Abstract This thesis seeks to develop a robust semi-analytical performance prediction method for an advanced iterative receiver that processes spatially multiplexed signals that have propagated through frequency-selective receive correlated multiple-input multiple-output (MIMO) wireless communication channels. In a change of perspective, the proposed performance prediction methods are applied at the transmitter, which seeks to attain a target frame error rate (FER) either by adaptive power control or by adaptive modulation and coding (AMC). The performance prediction scheme utilises the statistical properties of the channel—namely noise variance, number of separable propagation paths and the eigenvalues of the receive correlation matrix—to predict the signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) at the output of a frequency domain soft interference cancellation minimum mean square error equaliser. The SINR distribution is used to derive the distribution of the variance of the log-likelihood ratios (LLRs) at the output of a soft symbol-to-bit demapper. Mutual information transfer charts establish a bijective relationship between the variance of the LLRs and mutual information. A 3rd Generation Partnership Project compliant turbo code is assumed. Since the decoder operates independently from the channel, its extrinsic information transfer (EXIT) charts can be simulated in advance. By utilising the approximate LLR variance distribution of the demapped equaliser output, it is possible to evaluate the probability of an intersection between an equaliser chart associated with a random channel realisation and a fixed decoder chart. This probability provides the FER. Since the proposed performance prediction method does not require any instantaneous channel state information, it can be applied at the transmitter side as a robust link adaptation scheme. In adaptive transmission power control, the modulation order and code rate are fixed. By iteratively adjusting transmission power, the transmitter attempts to find an equaliser output LLR variance distribution that reaches a specified target FER. In AMC, transmission power is fixed. The equaliser output's LLR variance distribution is determined by the modulation order, while the decoder chart's position is determined by the code rate. The transmitter iteratively adjusts the code rate and attempts to find a modulation order and code rate pairing that reaches the target FER. For vertically encoded spatially multiplexed systems, the adaptive transmission power control and AMC schemes are complemented by adaptive repeat redundancy and incremental redundancy hybrid automatic repeat request (HARQ) techniques, respectively. / Tiivistelmä Työn tavoitteena on kehittää luotettava semianalyyttinen suorituskyvyn ennustusmenetelmä tehokkaalle iteratiiviselle vastaanottimelle, joka käsittelee taajuusselektiivisen, vastaanotinpäässä tilakorreloituneen moniantennikanavan kautta kulkeneita tilakanavoituja signaaleja. Toisessa vaiheessa esitettyjä ennustusmenetelmiä hyödynnetään mukauttamalla lähetystehoa tai modulaatioastetta ja koodisuhdetta (adaptive modulation and coding [AMC]), samalla säilyttäen tavoitteeksi asetetun kehysvirhesuhteen (frame error rate [FER]). Suorituskyvyn ennustusmenetelmä hyödyntää kanavan tilastollisia ominaisuuksia – kohinan varianssia, eroteltavien etenemispolkujen lukumäärää sekä vastaanottimen korrelaatiomatriisin ominaisarvoja – ennustaakseen signaali–kohina-plus-interferenssisuhteen (signal-to-interference-plus-noise ratio [SINR]) jakauman taajuustasossa toimivan, häiriötä poistavan pienimmän keskineliösumman kanavakorjaimen lähdössä. SINR-jakaumasta johdetaan pehmän symboleista biteiksi -muunnoksen jälkeisten logaritmisten bittitodennäköisyyksien suhdelukujen (log-likelihood ratio [LLR]) jakauma. Keskinäisinformaation siirroskartat perustuvat LLR:ien varianssin sekä keskinäisinformaation väliseen bijektiivisyyteen. Informaatio on kanavakoodattu 3rd Generation Partnership Project -standardin mukaisella turbokoodilla. Turbodekooderin toiminta on kanavasta riippumatonta, joten dekooderin lisäinformaation siirroskartat (extrinsic information transfer [EXIT] charts) voidaan simuloida itsenäisesti. Hyödyntämällä kanavakorjaimen lähdön pehmeiden bittipäätösten LLR:ien varianssin jakaumaa, on mahdollista arvioida millä todennäköisyydellä korjaimen satunnaisen kanavarealisaation siirroskartta leikkaa dekooderin siirroskartan. Tämä todennäköisyys voidaan tulkita kehysvirhesuhteeksi. Koska suorituskyvyn ennustusmenetelmä ei vaadi hetkellistä tietoa kanavan tilasta, sitä voidaan hyödyntää lähetyksen mukautuksessa. Mukautuvassa tehonsäädössä modulaatio ja koodisuhde eivät muutu. Lähetin pyrkii iteratiivisella tehonsäädöllä löytämään