Audiovisual citation: a project update

Existing referencing systems frequently prove inadequate for the citation of moving image and sound media such as vidcasts, streaming television, sound files, un-catalogued archive footage, amateur content hosted online or
non-broadcast radio recordings. Back in 2009 and 2010 a British working group funded by Higher Education Funding Council for England (HEFCE) and co-ordinated by the British Universities Film and Video Council investigated this problem. This report documents the early stages of the project.

ZIL: An Energy-Efficient Indoor Localization System Using ZigBee Radio to Detect WiFi Fingerprints

In existing WiFi-based localization methods, smart mobile devices consume quite a lot of power as WiFi interfaces need to be used for frequent AP scanning during the localization process. In this work, we design an energy-efficient indoor localization system called ZigBee assisted indoor localization (ZIL) based on WiFi fingerprints via ZigBee interference signatures. ZIL uses ZigBee interfaces to collect mixed WiFi signals, which include non-periodic WiFi data and periodic beacon signals. However, WiFi APs cannot be identified from these WiFi signals by ZigBee interfaces directly. To address this issue, we propose a method for detecting WiFi APs to form WiFi fingerprints from the signals collected by ZigBee interfaces. We propose a novel fingerprint matching algorithm to align a pair of fingerprints effectively. To improve the localization accuracy, we design the K-nearest neighbor (KNN) method with three different weighted distances and find that the KNN algorithm with the Manhattan distance performs best. Experiments show that ZIL can achieve the localization accuracy of 87%, which is competitive compared to state-of-the-art WiFi fingerprint-based approaches, and save energy by 68% on average compared to the approach based on WiFi interface.

On the Security of Cognitive Radio Networks

Cognitive radio has emerged as an essential recipe for future high-capacity high-coverage multi-tier hierarchical networks. Securing data transmission in these networks is of utmost importance. In this paper, we consider the cognitive wiretap channel and propose multiple antennas to secure the transmission at the physical layer, where the eavesdropper overhears the transmission from the secondary transmitter to the secondary receiver. The secondary receiver and the eavesdropper are equipped with multiple antennas, and passive eavesdropping is considered where the channel state information of the eavesdropper’s channel is not available at the secondary transmitter. We present new closedform expressions for the exact and asymptotic secrecy outage probability. Our results reveal the impact of the primary network on the secondary network in the presence of a multi-antenna wiretap channel.

Inside/out:for tape

commissioned by ORF (Austrian Radio) Wien (Heidi Grundmann) for project 'Entree/Sortie' Broadcast 10 January 1991

Supernovae and radio transients in M82

We present optical and near-infrared (NIR) photometry and NIR spectroscopy of SN 2004am, the only optically detected supernova (SN) in M82. These demonstrate that SN 2004am was a highly reddened Type II-P SN similar to the low-luminosity Type II-P events such as SNe 1997D and 2005cs. We show that SN 2004am was located coincident with the obscured super star cluster M82-L, and from the cluster age infer a progenitor mass of 12{^{+ 7}_{- 3}} M⊙. In addition to this, we present a high spatial resolution Gemini-North Telescope K-band adaptive optics image of the site of SN 2008iz and a second transient of uncertain nature, both detected so far only at radio wavelengths. Using image subtraction techniques together with archival data from the Hubble Space Telescope, we are able to recover a NIR transient source coincident with both objects. We find the likely extinction towards SN 2008iz to be not more than AV ˜ 10. The nature of the second transient remains elusive and we regard an extremely bright microquasar in M82 as the most plausible scenario.

Electron dynamics and frequency coupling in a radio-frequency capacitively biased planar coil inductively coupled plasma system

The electron dynamics in a planar coil inductively coupled plasma (ICP) system with a capacitively biased electrode is investigated using space and phase resolved optical emission spectroscopy. The two power source frequencies are exact multiple of each other and phase-locked. In this configuration, the system is investigated when the coil is operated in both E-mode and H-mode. The results show that in a phase synchronized RF biased ICP, the electrode bias power couples with the capacitive contribution of the coil, in both E-mode and H-modes, similar to dual-frequency capacitively coupled plasmas (2f-CCPs). It is also demonstrated that in H-mode, the phase between the electrode bias frequency and the ICP coil frequency influences the electron heating, similar to the electrical asymmetry effect in 2f-CCPs.

