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 Home > Achievement > Main Contributions > SCI > Stochastic Optimal Control for Wireless Powered Communication Networks

Domestic/International 국외  Principal Author Kae Won Choi, Dong In Kim 
Title Stochastic Optimal Control for Wireless Powered Communication Networks 
Journal IEEE TRANSACTIONS ON WIRELESS COMMUNICATIONS ( Impact Factor : 2.496 ; JCR 상위 10%) 
Authors Kae Won Choi, Dong In Kim 
Date 2015년 09월 Page 686-698 
Volume 15   Number 1 

 

 본 논문에서는 WPCN (wireless powered communication network)에서의 확률적 최적 제어 알고리즘을 제안하였다. 고려하는 WPCN 모델에서는 하나의 AP (access point)가 다수의 무선 노드에게 RF 무선 전력 전송 기법을 이용하여 에너지를 공급한다. 목표로 하는 노드에 에너지를 집중적으로 공급하여 에너지 전달 효율을 높이기 위하여 에너지 빔포밍을 사용한다. 각 무선 노드는 에너지 대기열과 데이터 대기열을 가진 것으로 모델링한다. 제안하는 기법은 AP의 에너지 송신 전력을 최소화하면서 모든 노드의 데이터 대기열을 제한된 크기로 안정적으로 유지하는 것을 목표로 한다. 제안 기법은 현재 에너지 대기열과 데이터 대기열 정보 만을 바탕으로 적응적으로 빔포밍 벡터, 데이터 스케줄링, 데이터 전송 전력에 대한 결정을 내린다. 제안 기법은 에너지 대기열에 에너지 양이 적은 노드에게 에너지 빔을 동적으로 집중하여 에너지를 충전할 수 있다. 이러한 기법의 설계를 위해 Lyapunov 최적화 기법을 사용한다. 본 논문에서는 제안 기법이 최적의 성능을 보임을 수학적으로 증명하였다. 본 연구는 향후 IoT 센서에서 에너지 공급관리를 duty-cycle 기반으로 구현하는데 있어 매우 효과적으로 활용이 가능하다. 특별히 대용량 무선센서 네트워크에서 최소의 전력으로 다수의 센서들을 선별적으로 빔포밍 기반으로 무선 충전해 주는 핵심 기술로써 개발할 예정이다. 현재 후속연구로서 수신 에너지 측정을 통한 빔포밍을 위한 채널추정 알고리즘을 병행해서 개발하여 테스트베드에서 성공적으로 동작함을 확인하였다. 이러한 후속연구는 duty-cycle based energy management for IoT sensors의 구현에 적용될 예정이다.

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