korjaimen lähdölle LLR-jakauman, joka tuottaa halutun kehysvirhesuhteen. Mukautuvassa modulaation ja koodisuhteen valinnassa lähetysteho säilyy vakiona. Modulaatioaste vaikuttaa korjaimen lähdön LLR-jakaumaan ja koodisuhde dekooderin siirroskartan muotoon. Iteratiivisesti koodisuhdetta säätämällä lähetin pyrkii löytämään modulaation ja koodisuhteen yhdistelmän, joka saavuttaa tavoitellun kehysvirhesuhteen. Vertikaalisesti tilakanavoiduissa järjestelmissä mukautuvaa tehonsäätöä täydennetään lähetystehoa mukauttavilla uudellenlähetyksillä, kun taas mukautuvaa modulaation ja koodisuhteen valintaa täydennetään puolestaan koodisuhdetta pienentävillä automattisilla uudelleenlähetyspyynnöillä (hybrid automatic repeat request [HARQ]).

Abstract The presumed dominance of the traditional annual budgeting process as a cornerstone of management control has been called into question in recent years. Various new developments in budgeting have been seen replacing or complementing organisations’ conventional budgeting. The dissertation provides a comprehensive picture of these new budgetary practices and their implications for management accounting work, through investigation of the fragmentation among various purposes of budgeting and of the ways in which the role of controller and new budgetary practices can complement each other. The dissertation is composed of four inter-related essays, which provide qualitative evidence of how firmly established practices such as budgeting change and what implications the change has for the conflicting purposes of budgeting. It also provides insight into the ways controllers are able to build holistic view of the totality of budgetary control and compile new accounting information. The empirical findings presented in the dissertation give rise to novel concept of fragmentation, which can be defined as an arrangement wherein a new mix of diverse controls is used to serve several purposes of budgeting and a single budgeting process is either replaced with or complemented by other control mechanisms. Fragmentation can serve as a common denominator for recent developments in budgeting but also aid in understanding the variation in new budgetary practices. Fragmentation of budgeting makes the boundaries of a budgetary system blurred but also enables designing flexibility into the control system itself. For the role of controller, fragmented budgetary practices mean co-ordinating the linkages between various budget-related methods, wider communication and interaction with organisational actors, new business-oriented skills related to key purposes of budgeting, and a growing professional role in increasing the ‘realism’ of accounting information in the lateral budgetary planning process. / Tiivistelmä Perinteisen vuosibudjetoinnin valta-asemaa johdon ohjausjärjestelmien kulmakivenä on alettu kyseenalaistaa viime vuosina. Budjetoinnin uudet kehityssuuntaukset näyttäisivät joko korvaavan tai täydentävän vakiintunutta budjetointikäytäntöä organisaatioissa. Tämä väitöskirja tarjoaa kokonaisvaltaisen kuvan uusista käytännöistä, sekä niiden vaikutuksista johdon laskentatoimen työhön. Väitöskirja tutkii budjetoinnin eri tehtävien pirstaloitumista sekä sitä, miten controllerin rooli ja uudet budjetointikäytännöt voivat toimia toisiaan täydentävästi. Väitöskirja muodostuu neljästä toisiinsa liittyvästä esseestä, jotka tuovat laadullisen tutkimuksen keinoin esille, kuinka vakiintunut käytäntö, kuten budjetointi, muuttuu, ja mitä vaikutuksia tällä muutoksella on budjetoinnin eri tehtäviin. Tutkimus tarjoaa myös käsityksen siitä, miten kontrollerit muodostavat kokonaiskuvan budjetoinnillisesta ohjausjärjestelmästä ja tuottavat uutta laskentatoimen informaatiota. Tämä väitöskirja kuvaa budjetoinnin muutosta käsitteellä pirstaloituminen (fragmentation). Se voidaan määritellä järjestelyksi, jossa uutta, erilaisten ohjausmenetelmien yhdistelmää käytetään palvelemaan budjetoinnin eri tehtäviä, ja jossa yksittäinen budjetointiprosessi joko korvautuu tai täydentyy muilla ohjausmekanismeilla. Tämä käsite tarjoaa yhteisen nimittäjän viimeaikaisille budjetoinnin kehityssuuntauksille, mutta auttaa myös ymmärtämään paremmin budjetoinnin eri variaatioita. Budjetoinnin pirstaloituminen hämärtää budjetointijärjestelmän rajat, mutta mahdollistaa myös joustavuuden suunnittelun järjestelmään itsessään. Kontrollerin roolin näkökulmasta budjetoinnin pirstaloituminen merkitsee budjetoinnin eri menetelmien välisten yhteyksien koordinointia, laajempaa kommunikaatiota ja vuorovaikutusta organisaation eri toimijoiden kanssa, uusien liiketoimintaorientoituneiden taitojen lisääntymistä sekä ammatillisen roolin korostumista laskentainformaation realismin parantamisessa budjetoinnin lateraalisessa suunnitteluprosessissa.

