The efficient allocation of power is a major concern in today’s wireless communications systems. Due to the high demand in data rate and the scarcity of wireless resources such as power, the multi-user communication systems like the multiple access channel (MAC) and broadcast channel (BC) have become highly competitive environments for the users as well as the system itself. Theory of microeconomics and game theory provide the good analytical manner for the selfish and social welfare conflict problems. Instead of maximizing the system sum rate, our proposed system deals with fulfilling the utility (rate) requirement of all the users with efficient power allocation. The users formulate the signal to interference-plus-noise ratio (SINR) based quality-of-service (QoS) requirements. We propose the framework to allocate the power to each user with universal pricing mechanisms. The prices act as the control signal and are assumed to be some virtual currency in the wireless system. They can influence the physical layer operating points to meet the desired utility requirements. Centralized and distributed power allocation frameworks are discussed separately in the thesis with different pricing schemes. In wireless systems we have users that are rational in the game theoretic sense of making decisions consistently in pursuit of their own individual objectives. Each user’s objective is to maximize the expected value of its own payoff measured on a certain utility scale. Selfishness or self-interest is an important implication of rationality. Therefore, the mobiles which share the same spectrum have incentives to misinterpret their private information in order to obtain more utility. They might behave selfishly and show also malicious behavior by creating increased interference for other mobiles. Therefore, it is important to supervise and influence the operation of the system by pricing and priority (weights) optimization. In the centralized resource allocation, we study the general MAC and BC (with linear and nonlinear receiver) with three types of agents: the regulator, the system optimizer and the mobile users. The regulator ensures the QoS requirements of all users by clever pricing and prevents cheating. The simple system optimizer solves a certain system utility maximization problem to allocate the power with the given prices and weights (priorities). The linear and nonlinear pricing mechanisms are analyzed, respectively. It is shown that linear pricing is a universal pricing only if successive interference cancellation (SIC) for uplink transmission or dirty paper coding (DPC) for downlink transmission is applied at the base station (BS). For MAC without SIC, nonlinear pricing which is logarithmic in power and linear in prices is a universal pricing scheme. The prices, the resulting cost terms, the optimal power allocation to achieve the QoS requirement of each user in the feasible rate region are derived in closed form solutions for MAC with and without SIC using linear and nonlinear pricing frameworks, respectively. The users are willing to maximize their achievable rate and minimize their cost on power by falsely reporting their channel state information (CSI). By predicting the best cheating strategy of the malicious users, the regulator is able to detect the misbehavior and punish the cheaters. The infinite repeated game (RG) is proposed as a counter mechanism with the trigger strategy using the trigger price. We show that by anticipating the total payoff of the proposed RG, the users have no incentive to cheat and therefore our framework is strategy-proof. In the distributed resource allocation, each user allocates its own power by optimizing the individual utility function. The noncooperative game among the users is formulated. The individual prices are introduced to the utility function of each user to shift the Nash equilibrium (NE) power allocation to the desired point. We show that by implicit control of the proposed prices, the best response (BR) power allocation of each user converges rapidly. The Shannon rate-based QoS requirement of each user is achieved with minimum power at the unique NE point. We analyse different behavior types of the users, especially the malicious behavior of misrepresenting the user utility function. The resulting NE power allocation and achievable rates of all users are derived when malicious behavior exists. The strategy-proof mechanism is designed using the punishment prices when the types of the malicious users are detected. The algorithm of the strategy-proof noncooperative game is proposed. We illustrate the convergence of the BR dynamic and the Price of Malice (PoM) by numerical simulations. The uplink transmission within the single cell of heterogeneous networks is exactly