Reticulados em problemas de comunicação

Orientadores: Sueli Irene Rodrigues Costa, Vinay Anant VaishampayanTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática Estatística e Computação CientíficaResumo: O estudo de códigos no contexto de reticulados e outras constelações discretas para aplicações em comunicações é um tópico de interesse na área de teoria da informação. Certas construções de reticulados, como é o caso das Construções A e D, e de outras constelações que não são reticulados, como a Construção C, são utilizadas na decodificação multi-estágio e para quantização vetorial eficiente. Isso motiva a primeira contribuição deste trabalho, que consiste em investigar características da Construção C e propor uma nova construção baseada em códigos lineares, que chamamos de Construção $C^\star,$ analisando suas propriedades (condições para ser reticulado, uniformidade geométrica e distância mínima) e relação com a Construção C. Problemas na área de comunicações envolvendo reticulados podem ser computacionalmente difíceis à medida que a dimensão aumenta, como é o caso de, dado um vetor no espaço real $n-$dimensional, determinar o ponto do reticulado mais próximo a este. A segunda contribuição deste trabalho é a análise desse problema restrito a um sistema distribuído, ou seja, onde o vetor a ser decodificado possui cada uma de suas coordenadas disponíveis em um nó distinto desse sistema. Nessa investigação, encontramos uma solução aproximada para duas e três dimensões considerando a partição de Babai e também estudamos o custo de comunicação envolvidoAbstract: The study of codes in the context of lattices and other discrete constellations for applications in communications is a topic of interest in the area of information theory. Some lattice constructions, such as the known Constructions A and D, and other special nonlattice constellations, as Construction C, are used in multi-stage decoding and efficient vector quantization. This motivates the first contribution of this work, which is to investigate characteristics of Construction C and to propose a new construction based on linear codes that we called Construction $C^\star,$ analyzing its properties (latticeness, geometric uniformity and minimum distance) and relations with Construction C. Communication problems related to lattices can be computationally hard when the dimension increases, as it is the case of, given a real vector in the $n-$dimensional space, determine the closest lattice point to it. The second contribution of this work is the analysis of this problem restricted to a distributed system, i.e., where the vector to be decoded has each coordinate available in a separated node in this system. In this investigation, we find the approximate solution for two and three dimensions considering the Babai partition and study the communication cost involvedDoutoradoMatematica AplicadaDoutora em Matemática Aplicada140797/2017-3CNPQCAPE