KR20100000286A - 무선 센서 네트워크 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 센서 네트워크 제어방법에 관한 것으로서, 다중입력 다중출력(Multi-Input Multi-Output, MIMO)기반 협력통신을 수행하는 무선 센서 네트워크에 있어서, 데이터를 수집하여 전송하는 센서노드와 상기 센서노드가 수집한 데이터를 수집하는 데이터 수집노드 간의 데이터 송수신 속도를 일정하게 유지한 상태에서 상기 데이터의 훈련 심벌 오버헤드를 변경하여 에너지 소모 변화량을 산출하는 단계와; 상기 데이터의 훈련 심벌 오버헤드의 크기를 일정하게 유지한 상태에서 상기 센서노드와 데이터 수집노드 간의 상기 데이터 송수신 속도를 변경하여 에너지 소모 변화량을 산출하는 단계와; 상기 훈련 심벌 오버헤드의 변경에 따른 상기 에너지 소모 변화량과 상기 속도 변화에 따른 상기 에너지 소모 변화량에 기초하여 상기 에너지 소모를 최소화하는 상기 훈련 심벌 오버헤드 및 상기 속도를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, MIMO 협력통신 기반 무선 센서 네트워크에서 센서노드의 속도와 패킷의 훈련 심벌 오버헤드의 임계값을 추정하여 무선 센서 네트워크의 전체 에너지 소모를 감소시킬 수 있다.

Description

무선 센서 네트워크 제어방법{Method of Controlling Wireless Sensor Network}
본 발명은 무선 센서 네트워크 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, MIMO 협력통신 기반 무선 센서 네트워크에서 센서노드의 속도와 패킷의 훈련 심벌 오버헤드의 임계값을 추정하여 무선 센서 네트워크의 전체 에너지 소모를 감소시킬 수 있는 무선 센서 네트워크 제어방법에 관한 것이다.
무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network, WSN)는 특정 영역에서 발생하는 정보를 감지 및 수집하여 무선 통신 기법을 통해 사용자에게 전달하기 위해 설계된 네트워크이다. 무선 센서 네트워크는 분산된 영역에 걸쳐 각종 데이터를 수집하는 센서노드가 데이터 기록, 관리 및 특정 정보를 원하는 사용자에게 전달하는 기능을 담당하는 데이터 수집노드(sink node)에게 다중 홉(multi-hop)으로 데이터를 전송한다.
여기서, 센서노드는, RF 송수신기, A/D와 D/A 변환기, 기저대역 프로세서, 그 밖의 응용 인터페이스들이 집적되어 하나의 완전한 기능을 수행하는 것이 가능하다. 이러한 센서노드는 소형 배터리로 동작하기 때문에 배터리의 수명이 네트워 크의 수명을 결정하게 된다. 따라서, 무선 센서 네트워크 설계 시에는 에너지 소비를 최소화하는 것이 매우 중요한 고려사항이다.
이에, 최근에는 MIMO(Multi-Input Multi-Output, 다중-입력 다중-출력)를 기반으로 한 협력통신 시스템을 적용하여 무선 센서 네트워크를 구성함으로써 에너지 효율을 향상시키는 기술이 제안된바 있다. MIMO 기반 협력통신과 가상 안테나 배열 개념은 단일 안테나를 사용하는 SISO(Single-Input Single-Output) 노드의 네트워크에서 MIMO 성능을 발휘하기 위한 것이다. 에너지 효율과 지연 분석에 관한 연구결과에서는 MIMO 기반 협력통신이 일정한 거리 이후에서는 SISO보다 성능이 좋다는 것이 증명되었다.
