S³: Robust spectral estimators for long-memory processes: Time and frequency domain approaches.

Séminaire le 29 Janvier 2016, 10h30 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle du conseil du L2S - B4.40
Valderio Anselmo Reisen


This paper discusses the outlier effects on the estimation of a spectral estimator for long memory process under additive outliers and proposes robust spectral estimators. Some asymptotic properties of the proposed robust methods are derived and Monte Carlo simulations investigate their empirical properties.  Pollution series, such as, PM (Particulate matter), SO2 (Sulfur dioxide), are the applied examples investigated here to show the usefulness of the proposed  robust methods in real applications.  These pollutants present, in general, observations with high levels of pollutant concentrations which may produce sample densities with heavy tails  and these high levels of concentrations can be identified as outliers which can destroy the statistical properties of sample functions such as the standard mean,  covariance and the periodogram.

Bio: Valderio Anselmo Reisen is full Professor of Statistics at the Federal University of Espirito Santo (UFES), Vitoria, Brazil. His main interests are time series analysis, forecasting, econometric modeling, bootstrap, robustness in time series, unit root processes, counting processes,  environmental and economic data analysis, periodically correlated processes, and multivariate time series.

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Séminaire S³
www.lss.supelec.fr/scube/
seminaire.scube@l2s.centralesupelec.fr
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Deux problèmes de contrôle géométrique: Holonomie Horizontale et Solveur d'esquisse

Boutheina HAFASSA
Soutenance de thèse de doctorat le 13 Janvier 2016, 13h30 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Amphi F3-05

 

 

Composition du Jury:

M. Yacine CHITOUR                     Université Paris Sud, Université Paris-Saclay       Directeur de thèse

Mme Najoua GAMARA                  FST, Université de Tunis ELManar                       Co-directeur de thèse

M. Frédéric JEAN                         ENSTA ParisTech                                               Co-encadrant

M. Mario SIGALOTTI                    INRIA Saclay-Île-de-France                                Co-encadrant

M.Emmanuel TRELAT                   Université Pierre et Marie Curie (Paris 6)             Rapporteur

M. Grégorie CHARLOT                  Université Joseph Fourier                                   Rapporteur

Mme Nabila TORKI-HAMZA           Université de Kairouan                                      Examinateur

M. Jean-Baptiste POMET               Université de Nice Sophia-Antipolis                    Examinateur

Systèmes MIMO : Conception, Estimation du Canal et Détection

Chien-Chun CHENG
Soutenance de thèse de doctorat le 12 Janvier 2016, 14h00 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Amphi F3-06

Cette  thèse  aborde  plusieurs  problèmes  fondamentaux  des  systèmes  de  communications  sans  fil avec  des  antennes  multiples,  dites  systèmes  MIMO  (multiple  input,  multiple  output).  Les contributions  se  situent  aussi  bien  au  niveau  des  algorithmes  de  réception  qu’au  niveau  de  la génération  du  signal  à  l’émission.  La  plus  grande  partie  de  la  thèse  est  dédiée  à  l’étude  des algorithmes de réception. Les points abordés comprennent la modélisation et l’estimation du canal, la  détection  robuste  des  symboles,  et  la  suppression  des  interférences.  Un  nouveau  modèle  de canal  est  proposé  dans  le  chapitre  3  en  exploitant  les  corrélations  dans  les  domaines  temporel, fréquentiel  et  spatial,  et  en  réduisant  l’espace  des  paramètres  aux  termes  dominants.  Ce  modèle est  utilisé  pour  proposer  ensuite  un  estimateur  de  canal  à  faible  complexité  et  aussi  un  sélecteur de mots de code pour envoyer vers l’émetteur les informations sur l’état du canal. Dans le chapitre 4, la réception robuste est étudiée pour les systèmes MIMO­OFDM sans une connaissance parfaite du canal. Des récepteurs robustes sont proposés pour les cas avec ou sans connaissance statistique du  canal.  La  conception  de  récepteurs  pour  les  systèmes  MIMO­OFDM  en  présence  d’interférence est  étudiée  dans  le  chapitre  5  et  des  récepteurs  robustes  sont  proposés  prenant  en  compte séparément l’interférence causée par les ondes pilotes et celle causée par les symboles d’une part et  l’asynchronisme  entre  le  signal  et  l’interférence  d’autre  part.  Dans  la  deuxième  partie  de  la thèse (chapitre 6), nous abordons les modulations spatiales qui sont particulièrement adaptées aux systèmes  MIMO  dans  lesquels  le  nombre  de  chaines  d’émission  est  inférieur  aux  nombre d’antennes. Remarquant que l’efficacité spectrale de ces systèmes reste très faible par rapport à la technique  de  multiplexage  spatiale,  nous  avons  développé  des  modulations  spatiales  améliorées (ESM,  pour  Enhanced  Spatial  Modulation)  qui  augmentent  substantiellement  l’efficacité  spectrale. Ces  modulations  sont  basées  sur  l’introduction  de  modulations  secondaires,  obtenues  par interpolation.  La  technique  ESM  gagne  plusieurs  décibels  en  rapport  signal  à  bruit  lorsque  les constellations  du  signal  sont  choisies  de  façon  à  avoir  la  même  efficacité  spectrale  que  dans  les modulations spatiales conventionnelles.