EARLY RADIO AND X-RAY OBSERVATIONS OF THE YOUNGEST NEARBY TYPE Ia SUPERNOVA PTF 11kly (SN 2011fe)

On 2011 August 24 (UT) the Palomar Transient Factory (PTF) discovered PTF11kly (SN 2011fe), the youngest and most nearby Type Ia supernova (SN Ia) in decades. We followed this event up in the radio (centimeter and millimeter bands) and X-ray bands, starting about a day after the estimated explosion time. We present our analysis of the radio and X-ray observations, yielding the tightest constraints yet placed on the pre-explosion mass-loss rate from the progenitor system of this supernova. We find a robust limit of from sensitive X-ray non-detections, as well as a similar limit from radio data, which depends, however, on assumptions about microphysical parameters. We discuss our results in the context of single-degenerate models for SNe Ia and find that our observations modestly disfavor symbiotic progenitor models involving a red giant donor, but cannot constrain systems accreting from main-sequence or sub-giant stars, including the popular supersoft channel. In view of the proximity of PTF11kly and the sensitivity of our prompt observations, we would have to wait for a long time (a decade or longer) in order to more meaningfully probe the circumstellar matter of SNe Ia.

An empirical polarization domain channel availability model for cognitive radio

In dynamic spectrum access networks, cognitive radio terminals monitor their spectral environment in order to detect and opportunistically access unoccupied frequency channels. The overall performance of such networks depends on the spectrum occupancy or availability patterns. Accurate knowledge on the channel availability enables optimum performance of such networks in terms of spectrum and energy efficiency. This work proposes a novel probabilistic channel availability model that can describe the channel availability in different polarizations for mobile cognitive radio terminals that are likely to change their orientation during their operation. A Gaussian approximation is used to model the empirical occupancy data that was obtained through a measurement campaign in the cellular frequency bands within a realistic operational scenario.

An HMM-based spectrum occupancy predictor for energy efficient cognitive radio

Spectrum sensing is the cornerstone of cognitive radio technology and refers to the process of obtaining awareness of the radio spectrum usage in order to detect the presence of other users. Spectrum sensing algorithms consume considerable energy and time. Prediction methods for inferring the channel occupancy of future time instants have been proposed as a means of improving performance in terms of energy and time consumption. This paper studies the performance of a hidden Markov model (HMM) spectrum occupancy predictor as well as the improvement in sensing energy and time consumption based on real occupancy data obtained in the 2.4GHz ISM band. Experimental results show that the HMM-based occupancy predictor outperforms a kth order Markov and a 1-nearest neighbour (1NN) predictor. Our study also suggests that by employing such a predictive scheme in spectrum sensing, an improvement of up to 66% can be achieved in the required sensing energy and time.

Multilayer optimization in radio resource allocation for the packet transmission in wireless networks

