre les besoins en haut débit des normes actuelles et futures. La deuxième contribution concerne la conception d'un ASIP paramétré pour le turbo-décodage (TDecASIP). L'objectif étant d'étudier l'efficacité maximale atteignable pour un turbo décodeur basé sur le concept ASIP en maximisant l¿exploitation du parallélisme de sous-blocs. En outre, avec cette architecture nous avons démontré la possibilité de concevoir des c¿urs de traitement paramétrables et dédiés à l¿application en utilisant le flot de conception ASIP existant. La troisième contribution correspond à la conception d'un ASIP optimisé pour le décodage des codes LDPC (LDecASIP). Comme pour TDecASIP, l'objectif étant d'étudier l'efficacité maximale atteignable pour un décodeur de codes LDPC basé sur le concept ASIP en augmentant le degré de parallélisme et la bande passante des mémoires. Une quatrième contribution principale de cette thèse porte sur le prototypage matériel. Une plateforme de communication complète intégrant 4-DecASIP pour le décodage de canal a été prototypé sur une carte à base de circuits FPGA. À notre connaissance, c'est le premier prototype FPGA publié de décodeur de canal flexible supportant le décodage des turbocodes et des codes LDPC avec une architecture multi-ASIP intégrant des NoC. De plus, une intégration ASIC de ce décodeur a été réalisée par le CEA-LETI dans la puce MAG3D visant des applications de communications pour la 4G. Ces résultats démontrent le cycle de conception rapide et l'efficacité offerte par l'approche de conception basée sur le concept ASIP dans ce domaine d'application, permettant ainsi d¿affiner les compromis de conception par rapport aux divers objectifs ciblés.

Complex systems such as aircraft cockpits, Air Traffic Control consoles or Unmanned Vehicle control stations, operators manage a set of tasks with high temporal dynamics and inducing frequent changes of situation within the same mission. These transitions between contexts (triggered by the addition, removal, interruption or retrieval of a task) may reduce operators' Situation Awareness. In this thesis, we introduce SAMANTA (Situation Awareness Modeling and ANalysis for Transition Amelioration), a model-based and user-centered methodology. Designed for Human Factors experts in charge of future systems' analysis and design, this methodology helps identifying and solving the difficulties caused by such transitions. The transitions analysis process is based on the dual description of operators' activity: the modeling of operators' task is associated with the definition of Situation Awareness requirements for each of their tasks (the tasks' context). The experts base their analysis on the characteristics obtained and provide recommendations for the new interfaces in order to support the foreseen impacts. End-users and Subject Matter Experts are involved at different key stages of the design process supported by this methodology. In order to support the implementation of SAMANTA by the analysts, we developped a specific web-based tool. The methodology has been applied to the design of future Unmanned Aerial Vehicle systems, detailing the analysis of two specific transitions., Les systèmes complexes actuels (cockpits, contrôle de trafic aérien, pilotage de drones,...) amènent les opérateurs à gérer un ensemble de tâches évoluant dynamiquement dans le temps, et imposent des changements fréquents de situation au cours d'une même mission. Ces transitions entre contextes (provoqués par l'ajout, le retrait, l'interruption ou la récupération d'une tâche) peuvent induire une rupture de la conscience de situation (Situation Awareness) de l'opérateur. Dans le cadre de cette thèse, nous introduisons la méthodologie SAMANTA (Situation Awareness Modeling and ANalysis for Transition Amelioration). Celle-ci, mise en oeuvre par les experts en charge de l'analyse et de la conception de futurs systèmes, contribue à l'étude et la résolution des difficultés engendrées par de telles transitions. Le processus d'analyse des transitions proposé s'appuie sur une approche duale de description des transitions à travers la modélisation des tâches, et des éléments de situation associés à chacune d'entre elles (les contextes). Les caractéristiques des transitions ainsi obtenues sont utilisées par l'analyste afin d'émettre des recommandations sur les interfaces du système considéré. Les utilisateurs (opérateurs de systèmes et experts du domaine) sont intégrés aux étapes clés du processus de conception. Un outil dédié a été développé dans le cadre de cette thèse dans le but de faciliter la mise en oeuvre de la méthodologie SAMANTA par les analystes. Une application concrète à la conception de futurs systèmes de drone est présentée, développant l'étude de deux transitions spécifiques.

Systems-on-chips in the field of digital communications are becoming extremely diversified and complex with the continuous emerging of new digital communication systems and standards. In this field, Turbo decoding is one of the most computation, communication, and memory intensive, and thus, power-consuming component. Besides the increasing performance requirements, emerging digital communication systems imply multi-standard interoperability which introduces the new implementation flexibility requirement. In this context, recent efforts have targeted the use of Application-Specific Instruction-set Processor models (ASIP). Such an architecture model enables the designer to freely tune the flexibility/performance trade-off as required by the considered application. However, the architecture efficiency of application-specific processors is directly related to the devised instruction set and pipeline stages usage. Most of recently proposed works do not present this key issue explicitly. Hence, the main objective of this thesis work is related to unifying flexibility-oriented and optimization-oriented approaches in the design of channel decoders. Towards this objective, several contributions have been proposed: (1) designing of a multi-standard ASIP-based Turbo decoder achieving high architecture efficiency in terms of bit/cycle/iteration/mm2, (2) optimizing of the dynamic reconfiguration speed of the proposed ASIP architecture supporting all parameters of 3GPP-LTE/WiMAX/DVB-RCS standards, (3) designing of low complexity ARP and QPP interleavers for butterfly scheme with Radix4 trellis compression technique, and (4) proposing and designing of a complete FPGA prototype for the proposed multi-standard Turbo decoder. Furthermore, towards the support of LDPC decoding, a first effort has been proposed for the design of a scalable and ¿exible high throughput multi-ASIP combined architecture for LDPC and Turbo decoding., Les systèmes sur puces dans le domaine des communications numériques deviennent extrêmement diversifiés et complexes avec la constante émergence de nouveaux standards et de nouvelles applications. Dans ce domaine, le turbo-décodeur est l'un des composants les plus exigeants en termes de calcul, de communication et de mémoire, donc de consommation d'énergie. Outre les exigences de performances croissantes, les nouveaux systèmes de communications numériques imposent une interopérabilité multi-standard qui introduit la nouvelle exigence de flexibilité de l'implémentation. Dans ce contexte, des travaux récents ont proposé l'utilisation du nouveau concept de processeurs à jeu d'instructions dédié à l'application (ASIP). Un tel modèle d'architecture permet au concepteur d'affiner librement le compromis flexibilité/performance tel que requis par l'application considérée. Toutefois, l'efficacité architecturale des processeurs dédiés à l'application est directement liée au jeu d'instruction défini ainsi qu'au taux d'utilisation des étages de pipeline. La plupart des travaux proposés récemment ne considèrent pas ces aspects explicitement. Par conséquent, ce travail de thèse s'inscrit dans l'objectif principal d'unifier l'approche orientée sur la flexibilité et celle orientée sur l'optimalité dans la conception de décodeurs de canal. Dans cet objectif, plusieurs contributions ont été proposées : (1) conception d'un turbo-décodeur multi-standard basé sur le concept ASIP assurant une efficacité architecturale élevée en bit/cycle/iteration/mm2, (2) optimisation de la vitesse de reconfiguration dynamique de l'ASIP proposé supportant tous les paramètres spécifiés dans les normes 3GPP-LTE/WiMAX/DVB-RCS, (3) conception d'entrelaceurs ARP et QPP de faible complexité pour le schéma de décodage de type papillon avec la technique de compression de treillis de type Radix4 et (4) proposition et mise en oeuvre d'un prototype FPGA de système de communication complet intégrant le turbo-décodeur multi-standard proposé. De plus, une première contribution a été proposée vers la conception d'une architecture multi-ASIP flexible et extensible supportant le décodage des turbocodes et des codes LDPC.

Iterative processing is widely adopted nowadays in modern wireless receivers for the decoding of advanced channel codes. The extension of this principle with an additional iterative feedback loop to the equalizer and to the demapper blocks has proven to provide excellent error rate performances in severe channel conditions (erasure, multipath, real fading channel models). However, the adoption of iterative processing with turbo decoding is constrained by the additional implied implementation complexity, heavily impacting throughput, latency and power consumption. In order to handle these issues and to enable the wide adoption of iterative processing, new system-level optimization techniques have to be investigated. In this work, we have studied the convergence speed and the system-level complexity of advanced receivers combining multiple iterative processes. The first part of this thesis was focusing on the study of combining iterative demodulation with turbo decoding, while the second part has extended this study to iterative MIMO receivers combining turbo equalization, turbo demodulation and turbo decoding. Various communication techniques and system parameters, as speci¿ed in emerging wireless communication applications, have been considered. Novel iteration schedulings of inner and outer feedback loops have been proposed to improve the convergence and reduce the overall complexity in terms of arithmetic operations and memory accesses. Furthermore, the conducted analysis and the proposed schedulings demonstrate the effectiveness of the outer feedback loops, even in terms of complexity, compared to the feed forward classical receivers. These results allowed the proposal of original complexity adaptive iterative receivers performing turbo decoding, turbo demodulation and turbo equalization., Le traitement itératif est actuellement largement répandu dans les récepteurs sans fil modernes pour le décodage des codes de canal avancés. L'extension de ce principe avec l'ajout d'une boucle de rétroaction vers l'égaliseur et le demappeur a montré d'excellentes performances dans des conditions sévères de canaux de transmission (effacement, multi-trajets, modèles réels de canaux à évanouissements). Toutefois, l'adoption du traitement itératif avec du turbo décodage est fortement limitée par la complexité d'implémentation engendrée, qui impacte fortement sur le débit, la latence et la consommation. Pour faire face à ces problèmes et permettre l'adoption généralisée du traitement itératif, de nouvelles techniques d'optimisation au niveau système doivent être exploitées. Dans ce travail, nous avons étudié la vitesse de convergence et la complexité au niveau système des récepteurs avancés combinant plusieurs processus itératifs. La première partie de cette thèse a été axée sur l'étude de la combinaison de la démodulation itérative avec du turbo décodage, tandis que la deuxième partie a étendu cette étude vers les récepteurs itératifs MIMO en appliquant de la turbo égalisation, de la turbo démodulation et du turbo décodage. Plusieurs techniques de communication et paramètres système, tels que spécifiés dans les applications émergentes de communication sans fil, ont été pris en compte. De nouveaux ordonnancements des itérations pour les boucles de rétroaction internes et externes ont été proposés pour améliorer la convergence et réduire la complexité globale en termes d'opérations arithmétiques et d'accès mémoire. En outre, l'analyse effectuée et les ordonnancements proposés démontrent l'efficacité des boucles de rétroaction externes, même en termes de complexité, par rapport aux récepteurs classiques non itératifs. Ces résultats ont permis la proposition de nouveaux récepteurs itératifs à complexité adaptative appliquant du turbo décodage, de la turbo démodulation et de la turbo égalisation.