Composition du jury proposé:

M. Hikmet SARI     CentraleSupélec   Directeur de thèse
M. Yu T. SU     National Chiao Tung University (NCTU)   CoDirecteur de thèse
M. Luc  VANDENDORPE     Université Catholique de Louvain (UCL)   Rapporteur
M. Lajos  HANZO     University of Southampton   Rapporteur
M. Pierre  DUHAMEL     CentraleSupélec   Examinateur
M. Chung­Ju  CHANG     National Chiao Tung University (NCTU)   Examinateur
M. Serdar SEZGINER     Sequans Communications   Examinateur
M. Dirk  SLOCK     Eurecom   Examinateur

Mots­clés : Systèmes MIMO,Estimation du Canal,Détection Symbole

S³ seminar: A Two-Round Interactive Receiver Cooperation Scheme for Multicast Channels

Séminaire le 8 Janvier 2016, 16h30 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle du conseil du L2S - B4.40
Victor Exposito


We consider the problem of transmitting a common message from a transmitter to two receivers over a broadcast channel, which is also called multicast channel in this case. The two receivers are allowed to cooperate with each other in full-duplex over non-orthogonal channels. We investigate the information-theoretic upper and lower bounds on the achievable rate of such channels. In particular, we propose a two-round cooperation scheme in which the receivers interactively perform compress-forward (CF) and then decode-forward (DF) to improve the achievable rate. Numerical results comparing the proposed scheme to existing schemes and the cutset upper bound are provided. We show that the proposed scheme outperforms the non-interactive DF and CF schemes as well as the noisy network coding. The gain over the DF scheme becomes larger when the channel becomes symmetric, while the gain over the CF scheme becomes larger when the channel becomes asymmetric.
 
Bio: Victor Exposito received the Engineering and M.Sc. degree (valedictorian) in communication systems and networks from the Institut National des Sciences Appliquées de Rennes (INSA-Rennes), Rennes, France, in 2014. He is currently working at Mitsubishi Electric R&D Centre Europe (MERCE-France), Rennes, France and Ecole Supérieure d’Electricité (CentraleSupélec), Gif-sur-Yvette, France, toward the Ph.D. degree. His current research interests mainly lie in the area of network information theory.
 

Structured data analysis with Regularized Generalized Canonical Correlation Analysis

A. Tenenhaus
Habilitation à Diriger des Recherches (HDR) le 5 Janvier 2016, 09h30 à

The challenges related to the use of massive amounts of data (e.g omics data, imaging-genetic data, etc)
include identifying the relevant variables, reducing dimensionality, summarizing information in a comprehensible way
and displaying it for interpretation purposes. Often, these data are intrinsically structured in blocks of variables, in groups
of individuals or in tensor. Classical statistical tools cannot be applied without altering their structure leading to the risk of
information loss. The need to analyze the data by taking into account their natural structure appears to be essential but
requires the development of new statistical techniques that constitutes the core of my research for many years.
In particular, I am interested in multiblock, multigroup and multiway structures. In that context a general framework
for structured data analysis based on Regularized Generalized Canonical Correlation Analysis (RGCCA) is defined.

Membres du Jury :

* Hervé Abdi, Professeur, Université of Texas, Rapporteur
* Florence d’Alché-Buc, Professeur, Telecom ParisTech, Rapporteur
* Jean-Philippe Vert, Directeur de Recherche, Mines ParisTech, Rapporteur
* Mohamed Hanafi, Ingénieur-Chercheur, ONIRIS, Examinateur
* Jean-Michel Poggi, Professeur, Paris V, Examinateur
* Gilbert Saporta, Professeur, CNAM, Examinateur

Characterization of Photovoltaic systems for Large Scale Solar Power Generation

Séminaire le 17 Décembre 2015, 16h00 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle du conseil du L2S - B4.40
Fernando Mancilla-David


Photovoltaic electric power generation is increasingly attracting the attention of industry and academia mainly motivated by the urgent need to depart from fossil fuel-based electricity generation. As the cost of PV panels production continues to decrease, it is expected that bulk solar power generation will be competitive with other forms of renewable energy, and hence massively deployed. Grid-connected PV power plants are currently generating up to a few megawatts as a single unit, and built through PV arrays containing hundreds of thousands of solar cells. The PV plant is connected to the ac grid via a power electronics-based interphase realized through a voltage source inverter.

The seminar presents research conducted at the University of Colorado Denver on the modeling and control of this type of systems, often referred to as large PV power plants. The modeling of the various elements making up a large PV power plant, namely PV cells, inverter and an equivalent of the ac grid, will be discussed. Furthermore, the seminar addresses the PV array's maximum power point tracking and the regulation of current injection into the ac grid. Considerations regarding the identification of solar irradiance are also to be discussed. The modeling and control techniques presented within the seminar are validated through computer simulations and/or experimentation performed in the University of Colorado Denver campus.

Biography

Fernando Mancilla-David is an Associate Professor at the University of Colorado Denver, where he teaches and directs research in energy and power systems as a faculty member of the Electrical Engineering Department. Prof. Mancilla-David received the B.S. degree in electrical engineering from the Universidad Tecnica Federico Santa Maria, Valparaiso, Chile, in 1999, and the M.S. and Ph.D. degrees in electrical engineering from the University of Wisconsin-Madison, Madison, Wisconsin, United State of America, in 2002 and 2007, respectively. He has been a visiting professor in several universities in Europe and has coauthored more than 60 technical articles, mostly in the area of utility applications of power electronics.

Stochastic geometry analysis and optimization of mimo-aided LTE-A cellular networks

Peng Guan
Soutenance de thèse de doctorat le 16 Décembre 2015, 14h00 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Amphi F3-05

The main focus of this thesis is on performance analysis and system optimization of Long Term Evolution - Advanced (LTE-A) cellular networks by using stochastic geometry.

