I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g   ( I J E C E )   V o l .   9 ,   N o .   1 ,   F e b r u a r y   2 0 1 9 ,   p p .   3 8 6 ~ 3 9 6   I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8 ,   D O I :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e c e . v 9 i 1 . p p 3 8 6 - 3 9 6             3 8 6       J o u r n a l   h o m e p a g e :   h t t p : / / i a e s c o r e . c o m / j o u r n a l s / i n d e x . p h p / I J E C E   A n   a c t i v e   t e c h n i q u e   f o r   p o w e r   s a v i n g   i n   W S N   u n d e r   a d d i t i v e   w h i t e   g a u s s i a n   n o i s e   c h a n n e l       R a a d   F a r h o o d   C h i s a b   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   t e c h n i q u e s ,   T e c h n i c a l   I n s t i t u t e   K u t ,   M i d d l e   T e c h n i c a l   U n i v e r s i t y   ( M T U ) ,   I r a q       A r t i c l e   I n f o     A B S T R A C T   A r t i c l e   h i s t o r y :   R e c e i v e d   M a y   5 ,   2 0 1 8   R e v i s e d   S e p   9 ,   2 0 1 8   A c c e p t e d   S e p   2 3 ,   2 0 1 8       T h e   W S N   w o r k s   w i t h   f e a t u r e   o f   s e l f - p o w e r   s u p p l y   b y   s o l a r   c e l l   o r   b y   t h e   b a t t e r y   o r   t o g e t h e r   a t   t h e   s a m e   t i m e .   T h e r e f o r e ,   t h e   p o w e r   d i s s i p a t i o n   i s   t h e   b i g   p r o b l e m   i n   w i r e l e s s   s e n s o r   n e t w o r k   ( W S N )   e s p e c i a l l y   w h e n   i t   i s   w o r k s   f o r   l o n g   t i m e .   T h e   e f f i c i e n t   m e t h o d   f o r   r e d u c i n g   t h e   p o w e r   c o n s u m p t i o n   w i t h i n   w o r k i n g   i s   n e e d e d .   T h e   p r o c e s s   o f   r e d u c i n g   w a s t e   p o w e r   i s   o n e   o f   t h e   t o p   p r i o r i t i e s   o f   s c i e n t i s t s   a n d   d e s i g n e r s   o f   w i r e l e s s   s e n s o r   n e t w o r k s .   T h e   a i m   o f   t h i s   p a p e r   i s   t o   f i n d   t h e   d o m i n a n t   m e t h o d   t o   r e d u c e   t h e   p o w e r   c o n s u m p t i o n   i n   t h e   w i r e l e s s   s e n s o r   n e t w o r k   i n   o r d e r   t o   s t a y   w o r k s   f o r   l o n g   t i m e   a n d   m a i n t a i n   t h e   l i n k s   w i t h   o t h e r   n o d e s   w i t h o u t   l o s s   o f   c o n n e c t i o n   a n d   t r a n s f e r   t h e   i n f o r m a t i o n   c o r r e c t l y .   I n   t h i s   p a p e r ,   a   m o d i f i e d   m e t h o d   w a s   i n v e n t e d   t o   m i n i m i z e   p o w e r   u t i l i z a t i o n   p e r   d a t a   b i t   i n   a   c o n n e c t i o n .   T h i s   n e w   m e t h o d   d e p e n d s   o n   t h e   o p t i m i z a t i o n   p r o c e s s   f o r   r e d u c i n g   t h e   p o w e r   c o n s u m p t i o n   a s   l o w   a s   p o s s i b l e .   A l l   t h e   t e s t s   o f   s i m u l a t i o n   p r o c e s s   w e r e   d o n e   i n   a d d i t i v e   w h i t e   G a u s s i a n   n o i s e   ( A W G N )   c h a n n e l .   N u m e r i c a l   r e s u l t s   d e m o n s t r a t e d   t h a t   t h e   n e w   m e t h o d   r e d u c e   t h e   p o w e r   w h e n   d i f f e r e n t   v a l u e s   o f   n o i s e   a r e   p r e s e n t   w i t h   d i f f e r e n t   t y p e s   o f   m o d u l a t i o n .   A l s o   t h e   d i s t a n c e   t h a t   t h e   W S N   w i l l   r e a c h   t h e   i n f o r m a t i o n   t o   i t   w i l l   b e   i n c r e a s e   w i t h   p r e s e n c e   o f   v a r i o u s   n o i s e   a m o u n t s   w i t h   d i f f e r e n t   t y p e s   o f   m o d u l a t i o n .   A s   a   r e s u l t ,   t h e   p o w e r   w a s   d e c r e a s e d   a n d   t h e   s i g n a l   w a s   r e a c h   m o r e   d i s t a n c e .   K e y w o r d s :   A d d i t i v e   w h i t e   g a u s s i a n   n o i s e     P a r a m e t e r s   o p t i m i z a t i o n   P o w e r   m i n i m i z a t i o n   W i r e l e s s   s e n s o r   n e t w o r k s     C o p y r i g h t   ©   2 0 1 9   I n s t i t u t e   o f   A d v a n c e d   E n g i n e e r i n g   a n d   S c i e n c e .     A l l   r i g h t s   r e s e r v e d .   C o r r e s p o n d i n g   A u t h o r :   R a a d   F a r h o o d   C h i s a b ,     H . O . D   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   T e c h n i q u e s ,   T e c h n i c a l   I n s t i t u t e - K u t ,   M i d d l e   T e c h n i c a l   U n i v e r s i t y ,   A l - Z a f r a n i y a ,   1 0 0 7 4   B a g h d a d ,   I r a q .   E m a i l   :   r a a d f a r h o o d @ y a h o o . c o m ,   R a a d . F A r h o o d @ k t i . m t u . e d u . i q       1 .   I N T R O D U C T I O N   T h e   W S N   i s   a   s u b s t r u c t u r e   i n c l u d e d   o f   d e t e c t i n g ,   c a l c u l a t i n g ,   a n d   c o m m u n i c a t i o n   p a r t s   w h i c h   p r o v i d e s   a   m a n a g e r   t h e   f a c i l i t y   t o   t o o l ,   d e t e c t ,   a n d   r e s p o n d   t o   a c t i o n s   a n d   o c c u r r e n c e s   i n   a   d e f i n i t e   l o c a t i o n .   T h e   l o c a t i o n   m a y   b e   t h e   p h y s i c a l   d o m a i n ,   a   b i o t i c   s c h e m e ,   o r   a n   I T   s t r u c t u r e .   S e n s o r   N e t w o r k   s c h e m e s   a r e   u n d e r s t o o d   b y   s p e c t a t o r s   a s   a   v i t a l   t o o l   t h a t   w i l l   p r a c t i c e   c h i e f   p l a c e m e n t   i n   t h e   f o l l o w i n g   n e x t   e r a   f o r   a n   e x c e s s   o f   u s e s   n e v e r   t h e   s m a l l e s t   b e i n g   g e n e r a l   s a f e t y   [ 1 ] .   