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Resolución de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos · Introducci on Estado del arte...

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Introducci´ on Estado del arte Objectivo Transformada DFT NTT Convoluciones FFT Kumar Algoritmo de Kumar Adaptaci´ on Adaptaci´ on Cuerpos base Cuerpos extendidos Estrategia Resultados experimentales Conclusiones Resoluci´ on de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos VIII Jornadas de Matem´ atica Discreta y Algor´ ıtmica N. Busom, J.M. Miret, F. Seb´ e Departament de Matem` atica Universitat de Lleida Almer´ ıa, 12 de Julio de 2012 Resoluci´ on de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 1 / 34
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Page 1: Resolución de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos · Introducci on Estado del arte Objectivo Transformada DFT NTT Convoluciones FFT Kumar Algoritmo de Kumar Adaptaci on Adaptaci

Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobrecuerpos finitos

VIII Jornadas de Matematica Discreta y Algorıtmica

N. Busom, J.M. Miret, F. Sebe

Departament de MatematicaUniversitat de Lleida

Almerıa, 12 de Julio de 2012

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 1 / 34

Page 2: Resolución de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos · Introducci on Estado del arte Objectivo Transformada DFT NTT Convoluciones FFT Kumar Algoritmo de Kumar Adaptaci on Adaptaci

Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Indice

1 Introduccion

2 Transformada de Fourier

3 Algoritmo de Kumar

4 Adaptacion de algoritmo de Kumar

5 Resultados experimentales

6 Conclusiones

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 2 / 34

Page 3: Resolución de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos · Introducci on Estado del arte Objectivo Transformada DFT NTT Convoluciones FFT Kumar Algoritmo de Kumar Adaptaci on Adaptaci

Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Seccion 1 Introduccion

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 3 / 34

Page 4: Resolución de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos · Introducci on Estado del arte Objectivo Transformada DFT NTT Convoluciones FFT Kumar Algoritmo de Kumar Adaptaci on Adaptaci

Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Definicion

Una matriz de Toeplitz T de orden n + 1, cuyos elementospertenecen a un cuerpo K, es una matriz cuadrada en la quecada diagonal descendiente de izquierda a derecha esconstante. Esto es:

T =

t0 t−1 t−2 . . . t−nt1 t0 t−1 . . . t−n+1

t2 t1 t0 . . . t−n+2...

......

. . ....

tn tn−1 tn−2 . . . t0

.

Ejemplo: Matriz de Toeplitz 4× 4

T4 =

1 3 7 92 1 3 78 2 1 34 8 2 1

.

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 4 / 34

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Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Estado del arte

Sistema de Toeplitzt0 t−1 t−2 . . . t−nt1 t0 t−1 . . . t−n+1

t2 t1 t0 . . . t−n+2...

......

. . ....

tn tn−1 tn−2 . . . t0

x0x1x2...xn

=

y0y1y2...yn

Complejidad

I El metodo de Gauss resuelve cualquier sistema lineal deecuaciones de orden n + 1 en O(n3).

I El metodo de Levinson resuelve un sistema de Toeplitzde orden n + 1 sobre los reales en O(n2).

I El metodo de Kumar resuelve un sistema de Toeplitz deorden n + 1 sobre los reales en O(n log2 n).

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 5 / 34

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Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Objetivo

Solucionar sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos enO(n log2 n).

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 6 / 34

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Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Seccion 2 Transformada de Fourier

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 7 / 34

Page 8: Resolución de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos · Introducci on Estado del arte Objectivo Transformada DFT NTT Convoluciones FFT Kumar Algoritmo de Kumar Adaptaci on Adaptaci

Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Discrete Fourier Transform (DFT)

I Entrada: secuencia de N numeros complejos x0, x1, . . . , xN−1.

I Salida: secuencia de N numeros complejos X0,X1, . . . ,XN−1.

DFT

Xj =N−1∑k=0

xke− 2πi

Njk , j = 0, 1, . . . ,N − 1.

donde i es la unidad imaginaria y e2πiN es una raız N-esima

primitiva de la unidad.

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 8 / 34

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Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Inverse Discrete Fourier Transform (IDFT)

I Entrada: secuencia de N numeros complejos X0, . . . ,XN−1.

I Salida: secuencia de N numeros complejos x0, . . . , xN−1.

IDFT

xj =1

N

N−1∑k=0

Xke2πiN

jk j = 0, 1, · · · ,N − 1.

donde i es la unidad imaginaria y e2πiN es una raız N-esima

primitiva de la unidad.

