Nous démontrons une version d'un théorème d'Heckman permettant de préciser le lien qui unit la théorie des représentations des groupes compacts à celle des matrices aléatoires à valeurs dans l'algèbre de Lie du groupe compact connexe K et dont la loi est K-invariante.<br />Les groupes de Lie classiques, qu'on note K(n), sont les ensembles de matrices unitaires de taille n*n à entrées dans le corps des réels, des complexes ou des quaternions. Pour chacun d'eux, nous étudions plus précisément deux types d'ensembles invariants. Le premier est l'ensemble k(n) - algèbre de Lie de K(n) - muni de la mesure gaussienne. Les règles de branchement classiques nous permettent de calculer la loi des mineurs principaux des matrices de ces ensembles. Le deuxième est une généralisation de l'ensemble unitaire de Laguerre (LUE). Au sein de la théorie des représentations, celle des cristaux de Kashiwara nous permet d'étudier cet ensemble. <br />Pickrell a montré que dans le cas complexe la limite d'une famille consistante de mesures K(n)-invariantes sur k(n) est ergodique si et seulement si elle est la loi d'une combinaison linéaire de matrices indépendantes de type Gaussien ou Laguerre. Nous montrons que son résultat reste vrai pour les autres groupes de Lie classiques.<br />La généralisation du LUE que nous proposons est obtenue en considérant des sommes de matrices aléatoires de rang un. L'étude de ces perturbations et des mineurs principaux fait apparaître des processus entrelacés. Nous montrons qu'une large classe d'entre eux sont déterminantaux et donnons leur noyau de corrélation.

Dans cette thèse, on s'intéresse au transport quantique des électrons dans des nano-systèmes et des cavités chaotiques . En particulier, on apporte dans un premier temps la base théorique qui permet d'expliquer les expériences de microscopie à effet de grille dans des contacts quantiques ponctuels.

Ce mémoire d'habilitation comporte deux parties. Dans la première, nous étudions une famille de mesures de probabilité construite à partir de la loi du mouvement brownien via une procédure appelée pénalisation. Nous expliquons une partie des résultats obtenus par la construction d'une mesure sigma-finie, que nous généralisons ensuite à d'autres contextes. Dans la deuxième partie, nous étudions des objets infini-dimensionnels associés à des modèles de matrices aléatoires.

La coopération des émetteurs est considérée comme une approche prometteuse pour limiter les interférences dans les réseaux sans fil ayant une réutilisation des ressources spectrales très agressive. La coopération des émetteurs permet l'optimisation conjointe de certains paramètres de transmission. Bien que la coopération des émetteurs existe sous différentes formes, une hypothèse commune est le besoin pour les émetteurs entrant en coopération (i) d’acquérir et de partager des informations concernant le canal de propagation ainsi que (ii) d’effectuer une coopération fondée sur les informations diffusées à l'étape précédente. La conception coordonnée des matrices de précodage et, d’une manière encore plus marquée, la transmission conjointe à différents émetteurs sont des exemples importants de méthodes de coopérations présentant ces propriétés. L’acquisition et l'échange de l’information de canal étant strictement limités, il se pose deux questions importantes: (i) Quelle information doit être renvoyée ou échangée de manière à permettre la coopération la plus efficace? (ii) Quelles méthodes permettent de réaliser les gains de la coopération dans ce contexte de partage limité et imparfait d’information? Dans cette thèse, nous abordons les deux questions précédentes. Dans un premier temps, nous considérons que chaque émetteur acquiert une estimée de canal imparfaite. Dans un second temps, nous étudions la conception de techniques de coopération efficaces dans une configuration d’information de canal imparfaitement partagée entre les émetteurs. Enfin, les futures directions de recherche découlant de ces travaux sont présentées et discutées. / Transmitter cooperation is considered a promising tool for dealing with interference in wireless networks with an aggressive reuse policy of spectral resources. Although transmitter cooperation comes in many flavors, a recurrent assumption behind proposed methods lies in the need for cooperating devices to (i) acquire, share information pertaining to the propagation channel toward the multiple receivers and (ii) perform cooperation based on the disseminated information in the previous step. This holds true for instance for coordinated beamforming methods and, to an even greater extent, for network-MIMO (Joint Processing coordinated multi-point (JP CoMP) in the long term evolution (LTE) terminology). As feedback and exchange of channel state information (CSI) come at a price in terms of signaling overhead, there arise two important questions: (i) What information should be fed back or exchanged such that the CSI acquired at each transmitter is most informative to perform cooperation? (ii) Which techniques can reap the benefits of cooperation while living with an imperfect channel representation that varies from transmitter to transmitter ? In this thesis, we address both aforementioned questions. We consider first each transmitter acquires an initial imperfect CSI based on limited receivers feedback. For the design of efficient cooperation techniques that copes with the imperfect and non-identical CSI configuration at each transmitter, we investigate specifically a regularized zero forcing (RZF) precoder design in large system scenario. Finally, interesting and challenging research directions and open problems are discussed.