the same model as MAC. Therefore, the results of the pricing-based power allocation for MAC can be implemented into heterogeneous networks. Femtocells deployed in the Macrocell network provide better indoor coverage to the user equipments (UEs) with low power consumption and maintenance cost. The industrial vendors show great interest in the access mode, called the hybrid access, in which the macrocell UEs (MUEs) can be served by the nearby Femtocell Access Point (FAP). By adopting hybrid access in the femtocell, the system energy efficiency is improved due to the short distance between the FAP and MUEs while at the same time, the QoS requirements are better guaranteed. However, both the Macrocell base station (MBS) and the FAP are rational and selfish, who maximize their own utilities. The framework to successively apply the hybrid access in femtocell and fulfill the QoS requirement of each UE is important. We propose two novel compensation frameworks to motivate the hybrid access of femtocells. To save the energy consumption, the MBS is willing to motivate the FAP for hybrid access with compensation. The Stackelberg game is formulated where the MBS serves as the leader and the FAP serves as the follower. The MBS maximizes its utility by choosing the compensation prices. The FAP optimizes its utility by selecting the number of MUEs in hybrid access. By choosing the proper compensation price, the optimal number of MUEs served by the FAP to maximize the utility of the MBS coincides with that to maximize the utility of the FAP. Numerous simulation results are conducted, showing that the proposed compensation frameworks result in a win-win solution. In this thesis, based on game theory, mechanism design and pricing framework, efficient power allocation are proposed to guarantee the QoS requirements of all users in the wireless networks. The results are applicable in the multi-user systems such as heterogeneous networks. Both centralized and distributed allocation schemes are analyzed which are suitable for different communication scenarios. / Aufgrund der hohen Nachfrage nach Datenrate und wegen der Knappheit an Ressourcen in Funknetzen ist die effiziente Allokation von Leistung ein wichtiges Thema in den heutigen Mehrnutzer-Kommunikationssystemen. Die Spieltheorie bietet Methoden, um egoistische und soziale Konfliktsituationen zu analysieren. Das vorgeschlagene System befasst sich mit der Erfüllung der auf Signal-zu-Rausch-und-Interferenz-Verhältnis (SINR) basierenden Quality-of-Service (QoS)-Anforderungen aller Nutzer mittels effizienter Leistungsallokation, anstatt die Übertragungsrate zu maximieren. Es wird ein Framework entworfen, um die Leistungsallokation mittels universellen Pricing-Mechanismen umzusetzen. In der Dissertation werden zentralisierte und verteilte Leistungsallokationsalgorithmen unter Verwendung verschiedener Pricing-Ansätze diskutiert. Die Nutzer in Funksystemen handeln rational im spieltheoretischen Sinne, indem sie ihre eigenen Nutzenfunktionen maximieren. Die mobilen Endgeräte, die dasselbe Spektrum nutzen, haben den Anreiz durch bewusste Fehlinterpretation ihrer privaten Informationen das eigene Ergebnis zu verbessern. Daher ist es wichtig, die Funktionalität des Systems zu überwachen und durch Optimierung des Pricings und Priorisierungsgewichte zu beeinflussen. Für den zentralisierten Ressourcenallokationsansatz werden der allgemeine Mehrfachzugriffskanal (Multiple Access Channel, MAC) und der Broadcastkanal (BC) mit linearen bzw. nichtlinearen Empfängern untersucht. Die Preise, die resultierenden Kostenterme und die optimale Leistungsallokation, mit der die QoS-Anforderungen in der zulässigen Ratenregion erfüllt werden, werden in geschlossener Form hergeleitet. Lineare und nichtlineare Pricing-Ansätze werden separat diskutiert. Das unendlich oft wiederholte Spiel wird vorgeschlagen, um Spieler vom Betrügen durch Übermittlung falscher Kanalinformationen abzuhalten. Für die verteilten Ressourcenvergabe wird das nichtkooperative Spiel in Normalform verwendet und formuliert. Die Nutzer wählen ihre Sendeleistung zur Maximierung ihrer eigenen Nutzenfunktion. Individuelle Preise werden eingeführt und so angepasst, dass die QoS-Anforderungen mit der Leistungsallokation im eindeutigen Nash-Gleichgewicht erfüllt werden. Verschiedene Arten des Nutzerverhaltens werden bezüglich der Täuschung ihrer Nutzenfunktion analysiert, und ein Strategy-Proof-Mechanismus mit Strafen wird entwickelt. Die Ergebnisse für den MAC sind anwendbar auf heterogene Netzwerke, wobei zwei neuartige Ansätze zur Kompensation bereitgestellt werden, die den hybriden Zugang zu Femtozell-Netzwerken motivieren. Mithilfe des Stackelberg-Spiels wird gezeigt, dass die vorgeschlagenen Ansätze in einer Win-Win-Situation resultieren.