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 9 / 34

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Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Number Theoretic Transform (NTT)

I Entrada: secuencia de N numeros x0, x1, . . . , xN−1 sobre Fp.

I Salida: secuencia de N numeros X0,X1, . . . ,XN−1 sobre Fp.

NTT

Xj ≡N−1∑k=0

xk(ωζ)jk (mod p) j = 0, 1, . . . ,N − 1,

donde ωζ es una raız N-esima primitiva de la unidad.

Condicion necesaria y suficiente

Necesitamos que N | (p − 1), esto es p = ζN + 1 para algunentero positivo ζ.

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 10 / 34

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Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Calculo de la convolucion circular a ~ b

1. Calcular las NTT de a y b

A = NTT (a); B = NTT (b)

2. Multiplicar las secuencias elemento a elemento

C = A · B

3. Calcular la NTT−1 de C

a~ b = NTT−1(C )

Convolucion lineal y circular

Si dos secuencias de m elementos son extendidas anadiendom ceros al final, entonces la convolucion circular esequivalente a la lineal.

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 11 / 34

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Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Fast Fourier Transform (FFT)

Definicion

Una Fast Fourier Transform (FFT) es un algoritmo eficienteque calcula la NTT ası como su inversa en tiempo O(n log n).

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 12 / 34

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Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 13 / 34

Page 14: Resolución de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos · Introducci on Estado del arte Objectivo Transformada DFT NTT Convoluciones FFT Kumar Algoritmo de Kumar Adaptaci on Adaptaci

Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Seccion 3 Algoritmo de Kumar

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 14 / 34

Page 15: Resolución de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos · Introducci on Estado del arte Objectivo Transformada DFT NTT Convoluciones FFT Kumar Algoritmo de Kumar Adaptaci on Adaptaci

Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Algoritmo de Kumar

t0 t−1 t−2 . . . t−nt1 t0 t−1 . . . t−n+1

t2 t1 t0 . . . t−n+2...

......

. . ....

tn tn−1 tn−2 . . . t0

x0x1x2...xn

=

y0y1y2...yn

, ti , xi , yi ∈ R

Pasos

1. Construir una matriz circulante C a partir de una matrizde Toeplitz T . Calcular la matriz inversa de C .

2. Calcular la primera fila y la primera columna de la matrizinversa de T , a partir de la primera fila y columna deC−1.

3. Resolver el sistema de Toeplitz en terminos de la primerafila y la primera columna de T−1.

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Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Paso 1

1.1 Construir una matriz circulante C a partir de una matrizde Toeplitz T .

C=

t0 t−1 . . . t−n tn . . . t2 t1t1 t0 . . . t−n+1 t−n . . . t3 t2...

.... . .

......

.... . .

...tn tn−1 . . . t0 t−1 . . . t−n+1 t−nt−n tn . . . t1 t0 . . . t−n+2 t−n+1

......

. . ....

......

. . ....

t−2 t−3 . . . tn−1 tn−2 . . . t0 t−1t−1 t−2 . . . tn tn−1 . . . t1 t0

C(1) = (t0, t−1, . . . , t−n, tn, . . . , t2, t1).

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 16 / 34

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Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Paso 1

. . . C(1) = (t0, t−1, . . . , t−n, tn, . . . , t2, t1).

1.2 Calcular la DFT de C(1), U = DFT (C(1)).

1.3 Calcular V(i) = 1/U(i), para cada i = 0, . . . , 2n,

1.4 Calcular la primera fila de C−1 como DFT−1(V).

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 17 / 34

Page 18: Resolución de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos · Introducci on Estado del arte Objectivo Transformada DFT NTT Convoluciones FFT Kumar Algoritmo de Kumar Adaptaci on Adaptaci

Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Seccion 4 Adaptacion de algoritmo de Kumar

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 18 / 34

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Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Adaptacion de algoritmo de Kumar

Algoritmo de Kumar sobre cuerpos finitos

1. Tomar la primera fila y la primera columna de la matrizde Toeplitz y generar la primera fila de C :

C(1) =(t0 t−1 . . . t−n tn tn−1 . . . t1

).

2. Calcular la NTT de C(1), U = NTT (C(1)).

3. Calcular V(i) = 1/U(i), para cada i = 0, . . . , 2n.

4. Calcular la primera fila de C−1, C−1(1) = NTT−1(V).

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 19 / 34

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Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Recordar

Necesitamos que N | (p − 1), esto es p = ζN + 1 para algunentero positivo ζ.

Que pasa si no hay elementos del orden deseado?

(a) Insertar ceros entre la primera fila y la primera columnade T :

C(1) = (t0, . . . , t−n, tn, 0 . . . 0︸ ︷︷ ︸ceros adicionales

tn−1, . . . , t1).