I n   a   s e n s o r   n e t w o r k   f o u r   s i m p l e   m o d u l e s   a r e   e x i s t :   1 )   a   g a t h e r i n g   o f   d i s t r i b u t e d   o r   l o c a l i z e d   s e n s o r s ;   2 )   a   j o i n i n g   n e t w o r k   ( c o m m o n l y ,   h o w e v e r   n o t   p e r m a n e n t l y ,   w i r e l e s s - b a s e d ) ;   3 )   a   d o m i n a n t   l o c a t i o n   o f   i n f o   g a t h e r i n g ;   4 )   a   g r o u p   o f   c a l c u l a t i n g   i n c o m e s   a t   t h e   e s s e n t i a l   s p a c e   t o   d e a l i n g   i n f o r m a t i o n   a s s o c i a t i o n ,   o c c a s i o n   t r e n d ,   a n d   i n f o r m a t i o n   m i n i n g   [ 2 ] .   I n   t h i s   c o n t e x t ,   t h e   d e t e c t i n g   a n d   c a l c u l a t i o n   n o d e s   a r e   w e l l   t h o u g h t - o u t   p a r t   o f   t h e   s e n s o r   n e t w o r k .   A c t u a l l y ,   s e l e c t e d   o f   t h e   c a l c u l a t i n g   a r e   c o m p l e t e   w i t h i n   t h e   n e t   i t s e l f   [ 3 ] .   D u e   t o   t h e   p o s s i b l y   g r e a t   a m o u n t   o f   i n f o r m a t i o n   c o m p o s e d ,   a l g o r i t h m i c   p r o c e d u r e s   f o r   i n f o r m a t i o n   c o n t r o l l i n g   s h o w   a   s i g n i f i c a n t   p a r t   i n   s e n s o r   n e t w o r k s   [ 4 ] .     T h e   c a l c u l a t i o n   a n d   c o n n e c t i o n   o r g a n i z a t i o n   r e l a t e d   w i t h   s e n s o r   n e t w o r k s   i s   r e g u l a r l y   p a r t i c u l a r   t o   t h i s   s i t u a t i o n   a n d   i n g r a i n e d   i n   t h e   e x p e d i e n t   a n d   a p p l i c a t i o n - b a s e d   l a n d s c a p e   o f   t h e s e   n e t s .   P o w e r   o f   t h e   N o d e   o r   l i f e   o f   t h e   b a t t e r y   i s   v i t a l   p l a n   t h o u g h t f u l n e s s   [ 5 ] .   C u r r e n t l y ,   s e n s o r s   m a y   b e   t e r m e d   a s   s m a r t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       A n   a c t i v e   t e c h n i q u e   f o r   p o w e r   s a v i n g   i n   W S N   u n d e r   a d d i t i v e   w h i t e   g a u s s i a n     ( F a r h o o d   C h i s a b )   3 8 7 c h e a p   n o d e   f i t t e d   o u t   w i t h   s e v e r a l   a b o a r d   s e n s i n g   f u n d a m e n t a l s .   T h e y   a r e   l o w e r   r a t e   l o w e r - e n e r g y   r e l e a s e d   m u l t i - f u n c t i o n a l   s e n s o r s   t h a t   a r e   u n d e r s t a n d a b l y   h o m e d   t o   a   v i t a l   s i n k   n o d e   [ 6 ] .   S e n s o r s   a r e   a   d e v i c e   t h a t   i n t e r n e t - w o r k e d   t h r o u g h   a   s e q u e n c e   o f   m u l t i - h o p s   s m a l l - s p a c e   l i t t l e - e n e r g y   w i r e l e s s - c o m m u n i c a t i o n   a s s o c i a t e s .   O v e r a l l ,   s u r r o u n d e d   b y   t h e   s e n s o r   s p a c e ,   W S N s   s e r v i c e   a r g u m e n t - c o n c e r n e d   w i t h   a r b i t r a r y - c o n t a c t   c h a n n e l   a l l o c a t i o n   a n d   b r o a d c a s t   m e t h o d s   t h a t   a r e   c u r r e n t l y   c o m b i n e d   w i t h i n   I E E E   8 0 2   f a m i l y   o f   p r i n c i p l e s ;   t r u l y ,   t h a t   m e t h o d s   a r e   i n i t i a l l y   i n d u s t r i a l i z e d   i n   t h e   l a s t   1 9 6 0 s   s p e c i f i c a l l y   f o r   w i r e l e s s   e n v i r o n s   a n d   f o r   g r e a t   g r o u p s   o f   d e t a c h e d   n o d e s   w i t h   r e s t r i c t e d   c h a n n e l - o r g a n i z a t i o n   c l e v e r n e s s .   S t i l l ,   a d d i t i o n a l   c h a n n e l   o r g a n i z a t i o n   m e t h o d s   a r e   b e s i d e s   e x i s t i n g   [ 7 ] .   F i g u r e   1   s h o w s   t h e   s i m p l e   p a r t s   o f   t h e   W S N   s y s t e m   a n d   d e m o n s t r a t e s   h o w   c a n   d e a l s   w i t h   i t   u s i n g   t h e   i n t e r n e t   a n d   h o w   u s e r s   c a n   b e n e f i t   f r o m   t h e   d a t a   t h a t   i t   p r o v i d e s   t o   t h e   s y s t e m .   F i g u r e   2   s h o w s   t h e   g e n e r a l   p r o t o c o l   s t a c k   t h a t   i s   u s e d   i n   W S N   a n d   w h a t   i s   t h e   b e n e f i t   o f   e a c h   s t a c k .   T h e   p r o t o c o l   s t a c k   c o n s i s t s   o f   f i v e   l a y e r s   w h i c h   a r e :   U p p e r   l a y e r s ,   T r a n s p o r t ,   N e t w o r k i n g ,   d a t a   L i n k   l a y e r   a n d   f i n a l l y   p h y s i c a l   l a y e r .   W N s   n o r m a l l y   c o m m u n i c a t e   d a t a   t o   g a t h e r i n g   p o s i t i o n s   t h a t   c o l l e c t i v e   s e l e c t e d   o r   t o t a l l y   o f   t h e   i n f o .   W S N s   h a v e   s o l e   f e a t u r e s ,   f o r   e x a m p l e ,   h o w e v e r   n o t   r e s t r i c t e d   t o ,   e n e r g y   r e s t r i c t i o n s   a n d   r e s t r i c t e d   b a t t e r y   l i f e t i m e   f o r   t h e   W N s ,   d i s m i s s e d   i n f o r m a t i o n   g a i n i n g ,   s h o r t   r e s p o n s i b i l i t y   p e r i o d ,   a n d ,   s e v e r a l   t o   s i n g l e   s t r e a m s   [ 8 ] .   T h e   a i m   o f   W S N   d e s i g n e r   i s   t o   i m p r o v e   a   w i r e l e s s   n e t w o r k i n g   r e s o l u t i o n   t h a t   m a i n t e n a n c e s   l o w e r   a n d   n e a r   t o   m i d d l e   i n f o r m a t i o n   a m o u n t s .   T h i s   d e s i g n   w i l l   h a v e   l i t t l e   e n e r g y   i n g e s t i n g .   T h i s   d e s i g n   w i l l   a l s o   h a v e   a s s u r a n c e s   s a f e k e e p i n g   a n d   d e p e n d a b i l i t y .   