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Title: Diversidade cooperativa aplicada a redes de sensores sem fio cognitivas.
Other Titles: Cooperative diversity applied to cognitive wireless sensor networks.
???metadata.dc.creator???: SOUSA, Marcelo Portela.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: ALENCAR, Marcelo Sampaio de.
???metadata.dc.contributor.advisor2???: LOPES, Waslon Terllizzie Araújo.
???metadata.dc.contributor.referee1???: LOUREIRO, Antonio Alfredo Ferreira.
???metadata.dc.contributor.referee2???: FARIAS, José Ewerton Pombo de.
???metadata.dc.contributor.referee3???: BERNADINO JÚNIOR, Francisco Madeiro.
???metadata.dc.contributor.referee4???: QUEIROZ, Wamberto José Lira de.
Keywords: Redes de Sensores Sem Fio.;Diversidade em Modulação Cooperativa.;Acesso Oportunístico.;Otimização por Colonia de Formigas.;Lógica Nebulosa.;Diversidade Cooperativa - Técnica.;Redes de Sensores sem Fio Cognitivas.;Redes de sensores sem fio (RSSFs).;Redes de Cuidados Médicos.;Fator de Energia.;Wireless Sensor Networks.;Diversity in Cooperative Modulation.;Opportunistic Access.;Ant Colony Optimization.;Fuzzy Logic.;Cooperative - Technical Diversity.;Wireless Cognitive Sensor Networks;Wireless sensor networks (RSSFs).;Health Care Networks.;Energy Factor.
Issue Date: 2-Jul-2013
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: SOUSA, Marcelo Portela. Diversidade cooperativa aplicada a redes de sensores sem fio cognitivas. 2013. 150f. Tese de Doutorado em Engenharia Elétrica), Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática , Universidade Federal de Campina Grande – Paraíba Brasil, 2013.
???metadata.dc.description.resumo???: Redes de sensores sem fio (RSSFs) têm se tornado populares em diversas áreas de monitoramento, de vigilância, de cuidados médicos, entre outras. O desempenho desses sistemas pode ser melhorado pela utilização da técnica de diversidade cooperativa, para o combate ao desvanecimento provocado pelos multipercursos em canais sem fio. Com a habilitação de um conjunto de nós parceiros para encaminhar a informação, esse sistema explora a diversidade espacial por meio da cooperação entre as antenas distribuídas, localizadas nos múltiplos terminais. Nesta Tese, o autor propõe três esquemas de diversidade cooperativa para redes de sensores sem fio dotadas de características cognitivas, seja pela capacidade de gerenciamento espectral dinâmico, ou pelo uso de técnicas de inteligência computacional e computação bioinspirada. As contribuições vão desde a proposta de novos protocolos de agrupamento, como o LF-Ant e o LF-Ant Cognitivo, até um novo esquema de colaboração, que envolve a diversidade em modulação cooperativa com sensoriamento espectral. Para os protocolos de agrupamento propostos, a eleição de líderes de grupo é inspirada no comportamento organizado de colônias de formigas, com a informação heurística modelada por um sistema de inferência nebulosa. Além disso, é apresentado um protocolo inspirado por experimentos com pernas de formigas desérticas, para alocar recursos de acordo com o grau de emergência de pacientes em redes de cuidados médicos cognitivas. Os resultados de simulação mostram a diminuição do atraso médio, à medida que a probabilidade de acesso oportunístico aumenta, o que privilegia o relato de emergência de pacientes com maior prioridade de acesso aos recursos. O impacto dos erros de estimação do canal, do fator de energia e da profundidade de entrelaçamento é avaliado para redes heterogêneas. A informação de energia residual da rede é utilizada por meio de mapas de energia para eleger os vice-líderes de grupo e distribuir melhor o consumo de energia pela rede, que também é beneficiada pelo acesso espectral oportunístico.
Abstract: Wireless sensor networks (WSNs) are becoming popular in many applications, such as monitoring, surveillance, healthcare, among others. The performance of those systems can be improved by the use of the cooperative diversity technique, to mitigate the fading caused by multipath in wireless channels. By enabling a set of partner nodes to relay the received information, this system exploits the spatial diversity by the cooperation between the distributed antennas, located at the multiple terminals. In this Thesis, the author presents three schemes of cooperative diversity for wireless sensor networks with cognitive characteristics, either by the capabilities related to the dynamic spectrum management, or by the use of computational intelligence and bio-inspired computing. The contributions range from the proposal of techniques to novel clustering protocols, including the LF-Ant and Cognitive LF-Ant, and a novel cooperative scheme, which involves the cooperative modulation diversity with spectrum sensing. Regarding the proposed clustering protocols, the election of cluster-heads is inspired by the organized behaviour of ant colonies, with the heuristic information modelled by a fuzzy inference system. Furthermore, a new protocol, inspired by experiments with legs of desert ants, to allocate resources in accordance to the emergency degree of patients in cognitive healthcare networks is presented. Simulation results show the decrease of the average delay as the probability of opportunistic access increases, that privileges the emergency reporting of patients with higher priority to access the resources. The impact of the channel estimation errors, of the energy factor, and of the interleaving depth is evaluated for heterogeneous networks. The information of the network residual energy is used by energy maps to elect the vice cluster-heads and to better distribute the energy consumption over the network, which is also benefited by the opportunistic spectrum access.
Keywords: Redes de Sensores Sem Fio.
Diversidade em Modulação Cooperativa.
Acesso Oportunístico.
Otimização por Colonia de Formigas.
Lógica Nebulosa.
Diversidade Cooperativa - Técnica.
Redes de Sensores sem Fio Cognitivas.
Redes de sensores sem fio (RSSFs).
Redes de Cuidados Médicos.
Fator de Energia.
Wireless Sensor Networks.
Diversity in Cooperative Modulation.
Opportunistic Access.
Ant Colony Optimization.
Fuzzy Logic.
Cooperative - Technical Diversity.
Wireless Cognitive Sensor Networks
Wireless sensor networks (RSSFs).
Health Care Networks.
Energy Factor.
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Elétrica.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/8158
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Elétrica.

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