Abstract Context: This study contributes to the understanding of the current state of cross-project defect prediction (CPDP) by investigating the topic in themes, with special focus on data approaches and covering search-based training data selection, by proposing data selection methods and investigating their impact. The empirical evidence for this work is collected through a formal systematic literature review method for the review, and from experiments on open source projects. Objective: We aim to understand and summarize the manner in which various data manipulation approaches are used in CPDP and their potential impacts on performance. Further, we aim at utilizing search-based methods to produce evolving training data sets to filter irrelevant instances from other projects before training. Method: Through a series of studies following the literature review of current state of CPDP, we propose a search-based method called genetic instance selection (GIS). We validate our initial findings by conducting the next study on a large set of data sets with multiple feature sets. We refine our design decisions using an exploratory study. Finally, we investigate an existing meta-learning approach, provide insights on its design and propose an alternative iterative data selection method. Results: The literature review reveals lower performances of CPDP in comparison with within project defect prediction (WPDP) models and provides a set of primary studies to be used as the basis for future research. Our proposed data selection methods make the case for search-based approaches considering their higher effectiveness and performance. We identified potential impacting factors on the effectiveness through the exploratory study and proposed methods to create better CPDP models. Conclusions: The proposal of numerous approaches in the literature over the last decade has led to progress in the area and the acquired knowledge and tools apply to many similar domains and can act as parts of academic curricula as well. Future directions of study can include searching for better validation data, better feature selection techniques, tuning the parameters of the search-based models, tuning hyper-parameters of learners, investigating the effects of multiple sources of optimization (learner, instances and features) and the impact of the class imbalance problem. / Tiivistelmä Tausta: Tämä tutkimus edistää projektienvälisten virheiden ennustamisen nykytilan ymmärtämistä (CPDP) tutkimalla aihetta teemoissa, keskittyen erityisesti tiedollisiin lähestymistapoihin ja hakuperusteisen harjoitusdatan valintaan esittelemällä datan valintamenetelmiä ja tutkimalla niiden vaikutuksia. Tämän työn empiirinen todistusaineisto on koottu muodollisella systemaattisella kirjallisuuskatsauksella ja avoimen lähdekoodin projekteissa tehdyillä kokeilla. Tavoite: Pyrimme ymmärtämään ja tiivistämään tavan, jolla erilaisia datan käsittelyn lähestymistapoja käytetään CPDP:ssa sekä niiden potentiaalisia vaikutuksia suorituskykyyn. Lisäksi, tavoitteenamme on hyödyntää hakuperusteisia menetelmiä muodostamaan kehittyviä harjoitusdata-settejä suodattamaan epäolennaisia esiintymiä muista projekteista ennen koulutusta. Menetelmä: CPDP:n nykytilan kirjallisuuskatsauksen jälkeen tehtyjen tutkimusten avulla ehdotamme hakuperusteista menetelmää, jota kutsutaan geneettisen esiintymän valinnaksi (GIS). Todistamme alustavat havaintomme suorittamalla seuraavan tutkimuksen suurella joukolla datasettejä, joilla on useita ominaisuuksia. Jalostamme suunnittelupäätöksiämme käyttäen tutkivaa tutkimusta. Lopuksi, tutkimme vallitsevaa meta-oppimisen lähestymistapaa ja tarjoamme näkemyksiä sen suunnitteluun ja ehdotamme vaihtoehtoista, toistuvaa datan