Systems-on-chips in the field of digital communications are becoming extremely diversified and complex with the continuous emerging of new digital communication systems and standards. In this field, Turbo decoding is one of the most computation, communication, and memory intensive, and thus, power-consuming component. Besides the increasing performance requirements, emerging digital communication systems imply multi-standard interoperability which introduces the new implementation flexibility requirement. In this context, recent efforts have targeted the use of Application-Specific Instruction-set Processor models (ASIP). Such an architecture model enables the designer to freely tune the flexibility/performance trade-off as required by the considered application. However, the architecture efficiency of application-specific processors is directly related to the devised instruction set and pipeline stages usage. Most of recently proposed works do not present this key issue explicitly. Hence, the main objective of this thesis work is related to unifying flexibility-oriented and optimization-oriented approaches in the design of channel decoders. Towards this objective, several contributions have been proposed: (1) designing of a multi-standard ASIP-based Turbo decoder achieving high architecture efficiency in terms of bit/cycle/iteration/mm2, (2) optimizing of the dynamic reconfiguration speed of the proposed ASIP architecture supporting all parameters of 3GPP-LTE/WiMAX/DVB-RCS standards, (3) designing of low complexity ARP and QPP interleavers for butterfly scheme with Radix4 trellis compression technique, and (4) proposing and designing of a complete FPGA prototype for the proposed multi-standard Turbo decoder. Furthermore, towards the support of LDPC decoding, a first effort has been proposed for the design of a scalable and ¿exible high throughput multi-ASIP combined architecture for LDPC and Turbo decoding.; Les systèmes sur puces dans le domaine des communications numériques deviennent extrêmement diversifiés et complexes avec la constante émergence de nouveaux standards et de nouvelles applications. Dans ce domaine, le turbo-décodeur est l'un des composants les plus exigeants en termes de calcul, de communication et de mémoire, donc de consommation d'énergie. Outre les exigences de performances croissantes, les nouveaux systèmes de communications numériques imposent une interopérabilité multi-standard qui introduit la nouvelle exigence de flexibilité de l'implémentation. Dans ce contexte, des travaux récents ont proposé l'utilisation du nouveau concept de processeurs à jeu d'instructions dédié à l'application (ASIP). Un tel modèle d'architecture permet au concepteur d'affiner librement le compromis flexibilité/performance tel que requis par l'application considérée. Toutefois, l'efficacité architecturale des processeurs dédiés à l'application est directement liée au jeu d'instruction défini ainsi qu'au taux d'utilisation des étages de pipeline. La plupart des travaux proposés récemment ne considèrent pas ces aspects explicitement. Par conséquent, ce travail de thèse s'inscrit dans l'objectif principal d'unifier l'approche orientée sur la flexibilité et celle orientée sur l'optimalité dans la conception de décodeurs de canal. Dans cet objectif, plusieurs contributions ont été proposées : (1) conception d'un turbo-décodeur multi-standard basé sur le concept ASIP assurant une efficacité architecturale élevée en bit/cycle/iteration/mm2, (2) optimisation de la vitesse de reconfiguration dynamique de l'ASIP proposé supportant tous les paramètres spécifiés dans les normes 3GPP-LTE/WiMAX/DVB-RCS, (3) conception d'entrelaceurs ARP et QPP de faible complexité pour le schéma de décodage de type papillon avec la technique de compression de treillis de type Radix4 et (4) proposition et mise en oeuvre d'un prototype FPGA de système de communication complet intégrant le turbo-décodeur multi-standard proposé. De plus, une première contribution a été proposée vers la conception d'une architecture multi-ASIP flexible et extensible supportant le décodage des turbocodes et des codes LDPC.

Trust in automation is an essential characteristic of supervised control. Indeed, counter performance of man-machine duo caused by poor trust level (overtrust or undertrust) can lead to material or human damage. It is therefore necessary to assess the trust of the man to anticipate such situations and prevent their realization. Therefore, in this thesis, we propose an evaluation model of trust. For this, we defined two models. The first is a model of dialogue based on the theory of grounding and specific for supervised control. The second is an evaluation model of trust which describes the relationship between user trust and observation of his strategy dialogue obtained trough the first model. The theoretical contribution is accompanied by two experiments. They are contextualized in the field of multi-UAV control and more specifically for patrol and interception missions. The first experiment, with exploratory purposes, highlights the existence of a link between trust and dialogue. The second checks our evaluation model of trust. This thesis therefore provides the basis for an objective assessment of trust with the observation of man-machine dialogue., La confiance de l'homme envers la machine est une caractéristique essentielle du contrôle supervisé. En effet, des contres performances du couple homme-machine provoquées par un mauvais niveau de confiance (insuffisant ou excessif) peuvent conduire à des dégâts matériels ou humains. Il est donc nécessaire d'évaluer la confiance de l'homme pour anticiper de telles situations et ainsi empêcher leur réalisation. C'est pourquoi, dans cette thèse, nous proposons un modèle d'évaluation de la confiance. Pour cela, nous avons défini deux modèles. Le premier est un modèle de dialogue basé sur la théorie du grounding et spécifique au contrôle supervisé. Le second est un modèle d'évaluation de la confiance qui décrit le lien entre la confiance de l'homme et l'observation de sa stratégie de dialogue à l'aide du premier modèle. Cet apport théorique est accompagné de deux expérimentations. Elles sont contextualisées dans le domaine du contrôle multi-drones et plus spécifiquement pour les opérations de surveillance et d'interception. La première expérience, à but exploratoire, met en évidence l'existence d'un lien entre confiance et dialogue. La seconde permet de tester la validation de notre modèle d'évaluation de la confiance. Cette thèse apporte donc les bases d'une approche objective de l'évaluation de la confiance à partir de l'observation du dialogue homme-machine.

Trust in automation is an essential characteristic of supervised control. Indeed, counter performance of man-machine duo caused by poor trust level (overtrust or undertrust) can lead to material or human damage. It is therefore necessary to assess the trust of the man to anticipate such situations and prevent their realization. Therefore, in this thesis, we propose an evaluation model of trust. For this, we defined two models. The first is a model of dialogue based on the theory of grounding and specific for supervised control. The second is an evaluation model of trust which describes the relationship between user trust and observation of his strategy dialogue obtained trough the first model. The theoretical contribution is accompanied by two experiments. They are contextualized in the field of multi-UAV control and more specifically for patrol and interception missions. The first experiment, with exploratory purposes, highlights the existence of a link between trust and dialogue. The second checks our evaluation model of trust. This thesis therefore provides the basis for an objective assessment of trust with the observation of man-machine dialogue.; La confiance de l'homme envers la machine est une caractéristique essentielle du contrôle supervisé. En effet, des contres performances du couple homme-machine provoquées par un mauvais niveau de confiance (insuffisant ou excessif) peuvent conduire à des dégâts matériels ou humains. Il est donc nécessaire d'évaluer la confiance de l'homme pour anticiper de telles situations et ainsi empêcher leur réalisation. C'est pourquoi, dans cette thèse, nous proposons un modèle d'évaluation de la confiance. Pour cela, nous avons défini deux modèles. Le premier est un modèle de dialogue basé sur la théorie du grounding et spécifique au contrôle supervisé. Le second est un modèle d'évaluation de la confiance qui décrit le lien entre la confiance de l'homme et l'observation de sa stratégie de dialogue à l'aide du premier modèle. Cet apport théorique est accompagné de deux expérimentations. Elles sont contextualisées dans le domaine du contrôle multi-drones et plus spécifiquement pour les opérations de surveillance et d'interception. La première expérience, à but exploratoire, met en évidence l'existence d'un lien entre confiance et dialogue. La seconde permet de tester la validation de notre modèle d'évaluation de la confiance. Cette thèse apporte donc les bases d'une approche objective de l'évaluation de la confiance à partir de l'observation du dialogue homme-machine.

Using a multicriteria decision aid method to provide a recommendation requires the determination of numerous parameters. These parameters are obtained during a preference elicitation process, to construct an evaluation model that summarises the subjective aspects related to the decision-maker's perceptions or expectations, as for example the criteria weights, which appreciate the local role of each criterion in the construction of the overall evaluations. Two different approaches exist to specify theses values : - either via direct preference information, where the values are first assessed and then the overall evaluations are computed, or - via indirect preference information, where some a priori partial knowledge about the resulting evaluation model is used in order to infer plausible estimators of the parameters. However, determining precisely the numerical values of these parameters is an important issue: As the final recommendation is highly depending on these parameters, it is of the highest importance to avoid impreciseness or to be able to measure their impact on the modeling of the preferences. In addition, when considering an indirect elicitation of these parameters, according to an incomplete knowledge of the resulting evaluation model, the selection of one particular set of compatible parameters is also a very debatable question. The work we present in this thesis takes part within the multicriteria decision aid methods, more specifically within the outranking philosophy. It focuses on the stability concept, which characterises the impact of some possible impreciseness of the criteria weights on the evaluation model. According to a given vector of weights w, a positive (resp. negative) outranking statement is said to be stable if it only depends on the preorder of the weights, i.e. it is validated (resp. invalidated) for all vectors of weights having the same preorder than w. As it is easier for a decision-maker to validate a preorder than a precise vector of weights, every stable statements can be considered as safer. By contrast, an unstable statement may be reversed by a slight tuning of the weights, highlighting a great weakness and the need to provide precise weights. The thesis is divided into three parts. The first one is a brief state of the art about the decision aid domain, that focuses on the preference elicitation processes and robustness concerns, in order to motivate our work. The second part focuses on the stability concept, to give a theoretical framework to our work, more precisely with the defining of mathematical models to elicit a vector of weights compatible with a set of preferential information. Last but not least, the third part of the thesis intends to implement these models on real practical cases.; La mise en application d'une méthode d'aide multicritère à la décision requiert la fixation de nombreux paramètres dont les erreurs de précision peuvent avoir un impact non négligeable sur la recommandation fournie. Plus particulièrement, en présence d'un décideur novice, qui bien souvent construit ses préférences durant le processus d'aide à la décision, la détermination des paramètres ne peut être faite avec précision par questionnement direct et doit être incluse dans un processus d'élicitation de préférences tenant compte des difficultés et des imprécisions. Les travaux que nous défendons ici s'inscrivent au sein des méthodes d'aide à la décision, plus spécifiquement les méthodes de surclassement. Ils se concentrent autour de la notion de stabilité, qui permet de caractériser la dépendance des relations de surclassement aux paramètres de poids des critères. Une relation est alors dite stable lorsque celle-ci ne dépend pas d'une fixation précise de ces paramètres, mais uniquement de leur préordre. Après un bref état de l'art, nous étudions en détail la notion de stabilité et en déduisons des contraintes mathématiques permettant l'élicitation de jeux de poids des critères maximisant la stabilité et compatibles avec un ensemble d'informations préférentielles fournies par un décideur. Puis, nous définissons un protocole d'élicitation des paramètres, que nous testons avec divers décideurs afin d'en montrer la validé.