Mathematical analysis of cellular networks is a long-lasting difficult problem. Modeling the network elements as points in a Poisson Point Process (PPP) has been proven to be a tractable yet accurate approach to the performance analysis in cellular networks, by leveraging the powerful mathematical tools such as stochastic geometry. In particular, relying on the PPP-based abstraction model, this thesis develops the mathematical frameworks to the computations of important performance measures such as error probability, coverage probability and average rate in several application scenarios in both uplink and downlink of LTE-A cellular networks, for example, multi-antenna transmissions, heterogeneous deployments, uplink power control schemes, etc. The mathematical frameworks developed in this thesis are general enough and the accuracy has been validated against extensive Monte Carlo simulations. Insights on performance trends and system optimization can be done by directly evaluating the formulas to avoid the time-consuming numerical simulations.

Jury members

M. Pierre DUHAMEL, L2S, CNRS, France, Président
M. Laurent DECREUSEFOND, Telecom ParisTech, France, Rapporteur

M. Ali GHRAYEB, Texas A&M University at Qatar, Qatar, Rapporteur
M. François BACCELLI, INRIA, France/University of Texas at Austin, USA, Examinateur

M. Robert SCHOBER, University Erlangen-Nürnberg, Germany, Examinateur
M. Anthony BUSSON, Université Lyon 1, France, Directeur de thèse

M. Marco DI RENZO, L2S, CNRS, France, Co-Directeur de thèse

 

New Results on Stochastic Geometry Modeling of Cellular Networks: Modeling, Analysis and Experimental Validation.

Wei LU
Soutenance de thèse de doctorat le 16 Décembre 2015, 10h00 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Amphi F3-05

L'hétérogénéité et l’irrégularité croissante des déploiements des réseaux sans fil de nouvelles générations soulèvent des défis importants dans l’évaluation de performances de ces réseaux. Les modèles classiques s’appuyant sur des modèles hexagonaux pour décrire les emplacements géographiques des nœuds de transmission sont difficilement adaptables à ces réseaux. Dans ce contexte, il a été proposé un nouveau paradigme de modélisation des réseaux sans fil qui s’appuie sur les processus ponctuels de Poisson (PPP), et de manière générale sur la géométrie stochastique. L'analyse, au travers de ces outils mathématiques, présente une complexité indépendante de la taille du réseau, et permet d’estimer avec précision des quantités pratiques liées aux performances des réseaux cellulaires. Cette thèse a porté sur la faisabilité mathématique de l'approche fondée sur les PPP en proposant de nouvelles méthodes mathématiques d’approximations justes incorporant des modèles de propagation du canal radio. Dans un premier temps, un nouveau cadre mathématique, considéré comme une approche Equivalent-in-Distribution (EiD), a été proposée pour le calcul exact de la probabilité d'erreur dans les réseaux cellulaires. L'approche proposée, s’appuyant donc sur la géométrie aléatoire et des modèles spatiaux, montre une complexité faible en terme d’évaluation numérique et est applicable à un grand nombre de configurations MIMO pour lesquelles nous considérons différentes techniques de modulation et techniques de récupération du signal. Dans un deuxième temps, nous étudions les performances des réseaux cellulaires en présence de relais, où trois processus ponctuels de Poisson modélisent respectivement les nœuds relais, les stations de base, et les terminaux mobiles. Pour ce modèle, nous avons considéré des critères souples d'association. Le cadre mathématique proposé et les résultats associés ont montré que les performances dépendent fortement des exposants des fonctions d’atténuation sur les deux premiers sauts sans fil. Nous montrons aussi qu’une mauvaise configuration du réseau peut amener à des gains négligeables de l’utilisation de cette technique. Enfin, nous considérons la modélisation des réseaux cellulaires au travers d’un PPP et d’un modèle unifié d'atténuation de signal généralisée qui prend en compte deux types de liaisons physiques : line-of-sight (LOS) et non-line-of-sight (NLOS). Un modèle de complexité réduite décrivant les propriétés de la liaison radio a aussi été proposée et permet de prendre en compte dans nos calculs un grand nombre de modèle radio proposés dans la littérature. Les résultats montrent, entre autres, qu’une densité optimale pour le déploiement des BS existe lorsque les liens LOS/NLOS sont classés en fonction de leur charge. Nous comparons nos résultats, s’appuyant donc sur un PPP pour modéliser la position des stations de bases et notre modèle de canal radio, avec des simulations de Monte Carlo décrivant des déploiements réels de stations de bases et un modèle de type blocages de construction empiriques. Une bonne correspondance est observée.

Jury:

M. Anthony BUSSON  Université Lyon 1  Directeur de thèse
M. Marco DI RENZO  L2S, CNRS  Co-Directeur de thèse
M. Pierre DUHAMEL  L2S, CNRS  Examinateur
M. François BACCELLI  INRIA  Rapporteur
M. Robert SCHOBER  Friedrich-Alexander University Erlangen-Nürnberg  Rapporteur
M. Laurent DECREUSEFOND  Télécom ParisTech  Examinateur
M. Ali GHRAYEB  Texas A&M University at Qatar  Examinateur

Mots-clés :  géométrie stochastique,réseaux cellulaire,relais,,

Stratégies distribuées d'allocation des ressources blocs dans un réseau OFDMA pour garantir un niveau de service donné

Fan HUANG
Soutenance de thèse de doctorat le 16 Décembre 2015, 10h00 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle du conseil du L2S - B4.40

La recherche effectuée dans cette thèse a pour cadre les réseaux radio privés dédiés aux forces de sécurité civile. En effet, doté    actuellement d'un service bande étroite, ils doivent évoluer pour faire face à de nouveaux besoins comme la vidéo ou le multimédia.    L'objectif est donc d'adapter la technologie LTE aux contraintes et propriétés de ces réseaux particulier. Ainsi, le nombre d'utilisateurs est limité mais le service doit toujours être disponible et des priorités peuvent être mises en œuvre.