T h e   l o c a t i o n   o f   s e n s o r   n o d e s   n e v e r   p r e d e t e r m i n e d ,   l e t t i n g   a r b i t r a r y   p l a c e m e n t   i n   u n r e a c h a b l e   l a n d s   o r   v i b r a n t   c i r c u m s t a n c e s ;   s t i l l ,   t h i s   a l s o   s h o w   t h a t   s e n s o r   n e t w o r k   p r o t o c o l s   s h o u l d   h a v e   a u t o - o r g a n i z i n g   a b i l i t i e s   [ 9 ] .           F i g u r e   1 .   T h e   s i m p l e   c o n s t r u c t i o n   o f   W S N           F i g u r e   2 .   T h e   g e n e r a l   s e n s o r   n e t w o r k s   p r o t o c o l   s t a c k           C o m m u n i c a t i o n   p r o t o c o l s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g ,   V o l .   9 ,   N o .   1 ,   F e b r u a r y   2 0 1 9   :     3 8 6 - 3 9 6   3 8 8 2 .   T H E   U S E S   O F   W S N     H a b i t u a l l y ,   t h e   n e t w o r k   o f   w i r e l e s s   s e n s o r s   i s   u s a g e   w i t h i n   s i t u a t i o n   o f   h i g h - e n d   a p p l i c a t i o n s   l i k e   r a d i o a c t i v i t y   a n d   n u c l e a r - t h r e a t   d e t e c t i o n   s y s t e m s ,   o v e r - t h e - h o r i z o n   d e f e n s e   d e t e c t i o n   f o r   b o a t s ,   a n d   s o   o n .   A   s m a l l   l i s t   o f   u s i n g   t h e   s e n s o r s   c a n   b e   s u m m a r i z e d   a s   i n   t h e   f i e l d s   o f   : - M i l i t a r y   a p p l i c a t i o n s ,     M o n i t o r i n g   i n i m i c a l   f o r c e s ,     M o n i t o r i n g   f r i e n d l y   f o r c e s   a n d   e q u i p m e n t ,   M i l i t a r y - t h e a t e r   o r   b a t t l e f i e l d   s u r v e i l l a n c e ,   T a r g e t i n g ,   B a t t l e   d a m a g e   a s s e s s m e n t ,   N u c l e a r ,   b i o l o g i c a l ,   a n d   c h e m i c a l   a t t a c k   d e t e c t i o n ,     E n v i r o n m e n t a l   a p p l i c a t i o n s ,   M i c r o c l i m a t e s ,   F o r e s t   f i r e   d e t e c t i o n ,   F l o o d   d e t e c t i o n ,   P r e c i s i o n   a g r i c u l t u r e ,   H e a l t h   a p p l i c a t i o n s ,   R e m o t e   m o n i t o r i n g   o f   p h y s i o l o g i c a l   d a t a ,   T r a c k i n g   a n d   m o n i t o r i n g   d o c t o r s   a n d   p a t i e n t s   i n s i d e   a   h o s p i t a l ,   D r u g   a d m i n i s t r a t i o n ,   E l d e r l y   a s s i s t a n c e ,   H o m e   a p p l i c a t i o n s ,   H o m e   a u t o m a t i o n ,   I n s t r u m e n t e d   e n v i r o n m e n t ,   A u t o m a t e d   m e t e r   r e a d i n g ,   C o m m e r c i a l   a p p l i c a t i o n s ,   E n v i r o n m e n t a l   c o n t r o l   i n   i n d u s t r i a l   a n d   o f f i c e   b u i l d i n g s ,   I n v e n t o r y   c o n t r o l ,   V e h i c l e   t r a c k i n g   a n d   d e t e c t i o n ,   T r a f f i c   f l o w   s u r v e i l l a n c e   [ 1 0 - 1 5 ] .       3 .   H A R D W A R E   A N D   S O F T W A R E   S T R U C T U R E   I n   t h e   w i r e l e s s   s e n s o r   n e t w o r k   a n d   e x a c t l y   w h e n   n e e d   t o   s t u d y   t h e   b e h a v i o r   o f   t h i s   n e t w o r k   w e   n e e d   t o   s t u d y   t h e   c o m p o n e n t s   o f   s o f t w a r e   a n d   h a r d w a r e .   I n   F i g u r e   3   i t   c a n   b e   n o t i c e   t h e   o v e r a l l   c o m p o n e n t   o f   d e s i g n   f o r   h a r d w a r e   c o m p o n e n t s .   I n   F i g u r e   4   t h e   g e n e r a l   c o m p o n e n t   o f   s o f t w a r e   i n   W S N   i s   a p p e a r   a n d   t h i s   i s   d i f f e r e n t   f o r   c o m p a n y   t o   o t h e r   w h i c h   d e p e n d s   o n   u s i n g   t h e   t y p e s   o f   W S N .   T h e   g e n e r a l   h a r d w a r e   c o m p o n e n t   i s   m a i n l y   c o n s i s t i n g   f r o m   p o w e r ,   C o m p u t a t i o n a l   l o g i c   a n d   s t o r a g e ,   S e n s o r   t r a n s d u c e r s   a n d   C o m m u n i c a t i o n .   W h i l e   t h e   W S N   i s   c o n s i s t   f r o m   s o f t w a r e   c o m p o n e n t s   w h i c h   a r e :   O p e r a t i n g   s y s t e m   ( O S ) ,   S e n s o r   d r i v e r s ,   C o m m u n i c a t i o n   p r o c e s s o r s ,   C o m m u n i c a t i o n   d r i v e r s ,   D a t a   p r o c e s s i n g   m i n i - a p p s .   T h e   g e n e r a l   c o m p o n e n t s   o f   s o f t w a r e   i n   W S N   c o n s i s t s   f r o m   o p e r a t i n g   s y s t e m ,   a c t u a t o r ,   s t o r a g e ,   m e m o r y ,   l o c a t i o n   f i n d i n g   s y s t e m ,   c o m m u n i c a t i o n   r a d i o   a n d   o t h e r   c o m p o n e n t s   s u c h   a s   d r i v e r s   t o   c o m p l e t e   t h e   f u n c t i o n   o f   s o f t w a r e   p a r t   o f   W S N   [ 1 6 ] .           F i g u r e   3 .   T h e   c o m m o n   h a r d w a r e   c o m p o n e n t s   o f   W S N           F i g u r e   4 . T h e   c o m m o n   s o f t w a r e   c o m p o n e n t s   o f   W S N   P o w e r   u n i t S e n s o r   p r o c e s s o r A D C P r o c e s s i n g   u n i t S e n s i n g   u n i t   # 1 S e n s o r   A D C S e n s i n g   u n i t   # 2 S t o r a g e   T r a n s c e i v e r   M o b i l i z e r / A c t u a t o r   ( o p t i o n a l ) P o w e r   g e n e r a t o r ( o p t i o n a l ) L o c a t i o n   f i n d i n g   s y s t e m   ( o p t i o n a l ) A n t e n n a   ( A D C =   a n a l o g   t o   d i g i t a l   c o n v e r t o r ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       A n   a c t i v e   t e c h n i q u e   f o r   p o w e r   s a v i n g   i n   W S N   u n d e r   a d d i t i v e   w h i t e   g a u s s i a n     ( F a r h o o d   C h i s a b )   3 8 9 4 .   