그러나, 종래의 협력통신 시스템을 이용하는 무선 센서 네트워크 기술은 에너지 소모에 영향을 주는 훈련심벌의 오버헤드와 센서노드의 속도의 임계값을 분석하는 방법을 제공하고 있지 않기 때문에, 무선 센서 네트워크의 에너지 효율을 향상시키는 데에 한계가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로서, MIMO 협력통신 기반 무선 센서 네트워크에서 센서노드의 속도와 패킷의 훈련 심벌 오버헤드의 임계값을 추정하여 무선 센서 네트워크의 전체 에너지 소모를 감소시킬 수 있는 무선 센서 네트워크 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크 제어방법은, 다중입력 다중출력(Multi-Input Multi-Output, MIMO)기반 협력통신을 수행하는 무선 센서 네트워크에 있어서, 데이터를 수집하여 전송하는 센서노드와 상기 센서노드가 수집한 데이터를 수집하는 데이터 수집노드 간의 데이터 송수신 속도를 일정하게 유지한 상태에서 상기 데이터의 훈련 심벌 오버헤드를 변경하여 에너지 소모 변화량을 산출하는 단계와; 상기 데이터의 훈련 심벌 오버헤드의 크기를 일정하게 유지한 상태에서 상기 센서노드와 데이터 수집노드 간의 상기 데이터 송수신 속도를 변경하여 에너지 소모 변화량을 산출하는 단계와; 상기 훈련 심벌 오버헤드의 변경에 따른 상기 에너지 소모 변화량과 상기 속도 변화에 따른 상기 에너지 소모 변화량에 기초하여 상기 에너지 소모를 최소화하는 상기 훈련 심벌 오버헤드 및 상기 속도를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 데이터의 훈련 심벌 오버헤드를 결정하는 단계는, 단일입력 단일출력(Single-Input Single-Output, SISO)기반 통신을 수행할 경우 상기 데이터 송수신 속도를 일정하게 유지한 상태에서 상기 데이터의 훈련 심벌 오버헤드를 변경하여 에너지 소모 변화량을 산출하는 단계와; 상기 데이터의 훈련 심벌 오버헤드를 변경에 따른 상기 에너지 소모량이 상기 단일입력 단일출력 통신 시 소모되는 에너지 소모량보다 작은 값을 갖도록 상기 훈련 심벌 오버헤드를 설정하는 단계를 포함하는 것이 가능하다.
그리고, 상기 속도를 결정하는 단계는, 단일입력 단일출력(Single-Input Single-Output, SISO) 기반 통신을 수행할 경우 상기 데이터의 훈련 심벌 오버헤드를 일정하게 유지한 상태에서 상기 데이터 송수신 속도를 변경하여 에너지 소모 변화량을 산출하는 단계와; 상기 속도 변경에 따른 상기 에너지 소모량이 상기 단일입력 단일출력 통신 시 소모되는 에너지 소모량보다 작은 값을 갖도록 상기 속도를 설정하는 단계를 포함하는 것이 가능하다.
한편, 비트당 에너지 소비는 <수학식>
Figure 112008045314638-PAT00001
로 나타낼 수 있으며, 여기서 Rb는 실제 비트율로서
Figure 112008045314638-PAT00002
로 대체될 수 있고, 트레이닝 심벌 pNT는 채널을 추정하기 위해서 각각의 블록으로 삽입 되며, 블록 크기는 심벌 F로써
Figure 112008045314638-PAT00003
이고, 여기서 RS는 심벌률이고 페이딩 간섭시간인
Figure 112008045314638-PAT00004
로 주어지고, 최대 도플러 쉬프트
Figure 112008045314638-PAT00005
로 주어지고, v는 속도이고, λ는 캐리어 파장이다.
또한, 상기 센서노드의 비트당 평균 에너지를
Figure 112008045314638-PAT00006
로 나타내고, 전체적인 통신을 위한 비트당 평균 에너지는
Figure 112008045314638-PAT00007
로 나타내며, 상기 각각의 센서노드가 상기 데이터 수집노드로 전송하기 위한 비트 수 L i 를 갖는 경우, 상기 모든 센서노드에서 상기 데이터 수집노드까지 데이터를 전달하기 위해서 필요한 전체 에너지는 <수학식>
Figure 112008045314638-PAT00008
를 통해 산출되는 것이 가능하다.
그리고, 상기 단일입력 단일출력 기반의 무선 센서 네트워크에서 상기와 같은 데이터를 전달하는데 요구되는 전체 에너지는 수학식
Figure 112008045314638-PAT00009
를 통해 산출되는 것이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 무선 센서 네트워크 제어방법은, 데이터 수집노드의 속도와 훈련 심벌 오버헤드의 임계값을 추정할 수 있도록 하고 있다.
이에 따라, 무선 센서 네트워크의 전체 에너지 소모를 감소시킬 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크 제어방법에 대해서 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network, WSN)의 구성을 예시한 것이다.