Dans ce contexte, l'allocation des ressources de communication est un problème important avec des prérequis différents des réseaux d'opérateurs. Notre conception d'algorithmes d'allocation a donc été menée avec deux objectifs principaux : maximiser l'efficacité du    spectre et servir équitablement les utilisateurs au lieu de maximiser le débit global du réseau.

Cette thèse propose des nouvelles stratégies de l'allocation des blocs de ressources (RB) dans les systèmes LTE sur le lien descendant. Au contraire des algorithmes classiques d'allocation des ressources qui se basent sur la capacité de RB déjà estimée, nos stratégies d'allocation des RB cherchent à améliorer le débit utilisateur, en utilisant la coopération à base de Beamforming et les modèles de la théorie des jeux.

1. L'interférence inter-cellulaire est le principal problème des systèmes OFDMA. Grâce aux antennes MIMO (Multiple-Input-Multiple-Output), technique de Beamforming améliore le signal reçu afin d'augmenter le SINR (Signal-to-Interference-plus-Noise-Ratio), mais le signal amélioré peut également influencer l'interférence inter-cellulaire dans les cellules voisines. Dans les méthodes traditionnelles, le contrôleur alloue les RBs aux UEs (User Equipement) en fonction de la capacité des RB et d'autres paramètres, le système applique alors la technique de Beamforming aux équipements utilisateurs choisis. Après la formation des faisceaux, la capacité des RB varie mais l'ordonnanceur conserve la même allocation. Au contraire, notre système alloue les RBs et choisit les vecteurs de Beamforming    conjointement pour améliorer les performances de la technique de Beamforming. Il accroît le débit moyen en augmentant la capacité    moyenne du RB. Comme plusieurs paramètres sont pris en compte, la complexité augmente exponentiellement aussi. Dans cette thèse, nous avons développé une méthode itérative pour réduire la complexité. Notamment, elle améliore de plus de 10% le débit des utilisateurs en bord de la cellule.

2. Contrairement aux performances des algorithmes qui maximisent le débit global du réseau, les approches d'allocation de ressources à base de théorie des jeux maximisent la fonction d'utilité des UE du point de vue économique. Si le modèle a une solution NBS (Nash    Bargaining Solution) il offre une solution optimale de Pareto de la fonction d'utilité.

L'allocation traditionnelle est d'optimiser l'allocation de sous-porteuses à chaque intervalle de temps, mais dans le système OFDMA, les sous-porteuses sont formées de RBs dans le temps. Nous proposons une approche RB NBS, qui est plus efficace que les schémas existants. Nous analysons les canaux de fast-fading et les comparons sans l'influence de l'atténuation. En raison de la grande atténuation de signal en bordure de la cellule, l'utilisateur a toujours des RB de plus faible capacité que celui au centre de la cellule. Notre idée est d'ajouter un facteur de compensation pour combattre l'influence de la perte de propagation. Les facteurs de    compensation sont soigneusement choisis afin de maximiser la fonction NBS. Cependant, le calcul de ces facteurs a une grande    complexité et nous développons quatre solutions approchées qui donnent les mêmes performances avec une bonne précision.    L'évaluation des performances de notre approche confirme que notre méthode et ses solutions approchées sont capables de partager équitablement les ressources sur toute la cellule.

 

Composition du jury :

Mme Véronique VÈQUE   Professeur, (Université Paris-Sud)   Directrice de thèse
Mme Joanna TOMASIK       Professeur (Centrale/Supélec et LRI)   Co-directrice de thèse
M. Marceau COUPECHOUX   Maître de conférence (Télécom ParisTech)   Rapporteur
Mme Megumi KANEKO   Assistant Professeur (Kyoto University)   Rapporteur
M. André-Luc BEYLOT   Professeur (IRIT)   Examinateur
M. Steven MARTIN      Professeur (LRI)   Examinateur
M. Jean-Christophe SCHIEL   Ingénieur (Airbus DS)   Directeur de thèse
M. Djamal ZEGHLACHE   Professeur (Télécom SudParis)  Examinateur

Exploitation des mesures électriques en vue de la surveillance et du diagnostic en temps réel des piles à combustible pour application transport automobile

Miassa TALEB
Soutenance de thèse de doctorat le 30 Novembre 2015, 14h00 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Amphi F3-05