Fiber optics has become the core of todays telecommunications and data networking infrastructures. Thanks to its advantageous properties like low attenuation, huge bandwidth and immunity against electromagnetic interference fiber cables are replacing existing copper cables. They have been widely deployed to realize high-speed links that may carry either a single wavelength channel or multiple wavelength channels by means of wavelength division multiplexing (WDM). The rapid evolution of technology, coupled with the insatiable demand for bandwidth resulted with the existence of two generations of fiber optic networks. Existing recovery mechanisms make optical networks fault-tolerant. Fault tolerance refers to the ability of the network to reconfigure and reestablish communication upon a failure. Usual recovery mechanisms that deal with network failures can be divided into protection and restoration. The protection mechanism activates in advance backup resource that will be used in case of failure, while the restoration mechanism takes over backup resource upon a failure; that is why protection mechanisms can recover quickly but are more demanding in terms of resource. Restoration mechanisms are less demanding when it comes to resource and therefore may be less costly than protection mechanisms in term of initial investments, but they generate longer service disruption. The goal of the work conducted during this thesis was to find a solution for technical implementation of the proactive fault detection and fast recovery in the core optical network. This dissertation outlines the different solutions and their evaluation from the point of view of the network telecommunications operator. First chapter of this thesis is devoted to reviewing the existing recovery methods in the optical networks. In order to understand this thesis it is necessary to establish the vocabulary and basic elements of telecommunications and in particular fiber-optic communications. Chapter II addresses the existing methods of prediction. This part covers the area of machine learning. Once the reader has been introduced to the typical methods for prediction, an enhanced system design is proposed. Chapter III consolidates all the previous review work to an estimation of the most promising technique for proactive fault detection. An experimental test bed using fiber as a sensor was set up and used to quantify exactly the performance of the selected solution. This requires building an advanced representation of data that was used as input data for machine learning software. The relative importance of some effects is discussed. Once a deeper understanding of the potential of this technique has been achieved with an experimental test bed, theoretical investigations through the development of analytical models are conducted to validate and generalize them. Chapter IV describes the advantages and drawbacks of this kind of detection. Simulations were made that prove the knowledge obtained using the test-bed. Later on, a case study concerning the phase of recovery in the transport network is presented., L'augmentation continuelle du trafic dans le coeur de réseau à fibres optiques amène les opérateurs à utiliser des techniques capables de supporter cette croissance : augmentation de la capacité de transport, soit par l'augmentation du débit par canal, soit par l'augmentation du nombre de canaux ou les deux. Ces nouveaux systèmes de transmission sont très couteux et dans des réseaux de taille européenne voire même plus grands, la question se pose également sur la performance de ces systèmes pour éviter de multiplier des interfaces coûteuses entre l'optique et l'électronique. C'est dans ce contexte que se sont développées des technologies optiques transparentes de brassage de longueur d'onde. On ne parle plus alors du coeur du réseau comme d'une juxtaposition de gros tuyaux mais bien d'un réseau optique transparent et maillé. Outre les gains économiques attendus, cette nouvelle fonction de brassage au niveau optique rend ce réseau flexible, et capable de délivrer de la bande passante à la demande en échange d'une complexité croissante du point de vue de la gestion et de la commande de ces réseaux. L'augmentation des débits a par ailleurs une conséquence importante : désormais la moindre coupure sur une longueur d'onde a une conséquence majeure compte tenu de la quantité de données transportées. Rendre les réseaux robustes vis à vis des interruptions est donc devenu encore plus important et cependant de plus en plus complexe. Cependant les contraintes appliquées à la couche optique sont restées très conservatrices : "l'optique" doit fournir un service de qualité maximum aux couches supérieures, c'est-à-dire garantir une transmission parfaite et sans perte des données. Pratiquement cela se traduit par l'obligation pour tous les canaux d'une liaison WDM (Wavelength Division Multiplexing) donnée de fonctionner sans erreur (le plancher est fixé à 10-12 erreurs par seconde pour les systèmes optiques terrestres) et sans coupure pour la durée de son exploitation (qui, en général, est de 8 à 10 ans sur les systèmes terrestre). Garantir le fonctionnement d'un canal dans un contexte de réseaux optiques maillés est encore plus complexe que dans le contexte d'une liaison "point à point". Les règles universellement adoptée pour la mise en service des systèmes de transmission "point à point" consistent à "sur-dimensionner" les systèmes, c'est-à-dire à installer des systèmes dont la plupart des canaux sont capables de supporter plus de dégradations que ce que prévoit le fonctionnement moyen, cela pour permettre à tous les canaux de la liaison WDM de fonctionner en permanence de façon satisfaisante. Cela signifie que le fonctionnement est prévu pour supporter le "pire" des cas en terme de dégradation, même si ce cas est très peu probable. Appliquer une règle similaire pour la conception des réseaux optiques maillés reviendrait à dimensionner les systèmes de transmission pour qu'ils supportent le "pire" des chemins, sans savoir si ce chemin sera effectivement mis en service. Cette solution tendancielle a bien sûr l'avantage de garantir la qualité de transmission. Cependant elle a l'inconvénient de coûter cher puisque l'opérateur paye pour des performances dont il n'a pas besoin.

The objective of this thesis is to engineer different optical devices based on structuring of the liquid crystals. Initially, we presented various methods to align the liquid crystal molecules and we have detailed the ones which we used during the course of this work. In combination with alignment of liquid crystals we exploited certain physical properties of the liquid crystals to engineer few optical devices. Broadly speaking one can divide these types of devices in three categories viz. Optical filters, spatial modulators and optical waveguides. All three of these devices have an application in telecommunication sector as well as in the other sectors. The structure of cholesteric liquid crystals has a periodic birefringence and gives rise to selective reflection of the circularly polarised light. We exploited these properties to fabricate a switchable Bragg mirror. This Bragg mirror made up of cholesteric liquid crystals was later on used to fabricate switchable and tunable Fabry-Perot interferometer. A polymer network was used to stabilise the cholesteric liquid crystal in order to give the mechanical strength and sustainability to the electric fields. The ferroelectric liquid crystals have very pertinent electro-optical properties especially the response times. This property was exploited to fabricate optical shutters for 3D active glasses based on ferroelectric liquid crystals. Although, the response times for these liquid crystals are higher than nematics, they have some structural defects. We have proposed a new alignment to technique to overcome such defects. Lastly, we have fabricated the waveguides etched in the liquid crystal polymer. We have patterned the liquid crystal polymer in such a way that we have two different phases of liquid crystal namely isotropic and anisotropic present on the same substrate. Waveguides were etched on such a substrate with two different phases to give rise to the polarisation separator to separate TE mode and TM mode in two different branches of the waveguide.; L'objectif de cette thèse est de fabriquer différents dispositifs optiques basés sur la structuration des cristaux liquides. Nous avons tout d'abord présenté différentes méthodes pour aligner les molécules de cristaux liquides et détaillé celles que nous avons utilisées au cours de ce travail. L'alignement et certaines propriétés physiques des cristaux liquides ont permis de fabriquer des dispositifs optiques. Ces dispositifs se divisent généralement en trois catégories : les filtres optiques, les modulateurs spatiaux et les guides d'ondes optiques. Ils sont présents dans divers secteurs et particulièrement dans le domaine des télécommunications. La structure des cristaux liquides cholestériques a une biréfringence périodique qui donne lieu à une réflexion sélective de la polarisation circulaire de la lumière. Nous avons tiré profit de cette propriété en fabricant un miroir de Bragg commutable. Ce miroir nous a permis de fabriquer un filtre de Fabry-Pérot commutable et accordable. Un réseau de polymère a été utilisé pour stabiliser le cristal liquide cholestérique, afin d'apporter résistance mécanique et durabilité aux champs électriques. Les cristaux liquides ferroélectriques présentent des propriétés électro-optiques efficaces, en particulier un temps de réponse élevé. Cette propriété a été exploitée pour fabriquer des obturateurs optiques pour lunettes 3D actives basées sur des cristaux liquides ferroélectriques. Malgré un temps de réponse élevé, les cristaux liquides ferroélectriques présentent certains défauts structurels. Nous avons proposé une nouvelle technique pour pallier ces défauts. Enfin, nous avons fabriqué des guides d'ondes gravés dans le polymère à cristaux liquides. Nous avons fabriqué ce polymère à cristaux liquides de manière à obtenir deux phases de cristal liquide différentes : isotrope et anisotrope, sur le même substrat. Le substrat a ensuite été gravé afin de créer un séparateur de polarisation séparant le mode TE et TM dans les deux branches du guide.

