Secrecy Trade-off at the Physical Layer over Mixed Fading Multicast Channels Employing Antenna Diversity

2021 ◽  
Author(s):  
A. S. M. Nafis ◽  
A. S. M. Badrudduza ◽  
Z. I. Borshon ◽  
M. K. Kundu ◽  
M. Z. I. Sarkar
Keyword(s):  
Physical Layer ◽  
Antenna Diversity ◽  
Trade Off ◽  
Mixed Fading

scholarly journals Multi-Domain Communication Systems and Networks: A Tensor-Based Approach

Network ◽  
2021 ◽  
Vol 1 (2) ◽  
pp. 50-74
Author(s):  
Divyanshu Pandey ◽  
Adithya Venugopal ◽  
Harry Leib
Keyword(s):  
Communication Systems ◽  
Physical Layer ◽  
Mathematical Framework ◽  
Trade Off ◽  
Information Theoretic ◽  
Time Frequency ◽  
Tensor Formulation ◽  
Processing Techniques ◽  
Multiple Domains ◽  
Signal Processing Techniques

Most modern communication systems, such as those intended for deployment in IoT applications or 5G and beyond networks, utilize multiple domains for transmission and reception at the physical layer. Depending on the application, these domains can include space, time, frequency, users, code sequences, and transmission media, to name a few. As such, the design criteria of future communication systems must be cognizant of the opportunities and the challenges that exist in exploiting the multi-domain nature of the signals and systems involved for information transmission. Focussing on the Physical Layer, this paper presents a novel mathematical framework using tensors, to represent, design, and analyze multi-domain systems. Various domains can be integrated into the transceiver design scheme using tensors. Tools from multi-linear algebra can be used to develop simultaneous signal processing techniques across all the domains. In particular, we present tensor partial response signaling (TPRS) which allows the introduction of controlled interference within elements of a domain and also across domains. We develop the TPRS system using the tensor contracted convolution to generate a multi-domain signal with desired spectral and cross-spectral properties across domains. In addition, by studying the information theoretic properties of the multi-domain tensor channel, we present the trade-off between different domains that can be harnessed using this framework. Numerical examples for capacity and mean square error are presented to highlight the domain trade-off revealed by the tensor formulation. Furthermore, an application of the tensor framework to MIMO Generalized Frequency Division Multiplexing (GFDM) is also presented.

scholarly journals Διαστρωματική σχεδίαση και βελτιστοποίηση ασύρματων πολυβηματικών δικτύων

2015 ◽  
Author(s):  
Ελένη Στάη
Keyword(s):  
Continuum Theory ◽  
Physical Layer ◽  
Trade Off ◽  
Network Layer