Dans le contexte énergétique mondial actuel, les piles à combustible à membrane échangeuse de protons constituent une solution prometteuse au futur développement d'une nouvelle génération de véhicules électrifiés, permettant une autonomie plus importante que celle des véhicules électrifiés à batteries. Néanmoins, le développement à grand échelle des piles à combustible reste à ce jour limité en raison de certains verrous technologiques, tel que la gestion de l'eau. Afin de permettre une production de masse des piles à combustible, de tels problèmes doivent être résolus. Plusieurs axes de travail peuvent être envisagés, tant sur les aspects matériels sur la structure de la pile, que du point de vue de la commande en développant des outils algorithmiques permettant le suivi de l'état de fonctionnement du système en vue de détecter les défaillances éventuelles, ou la dégradation des conditions de fonctionnement, et permettre ainsi d'y apporter une solution au moyen du système de commande ou de supervision. Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans cette seconde approche et portent plus particulièrement sur la mise en évidence des phénomènes d'engorgement ou d'asséchement du cœur de pile afin de diagnostiquer les éventuels problèmes d'hydratation conduisant à la réduction du rendement, à la diminution des performances ou encore à un vieillissement prématuré. Les méthodes développées au cours de ces travaux se fondent sur des stratégies de suivi de paramètres significatifs d'un modèle de pile dont les évolutions, comparativement à des valeurs de référence, sont caractéristiques de l'état hydratation du cœur de pile. Le suivi en temps réel de ces paramètres permet ainsi de mettre en évidence les phénomènes d'engorgement ou d'asséchement du cœur de pile. Les modèles adoptés pour ces travaux font appel à une représentation de l'impédance électrique de la pile. Ainsi, en suivant cette approche, la stratégie adoptée se fonde alors sur le développement de deux modèles de type circuit électrique : un modèle d'ordre entier puis un modèle d'ordre fractionnaire. Cette deuxième formulation des modèles, plus proche de la réalité physique des phénomènes de transports se produisant au cœur de pile, permet une meilleure représentation de la pile tant du point de vue temporel que fréquentiel. En effet, les analyses effectuées en utilisant des résultats expérimentaux obtenus au moyen d'une cellule de pile (surface active de 100 cm2 conçue par la société UBzM) ont permis de valider que le modèle d'ordre fractionnaire, en contrepartie d'une augmentation de la complexité, permet de mieux reproduire d'une part les résultats temporels de la pile (suivi de tension pour un profil de courant donnée), d'autre part une meilleure approximation de l'impédance mesurée. Des méthodes d'identification paramétrique, conventionnelles et adaptées aux systèmes d'ordre fractionnaire, sont ensuite utilisées afin d’extraire les paramètres des modèles développés à partir de données expérimentales temporelles (tension/courant de la pile), ou fréquentielles (spectroscopie d'impédance). Une étude de sensibilité permet alors de définir les paramètres les plus indicatifs des phénomènes d'engorgement et d'assèchement. L'évolution de ces paramètres, associés à la tension et le spectre d'impédance de la pile, sont alors combinés afin de construire une stratégie de diagnostic de l’engorgement et de l’asséchement du cœur de pile.

Mots-clés : Pile à combustible,Identification paramétrique,Modélisation,Diagnostic,PEMFC

Jury:

M. Emmanuel GODOY                  CentraleSupélec                        Directeur de thèse
M. Olivier BéTHOUX                      GeePs                                          Co-encadrant de thèse
M. Maurice FADEL                          ENSEEIHT/INPT                       Rapporteur
M. Malek GHANES                         ECS-Lab / ENSEA                     Examinateur
M. Michael HILAIRET                     Université de Franche Comté,FEMTO/ST, FCLAB                   Rapporteur
Mme Xuefang LIN SHI                   Institut national des sciences appliquées(INSA) Lyon, Laboratoire Ampère (CNRS UMR 5005)                                Examinateur
Mme Dorothée NORMAND-CYROT  L2S-CNRS-CentraleSupélec        Examinateur

S³: Gegenbauer polynomials and positive definiteness

Séminaire le 27 Novembre 2015, 10h30 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle des séminaires du L2S
Christian Berg, University of Copenhagen, Denmark


Abstract file

Bio: Professor Christian Berg graduated from Næstved Gymnasium 1963 and studied mathematics at the University of Copenhagen. He became cand.scient. in 1968, lic.scient. (ph.d.) in 1971, and dr. phil. in 1976. Christian Berg received the gold medal of the University of Copenhagen in 1969 for a paper about Potential Theory.
He became assistant professor at University of Copenhagen in 1971, associated professor in 1972 and professor since 1978. Christian Berg had several research visits abroad, in USA, France, Spain, Sweden and Poland.
He became member of The Royal Danish Academy of Sciences and Letters 1982, vice-president 1999-2005. Member of The Danish Natural Sciences Research Council 1985-1992. President of the Danish Mathematical Society 1994-98. Member of the editorial board of Journal of Theoretical Probability (1988-1999) and Expositiones Mathematicae since 1993. Member of the advisory board of Arab Journal of Mathematical Sciences since 1995.
At the Department of Mathematics of the University of Copenhagen, he was Member of the Study Board 1972-74, member of the Board 1977-1984, 1993-1995, chairman 1996-97, and Director of the Institute for Mathematical Sciences 1997-2002.
Christian Berg  has so far published app. 110 scientific papers in international journals, mainly about potential theory, harmonic analysis and moment problems.

Explicit robust constrained control for linear systems : analysis, implementation and design based on optimization

Ngoc Anh NGUYEN
Soutenance de thèse de doctorat le 26 Novembre 2015, 14h00 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Amphi F3-05

Les lois de commande affines par morceaux ont attiré une grande attention de la communauté Automatique grâce à leur pertinence pour la commande de systèmes sous contraints ou  hybrides; mais également pour l'approximation de lois de commande nonlinéaires. Pourtant, leur mise en œuvre est soumise à quelques difficultés. Motivé par les défis liés à cette classe de commandes, cette thèse porte sur leur analyse, mise en œuvre et synthèse.

La première partie de cette thèse a pour but le calcul de la marge de robustesse et de la marge de fragilité pour une loi de commande affine par morceaux prédéfinie et un système linéaire discret. Plus précisément, la marge de robustesse est définie comme l'ensemble des systèmes linéaires à paramètres variants que la loi PWA donnée peut commander en boucle fermée pour maintenir les trajectoires dans la région faisable. D'ailleurs, la marge de fragilité comprend toutes les variations des coefficients de la commande donnée telle que l'invariance de la région faisable soit encore garantie. Il est montré que si la région faisable donnée est un polytope, ces marges sont aussi des polytopes.

