전력 손실 지수 추정 기법과 베이지안 압축 센싱을 이용하는 수신신호 세기 기반의 위치 추정 기법 (A RSS-Based Localization for Multiple Modes using Bayesian Compressive Sensing with Path-Loss Estimation)

서지정보

· 발행기관 : 한국인터넷방송통신학회
· 수록지 정보 : 한국인터넷방송통신학회 논문지 / 12권 / 1호 / 29 ~ 36페이지
· 저자명 : 안태준, 구인수

초록

무선 센서 네트워크에서, 각 노드들의 정확한 위치 정보를 파악하는 것은 효율적인 네트워크 환경 구축과 수집된 정보를 효율적으로 활용하기 위해 필수적이다. 노드의 위치를 추정하는 다양한 기법들 중, 일반적으로 많이 사용되는 수신신호세기(RSS) 기법은 추가적인 하드웨어 자원 없이 쉽게 구현될 수 있으나 채널의 상태 혹은 장애물 등 외부의 간섭으로 인한 신호의 왜곡 또는 감쇄가 발생하므로 이를 이용한 위치 추정 시 오차에 의한 영향을 충분히 고려하여야 한다. 위치 추정의 정확도를 향상시키기 위해, 일반적으로 충분한 수의 수신 신호 세기 표본의 획득하지만, 표본수가 늘어날수록 전송 시 에너지 소모가 발생한다. 본 논문에서는, 에너지 효율의 문제와 위치 추정의 정확도를 향상시키기 위해 전력 손실 지수 추정을 통한 베이지안 압축 센싱(Bayesian Compressive Sensing)을 사용하는 수신신호 세기 기반 위치 추정 기법을 제안한다. RSS 기반 위치 추정 시 중요한 요소인 전력 손실 지수의 추정을 통해, 실제 채널 환경에서의 적응적인 위치 추정을 가능하게 하며 또한 위치 추정의 정확도를 향상시킬 수 있다. 그리고 적은 수의 표본으로 신호를 복원하는 기술인 압축 센싱(Compressive Sensing) 기법을 무선 센서 네트워크에 적용함으로써 에너지 효율적인 위치 추정 기법을 가능하게 한다. 시뮬레이션 결과에서, 제안하는 기법은 적은 수의 측정으로 다수의 불특정 노드에 대한 정확한 위치 추정이 가능하게 하며 채널 환경에 상관없이 강인한 성능을 가짐을 확인하였다. 그리고 제안하는 방법은 압축된 수신 신호 세기를 취급하므로 네트워크 트래픽과 에너지 소모를 줄이는데 효율적임을 검증하였다.

영어초록

In Wireless Sensor Network(WSN)s, the detection of precise location of each node is essential for utilizing sensing data acquired from sensor nodes effectively. Among various location methods, the received signal strength(RSS) based localization scheme is mostly preferable in many applications because it can be easily implemented without any additional hardware cost. Since a RSS-based localization scheme is mainly affected by radio channel or obstacles such as building and mountain between two nodes, the localization error can be inevitable. To enhance the accuracy of localization in RSS-based localization scheme, a number of RSS measurements are needed, which results in the energy consumption. In this paper, a RSS based localization using Bayesian Compressive Sensing(BSS) with path-loss exponent estimation is proposed to improve the accuracy of localization in the energy-efficient way. In the propose scheme, we can increase the adaptative, reliability and accuracy of localization by estimating the path-loss exponents between nodes, and further we can enhance the energy efficiency by the compressive sensing. Through the simulation, it is shown that the proposed scheme can enhance the location accuracy of multiple unknown nodes with fewer RSS measurements and is robust against the channel variation.

참고자료

· 없음