T H E   M O D E L   O F   P A C K E T   S T R U C T U R E   A N D   O V E R A L L   S Y S T E M   T h e   s t r u c t u r e   o f   t h e   i n f o r m a t i o n   p a c k e t   i s   d i s p l a y e d   w i t h i n   F i g u r e   5 .   I t   c o n t a i n s   o f   f o u r   m o d u l e s :   p a y l o a d ,   u p p e r   l a y e r   h e a d e r ,   P H Y / M A C - h e a d e r ,   a n d   p r e a m b l e .   I t   i s   e x i s t e n t   L L   b i t   w i t h i n   p a y l o a d   f o r   e v e r y   p a c k e t .   W i t h i n   u p p e r   l a y e r   h e a d e r   t h e r e   i s   c o n t r o l   i n f o r m a t i o n   a d d i t i o n a l   b y   t h e   u p p e r   l a y e r s .   T h e s e   a r e   r o u t i n g   i n f o r m a t i o n ,   p a c k e t   I D .   A l s o   b e   e x i s t e n t   t h e   L U H   b i t   i n   t h e   u p p e r   l a y e r   h e a d e r .   I t   c a n   b e   s e e n   f r o m   t h e   p o i n t   o f   t h e   P H Y   a n d   M A C   l a y e r s   t h e   p a y l o a d   a n d   t h e   u p p e r   l a y e r   h e a d e r   a r e   i n d i s c e r n i b l e .   S o ,   t h e s e   t w o   p a r t s   a r e   m o d u l a t e d   a n d   c o d e d   e q u a l l y   [ 1 7 ] .   O n   t h e   o t h e r   h a n d ,   P H Y   a n d   M A C   h e a d e r s   a r e   a   p r e v i o u s   d e f i n e d   m o d u l a t i o n   s t r u c t u r e ,   l i k e   B P S K   f o r   a n   u n - c o d e d   s c h e m e   a n d   c o d e d   B P S K   f o r   a   c o d e d   s t r u c t u r e .   T h i s   i s   d o n e   f o r   t h e   p u r p o s e   o f   t h a t   P H Y   a n d   M A C   h e a d e r s   t r a n s m i t   s i g n i f i c a n t   c o n t r o l   i n f o ,   l i k e   i n f o   c o n c e r n i n g   m o d u l a t i o n   a n d   c o d i n g   f o r   t h e   p a y l o a d   a n d   t h e   u p p e r   l a y e r   h e a d e r .   S o ,   t h e   m a p p i n g   t y p e   o f   t h e   P H Y / M A C - h e a d e r   w i l l   b e c o m e   s t r o n g   a n d   r e c o g n i z e d   t o   t h e   r e c e i v e r   p r e v i o u s l y   [ 1 8 ] .   T h e r e f o r e ,   r e c e i v e r   w i l l   c o n t i n u o u s l y   d e - m a p p i n g   t h e   i n c o m e   P H Y / M A C - h e a d e r .   S o ,   i t   i s   n o t   i m p o r t a n t   w h a t   m a p p i n g   s t r u c t u r e   t h e   p a y l o a d   a n d   u p p e r   l a y e r   h e a d e r   u s a g e .   L a s t l y ,   t h e   p r e a m b l e   i s   a   d e f i n i t e   p r e v i o u s   w e l l - d e f i n e d   o r d e r   t h a t   w o r k s   f o r   t h e   d e t e r m i n a t i o n   o f   h a r m o n i z a t i o n ,   f o r m a t i o n   o f   t h e   a u t o m a t i c   g a i n   c o n t r o l l e r   ( A G C ) .   T h e   d i s t a n c e   a n d   p e r i o d   f a c t o r s   f o r   t h e s e   m o d u l e s   a r e   i t e m i z e d   i n   T a b l e   1 .           F i g u r e   5 .   T h e   c o n s t r u c t i o n   o f   t h e   i n f o r m a t i o n   p a c k e t       T a b l e   1 .   T h e   C o n s t r u c t i o n   F a c t o r s   f o r   I n f o r m a t i o n   P a c k e t   P a c k e t   p a r t s   S p a n   ( b i t s )   T i m e   ( s )   M a p p i n g   t y p e   P r e a m b l e   -     -   P H Y / M A C   h e a d e r       B i n a r y   p h a s e   s h i f t   k e y i n g   U p p e r   l a y e r   h e a d e r       A d a p t i v e   m o d u l a t i o n   P a y l o a d       A d a p t i v e   m o d u l a t i o n       5 .   T H E   M O D E L   O F   T R A N S M I T T E R   A N D   R E C E I V E R   I n   a   s e n s o r   n o d e ,   p o w e r   i s   e x p e n d e d   f o r   d e t e c t i n g ,   i n f o r m a t i o n   t r e a t i n g   a n d   c o m m u n i c a t e   b e t w e e n   n o d e s .   I n   t h i s   m a n u s c r i p t ,   o n l y   t h e   p o w e r   i n g e s t i n g   w i t h i n   t h e   p r o c e s s   o f   c o m m u n i c a t i o n   i s   m e a s u r e d ,   b e c a u s e   t h e   p o w e r   i n g e s t i n g   o f   d e t e c t i n g   a n d   i n f o r m a t i o n   t r e a t i n g   n e v e r   d i s t u r b   t h a t   o p t i m i z a t i o n   s y s t e m   a n d   i s   t y p i c a l l y   i n s i g n i f i c a n t .   I n   t r a n s m i t t e r   t e r m i n a l ,   p o w e r   i n g e s t i n g   c a u s e d   b y   t h e   s p r e a d   p o w e r   a n d   t h e   p o w e r   s p e n t   i n   t h e   d e v i c e .   I n   r e c e i v e r   t e r m i n a l ,   t h e   l o n e   p o w e r   i n g e s t i n g   i s   t h a t   o f   t h e   c i r c u i t .   T o   e n a b l e   t h e   i n v e s t i g a t i o n   o f   t h e   p o w e r   i n g e s t i n g ,   w e   a s s u m i n g   u n i v e r s a l   t r a n s m i t t e r   a n d   r e c e i v e r   s i m u l a t i o n s   w h i c h   a r e   p r e s e n t e d   i n   F i g u r e   6   a n d   F i g u r e   7 .     5 . 1 .   T r a n s m i t t e r   A s   s h o w n   i n   F i g u r e   6 ,   t h e   m o s t   i m p o r t a n t   p a r t   o f   t h e   p o w e r   o v e r w h e l m s   w i t h i n   t h e   c o m p o n e n t   a r e :   D A C ,   L P F ,   B P F ,   m i x e r ,   s y n t h e s i z e r   a n d   P A .   I t   w i l l   b e   r e g a r d   t h e   p o w e r   s i n k s   i n   t h e s e   p a r t s   a r e   f i x e d .   B u t   o n l y   t h e   p o w e r   d e l i v e r e d   t o   P A   w i l l   b e   d e f i n e d   a s :     =                   ( 1 )     W h e r e     r e p r e s e n t e d   t h e   t o t a l   t r a n s m i t t e d   p o w e r .   = 1     W h e r e     i s   t h e   p e a k   t o   a v e r a g e   r a t i o .   