La deuxième partie de ce manuscrit est consacrée au problème de l'optimalité inverse pour la classe des fonctions affines par morceaux. C'est-à-dire, l'objective est de définir un problème d'optimisation pour lequel la solution optimale est équivalente à la fonction affine par morceaux donnée. La méthodologie est fondée sur le convex lifting, i.e., un variable auxiliaire, scalaire, qui permet de définir un ensemble convex à partir de la partition de paramètres de la fonction affine par morceaux donnée. Il est montré que si la fonction affine par morceaux donnée est continue, la solution optimale de ce problème redéfini sera unique. Par contre, si la continuité n'est pas satisfaite, cette fonction affine par morceaux sera une solution optimale parmi les autres du problème redéfini.

En ce qui concerne l'application dans la commande prédictive, il sera montré que n'importe quelle loi de commande affine par morceaux continue peut être obtenue par un autre problème de commande prédictive avec l'horizon de prédiction au plus égal à 2. A côté de cet aspect théorique, ce résultat sera utile pour faciliter la mise en œuvre des lois de commandes affines par morceaux en évitant l'enregistrement de la partition de l'espace d'état.

Composition du Jury :

Professor, Miroslav Fikar                                      Slovak University of Technology in Bratislava                            Rapporteur
Doctor,     Maria Seron                                          University of Newcastle                                                                   Rapportrice
Professor, Tor Arne Johansen                             Norwegian University of Science and Technology                    Examinateur
Professor, Luca Zaccarian                                   LAAS--CNRS, Toulouse                                                                  Examinateur
Doctor,     Vivek Dua                                              University College London                                                             Examinateur
Professor, Antoine Girard                                     Laboratoire de Signaux et Systèmes                                            Examinateur
Professor, Sorin Olaru                                           Laboratoire de Signaux et Systèmes, CentraleSupelec           Directeur de thèse
Professor, Pedro Rodriguez-Ayerbe                  Laboratoire de Signaux et Systèmes, CentraleSupelec           Co-encadrant de thèse

 

Mots-clés :

Model predictive control, convex liftings, inverse optimality, piecewise affine functions.

4th DelSys Workshop on Time-delay Systems

Date: 
Wed, 11/25/2015 - 09:00 to Fri, 11/27/2015 - 17:00
lieu: 
CentraleSupelec (Amphi Janet)

La 4ème édition du colloque "DelSys" (Delay Systems) aura lieu du 25 au 27 novembre 2015 et portera sur  l'étude (modélisation, analyse, commande, algorithmes) des systèmes dynamiques interconnectés en présence des retards ainsi que leurs applications notamment en sciences de la vie.
Plus précisément, les thématiques du colloque sont :

délisation et optimisation de l’interaction entre véhicules électriques et réseaux d’électricité : apport de la théorie des jeux

Olivier BEAUDE
Soutenance de thèse de doctorat le 24 Novembre 2015, 14h00 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle du conseil du L2S - B4.40

Cette thèse étudie l’interaction technico-économique entre véhicules électriques et réseaux d’électricité. Le développement récent de la mobilité électrique invite en effet à analyser les impacts potentiels de la recharge de ces véhicules sur les réseaux électriques, mais aussi le soutien que ces véhicules pourraient apporter dans les réseaux du futur. Ce travail s’inscrit résolument dans le cadre des réseaux d’électricité intelligents ; la plupart des résultats de cette thèse s’appliquent tout aussi bien à un lave-linge, un chauffe-eau, une télévision tant qu'on leur prête la capacité d’intelligence !

Dès lors que les décisions des consommateurs électriques flexibles interagissent, ce cadre d’étude offre un terrain de jeu propice aux outils de la théorie des jeux. L’apport de ces outils est présenté dans cette thèse selon trois axes :

1)    Apport algorithmique : proposition et analyse d’un algorithme pour coordonner la charge de véhicules électriques dans un périmètre commun du réseau d’électricité. Les outils des jeux de potentiel sont utilisés ;

2)    Apport pour l’échange d’information : comment un consommateur électrique prêt à se rendre flexible doit-il donner une image de son besoin à un opérateur du réseau ? Ce problème est à la croisée des chemins entre Cheap-talk en théorie des jeux et quantification en traitement du signal ;

3)    Jeu des acteurs : analyse stratégique de la situation où des coalitions contenant un grand nombre de véhicules électriques (flottes) coexistent avec des véhicules individuels (particuliers). Application des outils très récents de jeux composites.

En fil rouge, le cas des profils de charge rectangulaires (à puissance constante et sans interruption) – soutenu par de nombreux arguments pratiques mais souvent délaissé par les chercheurs – est analysé. Des simulations sont effectuées dans le cadre d’un réseau de distribution d’électricité français réaliste. C’est la maille du réseau qui pourrait subir les premiers impacts significatifs d’une charge non-coordonnée…elle offre un terrain d’expérimentation idéal pour les méthodes de cette thèse !