무선 센서 네트워크는 분산 배치되어 각종 데이터를 수집하고 이를 무선 송신하는 센서노드(20)와, 이들 센서노드(20)로부터 수신된 데이터를 기록 및 관리하고 특정 정보를 원하는 사용자에게 전달하는 기능을 담당하는 데이터 수집노드(sink node)(30)로 구성될 수 있다.
여기서, 센서노드(20)는 MIMO(Multi-Input Multi-Output), MISO(Multi-Input Single-Output), SIMO(Single-Input Multi-Output), SISO(Single-Input Single-Output) 구조를 형성할 수 있다.
데이터 수집노드(30)는 클러스터 내의 센서노드(20)의 데이터 송수신을 제어하는 코디네이터의 기능을 수행할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 무선 센서 네트워크에서 다중 지역에 있는 센서노드(20)들로부터 수집된 정보는 데이터 수집노드(30)로 전송된다. 만약 데이터 수집노드(30)가 멀리 떨어져 있다면, 정보는 먼저 중계 노드로 전송될 것이고, 그 다음 최종 목적지까지 데이터를 전달하기 위해 다중 홉 기반 라우팅이 사용될 것이다.
무선 센서 네트워크에서 송신기와 수신기는 각각 송신 안테나(NT)와 수신 안테나(NR)를 갖고 있으며 송신기 측에서는 NT개의 안테나들이 NT개의 센서노드(20)에 분산되어 이들이 협력통신을 위한 다중입력으로 사용된다.
이러한 무선 센서 네트워크에서 전체 에너지 소비는 크게 두 개의 중요한 항목으로 표현될 수 있다. 전체 소비 전력 PT는, 전송 전력 POUT의 함수인 모든 전력 증폭기의 소비 전력 PPA와 그외의 다른 회로 블록의 전력소비 PC로 분류된다. 이를 식으로 나타내면 아래의 [수학식 1]과 같다.
Figure 112008045314638-PAT00010
여기서 PPA는 증폭기 소비 전력이고 PC는 회로 소비 전력이다. 증폭기 소비 전력은 다음의 [수학식 2]로 계산될 수 있다.
Figure 112008045314638-PAT00011
여기서
Figure 112008045314638-PAT00012
이고,
Figure 112008045314638-PAT00013
는 드레인 효율이고,
Figure 112008045314638-PAT00014
는 평균율의 최대값이다. 본 실시예에서는 비부호화 MQAM을 기반으로 분석을 하며 MQAM에서
Figure 112008045314638-PAT00015
이고 심벌당 비트 수(성상도 값)는
Figure 112008045314638-PAT00016
으로 정의된다.
채널이 AWGN(Additive White Gaussian Noise)을 갖는 k 멱수의 패스 손실을 가질 경우,
Figure 112008045314638-PAT00017
은 다음의 [수학식 3]과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112008045314638-PAT00018
여기서,
Figure 112008045314638-PAT00019
는 주어진 BER(Bit Error Rate)값을 충족시키는데 필요한 비트당 평균 에너지이다. Rb는 전송 비트율이고, d는 전송거리이다. Gt와 Gr은 각각 송신기와 수신기 안테나 이득이고, λ는 캐리어 파장, Nl은 하드웨어 프로세스 변화와 배경 잡음을 보상하는 링크 마진이다. Nf는 수신기 잡음값이고, Nf=Nr/N0로 정의된다. 여기서 Nr는 수신기 입력 측에서 잡음의 전력 스펙트럼 밀도(PSD; power spectrum density)이고, N0는 실내 온도에서 단방향(single-sided) 온도 잡음 PSD이다.
한편, 전체 소비 전력(PT)을 나타낸 [수학식 1]에서 회로 소비 전력 PC는 송신기와 수신기 회로의 소비 전력이다.
도 2는 송신기의 회로 블록도이고 도 3은 수신기의 회로 블록도이다.
송신기 회로는 도 2에 도시된 바와 같이, 디지털 송신 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 DAC(digital-to-analog converter)(210)와, 변환된 아날로그 신호를 필터링하는 제1송신필터(212)와, 필터링된 신호를 국부 발진기(Local Oscillator, LO)(214)신호와 혼합하는 믹서(mixer)(216)와, 혼합된 신호를 필터링하는 제2송신필터(218)와, 필터링된 신호를 증폭하여 안테나를 통해 송신하는 송신 증폭기(PA)(220)를 포함한다. 여기서, 제1송신필터(212) 및 제2송신필터(218)는 능동 필터를 이용하여 구성할 수 있다.