A l s o     i s   t h e   d r a i n   e f f i c i e n c y     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g ,   V o l .   9 ,   N o .   1 ,   F e b r u a r y   2 0 1 9   :     3 8 6 - 3 9 6   3 9 0     F i g u r e   6 .   S p r e a d e r   o r   T r a n s m i t t e r   c o n s t r u c t i o n   b y   D i r e c t   M a p p i n g       5 . 2 .   R e c e i v e r   A s   s h o w n   i n   F i g u r e   7 ,   t h e   m o s t   i m p o r t a n t   p a r t s   f r o m   t h e   r e c e i v e r   t h a t   o v e r w h e l m s   p o w e r   a r e :   A D C ,   L P F ,   L N A ,   m i x e r ,   s y n t h e s i z e r ,   L F A   a n d   d e c o d e r .   T h e   p o w e r   d e l i v e r e d   t o   L P F ,   L N A ,   m i x e r ,   a n d   s y n t h e s i z e r   w i l l   b e   r e g a r d   a s   f i x e d .           F i g u r e   7 .   R e c e i v e r   c o n s t r u c t i o n   b y   d i r e c t   D e - M a p p i n g       6 .   T H E   P O W E R   C O N S U M P I T I O N   M I N I M I Z A T I O N   P R O S E S   W i t h i n   t h i s   m a n u s c r i p t   t h e   t r a n s m i t t e r   w i t h   t h e   r e c e i v e r   r e g a r d e d   a s   s t a b l e   f o r   t h e   t i m e   e q u a l   t o     i n   s e c o n d s .   I t   i s   a s s u m e d   t h a t   = +   w h e r e     i s   t h e   r a t e   f o r   c h a n n e l   c o d e .   F o r   u n - c o d e   c a s e   t h e   v a l u e   o f     i s   s e t   t o   o n e .   S o ,   t h e   e n t i r e   p o w e r   f e e d i n g   t h a t   n e e d s   t o   t r a n s f e r   o r   o b t a i n s   L L   d a t a   b i t s   i s :     = + +                 ( 2 )     I t   c a n   b e   s h o w n   t h a t     r e p r e s e n t s   t h e   p o w e r   t r a n s m i t t e d   i n   c a s e   o f   u n - c o d e d   s c h e m e .   W h i l e       i s   t h e   g a i n   o f   t h e   c o d i n g   p r o c e s s .   =   r e p r e s e n t s   t h e   p o w e r   s i n k s   i n   t h e   p o w e r   a m p l i f i e r .   F i n a l l y ,     i s   r e g a r d e d   a s   t h e   p o w e r   d e l i v e r e d   f o r   t h e   p a r t s   o f   t h e   s e n d i n g   a n d   r e c e i v i n g   c i r c u i t s .   T h e   p o w e r   t h a t   i s   s p r e a d     i s   c a l c u l a t e d   b y   t h e   S N R     i n   a   r e c e i v e r   a n d   t h e   p r o b a b i l i t y   o f   e r r o r   i n   b i t s     .   T h e   m a g n i t u d e       c a n   b e   d e f i n e d   a s   =     .   I n   t h i s   e q u a t i o n   t h e     r e p r e s e n t s   t h e   r e c e i v e d   p o w e r   w h i l e   B   r e p r e s e n t s   t h e   b a n d w i d t h   o f   t h e   s i g n a l .   T h e   q u a n t i t y     r e p r e s e n t s   t h e   s p e c t r a l   p o w e r   d e n s i t y   o f   a n   a d d i t i v e   w h i t e   G a u s s i a n   n o i s e   c h a n n e l .   I t   c a n   a l s o   f i n d   = ( )   u s i n g   t h e   e q u a t i o n   o f   e x p o n e n t i a l   a p p r o x i m a t i o n   o f   t h e   Q - f u n c t i o n .   I n   a d d i t i o n ,   b y   d e p e n d i n g   o n   t h e   e q u a t i o n s   o f   s i g n a l   p r o p a g a t i o n   i t   c a n   b e   s e e n   t h a t     =   .   T h e   v a l u e   G   i s   a p p r o x i m a t e   e q u a l   t o   ~ .   a n d   i t   i s   d e n o t e   t o   p a t h   l o s s .   S o ,   t h e     c a n   b e   c a l c u l a t e d   b y   = 2   .   I t   c a n   b e   s e e n   t h a t   t h e   p o w e r   d i s s i p a t e d   i n s i d e   t h e   c i r c u i t   f o r   t h e   s e n d i n g   a n d   r e c e i v i n g   e n d   i s   e q u a l   t o :   = 2 + 2 + + + + +         ( 3 )   w h e r e   :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       A n   a c t i v e   t e c h n i q u e   f o r   p o w e r   s a v i n g   i n   W S N   u n d e r   a d d i t i v e   w h i t e   g a u s s i a n     ( F a r h o o d   C h i s a b )   3 9 1   D e n o t e   t o   p o w e r   d i s s i p a t e d   i n s i d e   t h e   m i x e r .     D e n o t e   t o   p o w e r   d i s s i p a t e d   i n s i d e   t h e   f r e q u e n c y   s y n t h e s i z e r .       D e n o t e   t o   p o w e r   d i s s i p a t e d   i n s i d e   t h e   f i l t e r s .     D e n o t e   t o   p o w e r   d i s s i p a t e d   i n s i d e   t h e   d i g i t a l   t o   a n a l o g   c o n v e r t o r .     D e n o t e   t o   p o w e r   d i s s i p a t e d   i n s i d e   t h e   l o w   n o i s e   a m p l i f i e r .     D e n o t e   t o   p o w e r   d i s s i p a t e d   i n s i d e   t h e   a n a l o g   t o   d i g i t a l   c o n v e r t o r .     D e n o t e   t o   p o w e r   d i s s i p a t e d   i n s i d e   t h e   V i t e r b i   d e c o d e r .   T h e   a m o u n t   o f   t h e   ,   ,     a n d     a r e   r e g a r d e d   a s   s t a b l e   a n d   n o t   m o r e   c h a n g e d   w h i l e   t h e   v a l u e   o f   ,       a n d     a r e   c a l c u l a t e d   t h r o u g h   t h e   e x p e r i m e n t s   a n d   i t   i s   v a r i a b l e   f o r   e a c h   c a s e s .   S o ,   t h e   p o w e r   c o n s u m p t i o n   i s :     = ( ) +                 ( 4 )       7 .   P A C K E T   O P T I M A Z A T I O N   F O R   P O W E R   D I S S I P A T E D   I n   t h i s   p a r t   m o r e   t h a n   o n e   a s s u m p t i o n   w i l l   b e   a s s u m e d .   T h e   f i r s t   a s s u m p t i o n   i s   t h a t   t h e   e r r o r   i n   t h e   P H Y / M A C   h e a d e r   i s   n e g l e c t e d .   T h i s   a s s u m p t i o n   i s   r e g a r d e d   b e c a u s e   t h e   l e n g t h   o f   t h e   p a c k e t   b o d y   i s   b i g g e r   t h a n   P H Y / M A C   h e a d e r .   