ANR Sesame
ANR SESAME: conSistent EStimation and lArge random MatricEs
Le projet SESAME financé par l'Agence Nationale de la Recherche dans
le cadre du programme Masses de Données et COnnaissances (MDCO) est un
projet sur 4 ans (2008-2011), prolongé 6 mois jusqu'en juin 2012. Les objectifs de ce projet sont de
promouvoir et développer les techniques mathématiques issues de la
théorie des matrices aléatoires pour l'étude des systèmes de
communications mobiles. Une attention particulière sera portée aux
problèmes d'estimation statistique où le nombre de paramètres à
estimer est du même ordre que le nombre d'observations disponibles.
Une telle configuration est fréquente en communications numériques.
Fin du projet SESAME: juin 2012
Membres du projet SESAME
- Pascal Bianchi , Télécom Paris.
- Walid Hachem , CNRS et Télécom Paris.
- Mérouane Debbah , Supélec.
- Philippe Loubaton , Université Marne La Vallée, Paris.
- Jamal Najim , CNRS et Télécom Paris, Paris.
- Dirk Slock , Institut Eurécom, Sophia Antipolis, France.
- Laura
Cottatellucci, Institut Eurécom, Sophia Antipolis, France.
Présentations et travaux
Présentations
Prépublications
-
J. Yao, R. Couillet, J. Najim and M. Debbah.
"Fluctuations of an improved population eigenvalue estimator in sample covariance matrix model".
, submitted.
- W. Hachem, P. Loubaton, X. Mestre, J. Najim and P. Vallet.
"A subspace estimator for fixed rank perturbations of large random matrices"
(pdf).
, submitted.
- A. Kammoun, R. Couillet, J. Najim and M. Debbah.
"Performance of capacity inference methods under colored interference"
(pdf).
, submitted.
- W. Hachem, P. Loubaton, J. Najim and P. Vallet.
"On bilinear forms based on the
resolvent of large random matrices" (pdf).
, to
appear in Annales de l'IHP: Probability and statistics.
- "Free deconvolution:
From theory to practice" .
F. Benaych-Georges and
M. Debbah. soumis à IEEE Inf. Th.
Publications
2012
- Wagner, S.; Couillet, R.; Debbah, M.; Slock, D.
"Large system analysis of linear precoding in correlated MISO broadcast
channels under limited feedback",
IEEE Trans. on Information Theory, February 2012 .
- W. Hachem, M. Kharouf, J. Najim and J. W. Silverstein.
"A CLT for information-theoretic statistics of non-centered Gram random matrices".
, Random Matrices and Their Applications, vol. 1(2), avril 2012 .
- W. Hachem, P. Loubaton, X. Mestre, J. Najim and P. Vallet.
"Large information plus noise random
matrix models and consistent subspace estimation in large sensor
networks" (pdf).
, Random Matrices
and Their Applications, vol. 1(2), avril 2012 .
- "Improved subspace
estimation for multivariate observations of high dimension: The
deterministic signals case"
P. Vallet, P. Loubaton ,
X. Mestre. IEEE Trans. Inf. Th., Vol. 58(2), 2012
2011
-
"Almost sure localization of the eigenvalues in a gaussian information
plus noise model. Application to the spiked models,"
P. Loubaton, P. Vallet,
Electronic Journal of Probability, Vol. 16, p. 1934-1959, 2011.
-
"Performance of Statistical Tests for Single Source Detection using Random Matrix Theory"
(pdf),
P. Bianchi, M. Debbah, M. Maïda and J. Najim. IEEE Inf. Th. Vol 57 (4), Avril 2011, pp. 2400--2419.
-
"Random matrix theory and applications to statistical signal processing",
P. Vallet,
PHD Thesis, Université Paris-Est/Marne-la-Vallée, November 2011.
- "MU-MIMO transmission and reception techniques for the next
generation of cellular wireless standards (LTE-A)",
S. Wagner, PhD thesis, Telecom ParisTech - EURECOM, 2011 .
2010
-
"On the capacity achieving
covariance matrix for Rician MIMO channels: an asymptotic approach"
(pdf) .