(b) Extender el cuerpo Fp.

(c) Utilizar una combinacion de (a) y (b).

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 20 / 34

Page 21: Resolución de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos · Introducci on Estado del arte Objectivo Transformada DFT NTT Convoluciones FFT Kumar Algoritmo de Kumar Adaptaci on Adaptaci

Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Ejemplo (1/2)

Calcular la NTT de x en F11:

x = 1 2 3 5 9 6 4

I N = 7, p = 11

I N - p − 1, que hacemos? Anadimos ceros. Cuantos?

C(1) = 1 2 3 5 0 0 0 9 6 4

I Calcular la NTT de x

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 21 / 34

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Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Ejemplo (1/2)

Calcular la NTT de x en F11:

x = 1 2 3 5 9 6 4

I N = 7, p = 11

I N - p − 1, que hacemos? Anadimos ceros. Cuantos?

C(1) = 1 2 3 5 0 0 0 9 6 4

I Calcular la NTT de x

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 21 / 34

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Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Trabajando con cuerpos extendidos

Ejemplo (1/3)

Calcular la NTT de x en F5:

x = 3 2 1

I N = 3, p = 5

I N - p − 1, que hacemos?

I N | p2 − 1

I F52 = F5[α], α2 + 4α + 2 = 0 mod 5

I Calcular la NTT de x

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 22 / 34

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Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Trabajando con cuerpos extendidos

Ejemplo (1/3)

Calcular la NTT de x en F5:

x = 3 2 1

I N = 3, p = 5

I N - p − 1, que hacemos?

I N | p2 − 1

I F52 = F5[α], α2 + 4α + 2 = 0 mod 5

I Calcular la NTT de x

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 22 / 34

Page 25: Resolución de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos · Introducci on Estado del arte Objectivo Transformada DFT NTT Convoluciones FFT Kumar Algoritmo de Kumar Adaptaci on Adaptaci

Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Ejemplo (2/3)

1. Calcular dos nuevas secuencias a, b de longitud N − 1=2

a= 2 1 b= 2α + 1 3α + 3

2. Realizar la convolucion circular a~ b:

b = 2α + 1 3α + 3

↗ b0 = 1 3

↘ b1 = 2 3

a = 2 1 0 0

b0 = 1 3 0 0

}~−→ 2 2 3 0

a = 2 1 0 0

b1 = 2 3 0 0

}~−→ 4 3 3 0

cl = a ∗ b = 4α + 2 3α + 2 3α + 3 0

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 23 / 34

Page 26: Resolución de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos · Introducci on Estado del arte Objectivo Transformada DFT NTT Convoluciones FFT Kumar Algoritmo de Kumar Adaptaci on Adaptaci

Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Ejemplo (3/3)

3. Transformar la convolucion lineal en una circular.

cl= 4α + 2 3α + 2 3α + 3 0

cc= 2α 3α + 2

4. Generar los resultados:

X0 =∑N−1

k=0 xk = 1 (mod 5)X1 = x0 + cc0 = 2α + 3X2 = x0 + cc3 = 3 + 3α + 2 = 3α

X=NTT(x)= 1 2α + 3 3α

Observacion

Aunque el resultado de la NTT sea una lista de elementos delcuerpo extendido, al hacer la NTT−1 se obtienen otra vezelementos del cuerpo base.

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 24 / 34

Page 27: Resolución de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos · Introducci on Estado del arte Objectivo Transformada DFT NTT Convoluciones FFT Kumar Algoritmo de Kumar Adaptaci on Adaptaci

Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Cuando anadir ceros y cuando extender?

I Sistema de Toeplitz de 10× 10, n = 9

I Sistema definido en Fp, p = 839

I p − 1 = 2 · 419

I Longitud de C(1) es 2n + 1 = 19

I Que numero k de ceros debemos anadir hasta que2n + 1 + k | p − 1?

I k = 400

Coste

Dado un vector con n′ = 2n+ 1 + k elementos en Fp, p primo

I Coste FTT en Fp: O(n′ log n′).

I Rader en Fpd : hasta d2 convoluciones en Fp.

I O(d2n′ log n′).

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 25 / 34

Page 28: Resolución de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos · Introducci on Estado del arte Objectivo Transformada DFT NTT Convoluciones FFT Kumar Algoritmo de Kumar Adaptaci on Adaptaci

Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Cuando anadir ceros y cuando extender?