T h e r e f o r e ,   t h e   e r r o r   e x t r a   o c c u r s   i n   p a c k e t   b o d y .   T h e   s e c o n d   r e a s o n   f o r   o u r   a s s u m p t i o n   o f   n o   e r r o r   i s   t h a t   t h e   f o r c e f u l   t y p e   o f   m o d u l a t i o n   t h a t   i s   u s e d   i n   t h e   P H Y / M A C - h e a d e r .   T h e r e f o r e ,   t h e   e r r o r   i s   s e l d o m   o c c u r r i n g   i n   P H Y / M A C - h e a d e r .   T h e   m o r e   i m p o r t a n t   t h i n g   t h a t   w h e n   t h e   e r r o r   i s   o c c u r r e d   w i t h i n   r e c e i v e d   p a c k e t   t h e n   t h e   p r o c e s s   o f   r e t r a n s m i s s i o n   i s   d o n e .   N o w ,   t h e   p r o b a b i l i t y   o f   e r r o r   w i t h i n   p a c k e t   o c c u r s   i n   t h e   p a c k e t   t h a t   c o n t a i n i n g   L L   d a t a       = 1 ( 1 )                 ( 5 )     I n   t h i s   p a p e r   m o r e   t h a n   o n e   c o n s i d e r a t i o n   i s   t a k e n .   F i r s t   o n e   i s   t h a t   t h e   p r o c e s s   o f   r e t r a n s m i s s i o n   i s   w o r k s .   S e c o n d ,   t h e   i n t e r   p a c k e t   s p a c e   I P S   i s   r e g a r d e d   a s   5 m s .   A l s o   t a k e   u p   t h e   p r o c e d u r e   o f   t r a n s m i s s i o n   a n d   p r o c e s s   o f   r e c e i v i n g   w i l l   t a k e   t h e   t i m e   e q u a l   t o     s e c o n d   t o   c h a n g e   f r o m   t h e   o f f   ( s l e e p )   c o n d i t i o n   t o   t h e   o n   ( a c t i v e )   c o n d i t i o n .   T h i r d ,   t h e   p e r i o d   f o r   t h e   f r e q u e n c y   s y n t h e s i z e r   t o   t u r n   o n   w a s   f i x e d   a n d   i t   w a s   e q u a l   t o   5 µ s .   f o u r t h ,   t h e   p o w e r   i n g e s t i n g   d u r i n g   ,     w a s   a r o u n d   e q u a l   t o   .   T h e   v a l u e   o f     r e p r e s e n t s   t h e   p o w e r   i n g e s t i n g   i n   f r e q u e n c y   s y n t h e s i z e r .   A l s o   t h e   v a l u e     r e p r e s e n t   t h e   p e r i o d   o f   t r a n s m i s s i o n   o f   u n i q u e   p a c k e t .   T h e   p e r i o d   w h i c h   i s   k n o w n   a s     i s   t h e   p e r i o d   w h e n   t h e   t r a n s m i t t e r   w a i t i n g   f o r   t h e   a c k n o w l e d g m e n t   f r o m   t h e   r e c e i v e r .   T h i s   v a l u e   w h i c h   i s   +   .   T h e   p o w e r s   d e l i v e r e d   f o r   e v e r y   l i m i t   a r e   d e f i n e d   a s :     =                       ( 6 )     =                   ( 7 )     = ( )                   ( 8 )     =                     ( 9 )     = [ ( ) + ]                 ( 1 0 )     = [ ( ) + ]                 ( 1 1 )     = .                     ( 1 2 )     I t   c a n   b e   n o t i c e d   t h a t   t h e   g o o d   p r o v i d i n g   u n i q u e   p a c k e t   w i t h   t o t a l   a m o u n t   o f   t r a n s m i s s i o n   w a s   m .   a t   t h e   b e g i n n i n g   t h e   m - 1   b r o a d c a s t   t h e   p o w e r   i n t a k e   t h r o u g h     i n   t h e   s p r e a d e r   w a s   .   T h i s   a s s u m p t i o n   b e c a u s e   t h e r e   i s   n o   n e c e s s i t y   t o   r e c e i v e s   r e s p o n s e   f r o m   r e c e i v e r .   I n   t h e   f i n a l   p r o v i d i n g ,   t h e   p o w e r   i n g e s t i n g   t h r o u g h   t h e     t i m e   a t   t h e   t r a n s m i t t e r   i s   .   T h e r e   i s   a l s o   o n e   i m p o r t a n t   a s s u m p t i o n   i s   t h a t   t h e   t h r o u g h   t h e   i n t e r - p a c k e t   s p a c e     j u s t   t h e   f r e q u e n c y   s y n t h e s i z e r   p a r t i c i p a t e   f o r   p o w e r   i n g e s t i n g .     R e p r e s e n t s   t h e   p o w e r   i n g e s t i n g   f o r   t r a n s f e r r i n g   t h e   a c k n o w l e d g m e n t   a t   t h e   t i m e   w h e n   r e c e i v e s   t h e   f i n a l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g ,   V o l .   9 ,   N o .   1 ,   F e b r u a r y   2 0 1 9   :     3 8 6 - 3 9 6   3 9 2 p a c k e t     p a c k e t .   A l s o ,   t h e r e   i s   i m p o r t a n t   a s s u m i n g   w h i c h   i s   i n   t i m e   f o r   f i r s t     ,   t h e   p o w e r   i n g e s t i n g   a t   t h e   r e c e i v e r   i s   n i l .   S o ,   t h e   e n t i r e   t r a n s m i s s i o n   a n d   r e c e i v i n g   p o w e r   i n g e s t i n g   f o r   t h e   ( m )   s e n d s   a r e :     ( ) = ( 2 + + ) ( 1 ) + 2 + 2 + +       ( 1 3 )     ( ) = ( 2 + ) + 2 +             ( 1 4 )     S o ,   i n   o r d e r   t o   e f f e c t i v e l y   p r o v i d e   a   p a c k e t ,   t h e n   t h e   a v e r a g e   p o w e r   i n g e s t i n g   i s :     = [ ( ) + ( ) { = }               ( 1 5 )     I t   c a n   b e   n o t i c e d   t h a t   t h e   a m o u n t   ( m )   r e p r e s e n t s   t h e   a c c o u n t   o f   b r o a d c a s t s .   T h e   a m o u n t   o f   { = }   r e p r e s e n t s   t h e   p o s s i b i l i t y   w h e n   t h e   a c c o u n t   o f   b r o a d c a s t s   e q u a l   t o   i .   t h i s   e q u a t i o n   w a s   d e f i n e d   a s     { = } =  ( 1 ) .   T h e n   s o m e   p r o c e s s   f o r   s i m p l i f i e d   t h e   e q u a t i o n   i s   d o n e   a n d   w i l l   g o t   t h e   e q u a t i o n s   w h i c h   i s :     (   + 2 + + ( )  + 2 +     ( 1 6 )     S o ,   t h e   p o w e r   i n g e s t i n g   p e r   d a t a   b i t   i s :     =                   ( 1 7 )     I n   o r d e r   t o   m a k e   t h e   p o w e r     a s   m i n i m u m   a s   p o s s i b l e   i t   w i l l   m a k e s   t h e     = 0 .   