수신기 회로는 도 3에 도시된 바와 같이, 수신신호를 필터링하는 제1수신필터(310)와, 필터링된 수신 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, LNA)(312)와, 증폭된 신호를 필터링하는 제2수신필터(314)와, 제2수신필터(314)를 통해 필터링된 신호를 국부발진기(Local Oscillator, LO)(318)신호와 혼합하는 믹서(mixer)(316)와, 혼합된 신호를 필터링하는 제3수신필터(320)와, 필터링된 신호를 증폭하는 중간주파수 증폭기(Iniermadiate Frequency Amplifier, IFA)(322)와, 증폭된 신호를 디지털신호로 변환하여 출력하는 ADC(analog-to-digital converter)(324)를 포함한다. 여기서, 수신필터(310, 314, 320)는 능동필터를 이용하여 구성할 수 있다.
이러한, 송신기 및 수신기의 상세 회로 구성을 고려하여, 회로 소비 전력 PC를 송신기의 회로 소비 전력(Pct)과 수신기의 회로 소비 전력(Pcr)으로 나타내면 다음의 [수학식 4]와 같다.
Figure 112008045314638-PAT00020
Pct와 Pcr은 각각 송신기와 수신기의 회로 소비 전력이다. Pmix는 믹서(216, 316)의 소비 전력, Psyn는 주파수 합성기의 소비 전력, Pfilt는 송신기와 수신기의 능동 필터(212, 218, 310, 314, 320)의 소비 전력, PLNA는 저잡음 증폭기(312)의 소비 전력, PIFA는 중간 주파수 증폭기(322)의 소비 전력, PDAC는 DAC(210)의 소비 전력, PADC는 ADC(324)의 소비 전력을 나타낸다.
그리고, 비트당 총 에너지 소비는 다음의 [수학식 5]와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008045314638-PAT00021
여기서 Rb는 실제 비트율이고,
Figure 112008045314638-PAT00022
로 대체될 수 있다. 트레이닝 심벌 pNT는 채널을 추정하기 위해서 각각의 블록으로 삽입된다. 블록 크기는 심벌 F와 같고
Figure 112008045314638-PAT00023
이다. 여기서 RS는 심벌률이고 TC는 페이딩 간섭시간이다. 페이딩 간섭시간은
Figure 112008045314638-PAT00024
로 계산될 수 있다. 여기서 최대 도플러 쉬프트 fm은
Figure 112008045314638-PAT00025
로 주어지고, v는 속도이고, λ는 캐리어 파장이다. 전체 에너지 소비는 Ebt에 곱과 전송되는 비트 수 Li를 곱하여 계산된다.
한편, 일반적인 무선 센서 네트워크에서 다중 지역에 있는 센서노드(20)들로부터 수집된 정보는 원격 중앙 프로세서, 즉, 데이터 수집노드(30)로 전송된다. 만약 데이터 수집노드(30)가 멀리 떨어져 있다면, 정보는 먼저 중계노드로 전송될 것이고, 그 다음 최종 목적지까지 데이터를 전달하기 위해 다중 홉 기반 라우팅이 사용될 것이다. MIMO(MISO, SIMO, MIMO를 포함)가 페이딩 채널에서 에너지 절약을 제공할 수 있다는 점을 이용하여, 본 발명에서는 다중 센서노드(20)들을 이용하여 협력통신을 할 수 있고, 다중 센서노드(20)들을 목적지 노드의 다중 안테나로 취급할 수 있다. 센서노드(20)들 중 클러스터 헤드 역할을 하는 센서노드(20)는 이러한 클러스터 기반 무선 센서 네트워크에서 협력통신을 위한 코디네이터처럼 동작한다.
MIMO 기반 협력통신 네트워크의 에너지 소비는 센서노드(20)들 사이에서의 지역 통신을 위해 필요한 에너지와 센서노드(20)에서 데이터 수집노드(30)까지 장거리 통신을 위해 필요한 에너지의 두 가지 요소로 구성된다. 지역 통신을 위한 센서노드(20)당 비트당 평균 에너지는
Figure 112008045314638-PAT00026
로 나타낼 수 있고, 전체적인 또는 장거리 통신을 위한 비트당 평균 에너지는
Figure 112008045314638-PAT00027
로 나타낼 수 있다. 각각의 센서노드(20)가 데이터 수집노드(30)로 전송하기 위한 비트 수 L i 를 갖는다고 가정한다면, 모든 노드에서 데이터 수집노드(30)까지 데이터를 전달하기 위해서 필요한 전체 에너지는 다음의 [수학식 6]과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112008045314638-PAT00028
본 발명은 2개의 센서노드(20) 사이의 최대 거리가 dm미터라고 가정하고 전체 통신 거리 d>>dm라고 가정한다. 또한, 모든 센서노드(20)들로부터 데이터 수집노드(30)까지의 거리는 같다고 가정한다.