The objective of this thesis is to engineer different optical devices based on structuring of the liquid crystals. Initially, we presented various methods to align the liquid crystal molecules and we have detailed the ones which we used during the course of this work. In combination with alignment of liquid crystals we exploited certain physical properties of the liquid crystals to engineer few optical devices. Broadly speaking one can divide these types of devices in three categories viz. Optical filters, spatial modulators and optical waveguides. All three of these devices have an application in telecommunication sector as well as in the other sectors. The structure of cholesteric liquid crystals has a periodic birefringence and gives rise to selective reflection of the circularly polarised light. We exploited these properties to fabricate a switchable Bragg mirror. This Bragg mirror made up of cholesteric liquid crystals was later on used to fabricate switchable and tunable Fabry-Perot interferometer. A polymer network was used to stabilise the cholesteric liquid crystal in order to give the mechanical strength and sustainability to the electric fields. The ferroelectric liquid crystals have very pertinent electro-optical properties especially the response times. This property was exploited to fabricate optical shutters for 3D active glasses based on ferroelectric liquid crystals. Although, the response times for these liquid crystals are higher than nematics, they have some structural defects. We have proposed a new alignment to technique to overcome such defects. Lastly, we have fabricated the waveguides etched in the liquid crystal polymer. We have patterned the liquid crystal polymer in such a way that we have two different phases of liquid crystal namely isotropic and anisotropic present on the same substrate. Waveguides were etched on such a substrate with two different phases to give rise to the polarisation separator to separate TE mode and TM mode in two different branches of the waveguide., L'objectif de cette thèse est de fabriquer différents dispositifs optiques basés sur la structuration des cristaux liquides. Nous avons tout d'abord présenté différentes méthodes pour aligner les molécules de cristaux liquides et détaillé celles que nous avons utilisées au cours de ce travail. L'alignement et certaines propriétés physiques des cristaux liquides ont permis de fabriquer des dispositifs optiques. Ces dispositifs se divisent généralement en trois catégories : les filtres optiques, les modulateurs spatiaux et les guides d'ondes optiques. Ils sont présents dans divers secteurs et particulièrement dans le domaine des télécommunications. La structure des cristaux liquides cholestériques a une biréfringence périodique qui donne lieu à une réflexion sélective de la polarisation circulaire de la lumière. Nous avons tiré profit de cette propriété en fabricant un miroir de Bragg commutable. Ce miroir nous a permis de fabriquer un filtre de Fabry-Pérot commutable et accordable. Un réseau de polymère a été utilisé pour stabiliser le cristal liquide cholestérique, afin d'apporter résistance mécanique et durabilité aux champs électriques. Les cristaux liquides ferroélectriques présentent des propriétés électro-optiques efficaces, en particulier un temps de réponse élevé. Cette propriété a été exploitée pour fabriquer des obturateurs optiques pour lunettes 3D actives basées sur des cristaux liquides ferroélectriques. Malgré un temps de réponse élevé, les cristaux liquides ferroélectriques présentent certains défauts structurels. Nous avons proposé une nouvelle technique pour pallier ces défauts. Enfin, nous avons fabriqué des guides d'ondes gravés dans le polymère à cristaux liquides. Nous avons fabriqué ce polymère à cristaux liquides de manière à obtenir deux phases de cristal liquide différentes : isotrope et anisotrope, sur le même substrat. Le substrat a ensuite été gravé afin de créer un séparateur de polarisation séparant le mode TE et TM dans les deux branches du guide.

This thesis addresses research and development on massively parallel direct writing. The use of a reconfigurable mask combines the speed of photolithographic projection and the inherent flexibility of spatial light modulators. The project was structured on a threefold basis. Firstly, the aim was to improve the resolution, the write speed and the precision of an existing liquid crystal spatial light modulator based photoplotter at Telecom Bretagne, with a view to reaching the system¿s ultimate resolution limit. Photoresist on glass Diffractive Optical Elements (DOE) with a critical dimension of 1 µm and 32 phase levels and exhibiting zero-order and first-order diffraction efficiencies of respectively less than 1% and around 80 % were fabricated. Secondly, a new photoplotter, based this time on a micromirror spatial light modulator was set up. New writing wavelengths in the region of 365 nm helped to extend the range of photosensitive materials that can be used and to reach submicronic feature sizes. This photoplotter enabled the fabrication of binary DOEs by direct writing into the hybrid sol-gel material Ormocer with a resolution of 700 nm. The final section deals mainly with the study and the first experimental demonstration of the feasibility of combining the massively parallel photoplotting technique with that of the two-photon photopolymerization (2PP). Such a combination enables us to overcome the diffraction limit imposed by conventional plotting systems., Ce travail de thèse s'est inscrit dans la recherche et développement de la photoinscription directe massivement parallèle. L'utilisation d'un masque reconfigurable dans un phototraceur combine la rapidité de la photolithographie par projection et la flexibilité intrinsèque du modulateur spatial de lumière. Le premier axe de travail était d'améliorer la résolution, la vitesse d'écriture et la précision d'un phototraceur existant à Télécom Bretagne et à base d'un modulateur spatial de lumière à cristaux liquides afin d'atteindre la résolution limite possible avec ce système. Nous avons ainsi fabriqué des éléments optiques diffractifs (EOD) dans la photorésine de dimension critique 1 µm à 32 niveaux de phase avec une efficacité de diffraction à l'ordre 0 inférieure à 1% et celle de l'ordre +1 aux alentours de 80%. Le second volet consistait à mettre en place un nouveau phototraceur à l'aide d'un modulateur spatial de lumière à micro-miroirs et d'utiliser des nouvelles longueurs d'onde d'écriture aux alentours de 365 nm, afin d'élargir la gamme de matériaux photosensibles utilisables et d'accéder à une résolution sub-micronique. Ce phototraceur permet la fabrication des EODs binaires par écriture directe dans le matériau sol-gel hybride Ormocer avec une résolution de 700 nm. La dernière partie concernait l'étude et la première démonstration expérimentale de faisabilité de la combinaison de cette technique de phototraçage massivement parallèle avec celle de la photopolymérisation à deux photons qui permet de dépasser la limite de diffraction des systèmes de photoinscription classiques.

In the context of world economies transitioning to services, telecommunications services are the primary means of communication between different economic entities and are therefore essential. The focus on the end consumer, the convergence with the Internet, the separation between the software and the hardware implementing a service, and the telecommunications market deregulation have led to a revolution and a new era in the telecommunications industry. To meet these challenges, former national telecommunications providers have to reduce the construction time, from months to days, while affecting non-negatively other parameters (e.g., cost, quality of service, quality of experience) of new telecommunications services. To tackle this broad theme, we propose a telecommunications service construction process, the software tools that are to be used in this process and a tool building process to build them. The telecommunications service construction process reflects current practices in the telecommunications industry. As such, it should be (easily) accepted by practitioners. The software tools (i.e., Domain Specific Modeling Languages designed as profiles of an Enterprise Architecture Modeling Language, graphical editors, code generators, Off the Shelf network simulators, a collaboration Design Rationale Domain Specific Modeling Language) help telecommunications providers face the challenges. The tool building process relies on models and provides a high automation degree, hence software tools can be build more rapidly. We illustrate the telecommunications service construction process and the tools using a multimedia conferencing service. Our proposals contribute to reducing the construction time of new telecommunications services, while providing the possibility of improved quality of service and increased involvement of the consumer. Faster provisioning of new telecommunications services, that better answer the consumers¿ needs, will increase the rate of development of new economic services in general, and will ultimately have a positive impact on world economic development., Dans le contexte de la transition des économies mondiales vers les approches orientées services, les services télécoms sont aujourd¿hui essentiels car ils constituent le principal médium de communication entre les différentes entités économiques. Les accents de plus en plus mis sur le consommateur final, la convergence avec l'Internet, la séparation entre le logiciel et le matériel permettant de réaliser un service, et la déréglementation du marché des télécommunications ont ouvert une nouvelle ère dans l'industrie des télécommunications. Dans ce domaine, pour relever ces différents défis, les fournisseurs télécoms historiques, auparavant plutôt nationaux, doivent réduire le temps de construction de leurs nouveaux services, de plusieurs mois à quelques jours, tout en affectant le moins possible d'autres paramètres (par exemple le coût, la qualité de service ou encore la qualité de l'expérience). Pour s'attaquer à ce vaste thème, nous proposons dans cette thèse un processus de construction de services télécoms, incluant les outils logiciels à utiliser dans ce processus et définissons un processus de construction de tels outils. D¿une part, le processus de construction de services télécoms résultant reflète les pratiques actuelles en place dans l'industrie des télécommunications. En tant que tel, il devrait être (facilement) accepté par les praticiens. D¿autre part, les outils logiciels proposés (par exemple des langages de modélisation spécifiques au domaine conçus comme des profils d'un langage de modélisation d'architecture d'entreprise, des éditeurs graphiques, des générateurs de code, des simulateurs réseaux " sur étagère ", un langage de modélisation spécifique au domaine pour supporter la collaboration lors des choix de conception) aident les fournisseurs de services télécoms à faire face aux défis précédents. Par ailleurs, le processus de construction d'outils s'appuie sur des modèles et fournit ainsi un degré d'automatisation élevé, et sein duquel des outils logiciels peuvent être construits plus rapidement. Pour illustrer nos résultats, nous utilisons un service de téléconférence multimédia clarifiant le processus de construction de services télécoms et les outils associés. Au final, nos propositions et résultats contribuent à réduire le temps de construction des futurs services télécoms, tout en offrant la possibilité d'avoir une qualité de service améliorée et une implication accrue du consommateur final. Une fourniture plus rapide de nouveaux services télécoms, qui répondent mieux aux besoins des consommateurs, augmentera le taux de développement de nouveaux services économiques en général, favorisera la réactivité par rapport au marché, et permettra potentiellement d¿avoir un impact positif sur le développement économique mondial.