T h i s   w i l l   g i v e   t h e   r e s u l t   a s :     + + = 0                 ( 1 8 )     K n o w n   a s :     =                     ( 1 9 )     = ( 4 + + + +             ( 2 0 )     = 4 + + + 4 + + + + +   ( 2 1 )     A l s o   i t   i s   k n o w n   a s :     = ( ) +                   ( 2 2 )     U s i n g   t h e   ( 1 8 )   a n d   w h e n   s i m p l i f i e d   i t   w e   w i l l   g e t   t h e   o p t i m a l   q u a n t i t y   o f   d a t a   b i t s   i n s i d e   t h e   p a c k e t     t h e n   i t   w i l l   g o t   ( 2 3 ) .     = + 4 / 2                 ( 2 3 )     S i m i l a r l y ,   t h e   p e a k   o b j e c t i v e   o f     w i l l   b e   i n i t i a t e   b y   r e s o l v i n g   t h e   e q u a t i o n   = 0   .   T h e   f i n a l   s o l u t i o n   f o r   o p t i m a l   o b j e c t i v e     w i l l   b e   c r e a t e   v i a   t h e   s u b s e q u e n t   e s t i m a t e .       l n 1                     ( 2 4 )     1 0 + 1                   ( 2 5 )     S o ,   a t   t h e   t i m e   w h e n   a p p l y   t h e   M - Q A M ,   t h e   r e s u l t   w i l l   b e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       A n   a c t i v e   t e c h n i q u e   f o r   p o w e r   s a v i n g   i n   W S N   u n d e r   a d d i t i v e   w h i t e   g a u s s i a n     ( F a r h o o d   C h i s a b )   3 9 3 ( ) [  ]                 ( 2 6 )     K n o w n   t h a t     = ( ) ( )                   ( 2 7 )     A f t e r   a s s u m i n g   t h a t   t h e   d i s t a n c e   i s   a p p r o x i m a t e l y   g r e a t .   T h i s   l e a d   t o   t h a t     a n d   t h e   ( 2 6 )   w i l l   b e   e q u a l   t o :     ( ) [ ]                 ( 2 8 )     S o ,   t h e   a i m   o f   e r r o r s   p r o b a b i l i t y   i n   b i t   w i l l s   u l t i m a t e l y   m e r g i n g   t o   t h e   v a l u e   e x c l u s i v e l y   c a l c u l a t e d   v i a   t h e   l e n g t h   o f   t h e   i n f o r m a t i o n   p a c k e t   a n d   t h e   t y p e   o f   m o d u l a t i o n .   T h e r e f o r e ,   w h e n   t h e   v a l u e         m e r g i n g   t h i s   l e a d s   t o   t h a t   t h e   v a l u e   o f     i s   a l s o   w i l l   m e r g e   f o r   g r e a t e r   b r o a d c a s t   s p a c e .         8 .   R E S U L T   A N D   D I S C U S S I O N S   I n   t h i s   p a p e r   t h e r e   i s   m o r e   t h a n   o n e   c o n s i d e r a t i o n   t h a t   i s   u s e d   i n   s i m u l a t i o n   t h a t   i s   a p p l i e d   t o   r e s o l v e   t h e   p r o b l e m   o f   r e d u c i n g   t h e   p o w e r   d i s s i p a t e d   i n   t h e   W S N .   T h e s e   c o n s i d e r a t i o n s   a r e   u s e d   t o   s i m p l i f y   t h e   p r o c e s s   o f   o p t i m i z a t i o n   a n d   m i n i m i z e   a l l   t h e   c a l c u l a t i o n   t h a t   i s   u s e d   i n   t h i s   p a p e r .   S o m e   o f   t h e s e   s i m p l i f i c a t i o n s   t h a t   a r e   u s e d   a r e :   t a k e   a   b a n d w i d t h   o f   2 5   K H z ,   L U H = 2 4 0   b i t s ,   L H = 6 4   b i t s ,   T P = 5 5   m s ,   R c = 1 / 2 .   S i m i l a r l y ,   t h e   p a c k e t   l e n g t h ,   L L   i s   r e s t r i c t e d   t o   1 2 0   k i l o b y t e s .   I n   t h i s   s i m u l a t i o n   s i x   t y p e s   o f   m o d u l a t i o n   a r e   t a k e n   w h i c h   a r e   B P S K ,   Q P S K ,   8 - P S K ,   1 6 P S K ,   4 - Q A M ,   1 6 - Q A M .   F i g u r e   8   s h o w s   t h e   r e l a t i o n   b e t w e e n   t h e   p o w e r   c o n s u m p t i o n   a n d   s p e c i f i e d   a m o u n t   o f   n o i s e   w h i c h   i s   t h e   m u l t i p l i e r   o f   n o i s e   ( N O )   w i t h   d i f f e r e n t   t y p e   o f   m o d u l a t i o n .   I t   i s   s h o w n   t h a t   w h e n   t h e   n o i s e   i s   s m a l l   v a l u e s   l i k e   N O ,   2 N O   t h e   v a l u e   o f   p o w e r   t h a t   i s   n e e d e d   t o   t r a n s m i t   t h e   d a t a   o r   i n f o r m a t i o n   i s   l o w e r   a n d   t h e   p o w e r   b e g a n   t o   i n c r e a s e d   w h e n   t h e   n o i s e   i s   i n c r e a s e d .   W h e n   t r y   t o   e x a m i n e   t h e   r e l a t i o n   o f   m o d u l a t i o n   t y p e   w i t h   t h i s   c u r v e   i t   i s   s h o w n   t h a t   i n   c a s e   o f   B P S K   g i v e s   l o w e r   p o w e r   t h a n   o t h e r   t y p e   w i t h   t h e   s a m e   a m o u n t   o f   n o i s e   N O   a n d   t h e n   4 - Q A M   a n d   t h e n   8 - P S K .   I n   t h i s   c u r v e   i t   c a n   c o n c l u d e   t h a t   w h e n   n o i s e   i s   i n c r e a s e d   t h i s   m e a n s   t h e   p o w e r   n e e d e d   t o   t r a n s m i t   t h e   i n f o r m a t i o n   w i l l   h a v e   i n c r e a s e d   a l s o   b u t   t h i s   r e l a t i o n   i s   d i f f e r e n t   f o r   d i f f e r e n t   v a l u e s   o f   m o d u l a t i o n   t y p e s .   W h e n   w e   s w i t c h   t o   F i g u r e   9   i t   c a n   b e   s e e n   t h a t   t h i s   r e l a t i o n   i s   t h e   s a m e   w h i c h   i s   b e t w e e n   n o i s e   a n d   p o w e r   c o n s u m e d   b u t   i n   t h i s   f i g u r e   t h e   o p t i m i z a t i o n   m e t h o d   w a s   a p p l i e d   t h a t   u s e d   i n   t h i s   p a p e r .   I t   i s   n o t i c e d   f r o m   F i g u r e   9   t h a t   t h e   v a l u e   o f   p o w e r   i s   l e s s   t h a n   t h a t   f o r   F i g u r e   8   w i t h   t h e   s a m e   t y p e   o f   m o d u l a t i o n s .   