SISO 기반의 전통적인 무선 센서 네트워크에서 상기와 같은 데이터를 전달하 는데 요구되는 전체 에너지는 다음의 [수학식 7]과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112008045314638-PAT00029
여기서 센서노드(20) i부터 데이터 수집노드(30)까지 전송하기 위한 비트당 평균 에너지
Figure 112008045314638-PAT00030
는
Figure 112008045314638-PAT00031
일 경우의 MIMO 기반 통신의 특별한 경우로 간주할 수 있다.
이러한 구성에 의해, 무선 센서 네트워크의 전체 에너지 소비값을 구하기 위해서는, 주어진 BER(Bit Error Rate)을 만족하는데 필요한 비트당 평균 에너지
Figure 112008045314638-PAT00032
값을 알아야 한다. MQAM의 알라모티(Alamouti)구조를 이용하는 MIMO 시스템의 평균 BER 값은 다음의 [수학식 8]과 같이 주어진다.
Figure 112008045314638-PAT00033
여기서
Figure 112008045314638-PAT00034
는 변수 H를 포함하는 기대값이고,
Figure 112008045314638-PAT00035
는
Figure 112008045314638-PAT00036
와 같이 정의되는 Q-함수이다.
본 발명에서는 수치 탐색방법을 이용하여
Figure 112008045314638-PAT00037
의 값을 구한다. 여기서, 복잡성을 피하기 위해 알라모티 구조를 기반으로 하는 M-ary QAM의 2×2 MIMO 시스템을 예시하기로 한다. 알라모티 구조는 안테나 다이버시티 방식을 효율적으로 적용하기 위해 알라모티(Alamouti)에 의하여 제안된 시공간 블록부호 기법으로써, 송수신기에 다수의 안테나를 사용하여 무선채널에서의 페이딩을 극복하는 대표적인 송신 다이버시티 기술이다.
레일리 페이딩에서 M-ary QAM MIMO 시스템(M=2 b , b는 짝수)의 BER은 다음의 [수학식 9]와 같이 주어진다.
Figure 112008045314638-PAT00038
일정한 속도를 유지한 상태에서 훈련 심벌 오버헤드 (p)를 변경하여 에너지 소모 변화량을 구한다. 또한, 일정한 훈련 심벌 오버헤드를 유지하면서 속도를 변경하여 에너지 소모량을 예측한다. 속도가 일정할 때, 블록 크기 F는 특정한 캐리어 주파수에 대하여 일정하며 p의 임계값은
Figure 112008045314638-PAT00039
항에 의존하고 경계조건은
Figure 112008045314638-PAT00040
이다.
예컨대, 속도 v = 5.82m/s일 경우 블록 크기 F는 87이며, p = 50, N T = 2인 경우 전체 에너지 소비는 SISO 보다 많으므로 임계값을 벗어남을 알 수 있다.
이와 같은 방법으로 우리는 SISO 보다 에너지 소비가 적은 MIMO 협력통신을 제공하는 훈련 심벌의 오버헤드와 속도의 임계값을 구할 수 있다. 표 1은 위와 같은 실험을 통하여 구해진 p와 v의 임계값 쌍의 예이다. 만약 하나의 변수를 고정시킨다면 다른 값은 그것의 임계값이 된다.