valintamenetelmää. Tulokset: Kirjallisuuskatsaus paljastaa CPDP:n heikomman suorituskyvyn verrattuna projektinsisäisten virheiden ennustamisen (WPDP) malleihin ja tarjoaa joukon primaaritutkimuksia, joita voidaan käyttää perustana myöhemmälle tutkimukselle. Ehdottamamme datan valintamenetelmät puoltavat hakuperusteisten menetelmiä niiden paremman tehokkuuden ja suorituskyvyn vuoksi. Tunnistimme potentiaalisia tehokuuteen vaikuttavia tekijöitä tutkivien tutkimusten avulla ja ehdotimme metodeja parempien CPDP mallien luomiseksi. Johtopäätökset: Viime vuosikymmenten aikana kirjallisuudessa esitellyt lukuisat menetelmät ovat edistäneet alaa ja hankittu tieto ja työkalut soveltuvat monille samanlaisille alueille ja voivat toimia myös osana akateemisia opetussuunnitelmia. Tutkimuksen tulevat linjaukset voivat sisältää validointiin paremmin soveltuvan datan haun, paremmat ominaisuuksien valintatekniikat, hakuperusteisten mallien parametrien hienosäädön, oppijoiden hyper-parametrien hienosäädön, tutkimuksen useiden optimoinnin lähteiden vaikutuksista (oppija, esiintymät, ominaisuudet) ja luokan epätasapaino-ongelman vaikutuksesta.

Abstract Critical Infrastructures (CIs) are an integral part of our society and economy. Services like electricity supply or telecommunication services are expected to be available at all times and a service failure may have catastrophic consequences for society or economy. Current CI protection strategies are from a time when CIs or CI sectors could be operated more or less self-sufficient and interconnections among CIs or CI sectors, which may lead to cascading service failures to other CIs or CI sectors, where not as omnipresent as today. In this PhD thesis, a cross-sector CI model for on-line risk monitoring of CI services, called CI security model, is presented. The model allows to monitor a CI service risk and to notify services that depend on it of possible risks in order to reduce and mitigate possible cascading failures. The model estimates CI service risk by observing the CI service state as measured by base measurements (e.g. sensor or software states) within the CI service components and by observing the experienced service risk of CI services it depends on (CI service dependencies). CI service risk is estimated in a probabilistic way using a Bayesian network based approach. Furthermore, the model allows CI service risk prediction in the short-term, mid-term and long-term future, given a current CI service risk and it allows to model interdependencies (a CI service risk that loops back to the originating service via dependencies), a special case that is difficult to model using Bayesian networks. The representation of a CI as a CI security model requires analysis. In this PhD thesis, a CI analysis method based on the PROTOS-MATINE dependency analysis methodology is presented in order to analyse CIs and represent them as CI services, CI service dependencies and base measurements. Additional research presented in this PhD thesis is related to a study of assurance indicators able to perform an on-line evaluation of the correctness of risk estimates within a CI service, as well as for risk estimates received from dependencies. A tool that supports all steps of establishing a CI security model was implemented during this PhD research. The research on the CI security model and the assurance indicators was validated based on a case study and the initial results suggest its applicability to CI environments. / Tiivistelmä Tässä väitöskirjassa esitellään läpileikkausmalli kriittisten infrastruktuurien jatkuvaan käytön riskimallinnukseen. Tämän mallin avulla voidaan tiedottaa toisistaan riippuvaisia palveluita mahdollisista vaaroista, ja siten pysäyttää tai hidastaa toisiinsa