This thesis is based on the research of time series analysis. Our work evaluates a set of time series conceived by monitoring the traffic developed in a WiMAX network. Taking into consideration the high volume of information contained in this database, a data-mining approach was preferred. Assuming that the traffic associated with a BS bad positioned is heavier than the traffic associated with a BS well positioned, two approaches for the appreciation of the heaviness of the traffic were developed. The first approach is based on the supposition that a BS with heavy traffic has a reduced risk of saturation. Hence, it is necessary to appreciate the risk of saturation of each BS. So, the first objective of this thesis is to propose an approach for predicting time series. It is based on a multiple resolution decomposition of the signal using the Stationary Wavelet Transform and ARIMA modeling. The second approach for the appreciation of the heaviness of the traffic is based on Long Range Dependence analysis. The estimation of LRD degree is realized through the estimation of the Hurst parameter of the time-series under analysis. Our objective is to analyze the positioning of BSs in the architecture of a WiMAX network. The results show which BSs have a good localization and which BSs have a bad localization in the topology of the network and must be repositioned when the next session of network maintenance will take place. The application of both data mining techniques, forecasting and LRD analysis, in the wavelets domain is decisive for their performance, improving the speed and the precision of the developed algorithms., Cette thèse est basée sur la recherche des méthodes d¿analyse des séries temporelles. L¿approche choisie dans cette thèse est fondée sur l¿analyse d¿une base de données conçue après la surveillance du trafique dans un réseau WiMAX. Prenant en compte le volume d¿information important contenu dans cette base de données, on a choisi une approche de type fouille de données. En supposant que le trafique associé avec une BS mal positionnée est plus lourde (moins fluent) que le trafique associé avec une station de base bien positionnée, on a élaboré deux approches pour l¿évaluation de la fluence du trafique. La première approche est basée sur la supposition que le risque de saturation d¿une BS avec trafique lourde est réduit. En conséquence, il est nécessaire d¿estimer le risque de saturation de chaque station de base. Donc, le premier objectif de cette thèse est de proposer une approche pour la prédiction des séries temporelles. Cette approche est basée sur une analyse multi résolution (MRA) du signal associée à une décomposition orthogonale réalisées à l¿aide de la transformée en ondelettes stationnaire (SWT) suivie par une modélisation statistique à l¿aide des modèles ARIMA. La deuxième approche pour l¿évaluation de la fluence du trafique est basée sur l¿analyse de la LRD des séries temporelles qui composent la base de données. L¿estimation du dégrée de LRD se fait par l¿estimation du paramètre de Hurst (H) de la série temporelle analysée. Les résultats indiquent les BS qui ont un mauvais positionnement. Ces dernières BS doivent être repositionnées à l¿occasion de la suivante session de maintenance du réseau.

This research is aimed at studying and suggesting new architectures in the context of a New Generation of Passive Optical Access Network (NG-PON). This new generation of equipment is needed to cope with the increase of bit rate(both for downstream and upstream links), or because of possible future regulations issues. The major issue deals with optimizing the costs of the FTTH access deployment. Since 2010, when the pre-standardization organism, FSAN (associated with the ITU-T) planned for an intervention on the theme of the NG-PON which is beginning with XG-PON1 for the first wave (10 Gbit/s for downstream and 2.5 Gbit/s for upstream). It will be followed by NG-PON2 (for a commercially feasible offer based on a bit rate in the order of 1 Gbit/s per subscriber which corresponds of more than 40 Gbit/s in terms of aggregated bit rate) to replace the G-PON and the XG-PON1. Assessments were carried out on the optical transmission, and more precisely at the physical layer (measurements of the binary error rate, optical budget, reach) in order to determine the feasibility and the performance of the systems. Two themes structured the work of the thesis: i) research of a technical solution in order to optimize the number of Central Offices (CO), ii) research of a solution for customer¿s modem in order to enable it to connect to solutions such as one wave length per customer. An optical lossless combiner meeting the requirements of the best filling ratio of OLT (Optical Line Termination) cards at the optical Central Office was demonstrated. This optical combiner enables the reduction of CO. This thesis also of interest to ONU (Optical Network Unit), since this customer¿s equipment is a fundamental element which impacts the cost model in access networks. The colorless ONUs studied, whose transmitters are identical whatever the wave length transmitted, are either based on a broadband and incoherent source with a technique of Spectrum Slicing, or based on tunable lasers. They offer the advantage of simplicity in the context of an architecture in which multiplexing and multiple accesses are based on the wavelength. The advanced type of modulation format OFDM and the use of signal processing such as electronic equalization are equally brought into perspective in the work of the thesis. These two aspects correspond to the use of the most recent state of the art tools to compensate for the penalties of optoelectronic transmission.; Ces travaux de recherches visent à étudier et à proposer de nouvelles architectures dans le contexte d'une Nouvelle Génération de Réseau d'Accès Optique Passif (NG-PON). Cette nouvelle génération d'équipements se justifie par l'augmentation des besoins en débit (descendant et/ou montant), ou d'éventuelles futures obligations réglementaires. Elle a pour fil conducteur le souci d'optimiser les coûts de déploiement de l'accès FTTH. Depuis 2010, l'organisme de pré-normalisation, le FSAN (associé à l'ITU) a prévu une action sur le thème du NG-PON qui se décline en XG-PON1 pour la première vague (débit 10 Gbit/s descendant et 2.5 Gbit/s montant) puis en un deuxième volet appelé NG-PON2 (pour une offre viable commerciale basée sur un débit de l'ordre de 1 Gbit/s) pour succéder au G-PON et au XGPONl. Des évaluations ont été menées sur la transmission optique, plus exactement au niveau de la couche physique (mesures de taux d'erreur, budget optique, portée) pour en déduire par la suite la faisabilité et la performance des systèmes. Deux thématiques ont structuré le travail de thèse sur la base de ce périmètre d'analyse : i) la recherche de solutions techniques pour optimiser le nombre de centraux " opticalisés ", ii) la recherche de solutions dans le modem client pour permettre de se connecter à des solutions de type une longueur d'onde par client. Un combineur optique sans pertes répondant au meilleur remplissage des cartes OLTs (Optical Line Termination) au Central Optique a été démontré. Ce combineur optique permet la réduction des sites NRO (Noeud de Raccordement Optique). Cette thèse s'intéresse aussi à l'ONU (Optical Network Unit), l'équipement du côté du client qui est un élément fondamental qui impacte le modèle de coût dans les réseaux d'accès. Les ONU achromatiques (dont les émetteurs sont identiques quelque soit la longueur d'onde d'émission) étudiés sont soit à base de source large à découpage spectral (" Spectrum Slicing ") soit à base de lasers accordables. Ils offrent l'avantage de la simplicité dans une architecture dont le multiplexage et l'accès multiples sont basés sur la longueur d'onde. Le format de modulation avancé de type OFDM et l'emploi de la technique de traitement de signal comme l'égaliseur sont également mis en relief dans ces travaux de thèse. Ces deux aspects correspondent à des mises en oeuvre d'outils de l'état de l'art le plus récent pour compenser les pénalités d'une transmission optoélectronique.

The trend in the evolution of optical networks is to evolve towards transparent networks. This transparency will bring additional flexibility to the optical layer with the use of components like Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexers (ROADM) and all-optical cross connects. These components will in turn enable the suppression of costly and energy-consuming opto-electrical conversions which are carried out at electrical nodes. On the downside, it becomes more difficult to monitor the quality of digital signals at intermediate points along the transmission links. A potential solution to this problem is to carry out Optical Performance Monitoring (OPM) of the optical channels whereby the optical characteristics are measured in order to estimate indirectly the quality of the digital signals. This thesis is basically devoted to the measurement of the Optical Signal-to-Noise Ratio (OSNR) which is a key parameter in the estimation of the Bit Error Rate (BER). The OSNR is conventionally measured by an out-of-band technique which is based on a linear interpolation method whereby the noise within an optical channel is estimated by the noise levels present in its immediate vicinity. However, this method is flawed in ROADM-based networks where optical channels experience narrow filtering. To overcome this problem, one interesting solution is to use an in-band method to evaluate directly the noise within the channel. A polarization-nulling method is applied to an OPM prototype to carry out in-band measurements of the OSNR.; L'évolution de la nouvelle génération des réseaux optiques vers les réseaux transparents va apporter une flexibilité supplémentaire de la couche physique avec l'adjonction de composants tels que les ROADM (Reconfigurable Add-Drop Multiplexer) et les brasseurs tout optiques. Toutefois, la transparence implique la suppression de nombreuses conversions optique/électrique lors de la transmission d¿un canal. Il devient alors plus difficile de contrôler directement la qualité des signaux numériques en des points intermédiaires du trajet. Pour pallier à ce problème, une solution consiste à recourir aux techniques de surveillance des performances optiques (OPM : Optical Performance Monitoring) qui permettent d'évaluer les caractéristiques des canaux optiques en mesurant certains de leurs paramètres physiques sans mesurer la qualité des signaux numériques transmis par ces canaux. On se focalisera essentiellement sur la mesure du rapport signal à bruit optique (OSNR : Optical Signal-to-Noise Ratio) qui est un paramètre clé dans l'estimation du taux d'erreur binaire. L¿OSNR est mesuré de manière classique par une méthode hors-bande basée sur la méthode d'interpolation linéaire où le bruit au sein du canal est estimé à partir du niveau de bruit présent de part et d'autre du canal. Cependant, cette méthode présente des limitations dans le cas de réseaux de nouvelle génération à base de ROADM où les canaux sont étroitement filtrés. Pour pallier à ce problème, une solution est d'effectuer une mesure intra-bande de l'OSNR qui consiste à évaluer le bruit au sein même du canal en appliquant une technique d'annulation de polarisation à un prototype OPM qui a été conçu au laboratoire.