Was können wir unter "demokratischem Bauen" verstehen? Für den Parlamentsbau in der Bundesrepublik Deutschland wird in Broschüren und Publikationen, in Faltblättern und auf Internetseiten von der "Demokratie als Bauherr", von Offenheit, Transparenz und "demokratischem Bauen" berichtet. Ob als Architekt oder Architekturkritiker, Politiker oder Bürger, Zeitungsleser oder Architekturinteressierter - wir begegnen einem allgemein benutzten Sprachvokabular. Die vorliegende Arbeit, die von der Technischen Universität Dresden als Dissertation angenommen wurde, untersucht den seit der Gründung der Bundesrepublik entstandenen Diskurs um "demokratisches Bauen". Anhand von Beispielen, beginnend mit dem Bundeshaus in Bonn von Hans Schwippert über den neuen Plenarbereich von Behnisch & Partner bis hin zu jüngeren Landtagsprojekten wird der Diskurs kritisch rekonstruiert. Mit den einbezogenen Erfahrungen der Nutzer im Umgang mit dem Gebäude des Sächsischen Landtags tritt die Diskussion um "angemessene Architektur" in den Mittelpunkt. Dadurch wird die Interpretation von Architektur durch Architekten, Architekturkritiker oder Bauherren in einem "professionellen" Diskurs erstmals konsequent um das Architektur-Erleben erweitert. Die Arbeit zeigt, wie Gebrauchserfahrungen empirisch erschlossen werden können und mit der Perspektive der Wohnerfahrung das Verständnis von der Bedeutung der Architektur bereichert wird. - (Die Dissertation ist veröffentlicht im Shaker Verlag GmbH, Postfach 101818, 52018 Aachen, Deutschland, http://www.shaker.de, Dresden, ISBN:978-3-8322-7301-9)

Nachrichtentechnische Systeme werden stets durch unvermeidbare zufällige Störungen beeinflußt. Neben anderen Komponenten sind davon besonders Oszillatoren betroffen. Die durch die Störungen verursachten zufälligen Schwankungen in der Oszillatorausgabe können als Amplituden- und Phasenabweichungen modelliert werden. Dabei zeigt sich, daß vor allem zufällige Phasenfluktuationen von Bedeutung sind. Zufällige Phasenfluktuationen können unter Verwendung stochastischer Prozesse zweiter Ordnung mit kurzem oder langem Gedächtnis modelliert werden. Inhalt der Dissertation ist die Herleitung eines Verfahrens zur Simulation zufälliger Phasenfluktuationen von Oszillatoren mit kurzem Gedächtnis unter Berücksichtigung von Datenblattangaben.

Near-field optical microscopy has attracted remarkable attention, as it is the only technique that allows the investigation of local optical properties with a resolution far below the diffraction limit. Especially, the scattering-type near-field optical microscopy allows the nondestructive examination of surfaces without restrictions to the applicable wavelengths. However, its usability is limited by the availability of appropriate light sources. In the context of this work, this limit was overcome by the development of a scattering-type near-field microscope that uses a widely tunable free-electron laser as primary light source. In the theoretical part, it is shown that an optical near-field contrast can be expected when materials with different dielectric functions are combined. It is derived that these differences yield different scattering cross-sections for the coupled system of the probe and the sample. Those cross-sections define the strength of the near-field signal that can be measured for different materials. Hence, an optical contrast can be expected, when different scattering cross-sections are probed. This principle also applies to vertically stacked or even buried materials, as shown in this thesis experimentally for two sample systems. In the first example, the different dielectric functions were obtained by locally changing the carrier concentration in silicon by the implantation of boron. It is shown that the concentration of free charge-carriers can be deduced from the near-field contrast between implanted and pure silicon. For this purpose, two different experimental approaches were used, a non-interferometric one by using variable wavelengths and an interferometric one with a fixed wavelength. As those techniques yield complementary information, they can be used to quantitatively determine the effective carrier concentration. Both approaches yield consistent results for the carrier concentration, which excellently agrees with predictions from literature. While the structures of the first system were in the micrometer regime, the capability to probe buried nanostructures is demonstrated