Η παρούσα διδακτορική διατριβή στοχεύει στη βελτίωση της παρεχόμενης επικοινωνίας από τα ασύρματα πολυβηματικά δίκτυα ακολουθώντας μία ολιστική προσέγγιση όσον αφορά στη στοίβα πρωτοκόλλων. Συγκεκριμένα, επίκεντρο της διατριβής αποτελεί η ανάπτυξη δύο διαστρωματικών πλαισίων, τα οποία συνεισφέρουν συνδυαστικά αλλά και καθένα αυτοτελώς στη βελτίωση των μετρικών Ποιότητας Υπηρεσίας. Το πρώτο πλαίσιο ονομάζεται Πλαίσιο Αντίστροφου Ελέγχου Τοπολογίας (Πλαίσιο ΑΕΤ) καθώς στηρίζεται στον Έλεγχο Τοπολογίας και δρα στο φυσικό επίπεδο (Physical Layer) και στο επίπεδο δικτύου (Network Layer) χρησιμοποιώντας πληροφορία και στοιχεία του κοινωνικού επιπέδου. Το Πλαίσιο ΑΕΤ εμπλουτίζει την τοπολογία του ασύρματου πολυβηματικού δικτύου με στοιχεία των κοινωνικών γράφων, ακολουθώντας το παράδειγμα της αποτελεσματικής και γρήγορης επικοινωνίας διαμέσου των κοινωνικών δικτύων. Προτείνεται η πιθανοτική λειτουργία του Πλαισίου ΑΕΤ, αναπτύσσεται η μεθοδολογία βελτιστοποίησης των παραμέτρων του και περιγράφεται η δυνατότητα της κατανεμημένης εφαρμογής του. Η αναλυτική μελέτη του Πλαισίου ΑΕΤ στηρίζεται στη θεωρία συνέχειας (Continuum Theory). Επιπρόσθετα, μία ειδική περίπτωση και δύο εφαρμογές του Πλαισίου ΑΕΤ επιβεβαιώνουν τη βελτίωση της τοπολογίας και της επικοινωνίας, όπως η βελτίωση αυτή ποσοτικοποιείται μέσω χρήσης μετρικών της Ανάλυσης Κοινωνικών Δικτύων και συγκεκριμένων μετρικών Ποιότητας Υπηρεσίας.Το δεύτερο πλαίσιο ονομάζεται Πλαίσιο ΘΜΧΔ/Backpressure καθώς θεμελιώνεται στη Θεωρία Μεγιστοποίησης Χρησιμότητας Δικτύου (ΘΜΧΔ) και δρα στα επίπεδα πρόσβασης στο μέσο (MAC), δικτύου (Network) και μεταφοράς (Transport), χρησιμοποιώντας πληροφορία από το κοινωνικό επίπεδο. H βέλτιστη επίλυση ενός προβλήματος ΜΧΔ βασίζεται στο διαστρωματικό αλγόριθμο δρομολόγησης πακέτων και χρονοπρογραμματισμού των μεταδόσεων των πακέτων Backpressure σε συνδυασμό με κατάλληλο αλγόριθμο ελέγχου συμφόρησης για τον προσδιορισμό των βέλτιστων ρυθμών άφιξης πακέτων στις πηγές των ροών. Ο αλγόριθμος Backpressure είναι βέλτιστος ως προς το θεωρητικό ρυθμό επιτυχημένης αποστολής πακέτων (δηλαδή σταθεροποιεί τις ουρές του δικτύου για όλους τους ρυθμούς άφιξης πακέτων στις πηγές του δικτύου που ανήκουν στην περιοχή χωρητικότητας του) αλλά οδηγεί σε μεγάλες καθυστερήσεις στην αποστολή τους και δεν λαμβάνει άλλες μετρικές Ποιότητας Υπηρεσίας υπόψη. Στην παρούσα διατριβή, το Πλαίσιο ΘΜΧΔ/Backpressure χρησιμοποιεί την εισαγωγή κατάλληλων βαρών στο γράφο του δικτύου και την άπληστη ενσωμάτωση του γράφου του δικτύου στο χώρο της υπερβολικής γεωμετρίας. Ο αλγόριθμος Backpressure προσαρμόζεται ώστε να λαμβάνει υπόψη τα βάρη καθώς και με την εισαγωγή κατάλληλων περιορισμών στη δρομολόγηση των πακέτων για στατικά και δυναμικά δίκτυα. Ειδικότερα για τη μείωση της καθυστέρησης αποστολής πακέτων, έμφαση προσάπτεται στους περιορισμούς άπληστης δρομολόγησης στην υπερβολική γεωμετρία. Εξετάζεται η σταθερότητα του προτεινομένου αλγορίθμου Backpressure ως προς τις ουρές του δικτύου καθώς και η σύγκλιση του ΜΧΔ προβλήματος υπό τον προτεινόμενο αλγόριθμο Backpressure με βάρη, με χρήση δυϊκής αποσύμπλεξης και τεχνικών Lyapunov drift. Τα αποτελέσματα προσομοιώσεων επιβεβαιώνουν τη δυνατότητα μείωσης της καθυστέρησης αποστολής πακέτου και τη βελτίωση επιπλέον μετρικών Ποιότητας Υπηρεσίας (π.χ., κόστος, εμπιστοσύνη, κλπ.). Επιπλέον, εξετάζεται μέσω προσομοιώσεων η επίδραση των βαρών στην Ποιότητα Υπηρεσίας και στη σύγκλιση του αλγορίθμου επίλυσης του προβλήματος ΜΧΔ και μελετάται η επιλογή κατάλληλων βαρών για κάθε μετρική Ποιότητας Υπηρεσίας. Ακόμη, η άπληστη ενσωμάτωση στην υπερβολική γεωμετρία βελτιώνεται περαιτέρω με εφαρμογή της συνεργατικής θεωρίας παιγνίων. Στη συνέχεια, πληροφορία από το κοινωνικό επίπεδο χρησιμοποιείται για το σχεδιασμό των συναρτήσεων χρησιμότητας του προβλήματος ΜΧΔ για την αποτελεσματικότερη κατανομή των πόρων μεταξύ των χρηστών ανάλογα με τις ανάγκες τους. Ακολούθως, το πρόβλημα ΜΧΔ διατυπώνεται και επιλύεται εις τρόπον ώστε ο συμβιβασμός (trade-off) μεταξύ των ρυθμών άφιξης πακέτων στις πηγές των ροών και της καθυστέρησης αποστολής πακέτου να ελέγχεται από τους χρήστες του δικτύου.Τέλος, τα δύο προτεινόμενα πλαίσια συνδυάζονται ώστε να μελετηθεί μέσω παραδειγμάτων και προσομοιώσεων η ολική δυνατή βελτίωση στην Ποιότητα Υπηρεσίας. Εν κατακλείδι, συνοψίζονται τα συμπεράσματα της παρούσας διατριβής και περιγράφεται η τρέχουσα έρευνα και τα επόμενα ερευνητικά βήματα.

Physical-Layer Security

2009 ◽  
Author(s):  
Matthieu Bloch ◽  
Joao Barros
Keyword(s):  
Physical Layer Security ◽  
Physical Layer

A Flow-Preserving Algorithm for the Time-Cost Trade-Off Problem

1982 ◽  
Vol 14 (2) ◽  
pp. 109-113 ◽  
Author(s):  
Suleyman Tufekci
Keyword(s):  
Time Cost ◽  
Trade Off

Dual Goals for Speed and Accuracy on the Same Performance Task

2012 ◽  
Vol 11 (3) ◽  
pp. 118-126 ◽  
Author(s):  
Olive Emil Wetter ◽  
Jürgen Wegge ◽  
Klaus Jonas ◽  
Klaus-Helmut Schmidt
Keyword(s):  
Memory Scanning ◽  
Performance Task ◽  
Performance Tasks ◽  
Trade Off ◽  
Test Experiment ◽  
Trade Offs ◽  
New Finding ◽  
Sternberg Paradigm ◽  
Speed Accuracy ◽  
Speed And Accuracy

In most work contexts, several performance goals coexist, and conflicts between them and trade-offs can occur. Our paper is the first to contrast a dual goal for speed and accuracy with a single goal for speed on the same task. The Sternberg paradigm (Experiment 1, n = 57) and the d2 test (Experiment 2, n = 19) were used as performance tasks. Speed measures and errors revealed in both experiments that dual as well as single goals increase performance by enhancing memory scanning. However, the single speed goal triggered a speed-accuracy trade-off, favoring speed over accuracy, whereas this was not the case with the dual goal. In difficult trials, dual goals slowed down scanning processes again so that errors could be prevented. This new finding is particularly relevant for security domains, where both aspects have to be managed simultaneously.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document