Na última década tem-se assistido a um crescimento exponencial das redes de comunicações sem fios, nomeadamente no que se refere a taxa de penetração do serviço prestado e na implementação de novas infra-estruturas em todo o globo. É ponto assente neste momento que esta tendência irá não só continuar como se fortalecer devido à convergência que é esperada entre as redes móveis sem fio e a disponibilização de serviços de banda larga para a rede Internet fixa, numa evolução para um paradigma de uma arquitectura integrada e baseada em serviços e aplicações IP. Por este motivo, as comunicações móveis sem fios irão ter um papel fundamental no desenvolvimento da sociedade de informação a médio e longo prazos. A estratégia seguida no projecto e implementação das redes móveis celulares da actual geração (2G e 3G) foi a da estratificação da sua arquitectura protocolar numa estrutura modular em camadas estanques, onde cada camada do modelo é responsável pela implementação de um conjunto de funcionalidades. Neste modelo a comunicação dá-se apenas entre camadas adjacentes através de primitivas de comunicação pré-estabelecidas. Este modelo de arquitectura resulta numa mais fácil implementação e introdução de novas funcionalidades na rede. Entretanto, o facto das camadas inferiores do modelo protocolar não utilizarem informação disponibilizada pelas camadas superiores, e vice-versa acarreta uma degradação no desempenho do sistema. Este paradigma é particularmente importante quando sistemas de antenas múltiplas são implementados (sistemas MIMO). Sistemas de antenas múltiplas introduzem um grau adicional de liberdade no que respeita a atribuição de recursos rádio: o domínio espacial. Contrariamente a atribuição de recursos no domínio do tempo e da frequência, no domínio espacial os recursos rádio mapeados no domínio espacial não podem ser assumidos como sendo completamente ortogonais, devido a interferência resultante do facto de vários terminais transmitirem no mesmo canal e/ou slots temporais mas em feixes espaciais diferentes. Sendo assim, a disponibilidade de informação relativa ao estado dos recursos rádio às camadas superiores do modelo protocolar é de fundamental importância na satisfação dos critérios de qualidade de serviço exigidos. Uma forma eficiente de gestão dos recursos rádio exige a implementação de algoritmos de agendamento de pacotes de baixo grau de complexidade, que definem os níveis de prioridade no acesso a esses recursos por base dos utilizadores com base na informação disponibilizada quer pelas camadas inferiores quer pelas camadas superiores do modelo. Este novo paradigma de comunicação, designado por cross-layer resulta na maximização da capacidade de transporte de dados por parte do canal rádio móvel, bem como a satisfação dos requisitos de qualidade de serviço derivados a partir da camada de aplicação do modelo. Na sua elaboração, procurou-se que o standard IEEE 802.16e, conhecido por Mobile WiMAX respeitasse as especificações associadas aos sistemas móveis celulares de quarta geração. A arquitectura escalonável, o baixo custo de implementação e as elevadas taxas de transmissão de dados resultam num processo de multiplexagem de dados e valores baixos no atraso decorrente da transmissão de pacotes, os quais são atributos fundamentais para a disponibilização de serviços de banda larga. Da mesma forma a comunicação orientada à comutação de pacotes, inenente na camada de acesso ao meio, é totalmente compatível com as exigências em termos da qualidade de serviço dessas aplicações. Sendo assim, o Mobile WiMAX parece satisfazer os requisitos exigentes das redes móveis de quarta geração. Nesta tese procede-se à investigação, projecto e implementação de algoritmos de encaminhamento de pacotes tendo em vista a eficiente gestão do conjunto de recursos rádio nos domínios do tempo, frequência e espacial das redes móveis celulares, tendo como caso prático as redes móveis celulares suportadas no standard IEEE802.16e. Os algoritmos propostos combinam métricas provenientes da camada física bem como os requisitos de qualidade de serviço das camadas superiores, de acordo com a arquitectura de redes baseadas no paradigma do cross-layer. O desempenho desses algoritmos é analisado a partir de simulações efectuadas por um simulador de sistema, numa plataforma que implementa as camadas física e de acesso ao meio do standard IEEE802.16e.

Optimização de recursos para difusão em redes de próxima geração

Esta tese aborda o problema de optimização de recursos de rede, na entrega de Serviços de Comunicação em Grupo, em Redes de Próxima Geração que suportem tecnologias de difusão. De acordo com esta problemática, são feitas propostas que levam em atenção a evolução espectável das redes 3G em Redes Heterogéneas de Próxima Geração que incluam tecnologias de difusão tais como o DVB. A optimização de recursos em Comunicações em Grupo é apresentada como um desafio vertical que deve cruzar diversas camadas. As optimizações aqui propostas cobrem tanto a interface entre Aplicação e a Plataforma de Serviços para a disponibilização de serviços de comunicação em grupo, como as abstracções e mapeamentos feitos na interface entre a Rede Central e a Rede de Acesso Rádio. As optimizações propostas nesta tese, assumem que o caminho evolutivo na direcção de uma Rede de Próxima Geração é feito através do IP. Em primeiro lugar são endereçadas as optimizações entre a Aplicação e a Plataforma de Serviços que já podem ser integradas nas redes 3G existentes. Estas optimizações podem potenciar o desenvolvimento de novas e inovadoras aplicações, que através do uso de mecanismos de distribuição em difusão podem fazer um uso mais eficiente dos recursos de rede. De seguida são apresentadas optimizações ao nível da interface entre a Rede Central e a Rede de Acesso Rádio que abordam a heterogeneidade das redes futuras assim como a necessidade de suportar tecnologias de difusão. É ainda considerada a possibilidade de aumentar a qualidade de serviço de serviços de difusão através do mapeamento do IP multicast em portadoras unidireccionais. Por forma a validar todas estas optimizações, vários protótipos foram desenvolvidos com base num router avançado para redes de acesso de próxima geração. As funcionalidades e arquitectura de software desse router são também aqui apresentadas.