Salinity and turbidity are two important seawater properties for the physical oceanography. The study of physical oceanography requires a compact high-resolution in-situ salino-turbidi-meter. The main objective of this work is to propose, design and implement an optical solution to simultaneously measure the seawater salinity and turbidity. Our first study is carried out to design a high-resolution refractometer based on a laser beam deviation measurement by a Position Sensitive Device (PSD). The refractive index measurements obtained by the voltage value delivered by PSD have been evaluated to quantify the performances of the sensor. According to the obtained results, it is clear that this PSD-based refractometer is attractive for innovative applications in metrology. However, PSD lacks the capability to retrieve the power distribution information of laser beam, which is related to the turbidity measurements. On the contrary, Charge-Coupled Device (CCD) gives much more information of laser beam than PSD. In the second part of the thesis, a performance comparison between PSD and CCD combined with a centroid algorithm are discussed with special attention paid to the CCD-based refractometer. According to the operating principle of CCD-based system, five factors of CCD-based system: image window size, number of processed images, threshold, binning and saturation are evaluated to optimize the CCD-based refractometer. By applying the optimized parameters, the performance of CCD-based refractometer is better than PSD-based refractometer in measuring the refractive index. Furthermore, by applying different post-processing algorithms, CCD-based system possesses the capability of measuring the power distribution sensitive quantities. To show this advantage of CCD-based system, the attenuation measurement method is used to measure turbidity without modifying the refractometer configuration. The turbidity measurement and salinity measurements influence each other in a refractometer. To overcome these influences, a CCD combined with a new location algorithm is used to measure both the refractive index and the attenuation. Several simulations and experiments are carried out to evaluate this new method. According to the results, the way to improve the resolution is discussed as well. Comparing to the nephelometer specified by the NTU standard, our method has been proved as a valid method to measure turbidity. By studying the performances of CCD-based refracto-turbidi-meter, 3 new prototypes are proposed to improve the salinity and turbidity measurement performance at the end of this thesis.; La salinité et la turbidité sont deux propriétés importantes pour comprendre le comportement physique des océans. L'étude de l'océanographie physique a besoin d'un salino-turbidi-mètre in-situ, haute résolution. L'objectif de ce travail de recherche est de proposer, concevoir et réaliser de nouvelles solutions optiques dédiées aux mesures simultanées de salinité et de turbidité de l'eau de mer. Une première étude est menée, afin de démontrer la conception d'un réfractomètre à haute résolution basé sur une mesure de la déviation d'un faisceau laser par un dispositif de détection de position (PSD). Cependant, le PSD n'a pas la capacité de récupérer les informations de la distribution de puissance du faisceau laser, qui est liée à la mesure de la turbidité. Par contre, le dispositif à transfert de charge (CCD) donne beaucoup plus d'informations sur la distribution de la puissance du faisceau laser. Dans la deuxième partie de la thèse, une comparaison des performances entre le système avec PSD et le système avec CCD combiné à un algorithme de calcul du centre de gravité est discuté avec une attention particulière pour le réfractomètre avec CCD. Selon le principe du système basé sur CCD, cinq paramètres du système avec CCD: la taille de la fenêtre d'image, le nombre d'images traitées, le seuil, le "binning" et la saturation sont évalués afin d'optimiser le réfractomètre équipé d'un CCD. En appliquant les paramètres optimisés, les performances du système avec CCD sont meilleures que les performances du système avec PSD pour mesurer l'indice de réfraction. Par ailleurs, en appliquant les différents algorithmes de post-traitements, le système avec CCD possède la capacité de mesurer les propriétés, qui sont sensibles à la distribution de puissance. Pour montrer cet avantage du système avec CCD, une méthode basée sur la mesure d'atténuation de la lumière est utilisée pour mesurer la turbidité sans modifier la configuration du réfractomètre. Cependant, les mesures de salinité et turbidité s'influencent mutuellement dans un réfractomètre. Pour surmonter ces influences, un CCD combiné à un nouvel algorithme est utilisé pour mesurer l'indice de réfraction et l'atténuation. Plusieurs simulations et expérimentations sont menées pour évaluer cette nouvelle méthode. Selon les résultats, la façon d'améliorer la résolution est aussi discutée. La validation de notre méthode est montrée par la comparaison de nos résultats avec ceux du néphélomètre spécifié par le standard NTU. En étudiant les performances du réfracto-turbidi-mètre basé sur CCD, 3 nouveaux prototypes sont proposés pour améliorer les performances des mesures de salinité et de turbidité à la fin de cette thèse.

Salinity and turbidity are two important seawater properties for the physical oceanography. The study of physical oceanography requires a compact high-resolution in-situ salino-turbidi-meter. The main objective of this work is to propose, design and implement an optical solution to simultaneously measure the seawater salinity and turbidity. Our first study is carried out to design a high-resolution refractometer based on a laser beam deviation measurement by a Position Sensitive Device (PSD). The refractive index measurements obtained by the voltage value delivered by PSD have been evaluated to quantify the performances of the sensor. According to the obtained results, it is clear that this PSD-based refractometer is attractive for innovative applications in metrology. However, PSD lacks the capability to retrieve the power distribution information of laser beam, which is related to the turbidity measurements. On the contrary, Charge-Coupled Device (CCD) gives much more information of laser beam than PSD. In the second part of the thesis, a performance comparison between PSD and CCD combined with a centroid algorithm are discussed with special attention paid to the CCD-based refractometer. According to the operating principle of CCD-based system, five factors of CCD-based system: image window size, number of processed images, threshold, binning and saturation are evaluated to optimize the CCD-based refractometer. By applying the optimized parameters, the performance of CCD-based refractometer is better than PSD-based refractometer in measuring the refractive index. Furthermore, by applying different post-processing algorithms, CCD-based system possesses the capability of measuring the power distribution sensitive quantities. To show this advantage of CCD-based system, the attenuation measurement method is used to measure turbidity without modifying the refractometer configuration. The turbidity measurement and salinity measurements influence each other in a refractometer. To overcome these influences, a CCD combined with a new location algorithm is used to measure both the refractive index and the attenuation. Several simulations and experiments are carried out to evaluate this new method. According to the results, the way to improve the resolution is discussed as well. Comparing to the nephelometer specified by the NTU standard, our method has been proved as a valid method to measure turbidity. By studying the performances of CCD-based refracto-turbidi-meter, 3 new prototypes are proposed to improve the salinity and turbidity measurement performance at the end of this thesis.; La salinité et la turbidité sont deux propriétés importantes pour comprendre le comportement physique des océans. L'étude de l'océanographie physique a besoin d'un salino-turbidi-mètre in-situ, haute résolution. L'objectif de ce travail de recherche est de proposer, concevoir et réaliser de nouvelles solutions optiques dédiées aux mesures simultanées de salinité et de turbidité de l'eau de mer. Une première étude est menée, afin de démontrer la conception d'un réfractomètre à haute résolution basé sur une mesure de la déviation d'un faisceau laser par un dispositif de détection de position (PSD). Cependant, le PSD n'a pas la capacité de récupérer les informations de la distribution de puissance du faisceau laser, qui est liée à la mesure de la turbidité. Par contre, le dispositif à transfert de charge (CCD) donne beaucoup plus d'informations sur la distribution de la puissance du faisceau laser. Dans la deuxième partie de la thèse, une comparaison des performances entre le système avec PSD et le système avec CCD combiné à un algorithme de calcul du centre de gravité est discuté avec une attention particulière pour le réfractomètre avec CCD. Selon le principe du système basé sur CCD, cinq paramètres du système avec CCD: la taille de la fenêtre d'image, le nombre d'images traitées, le seuil, le "binning" et la saturation sont évalués afin d'optimiser le réfractomètre équipé d'un CCD. En appliquant les paramètres optimisés, les performances du système avec CCD sont meilleures que les performances du système avec PSD pour mesurer l'indice de réfraction. Par ailleurs, en appliquant les différents algorithmes de post-traitements, le système avec CCD possède la capacité de mesurer les propriétés, qui sont sensibles à la distribution de puissance. Pour montrer cet avantage du système avec CCD, une méthode basée sur la mesure d'atténuation de la lumière est utilisée pour mesurer la turbidité sans modifier la configuration du réfractomètre. Cependant, les mesures de salinité et turbidité s'influencent mutuellement dans un réfractomètre. Pour surmonter ces influences, un CCD combiné à un nouvel algorithme est utilisé pour mesurer l'indice de réfraction et l'atténuation. Plusieurs simulations et expérimentations sont menées pour évaluer cette nouvelle méthode. Selon les résultats, la façon d'améliorer la résolution est aussi discutée. La validation de notre méthode est montrée par la comparaison de nos résultats avec ceux du néphélomètre spécifié par le standard NTU. En étudiant les performances du réfracto-turbidi-mètre basé sur CCD, 3 nouveaux prototypes sont proposés pour améliorer les performances des mesures de salinité et de turbidité à la fin de cette thèse.

In past years, formal verification techniques and tools were widely developed and used by the research community. However, the use of formal verification at industrial scale remains difficult, expensive and requires lot of time. This is due to the size and the complexity of manipulated models, but also, to the important gap between requirement models manipulated by different stackholders and formal models required by existing verification tools. This dissertation aims therefore to develop a methodology that define activities that fill this gap by generating formal artifacts from textual requirements and existing design models. Our approach is based on previous work on the exploitation of contexts for formal verification, particularly, CDL language. We extended UML use cases with the ability to precisely describe interaction scenarios between the system under validation and its context. We also defined a requirement specification language based on the processing of natural language to formalize textual requirements. This formalization is performed thanks to model transformations that generate CDL properties from textual requirements and CDL context models form extended use cases scenarios. The proposed methodology is instantiated on a reel industrial case study provided by our industrial partner., En dépit de l'efficacité des méthodes formelles, en particulier les techniques d'analyse de modèles (model checking), à identifier les violations des exigences dans les modèles de conception, leur utilisation au sein des processus de développement industriel demeure limitée. Ceci est dû principalement à la complexité des modèles manipulés au cours de ces processus (explosion combinatoire) et à la difficulté de produire des représentations formelles afin d'exploiter les outils de vérification existants. Fort de ce constat, mes travaux de thèse contribuent au développement d'un volet méthodologique définissant les activités conduisant à l'obtention des artefacts formels. Ceux-ci sont générés directement à partir des exigences et des modèles de conception manipulés par les ingénieurs dans leurs activités de modélisation. Nos propositions s'appuient sur les travaux d'exploitation des contextes pour réduire la complexité de la vérification formelle, en particulier le langage CDL. Pour cela, nous avons proposé une extension des cas d'utilisation, afin de permettre la description des scénarios d'interaction entre le système et son environnement directement dans le corps des cas d'utilisation. Aussi, nous avons proposé un langage de spécification des exigences basé sur le langage naturel contrôlé pour la formalisation des exigences. Cette formalisation est opérée par transformations de modèle générant des propriétés CDL formalisées directement des exigences textuelles des cahiers des charges ainsi que les contextes CDL à partir des cas d'utilisations étendus. L'approche proposée a été instanciée sur un cas d'étude industriel de taille et de complexité réelles développées par notre partenaire industriel.