 

Membres du jury:

BASTARD Patrick       Directeur Ingénierie, ADAS, Véhicule Autonome, Technologies électroniques (Renault SAS)  Invité
DAAFOUZ Jamal        Professeur (CRAN, Université de Lorraine)    Examinateur
DEBBAH Mérouane        Vice-président R&D France Huawei             Président du jury
ERNST Damien                Professeur (Université de Liège), titulaire de la chaire EDF-Luminus sur les Smart grids   Rapporteur
HENNEBEL Martin         Professeur assistant (GeePs - CentraleSupélec)          Encadrant de thèse
LARAKI Rida                  Directeur de Recherche CNRS (LAMSADE)                        Examinateur
LASAULCE Samson    Directeur de Recherche CNRS (L2S - CentraleSupélec)       Directeur de thèse
MOHAND-KACI Ibrahim  Ingénieur (Renault SAS)    Encadrant de thèse
MOULINES Éric              Professeur (École polytechnique)            Rapporteur

Méthodes de codage et d'estimation adaptative appliquées aux communications sans fil

Florence Alberge
Habilitation à Diriger des Recherches (HDR) le 20 Novembre 2015, 14h00 à

Les recherches et les contributions présentées portent sur des techniques de traitement du signal appliquées aux communications sans fil. Elles s'articulent autour des points suivants : (1) estimation adaptative de canaux de communication dans différents contextes applicatifs, (2) optimisation de schémas de transmission pour la diffusion sur des canaux gaussiens avec/sans contrainte de sécurité, (3) correction de bruit impulsionnel dans des systèmes multi-porteuse, (4) analyse, interprétation et amélioration des techniques itératives de décodage (turbo-codes, codes LDPC,...) par le biais de l'optimisation, de la théorie des jeux et des outils statistiques. Les deux derniers thèmes seront détaillés lors de l'exposé.

Composition du jury:

Didier Le Ruyet    Professeur, CNAM, Paris    Rapporteur
Charly Poulliat      Professeur, ENSEEIHT, Toulouse    Rapporteur
Catherine Douillard     Professeure, Télécom Bretagne    Examinatrice
Pierre Duhamel     Directeur de recherches CNRS – L2S   Examinateur 
Jean-François Hélard    Professeur,   INSA Rennes   Examinateur

 

S³:Bayesian Fusion of Multiple Images - Beyond Pansharpening

Séminaire le 13 Novembre 2015, 10h30 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle des séminaires du L2S
Jean-Yves Tourneret, University of Toulouse, FR


This presentation will discuss new methods for fusing high spectral resolution images (such as hyperspectral images) and high spatial resolution images (such as panchromatic images) in order to provide images with improved spectral and spatial resolutions. These methods are based on Bayesian estimators exploiting prior information about the target image to be recovered, constructed by interpolation or by using dictionary learning techniques. Different implementations based on MCMC methods, optimization strategies or on the resolution of Sylvester equations will be explored

Bio: Jean-Yves TOURNERET (SM08) received the ingenieur degree in electrical engineering from the Ecole Nationale Supérieure d'Electronique, d'Electrotechnique, d'Informatique, d'Hydraulique et des Télécommunications (ENSEEIHT) de Toulouse in 1989 and the Ph.D. degree from the National Polytechnic Institute from Toulouse in 1992. He is currently a professor in the university of Toulouse (ENSEEIHT) and a member of the IRIT laboratory (UMR 5505 of the CNRS). His research activities are centered around statistical signal and image processing with a particular interest to Bayesian and Markov chain Monte Carlo (MCMC) methods. He has been involved in the organization of several conferences including the European conference on signal processing EUSIPCO'02 (program chair), the international conference ICASSP'06 (plenaries), the statistical signal processing workshop SSP'12 (international liaisons), the International Workshop on Computational Advances in Multi-Sensor Adaptive Processing CAMSAP 2013 (local arrangements), the statistical signal processing workshop SSP'2014 (special sessions), the workshop on machine learning for signal processing MLSP'2014 (special sessions). He has been the general chair of the CIMI workshop on optimization and statistics in image processing hold in Toulouse in 2013 (with F. Malgouyres and D. Kouamé) and of the International Workshop on Computational Advances in Multi-Sensor Adaptive Processing CAMSAP 2015 (with P. Djuric). He has been a member of different technical committees including the Signal Processing Theory and Methods (SPTM) committee of the IEEE Signal Processing Society (2001-2007, 2010-present). He has been serving as an associate editor for the IEEE Transactions on Signal Processing (2008-2011, 2015-present) and for the EURASIP journal on Signal Processing (2013-present).

Access information are available on the website http://www.lss.supelec.fr/scube/

S³: Algorithmes d’Estimation et de Détection en contexte Hétérogène Rang Faible

Séminaire le 6 Novembre 2015, 10h30 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle des séminaires du L2S
A. Breloy, Ecole Normale Supérieure de Cachan, FR


Covariance Matrix (CM) estimation is an ubiquitous problem in statistical signal processing. In terms of application purposes, the accuracy of the CM estimate directly impacts the performance of the considered adaptive process. In the context of modern data-sets, two major problems are currently at stake:

- Samples are often drawn from heterogeneous (non gaussian) distributions.
- Only a low sample support is available.

To respond to these problems, one has to develop new estimation tools that are based on an appropriate modeling of the data.

Bio: Arnaud Breloy graduated from Ecole Centrale Marseille and recived a Master's degree of Signal and Image Processing from university of Aix-Marseille in 2012-13. Formerly Ph.D student at the SATIE and SONDRA laboratories, he is currently lecturer at University Institute of Technology of Ville d’Avray. His research interests focuses on statistical signal processing, array and radar signal processing, robust estimation methods and low rank methods.

Mismatched decoding

Séminaire le 22 Octobre 2015, 11h00 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle du conseil du L2S - B4.40
Dr. Guillen i Fabregas


This talk will review the mismatched decoding problem. In particular, the talk will review the fundamental limits of mismatched channel-decoder pairs in a point-to-point setup, with particular focus on random coding ensembles, achievable information rates and the corresponding error exponents.