J. Dumont, W. Hachem, S. Lasaulce, P. Loubaton and J. Najim.
IEEE Inf. Theory, Vol. 56 (3), mars 2010
-
"Asynchronous CDMA systems with random spreading - Part I: Fundamental limits"
.
L. Cottatellucci, R. Mueller, M. Debbah. IEEE Inf. Th. Vol 56 (4), Avril 2010, pp. 1477--1497.
-
"Asynchronous CDMA systems with random spreading - Part II: Design Criteria"
L. Cottatellucci, R. Mueller, M. Debbah. IEEE Inf. Th. Vol 56 (4), Avril 2010, pp. 1498--1520.
- "Asymptotic Independence
in the Spectrum of the Gaussian Unitary Ensemble" .
P. Bianchi,
M. Debbah, J. Najim. Electronic Communications in Probability, Vol 15, pp. 376--395, 2010.
2009
- "A Central Limit Theorem for the
SINR at the LMMSE estimator output for large dimensional signals"
.
A. Kammoun, M. Kharouf, W. Hachem, J. Najim, publié dans IEEE Inf. Th. novembre 2009.
- "BER and Outage
probability approximations for LMMSE detectors on correlated MIMO
channels" .
A. Kammoun, M. Kharouf, W. Hachem,
J. Najim, publié dans IEEE
Inf. Th. octobre 2009.
- "Asymptotic Behaviour of Random Vandermonde Matrices with Entries on the
Unit Circle" .
O. Ryan and M. Debbah, publié dans IEEE Inf. Th. juillet 2009.
Actes (congrès et conférences)
2012
- "On the fluctuations of the SINR at the output of the Wiener filter for non centered channels: The non Gaussian case"
A. Kammoun, M. Kharouf, R. Couillet, J. Najim and M. Debbah. IEEE International
Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing - ICASSP 2012
, Kyoto.
- "On the consistency of likelihood penalization methods in large sensor
networks" ,
P. Vallet, P. Loubaton, X. Mestre,
IEEE Sensor Array and Multichannel Signal Processing Workshop - SAM 2012 ,
Hoboken (USA).
2011
-
"A CLT for capacity inference methods under colored interference "
A. Kammoun, R. Couillet, J. Najim and M. Debbah - IEEE Global Communications Conference - GLOBECOM 2011 , Houston.
-
"Weighted sum rate maximization of correlated MISO broadcast channels
under linear precoding : A large system analysis",
Wagner, Sebastian; Slock, Dirk T M, IEEE Workshop on Signal Processing Advances in Wireless
Communications SPAWC 2011 , San Fransisco, USA.
- "Distributed convex stochastic optimization under few constraints in large networks," R. Couillet, P. Bianchi and J. Jakubowicz,
IEEE International Workshop on Computational Advances in Multi-Sensor Adaptive Processing, CAMSAP 2011, San Juan (PR).
- Convergence of a distributed parameter estimator for sensor networks with local averaging of the estimates," P. Bianchi, G. Fort, J. Jakubowicz, W. Hachem,
IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing ICASSP 2011, Prague.
- "Spiked models et détection de sources dans les grands réseaux de capteurs" ,
P. Vallet and P. Loubaton, 23ème Colloque GRETSI 2011 , Bordeaux.
-
"G-estimation pour l'ajustement de débit dans les réseaux cognitifs"
A. Kammoun, R. Couillet, J. Najim and M. Debbah - GRETSI 2011 , Bordeaux.
-
"Outage Performance of
Cooperative Small Cell Systems Under Rician Fading Channels (paper)"
J. Hoydis, M. Debbah, A. Kammoun, J. Najim. - IEEE Workshop on Signal
Processing Advances in Wireless Communications - SPAWC 2011 ,
San Francisco.
-
"An Improved MUSIC Algorithm Based on Low Rank Perturbation of Large Random Matrices"
P. Vallet, W. Hachem, P. Loubaton, X. Mestre, J. Najim. - IEEE International Workshop on Statistical Signal Processing 2011 - SSP 2011
, Nice.
-
"On the Consistency of the G-MUSIC DoA Estimator"
P. Vallet, P. Loubaton, X. Mestre, W. hachem, J. Najim. - IEEE International Workshop on Statistical Signal Processing 2011 - SSP 2011
, Nice.
