PHD : Mauro Lopes De Freitas

Firstname Name Mauro Lopes De Freitas
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PHD subject  Wireless Communications in Dynamic Interference - modeling, capacity and applications
 Communications sans fil dans des interférences dynamiques : modélisation, capacité et applications
PHD resume  This thesis focuses on the study of noise and interference exhibiting an impulsive behavior, an attribute that can be found in many contexts such as wireless communications or molecular communications. This interference is characterized by the presence of high amplitudes during short durations, an effect that is not well represented by the classical Gaussian model. In fact, these undesirable features lead to heavier tails in the distributions and can be modeled by the alpha-stable distribution. In particular, we study the impulsive behavior that occurs in large-scale communication networks that forms the basis for our model of dynamic interference. More precisely, such interference can be encountered in heterogeneous networks with short packets to be transmitted, as in the Internet of Things, when the set of active interferers varies rapidly. The first part of this work is to study the capacity of alpha-stable additive noise channels, which is not well understood at present. We derive lower and upper bounds for the capacity with an absolute moment (amplitude) constraint. The second part consists in analyzing the impact of our bounds in practical contexts.
 Cette thèse se concentre sur l’étude du bruit et des interférences présentant un comportement impulsif, un attribut que l’on peut retrouver dans de nombreux contextes comme les communications sans fil. Cette interférence est caractérisée par la présence d’amplitudes élevées pendant des durées courtes. En fait, ces caractéristiques indésirables conduisent à des queues de distributions plus lourdes qui peuvent être modélisées par la distribution α-stable. En particulier, nous étudions le comportement impulsif qui se produit dans les réseaux de communication à grande échelle qui forme la base de notre modèle d’interférence dynamique. Plus précisément, une telle interférence peut se rencontrer dans des réseaux hétérogènes avec des paquets courts à transmettre, comme dans l’Internet des objets, lorsque l’ensemble des interférents actifs varie rapidement. La première partie de ce travail est d’étudier la capacité des canaux de bruit α-stable, qui n’est pas bien comprise actuellement, sauf dans le cas du bruit de Cauchy (α = 1) avec une contrainte logarithmique et du bruit gaussien (α = 2) avec une contrainte de puissance. Nous calculons des bornes inférieures et supérieures pour la capacité avec une contrainte de moment de la valeur absolue (amplitude). Nous considérons les canaux à bruit symétrique additif α-stable avec α ∈ ]1, 2]. Nous utilisons ensuite un algorithme inspiré du Blahut-Arimoto afin de comparer les bornes proposées, ce qui permet en particulier d’évaluer l’effet des paramètres de bruit sur les bornes. Nous étendons ensuite le travail à la capacité de canaux à bruit additif complexe, isotrope α-stable et l’impact de nos limites dans des contextes pratiques.
PHD jury
Function Name Title, University, enterprise
refereesPhilippe CiblatProfesseur, Telecom ParisTech
Marco Di RenzoChargé de recherche CNRS, L2S, Centrale Supélec, France
examinersMérouane DebbahDirecteur laboratoire R&D en mathématiques etcalgorithmes, Huawei Technologies
Gareth W. PetersProf. Chair, Statistics for Risk and Insurance, Heriot-Watt University, Edinburgh, UK
Michèle WiggerMaître de Conférence, Telecom ParisTech, France
Atika RivenqProfesseur, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis, France
supervisorsLaurent ClavierProfesseur, IMT, Télécom Lille, France
Malcolm EganAssociate Professor, INSA de Lyon, France