Les travaux présentés dans cette thèse portent sur l’imagerie computationnelle active et passive en micro-ondes. L’utilisation d’une cavité chaotique comme composants compressif est étudiée tant théoriquement (modèle mathématique, résolution algorithmique du problème inverse) et expérimentalement. L’idée sous-jacente est de remplacer un réseau d’antennes par une unique cavité réverbérante dont un réseau d’ouvertures sur la face avant permet de coder l’information spatiale d’une scène dans la réponse temporelle de la cavité. La réverbération des ondes électromagnétique à l’intérieur de la cavité fournit les degrés de liberté nécessaires à la reconstruction d’une image de la scène. Ainsi il est possible de réaliser en temps réel une image haute-résolution d’une scène à partir d’une unique réponse impulsionnelle. Les applications concernent la sécurité ou l’imagerie à travers les murs. Dans ce travail, la conception et la caractérisation d’une cavité chaotique ouverte sont effectuées. L’utilisation de ce dispositif pour réaliser en actif des images de cibles de diverses formes est démontrée. Le nombre de degrés de liberté est ensuite amélioré en modifiant les conditions aux limites grâce à l’ajout lampes fluorescentes. L’interaction des ondes avec ces éléments plasma permet de créer de nouvelles configurations de la cavité, améliorant ainsi la résolution des images. L’imagerie compressive est ensuite appliquée à la détection et localisation passive du rayonnement thermique naturel de sources de bruit, à partir de la corrélation des signaux reçus sur deux voies. Enfin, une méthode novatrice d’imagerie interférométrique de cibles est présentée. Elle est basée sur la reconstruction de la réponse impulsionnelle entre deux antennes à partir du bruit thermique micro-ondes émis par un réseau de néons. Ces travaux constituent une avancée vers les systèmes d’imagerie futurs. / The broad topic of the presented Ph.D focuses on active and passive microwave computational imaging. The use of a chaotic cavity as a compressive component is studied both theoretically (mathematical model, algorithmic resolution of the inverse problem) and experimentally. The underlying idea is to replace an array of antennas with a single reverberant cavity with an array of openings on the front panel that encodes the spatial information of a scene in the temporal response of the cavity. The reverberation of electromagnetic waves inside the cavity provides the degrees of freedom necessary to reconstruct an image of the scene. Thus it is possible to create a high-resolution image of a scene in real time from a single impulse response. Applications include security or imaging through walls. In this work, the design and characterization of an open chaotic cavity is performed. Using this device, active computational imaging is demonstrated to produce images of targets of various shapes. The number of degrees of freedom is further improved by changing the boundary conditions with the addition of commercial fluorescent lamps. The interaction of the waves with these plasma elements allows new cavity configurations to be created, thus improving image resolution. Compressive imaging is next applied to the passive detection and localization of natural thermal radiation from noise sources, based on the correlation of signals received over two channels. Finally, an innovative method of interferometric target imaging is presented. It is based on the reconstruction of the impulse response between two antennas from the microwave thermal noise emitted by a network of neon lamps. This work constitutes a step towards for future imaging systems.

L'objet de cette thèse est l'étude asymptotique du modèle de Hopfield dont le but est de simuler le phénomène neuronal de mémoire associative. Après une brève introduction au calcul neuronal et une description générale de la modélisation mathématique de la mémoire associative, nous définissons le modèle étudié dans le cadre d'une dynamique d'évolution déterministe, respectivement séquentielle (modèle de Hopfield) ou parallèle (modèle de Little). Nous étudions alors la stabilité asymptotique de $p$ images originales, au sens presque sûr pour l'espace de probabilité associé aux variables aléatoires modélisant ces images, ainsi que l'attraction de certaines configurations, en une seule étape de la dynamique, si $p$ est de l'ordre $N/\log N$ ($N$ la taille du réseau). La fonction énergie ayant notamment pour minima locaux les images originales et tous les autres points fixes de l'application associée à la dynamique, il est intéressant d'en connaître les fluctuations sur l'espace des configurations. Après avoir rappelé les résultats de Newman, relatifs à l'existence de barrières énergétiques, nous montrons que asymptotiquement et presque sûrement, sous certaines hypothèses sur $p$, les images combinées, combinaisons d'un nombre fine ou de toutes les images combinées, ne peuvent être des minima plus profonds que les images originales elles-mêmes. En ces points, nous calculons la limite presque sûre du hamiltonien normalisé. Au chapitre suivant, nous décrivons la dynamique stochastique de Glauber qui nous conduit à définir les mesures de Gibbs pour la limite thermodynamique de ce systèmes. Nous étudions alors, dans un dernier chapitre, le comportement asymptotique de l'énergie libre: pour toute température, cette variable aléatoire converge presque sûrement vers une constante, si $p/N$ converge vers 0, et vérifie la propriété d'être auto-moyennée, si $p$ est inférieur au proportionnel à $N$. En conclusion, nous terminons en évoquant quelques problèmes ouverts et des extensions possibles du modèle de Hopfield.