- "CLT for
eigen-inference methods for cognitive radio"
J. Yao,
R. Couillet, J. Najim, E. Moulines and M. Debbah. - IEEE International
Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing - ICASSP 2011
, Prague.
2010
-
"Fluctuations of the mutual information in Large Antenna systems with coloured noise"
J. Hoydis, J. Najim, R. Couillet, M. Debbah. Forthy eighth annual Allerton conference on Communication, Control and Computing -
Allerton 2010 .
- "On the fluctuations of the mutual information for non-centered MIMO channels: The non-gaussian case"
A. Kammoun, M. Kharouf, W. Hachem, J. Najim, A. El Kharroubi.
SPAWC 2010 .
2009
-
"Structured spatio-temporal sample covariance matrix enhancement with application to blind channel estimation in cyclic prefix systems"
A. Omar and D. Slock. IEEE SPAWC 2009 .
- "Performance analysis of some eigen-based hypothesis tests for collaborative sensing"
P. Bianchi,
M. Debbah, M. Maïda, J. Najim. IEEE Workshop on Statistical Signal
Processing - SSP 2009 , Cardiff.
- "Estimation of the
Distribution Deployment of Sensor Networks" ,
B. Khan, M. Debbah, T. Y. Al-Naffouri and O. Ryan,
IEEE ISIT 2009, Seoul.
- "Ecoute coopérative de spectre pour la radio cognitive"
P. Bianchi, M. Debbah, M. Maïda, J. Najim. XXIIe Colloque Gretsi -
GRETSI 2009 , Dijon.
- "Asymptotics of eigenbased collaborative sensing"
G. Alfano, P. Bianchi and J. Najim. IEEE Information Theory Workshop -
ITW 2009 , Taormina, Italy.
- "Improved subspace DOA
estimation methods with large arrays: The deterministic signals
case"
P. Vallet, Ph. Loubaton et X. Mestre. IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal processing
- ICASSP 2009 , Taipei, Taiwan.
- "A G-estimator of the MIMO channel ergodic capacity"
P. Vallet, Ph. Loubaton. IEEE International Symposium on Information Theory -
ISIT 2009 , Seoul, Korea.
- "Sur l'estimation de la capacité ergodique des grands systèmes MIMO"
P. Vallet, Ph. Loubaton. XXIIe Colloque Gretsi -
GRETSI 2009 , Dijon, France.
2008
- "Singular block Toeplitz
matrix approximation and application to multi-microphone speech
dereverberation"
A. Omar and D. Slock. IEEE MSP 2008 ,
Workshop Multimedia Signal Processing.
-
"Free Deconvolution for OFDM MultiCell SNR
Detection"
R. Couillet and M. Debbah. PIMRC 2008 , Cannes, France, Cognitive Radio
Workshop.
-
"Outage probability approximation for the Wiener Filter SINR in MIMO systems "
A. Kammoun, M. Kharouf, W. Hachem, J. Najim. IEEE Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications
SPAWC 2008 .
-
"Fluctuations of the SNR at the Wiener Filter Output for Large
Dimensional Signals"
A. Kammoun, M. Kharouf, W. Hachem, J. Najim. IEEE Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications
SPAWC 2008 .
-
"On the Fluctuations of the Mutual Information of
Large Dimensional MIMO Channels"
W. Hachem, P. Loubaton, J. Najim. IEEE Information Theory Workshop ITW
2008 , Porto.
-
"Cooperative Spectrum Sensing Using Random Matrix Theory"
L. Cardoso, M. Debbah, P. Bianchi, J. Najim. IEEE International
Symposium on Wireless Pervasive Computing ISWPC 2008 , Greece.
Délivrables
- Rapport WP1 - ANR
SESAME (23 pages), par Walid Hachem (Télécom Paristech) à t0 + 12 .
Ce rapport passe en revue
certains résultats existants sur lesquels s'appuieront les travaux du
projet SESAME.
Deux classes de problèmes sont à l'étude dans SESAME :
1. L'estimation consistante de certains paramètres d'un
modèle de signaux à partir de la matrice de covariance empirique.
