한국통신학회논문지 (The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences)

한국통신학회 (The Korean Institute of Commucations and Information Sciences)
권호 표지

전력 제한된 무선 센서네트워크에서 협력 다이버시티를 위한 전력인지 릴레이 선택 알고리즘

Power-aware Relay Selection Algorithm for Cooperative Diversity in the Energy-constrained Wireless Sensor Networks

  • 고상 (한국기술교육대학교 전기전자공학과) ;
  • 박형근 (한국기술교육대학교 정보기술공학부)
  • 발행 : 2009.10.31
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

본 논문에서는 간단히 한국통신학회의 논문작성법에 대하여 설명하고자 합니다. (스타일-요약본문)협력 다이버시티 기법은 다중경로 페이딩 환경을 효과적으로 극복할 수 있는 통신 기술이다. 이 기술을 에너지 제한된 무선 센서 네트워크에 적용하기 위해서는 무선 센서네트워크에서 가장 중요한 성능요소인 네트워크 수명을 고려한 릴레이 선택과 전력 할당 방법 등이 설계되어야 한다. 본 논문에서는 네트워크 수명을 최대화하기 위해 노드의 잔여전력을 고려한 새로운 다중 릴레이 선택 및 전력 할당 알고리즘을 제시하였다. 제시한 알고리즘은 2단계로 구분 되어 있다. 먼저 각 노드의 채널 상태를 고려하여 릴레이 후보노드를 선택 한 후 각 노드의 잔여전력을 고려하여 전력을 할당함으로써 전체 송신전력을 최소화함과 동시에 네트워크수명을 극대화 하도록 하였다. 본 논문에서 제시한 알고리즘은 기본적으로 AF(Amplify and Forward) 릴레이 모델을 바탕으로 하였으며 시뮬레이션을 통해 제안한 방식이 기존의 방식에 비해 더 높은 네트워크 수명을 가지는 것을 입증할 수 있었다.

Cooperative diversity is an effective technique to combat multi-path fading. When this technique is applied to energy-constrained wireless sensor networks, it is a key issue to design appropriate relay selection and power allocation strategies. In this paper, we proposed a new multi-relay selection and power allocation algorithm to maximize network lifetime. The algorithm are composed of two relay selection stages, where the channel condition and residual power of each node were considered in multi-relay selection and the power is fairly allocated proportional to the residual power, satisfies the required SNR at destination and minimizes the total transmit power. In this paper, proposed algorithm is based on AF (amplify and forward) model. We evaluated the proposed algorithm by using extensive simulation and simulation results show that proposed algorithm obtains much longer network lifetime than the conventional algorithm.

키워드

참고문헌

  1. T. M. Cover and A. A. E. Gamel, 'Capacity Theorems for the Relay Channel,' IEEE trans. info. Theory, Vol. 25, No. 5, Sept. 1979, pp. 572-584 https://doi.org/10.1109/TIT.1979.1056084
  2. A. Sendonaris, E. Erkip, and B. Aazhang, 'User cooperation diversity part I and II,' IEEE trans. Commun., Vol. 51, No. 11 Nov., 2003, pp. 1927-1948 https://doi.org/10.1109/TCOMM.2003.818096
  3. J. N. Laneman, D. N. C. Tse and G. W.Wornell, 'Cooperative diversity in wireless networks: Efficient protocols and outage behavior,'IEEE Trans. Inform. Theory, Vol. 50, No.12, pp. 3062-3080, Dec., 2004 https://doi.org/10.1109/TIT.2004.838089
  4. A. Bletas, A. Khisti, D. P. Reed, A. Lippman,'A simple cooperative diversity method based on network path selection,' IEEE JSAC, Vol.24, pp. 659-672, Mar., 2006 https://doi.org/10.1109/JSAC.2005.862417
  5. Yonghui Li, Branka Vucetic, and Mischa Dohler, 'distributed adaptive power allocation for wireless relay networks,'IEEE Transactions on Wireless Communications, Vol. 6, No. 3, pp.948-958, Mar, 2007 https://doi.org/10.1109/TWC.2007.05256
  6. Yan Chen, Guanding Yu, Peilang Qiu and Zhaoyang Zhang, 'Power-aware cooperative relay selection strategies in wireless ad hoc networks,'in Proc. IEEE PIMRC’06, 2006
  7. J. N. Laneman and G. W. Wornell, 'Energy-efficient antenna sharing and relaying for wireless networks,' in Proc. IEEE WCNC, 2000, pp. 7-12
  8. S. Singh, M. Woo, and C. S. Raghavendra,'Power-aware routing in mobile ad hoc networks,'Proc. MOBICOM 1998, pp. 181-190.,October, 1998.
  9. Y. Xu, J. S. Heidemann, and D. Estrin,'Geography-informed energy conservation for ad hoc routing,' Proc. MOBICOM 2001, pp.70-84, 2001
  10. A. Ephremides, 'Energy concerns in wireless networks,' IEEE Wireless Communications, Vol. 9, No. 4, pp. 48-59, Aug., 2002 https://doi.org/10.1109/MWC.2002.1028877