<표 1>
훈련 심벌 오버헤드 값, p 속도, v(m/s)
10 24
15 16
20 12
25 09
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 무선 센서 네트워크의 MIMO 기반 협력통신과 SISO 기반 협력통신의 경우에 대하여 전체 에너지 소비 측면을 분석하여 훈련 심벌의 오버헤드와 속도의 임계값을 추정함으로써, 에너지 효율적인 무선 센서 네트워크를 설계할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network, WSN)의 구성을 예시한 것,
도 2는 송신기의 회로 불록도,
도 3은 수신기의 회로 불록도이다.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
20 : 센서노드 30 : 데이터 수집노드
210 : DAC 212 : 제1송신필터
214, 318 : 국부발진기 216, 316 : 믹서
218 : 제2송신필터 220 : 송신 증폭기
310 : 제1수신필터 312 : 저잡음 증폭기
314 : 제2수신필터 320 : 제3수신필터
322 : 중간주파수 증폭기 324 : ADC

Claims (6)

  1. 다중입력 다중출력(Multi-Input Multi-Output, MIMO)기반 협력통신을 수행하는 무선 센서 네트워크에 있어서,
    데이터를 수집하여 전송하는 센서노드와 상기 센서노드가 수집한 데이터를 수집하는 데이터 수집노드 간의 데이터 송수신 속도를 일정하게 유지한 상태에서 상기 데이터의 훈련 심벌 오버헤드를 변경하여 에너지 소모 변화량을 산출하는 단계와;
    상기 데이터의 훈련 심벌 오버헤드의 크기를 일정하게 유지한 상태에서 상기 센서노드와 데이터 수집노드 간의 상기 데이터 송수신 속도를 변경하여 에너지 소모 변화량을 산출하는 단계와;
    상기 훈련 심벌 오버헤드의 변경에 따른 상기 에너지 소모 변화량과 상기 속도 변화에 따른 상기 에너지 소모 변화량에 기초하여 상기 에너지 소모를 최소화하는 상기 훈련 심벌 오버헤드 및 상기 속도를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터의 훈련 심벌 오버헤드를 결정하는 단계는,
    단일입력 단일출력(Single-Input Single-Output, SISO)기반 통신을 수행할 경우 상기 데이터 송수신 속도를 일정하게 유지한 상태에서 상기 데이터의 훈련 심 벌 오버헤드를 변경하여 에너지 소모 변화량을 산출하는 단계와;
    상기 데이터의 훈련 심벌 오버헤드를 변경에 따른 상기 에너지 소모량이 상기 단일입력 단일출력 통신 시 소모되는 에너지 소모량보다 작은값을 갖도록 상기 훈련 심벌 오버헤드를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크 제어방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 속도를 결정하는 단계는,
    단일입력 단일출력(Single-Input Single-Output, SISO)기반 통신을 수행할 경우 상기 데이터의 훈련 심벌 오버헤드를 일정하게 유지한 상태에서 상기 데이터 송수신 속도를 변경하여 에너지 소모 변화량을 산출하는 단계와;
    상기 속도 변경에 따른 상기 에너지 소모량이 상기 단일입력 단일출력 통신 시 소모되는 에너지 소모량보다 작은값을 갖도록 상기 속도를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크 제어방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    비트당 에너지 소비는 <수학식>
    Figure 112008045314638-PAT00041
    로 나타낼 수 있으며, 여기서 Rb는 실제 비트율로서
    Figure 112008045314638-PAT00042
    로 대 체될 수 있고, 트레이닝 심벌 pNT는 채널을 추정하기 위해서 각각의 블록으로 삽입되며, 블록 크기는 심벌 F로써
    Figure 112008045314638-PAT00043
    이고, 여기서 RS는 심벌률이고 페이딩 간섭시간인
    Figure 112008045314638-PAT00044
    로 주어지고, 최대 도플러 쉬프트
    Figure 112008045314638-PAT00045
    로 주어지고, v는 속도이고, λ는 캐리어 파장인 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크 제어방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서노드의 비트당 평균 에너지를
    Figure 112008045314638-PAT00046
    로 나타내고, 전체적인 통신을 위한 비트당 평균 에너지는
    Figure 112008045314638-PAT00047
    로 나타내며, 상기 각각의 센서노드가 상기 데이터 수집노드로 전송하기 위한 비트 수 L i 를 갖는 경우, 상기 모든 센서노드에서 상기 데이터 수집노드까지 데이터를 전달하기 위해서 필요한 전체 에너지는 <수학식>
    Figure 112008045314638-PAT00048
    를 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크 제어방법.
  6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 단일입력 단일출력 기반의 무선 센서 네트워크에서 상기와 같은 데이터를 전달하는데 요구되는 전체 에너지는 수학식
    Figure 112008045314638-PAT00049
    를 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크 제어방법.
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