Ce problème est décliné en deux sous-problèmes : l'estimation consistante
dans le cadre des communications CDMA
(Code Division Multiple Access )
qui fait l'objet du WP2, et l'estimation consistante pour les modèles
dits Information plus Bruit (WP3).
2. L'amélioration de la
matrice de covariance empirique par la prise en compte d'une structure
inhérente à la vraie matrice de covariance (WP4).
Rapport WP2 - ANR
SESAME (25 pages), par R. Couillet (Supélec) à t0 +
24 .
Ce rapport décrit les travaux de Debbah et Ryan sur la déconvolution
libre pour le modèle information + bruit.
Une comparaison avec les
approches par transformée de Stieltjes à la Mestre est également faite.
une méthode d'estimation
sous-espace pour des observations multivariées en grande
dimension. Les techniques utilisées
relèvent de la G-estimation,
c'est à dire de l'estimation en grande dimension, quand les
estimateurs traditionnels ne sont plus consistants.
Cela soulève
un certain nombre de problèmes théoriques qui sont abordés et résolus
dans le présent rapport.
Rapport WP3-1 - ANR
SESAME (67 pages), par Pascal Vallet, P. Loubaton (Univ. Marne La Vallée) et
Xavier Mestre (CTTC - Barcelone) à t0 + 24 .
Ce rapport décrit une méthode d'estimation sous-espace pour des
observations multivariées en grande dimension. Les techniques
utilisées
relèvent de la G-estimation, c'est à dire de l'estimation en
grande dimension, quand les estimateurs traditionnels ne sont plus
consistants.
Cela soulève un certain nombre de problèmes théoriques
qui sont abordés et résolus dans le présent rapport.
Work Package WP3-2
Rapport WP3-2(a) -ANR SESAME (30 pages) , par M. Debbah (Supélec) à t0+36
Ce rapport décrit une méthode d'estimation pour des matrices de
covariance associées à des données de grande dimension,
dans le
cas où la matrice de covariance est paramétrique et possède un nombre
fini de valeurs propres. Nous rappelons l'estimateur des valeurs
propres tel
que développé par Mestre et établissons les
fluctuations associées (théorème de la limite centrale). Une
estimation de la variance fondée
sur les observation est
également proposée. On se souviendra que les techniques développées
par Mestre reposent fortement
sur une hypothèse de séparabilité
"intrinsèque" des valeurs propres.
Rapport WP3-2(b) -ANR SESAME (27 pages) , par J. Najim (Télécom Paristech) à t0+48
Ce rapport décrit une méthode d'estimation pour des matrices de
covariance associées à des données de grande dimension,
dans le cas où la matrice de covariance est paramétrique et possède un nombre fini de
valeurs propres. A la différence du rapport précédent,
la technique développée ne nécessite pas d'hypothèse de séparabilité.
Rapport WP3-2(c)- ANR
SESAME (24 pages), par Abla Kammoun (Télécom Paristech) à t0 + 48 .
Ce rapport se situe dans le cadre des communications sans fil dans un
réseau cognitif avec utilisateurs primaires et secondaires.
Il décrit
l'estimation du débit maximal auquel un utilisateur secondaire peut
prétendre.
Les techniques utilisées relèvent à nouveau
de la G-estimation, c'est
à dire de l'estimation en grande dimension, quand les estimateurs
traditionnels ne sont plus consistants.
Rapport WP3-3 - ANR
SESAME (3 pages), par Pascal Bianchi (Télécom Paristech) à t0 + 48 .
Ce rapport se situe dans le cadre des communications sans fil dans un
réseau cognitif avec utilisateurs primaires et secondaires.
Il décrit
un test statistique permettant à l'utilisateur secondaire de tester la présence ou pas d'un signal dans le réseau
dans une perspective d'utilisation de la ressource spectrale.
Il contient notamment les références d'articles de revue correspondants.
Rapport WP4 - ANR
SESAME (51 pages), par D. Slock et L. Cottatellucci (Eurécom) à t0 + 24 .
Ce rapport est consacré aux matrices aléatoires structurées.
Il
traite en particulier des opérations de convolution pour les matrices
de Vandermond, ainsi que
de la structure spatio-temporelle de matrices
de covariance appliquée à l'estimation aveugle de canal.