I Sistema de Toeplitz de 10× 10, n = 9

I Sistema definido en Fp, p = 839

I p − 1 = 2 · 419

I Longitud de C(1) es 2n + 1 = 19

I Que numero k de ceros debemos anadir hasta que2n + 1 + k | p − 1?

I k = 400

Coste

Dado un vector con n′ = 2n+ 1 + k elementos en Fp, p primo

I Coste FTT en Fp: O(n′ log n′).

I Rader en Fpd : hasta d2 convoluciones en Fp.

I O(d2n′ log n′).

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 25 / 34

Page 29: Resolución de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos · Introducci on Estado del arte Objectivo Transformada DFT NTT Convoluciones FFT Kumar Algoritmo de Kumar Adaptaci on Adaptaci

Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Estrategia

Estrategia

1. Para cada d ∈ {1, 2, . . . , d ′}, hallar el menor entero kdtal que n′d = 2n + 1 + kd divide pd − 1.

2. Estimar la magnitud del numero de operacionesnecesarias en cada extension como

td = d2n′d log n′d ,

y elegir la opcion que genera el valor td mas reducido.

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 26 / 34

Page 30: Resolución de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos · Introducci on Estado del arte Objectivo Transformada DFT NTT Convoluciones FFT Kumar Algoritmo de Kumar Adaptaci on Adaptaci

Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Seccion 5 Resultados experimentales

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 27 / 34

Page 31: Resolución de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos · Introducci on Estado del arte Objectivo Transformada DFT NTT Convoluciones FFT Kumar Algoritmo de Kumar Adaptaci on Adaptaci

Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Resultados

> Dificultad en predecir el tiempo de ejecucion.

Figura : Tiempo de ejecucion, p = 660601

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 28 / 34

Page 32: Resolución de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos · Introducci on Estado del arte Objectivo Transformada DFT NTT Convoluciones FFT Kumar Algoritmo de Kumar Adaptaci on Adaptaci

Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Resultados

d n′ Num. op. T. (seg)

1 233 551.594 0.93936

2 24 132.500 0.186473 38 540.286 0.97135

4 24 530.001 0.61891

Cuadro : Sistema inicial de 9× 9 con p = 467

I p − 1 = 2 · 233

I p2 − 1 = 23 · 32 · 13 · 233

I p3 − 1 = 2 · 19 · 233 · 11503

I p4 − 1 = 24 · 32 · 5 · 13 · 113 · 193 · 233

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 29 / 34

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Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Resultados

d n′ Num. op. T. (seg)

1 641 1799.196 5.33719

2 107 868.576 0.99485

3 43 632.152 0.944864 40 1025.318 1.15282

Cuadro : Sistema inicial de 15× 15 con p = 1283

I p − 1 = 2 · 641

I p2 − 1 = 23 · 3 · 107 · 641

I p3 − 1 = 2 · 7 · 13 · 43 · 421 · 641

I p4 − 1 = 24 · 3 · 5 · 97 · 107 · 641 · 1697

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 30 / 34

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Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Resultados

d n′ Num. op. T. (seg)

1 7121 27433.944 401.64194

2 1187 14597.492 22.12164

3 73 1224.203 1.77473

4 26 588.629 0.95086

Cuadro : Sistema inicial de 12× 12 con p = 14243

I p − 1 = 2 · 7121

I p2 − 1 = 23 · 3 · 1187 · 7121

I p3 − 1 = 2 · 73 · 79 · 127 · 277 · 7121

I p4 − 1 = 24 · 3 · 52 · 13 · 461 · 677 · 1187 · 7121

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 31 / 34

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Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Seccion 6 Conclusiones

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 32 / 34

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Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Conclusiones

I El algoritmo de Kumar se puede adaptar para trabajarsobre cuerpos finitos.

I Se han expuesto tres opciones distintas para solucionar elproblema de la divisibilidad de la longitud del vector y elorden del cuerpo.

I Se ha propuesto una heurıstica para determinar cuandoanadir ceros o cuando considerar una extension delcuerpo.

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 33 / 34

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Introduccion

Estado del arte

Objectivo

Transformada

DFT

NTT

Convoluciones

FFT

Kumar

Algoritmo deKumar

Adaptacion

Adaptacion

Cuerpos base

Cuerposextendidos

Estrategia

Resultadosexperimentales

Conclusiones

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobrecuerpos finitos

VIII Jornadas de Matematica Discreta y Algorıtmica

N. Busom, J.M. Miret, F. Sebe

Departament de MatematicaUniversitat de Lleida

Almerıa, 12 de Julio de 2012

Resolucion de sistemas de Toeplitz sobre cuerpos finitos 34 / 34


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