Mécanismes multi-utilisateurs centralisés et décentralisés pour les communications sans fil
Institution:
Paris, ENSTDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
As wireless systems grow, new challenges are emerging. The exact location of the intelligence is of paramount importance: a central controller (network centric) or the users (user centric)? The performance analysis of multiuser systems is done by novel use of sophisticated methodologies: random matrix theory and game theory. The purpose is to deliver optimal quality of service to users, under constraints like energy consumption and limited knowledge of the environment. First, random matrix theory is used to optimize large cellular networks, for which simulations involve a huge number of parameters. The self-averaging effect of random matrices enables to elegantly single out parameters of interest in asymptotic systems, when both the number of chips and of users grow large with fixed ratio. Although asymptotic, results give accurate predictions of the finite size behavior, as shown by simulations. The performance analysis of centralized systems gives a bound on performance. Second, game theory is applied to distributed multiuser schemes. Game theory studies interactions among selfish players who reason strategically in order to take rational decisions. This is of considerable interest for the deployment of self-organizing networks. Some subfields are particularly promising. Correlated games enable a simple coordination mechanism between players, while evolutionary games provide additional properties of robustness of equilibrium strategies. In the asymptotic regime, non-atomic games study interactions of dense populations where the behavior of a single individual has a negligible impact on the welfare of the population as a whole.
Abstract FR:
Les réseaux sans fil se développent, et de nouveaux défis émergent. Où placer l'intelligence est primordial: au niveau d'une unité centrale ou au niveau des utilisateurs? L'utilisation de méthodologies sophistiquées (théorie des matrices aléatoires, théorie des jeux) permet l'analyse de performance des systèmes à utilisateurs multiples. Le but est de fournir une qualité de service optimale aux utilisateurs, sous des contraintes de consommation d'énergie. En premier lieu, la théorie des matrices aléatoires est employée pour analyser les grands réseaux cellulaires, pour lesquels les simulations impliquent un nombre énorme de paramètres. L'effet de moyenne des matrices aléatoires permet de choisir d'une manière élégante les paramètres d'intérêt dans le régime asymptotique, quand le facteur d'étalement et le nombre d'utilisateurs croissent avec un ratio fixé. Les résultats asymptotiques sont validés par des simulations en taille finie. L'analyse de performance des systèmes centralisés fournit une borne. En second lieu, la théorie des jeux est appliquée aux mécanismes distribués. La théorie des jeux étudie des interactions entre joueurs égoïstes qui raisonnent stratégiquement afin de prendre des décisions raisonnables, d'où l'intérêt considérable pour le déploiement de réseaux s'auto-organisant. En particulier, les jeux corrélés offrent un mécanisme simple de coordination entre joueurs; les jeux évolutionnaires fournissent en plus des propriétés de robustesse des stratégies d'équilibre; les jeux non-atomiques étudient les interactions dans une population dense où le comportement d'un individu a un impact négligeable sur le bien-être de la population dans son ensemble.