Interference Management in Broadcast Networks. : Channel Uncertainty and Security Constraints.
Gestion de l'interférence dans les réseaux à diffusion : incertitude du canal et contraintes de sécurité.
Résumé
Due to the open nature of wireless communications, the transmissions on such mediums are subject to many limitations: interference (due to the increasing traffic on the network), channel uncertainty ( due to users’ mobility) and security. The most accurate information theoretic model for cellular wireless communications is the Broadcast Channel that consists of a source transmitting two distinct messages to two receivers through a channel that we model by a conditional probability distribution. Interference Management is the bottleneck of coding for such channels, as increasing the rate of a message results in an increased amount of interference at the opposite receiver. It thus consists in finding the optimal tradeoff between the two messages rates while ensuring zero decoding error probability at both receivers. When interference is coupled with channel uncertainty (channel probability distribution unknown to the source) or with simultaneous transmissions (many users interested in the same message) or even to eavesdropping, the known techniques for interference management appear to be sub-optimal. The purpose then of this thesis was to develop interference mitigation techniques for Broadcast Channels with uncertainty resorting to more involved coding strategies, for the Broadcast Channels with a helper with multiple users under many regimes of interference, and last but not least, for the Wiretap Broadcast CHannel through new outer bounding techniques.
De par la nature ouverte des communications sans-fils, les transmissions sont fortement impactées par divers facteurs limitants: l’interférence (due aux multiples utilisateurs), l’incertitude canal (due à la mobilité des utilisateurs) et la présence d'espions. En théorie de l’information, les « canaux de diffusion » sont un modèle clé des communications cellulaires sans-fils et consistent en une source qui souhaite envoyer deux messages chacun destiné à un utilisateur distinct, les canaux étant modélisés par des lois conditionnelles de probabilité. La gestion d’interférence constitue un point clé des transmissions à travers les canaux à diffusion, car l’augmentation du débit d’un utilisateur résulte inéluctablement en une augmentation de l’interférence à l’autre utilisateur, et elle consiste à fournir les débits maximaux que chacun des utilisateurs peut atteindre avec probabilité d’erreur nulle au décodage. Lorsque l’on couple l’interférence à de l’incertitude canal (lois de probabilités des canaux inconnues à la source), à des transmissions simultanées (plusieurs utilisateurs intéressés par les mêmes messages) ou encore à la présence d’espions (externe aux deux utilisateurs), les techniques existantes de gestion de l’interférence s’avèrent sous-optimales. L’objet de cette thèse a été donc été de développer des techniques de gestion de l’interférence pour les canaux de diffusion avec incertitude canal en se basant sur de nouvelles stratégies de codage, pour les canaux cognitifs à transmission multiples sous plusieurs régimes d’interférences, et enfin pour les canaux de diffusion avec espion où la vraie difficulté résidant dans les preuves d'optimalité.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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