Large variety of channel coding techniques are specified in existing and emerging digital communication standards, each suitable for specific application needs (frame size, transmission channel, signal-to-noise ratio, bandwidth, etc). Considering the emerging multi-mode and multi-standard applications, as well as the increasing interest for Software Defined Radio (SDR) and Cognitive Radio (CR) applications, flexible implementations combining multiple error correction techniques becomes mandatory. However, the need of optimal solutions in terms of performance, area, and power consumption is increasing too and cannot be neglected against flexibility. In this context, this thesis work has investigated multi-ASIP architecture model towards the target of unifying flexibility-oriented and optimization-oriented approaches in the design of flexible channel decoders. By considering mainly the challenging Turbo and LDPC decoding applications, multi-ASIP channel decoder architectures are proposed targeting high flexibility combined with high architecture efficiency in terms of bits/cycle/iteration/mm2. Different architecture alternatives and design approaches are explored. Three original contributions have been proposed. The first one concerns the design of a scalable and flexible high throughput multi-ASIP LDPC/Turbo decoder. Several design objectives have been attained in this work in terms of scalability, resource sharing, and configurability speed. The proposed DecASIP supports the decoding of LDPC and Turbo codes specified in WiFi, WiMAX, and LTE standards. The achieved scalability through the multi-ASIP NoC based approach enables the accommodation of current and future high throughput requirements. The second contribution concerns the design of a parameterized ASIP for Turbo decoding (TDecASIP). Here the objective was to investigate the maximum attainable architecture efficiency for ASIP-based Turbo decoding when maximizing the usage of sub-block parallelism. Furthermore, with this architecture we demonstrated the possibility to design application-specific parameterized cores using the available ASIP design flow. The third contribution corresponds to the design of an optimized ASIP for LDPC decoding (LDecASIP). As for TDecASIP, the objective was to investigate the maximum attainable architecture efficiency for ASIP-based LDPC decoding by increasing the parallelism degree and the necessary memory bandwidth. A fourth main contribution of this thesis work concerns the hardware prototyping. A complete communication system platform including 4-DecASIP channel decoder has been prototyped on an FPGA-based logic emulation board. To our knowledge, this is the first demonstrated multi-ASIP NoC-based FPGA prototype that is capable of decoding LDPC and Turbo (SBTC and DBTC) codes. Furthermore, an ASIC integration of the 4-DecASIP system decoder has been accomplished by the CEA-LETI on the MAG3D Telecom chip which targets 4G communication applications. These results demonstrate the rapid design cycle and the effectiveness offered by the ASIP based design approach in this application domain to fine tune design trade-offs w.r.t. diverse design objectives., De nombreuses techniques de codage de canal sont spécifiées dans les nouvelles normes de communications numériques, chacune adaptée à des besoins applicatifs spécifiques (taille de trame, type de canal de transmission, rapport signal-à-bruit, bande-passante, etc.). Si l'on considère les applications naissantes multi-mode et multi-standard, ainsi que l'intérêt croissant pour la radio logicielle et la radio cognitive, la combinaison de plusieurs techniques de correction d'erreur devient incontournable. Néanmoins, des solutions optimales en termes de performance, de consommation d'énergie et de surface sont encore à inventer et ne doivent pas être négligées au profit de la flexibilité. Dans ce contexte, ce travail de thèse a exploré le modèle d'architecture multi-ASIP dans le but d¿unifier l'approche orientée sur la flexibilité et celle orientée sur l'optimalité dans la conception de décodeurs de canal flexibles. En considérant principalement les applications exigeantes de décodage itératif des turbocodes et des codes LDPC, des architectures multi-ASIP de décodeurs de canal sont proposées ciblant une grande flexibilité combinée à une haute efficacité architecturale en termes de bits/cycle/iteration/mm2. Différentes solutions architecturales et différentes approches de conception sont explorées pour proposer trois contributions originales. La première contribution concerne la conception d'un décodeur LDPC/Turbo multi-ASIP extensible, flexible et haut débit. Plusieurs objectifs de conception sont atteints en termes d'extensibilité, de partage de ressources, et de vitesse de configuration. Le décodeur proposé, nommé DecASIP, supporte le décodage des codes LDPC et turbocodes spécifiés dans les normes WiFi, WiMAX et LTE. L'extensibilité apportée par l'approche multi-ASIP basée sur des réseaux sur puces (NoC) permet d'atteindre les besoins en haut débit des normes actuelles et futures. La deuxième contribution concerne la conception d'un ASIP paramétré pour le turbo-décodage (TDecASIP). L'objectif étant d'étudier l'efficacité maximale atteignable pour un turbo décodeur basé sur le concept ASIP en maximisant l¿exploitation du parallélisme de sous-blocs. En outre, avec cette architecture nous avons démontré la possibilité de concevoir des c¿urs de traitement paramétrables et dédiés à l¿application en utilisant le flot de conception ASIP existant. La troisième contribution correspond à la conception d'un ASIP optimisé pour le décodage des codes LDPC (LDecASIP). Comme pour TDecASIP, l'objectif étant d'étudier l'efficacité maximale atteignable pour un décodeur de codes LDPC basé sur le concept ASIP en augmentant le degré de parallélisme et la bande passante des mémoires. Une quatrième contribution principale de cette thèse porte sur le prototypage matériel. Une plateforme de communication complète intégrant 4-DecASIP pour le décodage de canal a été prototypé sur une carte à base de circuits FPGA. À notre connaissance, c'est le premier prototype FPGA publié de décodeur de canal flexible supportant le décodage des turbocodes et des codes LDPC avec une architecture multi-ASIP intégrant des NoC. De plus, une intégration ASIC de ce décodeur a été réalisée par le CEA-LETI dans la puce MAG3D visant des applications de communications pour la 4G. Ces résultats démontrent le cycle de conception rapide et l'efficacité offerte par l'approche de conception basée sur le concept ASIP dans ce domaine d'application, permettant ainsi d¿affiner les compromis de conception par rapport aux divers objectifs ciblés.

Using a multicriteria decision aid method to provide a recommendation requires the determination of numerous parameters. These parameters are obtained during a preference elicitation process, to construct an evaluation model that summarises the subjective aspects related to the decision-maker's perceptions or expectations, as for example the criteria weights, which appreciate the local role of each criterion in the construction of the overall evaluations. Two different approaches exist to specify theses values : - either via direct preference information, where the values are first assessed and then the overall evaluations are computed, or - via indirect preference information, where some a priori partial knowledge about the resulting evaluation model is used in order to infer plausible estimators of the parameters. However, determining precisely the numerical values of these parameters is an important issue: As the final recommendation is highly depending on these parameters, it is of the highest importance to avoid impreciseness or to be able to measure their impact on the modeling of the preferences. In addition, when considering an indirect elicitation of these parameters, according to an incomplete knowledge of the resulting evaluation model, the selection of one particular set of compatible parameters is also a very debatable question. The work we present in this thesis takes part within the multicriteria decision aid methods, more specifically within the outranking philosophy. It focuses on the stability concept, which characterises the impact of some possible impreciseness of the criteria weights on the evaluation model. According to a given vector of weights w, a positive (resp. negative) outranking statement is said to be stable if it only depends on the preorder of the weights, i.e. it is validated (resp. invalidated) for all vectors of weights having the same preorder than w. As it is easier for a decision-maker to validate a preorder than a precise vector of weights, every stable statements can be considered as safer. By contrast, an unstable statement may be reversed by a slight tuning of the weights, highlighting a great weakness and the need to provide precise weights. The thesis is divided into three parts. The first one is a brief state of the art about the decision aid domain, that focuses on the preference elicitation processes and robustness concerns, in order to motivate our work. The second part focuses on the stability concept, to give a theoretical framework to our work, more precisely with the defining of mathematical models to elicit a vector of weights compatible with a set of preferential information. Last but not least, the third part of the thesis intends to implement these models on real practical cases., La mise en application d'une méthode d'aide multicritère à la décision requiert la fixation de nombreux paramètres dont les erreurs de précision peuvent avoir un impact non négligeable sur la recommandation fournie. Plus particulièrement, en présence d'un décideur novice, qui bien souvent construit ses préférences durant le processus d'aide à la décision, la détermination des paramètres ne peut être faite avec précision par questionnement direct et doit être incluse dans un processus d'élicitation de préférences tenant compte des difficultés et des imprécisions. Les travaux que nous défendons ici s'inscrivent au sein des méthodes d'aide à la décision, plus spécifiquement les méthodes de surclassement. Ils se concentrent autour de la notion de stabilité, qui permet de caractériser la dépendance des relations de surclassement aux paramètres de poids des critères. Une relation est alors dite stable lorsque celle-ci ne dépend pas d'une fixation précise de ces paramètres, mais uniquement de leur préordre. Après un bref état de l'art, nous étudions en détail la notion de stabilité et en déduisons des contraintes mathématiques permettant l'élicitation de jeux de poids des critères maximisant la stabilité et compatibles avec un ensemble d'informations préférentielles fournies par un décideur. Puis, nous définissons un protocole d'élicitation des paramètres, que nous testons avec divers décideurs afin d'en montrer la validé.

This thesis tries to investigate a critical and somehow prohibited question : the relationship between global overpopulation and ecological realism. Following a multidisciplinary research, it suggests a reflection on the joint effect of consumption and deterioration of resources, renewable or not, due to the exponential growth of human population. The approach is threefold: firstly, diachronic (study of the Earth state since the 15e century, when, for the fist time, humans acquired the conscience of its closure and finiteness, in a defined place (Haiti)); secondly, diatopic (study of Earth damage, today, in different countries); thirdly, diacultural (study of various policies in managing resources and their ecological footprint). The thesis sketches a historical and comparative assessment of some technologies and their role in the destruction of the biosphere. Its definitive outcome is a proposition for a World Population Organization (WPO), a global governance instrument (like WHO, WTO, etc.) elaborating policies concerning the evolution of the human population on Earth. The thesis finishes by arguing for the need for replacing the Universal Declaration of Human Rights by some "Universal Declaration of Humanity"., Cette thèse cherche à interroger un thème crucial et souvent interdit : le rapport entre surpopulation globale et réalisme écologique. En suivant une recherche multidisciplinaire, elle propose une réflexion sur l'effet conjoint de la consommation et de la dégradation des ressources tant renouvelables que non renouvelables, due à l'augmentation exponentielle de la population humaine. Par une approche initialement diachronique (étude de l'état de la Terre depuis le 15e siècle, où l'homme commence à avoir une idée de sa clôture et de sa finitude, sur un lieu défini (Haïti)), puis diatopique (étude de la situation dans divers pays aujourd'hui), et enfin diaculturelle (étude de diverses politiques de gestion des ressources et de leur impact écologique), elle dresse un bilan historique et comparatif des technologies et de leur rôle dans le phénomène de destruction de la biosphère. Elle aboutit à la proposition d'une Organisation Mondiale de la Population (OMP), une sorte d'instrument de gouvernance mondiale (comparable à l'OMS, l'OMC, etc.) élaborant des directives sur la gestion de l'évolution de la population terrestre. Elle finit par argumenter sur la nécessité d'une révision de la Déclaration Universelle des Droits de l'Homme au profit de quelque " Déclaration Universelle des Droits de l'Humanité ".