Bio:
Albert Guillén i Fàbregas was born in Barcelona in 1974. In 1999 he received the Telecommunication Engineering Degree and the Electronics Engineering Degree from Universitat Politècnica de Catalunya and Politecnico di Torino, respectively, and the Ph.D. in Communication Systems from Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) in 2004.
Since 2011 he has been a Research Professor of the Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA) at the Department of Information and Communication Technologies,
Universitat Pompeu Fabra. He is also an Adjunct Researcher at the Department of Engineering, University of Cambridge, where he was a Reader and a Fellow of Trinity Hall. He has held appoinments at the New Jersey Institute of Technology, Telecom Italia, European Space Agency (ESA), Institut Eurecom, University of South Australia, as well as visiting appointments at TelecomParisTech (Paris), Universitat Pompeu Fabra, University of South Australia, Centrum Wiskunde & Informatica and Texas A&M University in Qatar. His research interests are in information theory, coding theory and communication theory. Dr. Guillén i Fàbregas received the Starting Grant from the European Research Council, the Young Authors Award of the 2004 European Signal Processing Conference, the 2004 Best Doctoral Thesis Award from the Spanish Institution of Telecommunications Engineers, and a Research Fellowship of the Spanish Government to join ESA. He is an Associate Editor of the IEEE Transactions on Information Theory and of the Foundations and Trends in Communications and Information Theory, Now Publishers. He is also a Senior Member of IEEE,  a member of theYoung Academy of Europe and was an Editor of the IEEE Transactions on Wireless Communications (2007-2011).

Pseudorational transfer functions and their spectral properties - an introductory survey

Séminaire le 15 Octobre 2015, 14h30 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle du conseil du L2S - B4.40
Yutaka Yamamoto, univ of Kyoto


This talk gives an overview of the class of pseudorational transfer functions. This class consists of the ratio of entire functions of exponential type that are Laplace transforms of distributions with compact support. It gives rise to a convenient platform for dealing with distributed parameter systems whose state space is determined by bounded-time data.  Delay-differential systems, with retarded, neutral or distributed delays, are typical examples. We explore its interesting interplay with the ring of entire functions, and highlight some appealing structures as follows: Starting from a completely general input/output framework, we derive a concrete realization procedure based on the above fractional representation of transfer functions (or impulse responses).  It is then also possible to give a complete characterization of spectral properties of such realizations via zeros of the denominator of transfer functions.
Such spectral properties allow us to give a stability criterion and also an appropriate relationship between internal and external stability notions. Based on a concrete representation of the state space, we are led to a concrete characterization of left-shift invariant subspaces of H^2.  This result has a direct consequence on H-infinity control theory.
We also give a concise yet comprehensive and unified overview of such results.  The talk is concluded with this and also a criterion on the existence of a Bezout identity in this class.

Techniques de détection de défauts à base d’estimation d’état ensembliste pour systèmes incertains

Sofiane BEN CHABANE
Soutenance de thèse de doctorat le 13 Octobre 2015, 14h00 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Amphi F3-05

Cette thèse propose une nouvelle approche de détection de défauts pour des systèmes linéaires soumis à des incertitudes par intervalles, des perturbations et des bruits de mesures bornés. Dans ce contexte, la détection de défauts est fondée sur une estimation ensembliste de l’état du système. Les contributions de cette thèse concernent trois directions principales.

La première partie propose une méthode d’estimation d’état ensembliste améliorée combinant l’estimation à base des zonotopes (qui offre une bonne précision) et l’estimation à base d'ellipsoïdes (qui offre une complexité réduite).

Dans la deuxième partie, une nouvelle approche d’estimation d’état ellipsoïdale fondée sur la minimisation du rayon de l’ellipsoïde est développée. Dans ce cadre, des systèmes multivariables linéaires invariants dans le temps, ainsi que des systèmes linéaires variant dans le temps ont été considérés. Ces approches, résolues à l'aide de problèmes d’optimisation sous la forme d’Inégalités Matricielles Linéaires, ont été étendues au cas des systèmes soumis à des incertitudes par intervalles.

Dans la continuité des approches précédentes, deux techniques de détection de défauts ont été proposées dans la troisième partie utilisant les méthodes d'estimation ensemblistes. La première technique permet de détecter des défauts capteur en testant la cohérence entre le modèle et les mesures. La deuxième technique fondée sur les modèles multiples permet de traiter simultanément les défauts actionneur/composant/capteur. Une commande prédictive Min-Max a été développée afin de déterminer la commande optimale et le meilleur modèle à utiliser pour le système, malgré la présence des différents défauts.

 

Composition du jury :

M. Vicenç PUIG CAYUELA                      Rapporteur                            Universitat Politècnica de Catalunya
M. Didier THEILLIOL                              Rapporteur                             Université de Lorraine - CRAN
M. Teodoro ALAMO                               Co-encadrant                         Universidad de Sevilla
M. Christophe COMBASTEL                   Examinateur                          Université Bordeaux 1
M. Didier DUMUR                                 Directeur de thèse                 CentraleSupélec
M. Morten HOVD                                  Examinateur                          Norwegian University of Science and Technology
Mme Dorothée NORMAND-CYROT      Examinatrice                          CNRS - Laboratoire des Signaux et Systèmes (L2S)
Mme Hélène PIET-LAHANIER               Examinatrice                          ONERA Laboratoire de l'Intégration du Matériau au Système

Membres invités :
M. Eduardo F. CAMACHO                      Co-encadrant                         Universidad de Sevilla
Mme Cristina STOICA MANIU               Co-encadrant                         CentraleSupélec

Mots-clés :

Estimation ensembliste, détection de défauts, commande tolérante aux défauts, Inégalité Matricielle Linéaire, systèmes incertains.

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