at a sample of indium arsenide quantum dots. Those dots are covered by a thick layer of gallium arsenide. For the first time ever, it is shown experimentally that transitions between electron states in single quantum dots can be investigated by near-field microscopy. By monitoring the near-field response of these quantum dots while scanning the wavelength of the incident light beam, it was possible to obtain characteristic near-field signatures of single dots. Near-field contrasts up to 30 % could be measured for resonant excitation of electrons in the conduction band of the indium arsenide dots. / Die optische Nahfeldmikroskopie hat viel Beachtung auf sich gezogen, da sie die einzige Technologie ist, welche die Untersuchung lokaler optischer Eigenschaften mit Auflösungen unterhalb der Beugungsgrenze ermöglicht. Speziell die streuende Nahfeldmikroskopie erlaubt die zerstörungsfreie Untersuchung von Oberflächen ohne Einschränkung der verwendbaren Wellenlängen. Die Nutzung ist jedoch durch das Vorhandensein entsprechender Lichtquellen beschränkt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde diese Beschränkung durch Entwicklung eines streuenden Nahfeldmikroskops überwunden, das einen weit stimmbaren Freie-Elektronen-Laser als primäre Lichtquelle benutzt. Im theoretischen Teil wird gezeigt, dass ein optischer Kontrast erwartet werden kann, wenn Materialien mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten kombiniert werden. Es wird hergeleitet, dass diese Unterschiede in unterschiedlichen Streuquerschnitten für das gekoppelte System aus Messkopf und Probe resultieren. Diese Streuquerschnitte definieren die Stärke des Nahfeldsignals, welches auf unterschiedlichen Materialien gemessen werden kann. Ein optischer Kontrast kann also erwartet werden, wenn unterschiedliche Streuquerschnitte untersucht werden. Dass dieses Prinzip auch auf übereinander geschichtete oder sogar verborgene Strukturen angewendet werden kann, wird in dieser Doktorarbeit an zwei Probensystemen experimentell gezeigt. Im ersten Beispiel wurden die unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten durch örtliches Ändern der Ladungsträgerdichte in Silizium durch Bor-Implantation erreicht. Es wird gezeigt, dass die Dichte der freien Ladungsträger an Hand des optischen Kontrastes zwischen implantiertem und reinem Silizium ermittelt werden kann. Zu diesem Zweck wurden zwei unterschiedliche Ansätze verwendet, ein nicht-interferometrischer mittels variabler Wellenlängen und ein interferometrischer mit einer konstanten Wellenlänge. Weil diese Techniken gegensätzliche Informationen liefern, können sie genutzt werden, um die effektive Ladungsträgerdichte quantitativ zu bestimmen. Beide Ansätze lieferten konsistente Resultate für die Trägerdichte, welche sehr gut mit den Vorhersagen der Literatur übereinstimmt. Während die Strukturen im ersten Beispiel im Mikrometer-Bereich lagen, wird die Möglichkeit, verborgene Nanostrukturen zu untersuchen, an Hand einer Probe mit Indiumarsenid Quantenpunkten demonstriert. Diese sind von einer dicken Schicht Galliumarsenid bedeckt. Zum ersten Mal wird experimentell gezeigt, dass Übergänge zwischen Elektronenzuständen in einzelnen Quantenpunkten mit Nahfeldmikroskopie untersucht werden können. Durch die Messung der Nahfeld-Antwort der Quantenpunkte unter Änderung der Wellenlänge des eingestrahlten Lichtes war es möglich, charakteristische Nahfeld-Signaturen der einzelnen Quantenpunkte zu erhalten. Nahfeld-Kontraste bis zu 30 Prozent konnten für die resonante Anregung der Elektronen im Leitungsband der Indiumarsenid Punkte beobachtet werden.

In this paper, we analyze the achievable secrecy rates in the two-hop wiretap channel with four nodes, where the transmitter and the receiver have multiple antennas while the relay and the eavesdropper have only a single antenna each. The relay is operating in amplify-and-forward mode and all the channels between the nodes are known perfectly by the transmitter. We discuss different transmission and protection schemes like artificial noise (AN). Furthermore, we introduce interference neutralization (IN) as a new protection scheme. We compare the different schemes regarding the high-SNR slope and the high-SNR power offset and illustrate the performance by simulation results. It is shown analytically as well as by numerical simulations that the high SNR performance of the proposed IN scheme is better than the one of AN.