The publication of turbo codes in 1993 proved that there were error-correcting codes with performance close to the theoretical limit and which can be used in industrial products. Quickly, turbo codes have been adopted in several standards such as DVB-RCS, UMTS, CDMA2000 and 3GPP-LTE. The increasing demand for high throughput applications in broadband applications until 1 Gb/s and beyond is strongly calling for high-speed turbo decoder implementations, thus leading to new challenges. An alternative approach was explored in this thesis: the decoding of error-correcting codes based on a stochastic representation of information. Principles of stochastic computation were first presented in the 1960¿s as a method to carry out complex operations with a low hardware complexity. The main feature of this method is that the probabilities are converted into streams of random bits using Bernoulli sequences, in which the information is given by the statistics of the bits. As a result, complex arithmetic operations on probabilities are transformed into operations on bits using elementary logic gates. The application of stochastic calculation in iterative decoding of error-correcting codes leads tovery simple physical structures of computation nodes. The objective of this thesis is to apply the stochastic decoding approach to the turbo codes. Our first contribution shows that a stochastic turbo decoder architecture can be obtained with no significant loss of performance. However, a major challenge in the implementation of stochastic turbo decoders is to improve the decoding throughput. In order to solve this challenge, we have proposed two efficient solutions: the transformation of stochastic additions into the exponential domain and the exploration of new parallelism schemes. The first technique consists in replacing the stochastic additions by simple operations after exponential transformations. This technique allows to reduce the computational complexity, and to improve the decoding throughput. The second technique is to represent a probability by several parallel stochastic streams. This method also allows us to compensate the correlation problem. These two techniques have resulted in stochastic convolutional decoders and turbo decoders with performances similar to the ones of conventional decoders. Finally, the proposed architectures for stochastic convolutional decoders and stochastic turbo decoders were implemented on programmable devices (FPGAs). The stochastic turbo decoder prototype demonstrates the feasibility of a stochastic turbo decoder in terms of performance and complexity. In addition, it enables many prospects for this alternative integration solution.; Depuis leur publication en 1993 et leur exploitation dans le domaine des communications numériques, les turbocodes ont été adoptés dans de nombreux standards de télécommunications (UMTS, CDMA2000, LTE). Avec le développement des services sans-fil, le besoin de turbo- décodeurs à débit jusqu'au Gbits/s devient incontournable. Or, les techniques conventionnelles d'exploitation du parallélisme et de réduction des chemins critiques atteignent leur limite. Une approche alternative a été explorée dans cette thèse : le décodage de codes correcteurs d'erreurs à partir d'une représentation stochastique de l'information. Le calcul stochastique fut proposé dans les années 1960 comme une méthode traitant des opé- rations arithmétiques complexes pour un faible coût matériel. Pour ce faire, les probabilités sont converties en des flux de bits aléatoires dans lesquels l'information est représentée par des statis- tiques de bits. Des opérations arithmétiques complexes sur les probabilités sont transformées en des opérations sur les bits utilisant des portes logiques. Ainsi, l'application du calcul stochastique au décodage itératif de codes correcteurs d'erreurs favorise des structures matérielles simples pour les noeuds de calcul. L'objectif principal de cette thèse fut d'étendre l'approche stochastique au décodage de tur- bocodes. Dans un premier temps, nous avons proposé une première architecture pour un turbo- décodeur stochastique. Le principal défi fut ensuite d'augmenter le débit. Pour ce faire, nous avons considéré deux techniques : le passage dans le domaine exponentiel et l'exploitation du parallélisme. La première technique consiste à remplacer l'addition stochastique par des opérations plus simples dans le domaine exponentiel. Cette technique a permis d'une part de réduire la complexité calculatoire, et d'autre part, d'améliorer le débit de décodage. La deuxième technique est de représenter une probabilité par plusieurs flux stochastiques en parallèle. Cette méthode permet en outre de pro- poser une nouvelle approche pour compenser le problème de corrélation. L'exploitation de ces deux techniques a permis d'aboutir à un décodage stochastique pour les codes convolutifs et les turbocodes ayant des performances similaires à celles de décodeurs classiques. Enfin, les architectures proposées ont été intégrées dans un circuit configurable FPGA. Le prototype de turbo-décodeur stochastique n'a pas pu nous fournir un débit de l'ordre du Gbits/s comme souhaité. Cependant, il a permis de démontrer la faisabilité matérielle d'un turbo-décodeur stochastique en assurant de bonnes performances de décodage. En outre, ce démonstrateur a fait apparaître de nombreuses perspectives pour cette solution d'intégration alternative.

As a whole, this thesis focuses on the quantitative and qualitative aspects of the search for association rules and proposes generalizations of classical approaches as well as innovative evaluation and extraction solutions both in the supervised case and in the unsupervised case.; Le modèle des règles d’association bénéficie, de par ses nombreuses applications, d’une grande popularité en fouille de données pour la découverte de connaissances à partir de données toujours plus volumineuses. Deux défis principaux se posent, l’un algorithmique pour la génération, et l’autre qualitatif pour l’évaluation et la validation des règles d’association. Par ailleurs, le problème de décision sous-jacent est NP-complet. Les techniques classiques d’extraction procèdent généralement en deux phases. La première extrait des motifs sous une contrainte de fréquence, notamment grâce à une propriété d’antimonotonie, tandis que la seconde évalue et génère exhaustivement les règles à partir des motifs fréquents. Un grand nombre de mesure d’intérêt existent pour l’évaluation : ce travail s’appuie sur 42 d’entre elles. Dans ce contexte, nous définissons un cadre formel d’étude des règles d’association et des mesures, sur lequel nous nous appuyons pour étudier différentes propriétés qualitatives et algorithmiques des règles d’association. Dans un premier temps, nous étudions la notion de robustesse, très peu étudiée à ce jour dans le contexte des règles d’association. Nous proposons une mesure de robustesse permettant de quantifier la validité d’une règle étant donnée une mesure d’intérêt. Cette mesure exprime pour une règle donnée, de façon opérationnelle, une zone de sécurité garantissant l’intérêt de la règle. Dans un second temps, nous étudions l’extraction des règles, et plus précisément l’insertion de la phase d’évaluation au coeur des algorithmes. Nous étudions 3 propriétés algorithmiques de la littérature : bien qu’intéressantes, celles-ci sont limitées à un nombre restreint de mesures. Nous les généralisons et montrons des conditions nécessaires et/ou suffisantes d’existence pour les mesures. Finalement, dans le cadre des règles de classe, nous généralisons la notion d’antimonotonie. Nous proposons alors des propriétés algorithmiques pour un ensemble de mesures qui permettent d’inclure celles-ci dans la phase de recherche. Nous montrons que cette approche est particulièrement efficace, et énonçons une condition permettant de déterminer les mesures possédant une telle propriété. Dans son ensemble, ce travail de thèse étudie les aspects quantitatifs et qualitatifs de la recherche des règles d’association et propose des généralisations d’approches classiques ainsi que des solutions innovantes d’évaluation et d’extraction tant dans le cas supervisé que dans le cas non supervisé.

As a whole, this thesis focuses on the quantitative and qualitative aspects of the search for association rules and proposes generalizations of classical approaches as well as innovative evaluation and extraction solutions both in the supervised case and in the unsupervised case., Le modèle des règles d’association bénéficie, de par ses nombreuses applications, d’une grande popularité en fouille de données pour la découverte de connaissances à partir de données toujours plus volumineuses. Deux défis principaux se posent, l’un algorithmique pour la génération, et l’autre qualitatif pour l’évaluation et la validation des règles d’association. Par ailleurs, le problème de décision sous-jacent est NP-complet. Les techniques classiques d’extraction procèdent généralement en deux phases. La première extrait des motifs sous une contrainte de fréquence, notamment grâce à une propriété d’antimonotonie, tandis que la seconde évalue et génère exhaustivement les règles à partir des motifs fréquents. Un grand nombre de mesure d’intérêt existent pour l’évaluation : ce travail s’appuie sur 42 d’entre elles. Dans ce contexte, nous définissons un cadre formel d’étude des règles d’association et des mesures, sur lequel nous nous appuyons pour étudier différentes propriétés qualitatives et algorithmiques des règles d’association. Dans un premier temps, nous étudions la notion de robustesse, très peu étudiée à ce jour dans le contexte des règles d’association. Nous proposons une mesure de robustesse permettant de quantifier la validité d’une règle étant donnée une mesure d’intérêt. Cette mesure exprime pour une règle donnée, de façon opérationnelle, une zone de sécurité garantissant l’intérêt de la règle. Dans un second temps, nous étudions l’extraction des règles, et plus précisément l’insertion de la phase d’évaluation au coeur des algorithmes. Nous étudions 3 propriétés algorithmiques de la littérature : bien qu’intéressantes, celles-ci sont limitées à un nombre restreint de mesures. Nous les généralisons et montrons des conditions nécessaires et/ou suffisantes d’existence pour les mesures. Finalement, dans le cadre des règles de classe, nous généralisons la notion d’antimonotonie. Nous proposons alors des propriétés algorithmiques pour un ensemble de mesures qui permettent d’inclure celles-ci dans la phase de recherche. Nous montrons que cette approche est particulièrement efficace, et énonçons une condition permettant de déterminer les mesures possédant une telle propriété. Dans son ensemble, ce travail de thèse étudie les aspects quantitatifs et qualitatifs de la recherche des règles d’association et propose des généralisations d’approches classiques ainsi que des solutions innovantes d’évaluation et d’extraction tant dans le cas supervisé que dans le cas non supervisé.