vaikuttavat ja kumuloituvat vikaantumiset. Malli analysoi kriittisen infrastruktuurin palveluriskiä tutkimalla kriittisen infrastruktuuripalvelun tilan, joka on mitattu perusmittauksella (esimerkiksi anturi- tai ohjelmistotiloina) kriittisen infrastruktuurin palvelukomponenttien välillä ja tarkkailemalla koetun kriittisen infrastruktuurin palveluriskiä, joista palvelut riippuvat (kriittisen infrastruktuurin palveluriippuvuudet). Kriittisen infrastruktuurin palveluriski arvioidaan todennäköisyyden avulla käyttämällä Bayes-verkkoja. Lisäksi malli mahdollistaa tulevien riskien ennustamisen lyhyellä, keskipitkällä ja pitkällä aikavälillä, ja mahdollistaa niiden keskinäisten riippuvuuksien mallintamisen, joka on yleensä vaikea esittää Bayes-verkoissa. Kriittisen infrastruktuurin esittäminen kriittisen infrastruktuurin tietoturvamallina edellyttää analyysiä. Tässä väitöskirjassa esitellään kriittisen infrastruktuurin analyysimenetelmä, joka perustuu PROTOS-MATINE -riippuvuusanalyysimetodologiaan. Kriittiset infrastruktuurit esitetään kriittisen infrastruktuurin palveluina, palvelujen keskinäisinä riippuvuuksina ja perusmittauksina. Lisäksi tutkitaan varmuusindikaattoreita, joilla voidaan tutkia suoraan toiminnassa olevan kriittisen infrastruktuuripalvelun riskianalyysin oikeellisuutta, kuin myös riskiarvioita riippuvuuksista. Tutkimuksessa laadittiin työkalu, joka tukee kriittisen infrastruktuurin tietoturvamallin toteuttamisen kaikkia vaiheita. Kriittisen infrastruktuurin tietoturvamalli ja varmuusindikaattorien oikeellisuus vahvistettiin konseptitutkimuksella, ja alustavat tulokset osoittavat menetelmän toimivuuden. / Kurzfassung In dieser Doktorarbeit wird ein Sektorübergreifendes Modell für die kontinuierliche Risikoabschätzung von kritische Infrastrukturen im laufenden Betrieb vorgestellt. Das Modell erlaubt es, Dienstleistungen, die in Abhängigkeit einer anderen Dienstleistung stehen, über mögliche Gefahren zu informieren und damit die Gefahr des Übergriffs von Risiken in andere Teile zu stoppen oder zu minimieren. Mit dem Modell können Gefahren in einer Dienstleistung anhand der Überwachung von kontinuierlichen Messungen (zum Beispiel Sensoren oder Softwarestatus) sowie der Überwachung von Gefahren in Dienstleistungen, die eine Abhängigkeit darstellen, analysiert werden. Die Abschätzung von Gefahren erfolgt probabilistisch mittels eines Bayessches Netzwerks. Zusätzlich erlaubt dieses Modell die Voraussage von zukünftigen Risiken in der kurzfristigen, mittelfristigen und langfristigen Zukunft und es erlaubt die Modellierung von gegenseitigen Abhängigkeiten, die im Allgemeinen schwer mit Bayesschen Netzwerken darzustellen sind. Um eine kritische Infrastruktur als ein solches Modell darzustellen, muss eine Analyse der kritischen Infrastruktur durchgeführt werden. In dieser Doktorarbeit wird diese Analyse durch die PROTOS-MATINE Methode zur Analyse von Abhängigkeiten unterstützt. Zusätzlich zu dem vorgestellten Modell wird in dieser Doktorarbeit eine Studie über Indikatoren, die das Vertrauen in die Genauigkeit einer Risikoabschätzung evaluieren können, vorgestellt. Die Studie beschäftigt sich sowohl mit der Evaluierung von Risikoabschätzungen innerhalb von Dienstleistungen als auch mit der Evaluierung von Risikoabschätzungen, die von Dienstleistungen erhalten wurden, die eine Abhängigkeiten darstellen. Eine Software, die alle Aspekte der Erstellung des vorgestellten Modells unterstützt, wurde entwickelt. Sowohl das präsentierte Modell zur Abschätzung von Risiken in kritischen Infrastrukturen als auch die Indikatoren zur Uberprüfung der Risikoabschätzungen wurden anhand einer Machbarkeitsstudie validiert. Erste Ergebnisse suggerieren die Anwendbarkeit dieser Konzepte auf kritische Infrastrukturen.