T h e r e f o r e ,   i t   i s   c o n c l u d e d   t h a t   t h i s   p r o c e d u r e   o f   o p t i m i z a t i o n   i s   m o r e   b e n e f i t   f o r   r e d u c i n g   t h e   p o w e r   c o n s u m e d   t h a t   i s   n e e d   f o r   t r a n s m i t   t h e   i n f o r m a t i o n   a s   c o m p a r e d   w i t h   F i g u r e   8   t h a t   h a s   t h e   s a m e   r e l a t i o n   b u t   w i t h o u t   u s e   t h e   o p t i m i z a t i o n   m e t h o d   t h a t   i s   u s e d   i n   t h i s   p a p e r .   F i g u r e   1 0   a n d   F i g u r e   1 1   s h o w s   t h e   r e l a t i o n   b e t w e e n   n o i s e   a n d   t h e   d i s t a n c e   t h a t   t h e   W S N   c a n   r e a c h   t h e   i n f o r m a t i o n   t o   i t .   I n   F i g u r e   1 0 ,   i t   c a n   b e   s e e n   t h a t   w h e n   t h e   n o i s e   i s   e q u a l   t o   N O   t h e   d i s t a n c e   a b o u t   6 . 5 m   b u t   w h e n   t h e   n o i s e   i s   i n c r e a s e d   ( 2 N O ,   4 N O ,   8 N O   a n d   s o   o n )   t h e n   t h e   d i s t a n c e   w i l l   b e   d e c r e a s e d   b e c a u s e   t h e   e f f e c t s   o f   n o i s e   o n   t h e   a b i l i t y   o f   i n f o r m a t i o n   t o   r e a c h   h i g h e r   d i s t a n c e   w i l l   b e   m o r e   u n t i l   r e a c h   t o   1 m   w h e n   t h e   n o i s e   r e a c h   t o   v a l u e   o f   1 2 8 N O .   I n   F i g u r e   1 1 ,   i t   c a n   b e   n o t i c e d   t h a t   t h e   s a m e   r e l a t i o n   i s   s a t i s f i e d   b u t   w i t h   t h e   u s e   o f   o p t i m i z a t i o n   t e c h n i q u e   a n d   i t   i s   s h o w n   t h a t   t h e   v a l u e   o f   d i s t a n c e   w i t h   t h e   n o i s e   a m o u n t   o f   N O   i s   e q u a l   t o   3 0 m   a n d   t h i s   a m o u n t   w i l l   b e   r e d u c i n g   w h e n   t h e   n o i s e   i s   i n c r e a s e   a n d   r e a c h   t o   9 m   w h e n   t h e   n o i s e   r a i s e d   u n t i l   1 2 8 N O .     i t   c a n   b e   s h o w s   t h a t   t h e   b e s t   o r   l o n g   d i s t a n c e   t h a t   c a n   b e   r e a c h   f o r   b r o a d c a s t   c a n   b e   g o t   f r o m   t h e   c a s e   w h e n   u s i n g   t h e   B P S K   m o d u l a t i o n   t y p e   a n d   t h e n   4 - Q A M   t y p e   t h e n   8 - P S K   t h e n   1 6 Q A M   a n d   f i n a l l y   t h e   m i n i m u m   c a s e   w i t h   1 6 - P S K     I t   i s   s h o w n   f r o m   F i g u r e   1 2 ,   w h i c h   i s   e x p l a i n s   t h e   r e l a t i o n   b e t w e e n   t h e   p o w e r   t r a n s m i t t e d   w i t h   t h e   d i s t a n c e   t h a t   t h e   W S N   w i l l   r e a c h   i t   w h e n   t r a n s m i t   t h e   s i g n a l ,   w h e n   t h e   d i s t a n c e   i s   v e r y   s m a l l   ( n e a r   z e r o   m e t e r )   t h e   p o w e r   i s   v e r y   s m a l l   w h i c h   a b o u t   0 . 4 * 1 0 - 5 W   a n d   t h i s   a m o u n t   o f   p o w e r   w i l l   i n c r e a s e   w i t h   t h e   d i s t a n c e   i n c r e a s e d   u n t i l   r e a c h   t o   1 . 6 * 1 0 - 5 W   ( t h e s e   t w o   v a l u e   f o r   t h e   m o d u l a t i o n   t y p e   w h i c h   i s   4 - Q A M ) .   I t   i s   s h o w n   t h a t   t h e   c h a n g i n g   o f   m o d u l a t i o n   t y p e   w i l l   e f f e c t   o n   t h e   p o w e r   d i s s i p a t e d   f o r   s i g n a l   a n d   i t   i s   s h o w n   w h e n   t h e   m o d u l a t i o n   i s   4 - Q A M   d i s s i p a t e   p o w e r   l e s s   t h a n   f r o m   1 6 Q A M   o r   8 - P S K   a n d   a l s o   l o w e r   t h a n   1 6 - P S K .   O n   t h e   o t h e r   h a n d ,   w h e n   u s i n g   t h e   o p t i m i z a t i o n   m e t h o d   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 3 ,   t h e   P o w e r   t r a n s m i t t e d   w i l l   b e   r e d u c e d   w i t h   t h e   s a m e   t y p e   o f   m o d u l a t i o n   a s   c o m p a r e d   w i t h   t h e   r e l a t i o n   w i t h o u t   o p t i m i z a t i o n .   F o r   e x a m p l e ,   t h e   p o w e r   d i s s i p a t e d   w i t h   t h e   d i s t a n c e   n e a r   t o   z e r o   w i l l   b e   a b o u t   1 . 2 * 1 0 - 7   W   w i t h   m o d u l a t i o n   o f   4 - Q A M .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g ,   V o l .   9 ,   N o .   1 ,   F e b r u a r y   2 0 1 9   :     3 8 6 - 3 9 6   3 9 4     F i g u r e   8 .   R e l a t i o n   b e t w e e n   n o i s e   a n d   p o w e r   d i s s i p a t e d   w i t h o u t   m i n i m i z a t i o n   m e t h o d         F i g u r e   9 .   R e l a t i o n   b e t w e e n   n o i s e   a n d   p o w e r   d i s s i p a t e d   w i t h   m i n i m i z a t i o n   m e t h o d           F i g u r e   1 0 .   R e l a t i o n   b e t w e e n   n o i s e   a n d   d i s t a n c e   w i t h o u t   m i n i m i z a t i o n   m e t h o d           F i g u r e   1 1 .   R e l a t i o n   b e t w e e n   n o i s e   a n d   d i s t a n c e   w i t h   m i n i m i z a t i o n   m e t h o d       F i g u r e   1 2 .   R e l a t i o n   b e t w e e n   d i s t a n c e   a n d   p o w e r   d i s i p a t e d   w i t h o u t   m i n i m i z a t i o n   m e t h o d         F i g u r e   1 3 .   R e l a t i o n   b e t w e e n   d i s t a n c e   a n d   p o w e r   d i s s i p a t e d   w i t h   m i n i m i z a t i o n   m e t h o d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       A n   a c t i v e   t e c h n i q u e   f o r   p o w e r   s a v i n g   i n   W S N   u n d e r   a d d i t i v e   w h i t e   g a u s s i a n     ( F a r h o o d   C h i s a b )   3 9 5 9 .   C O N C L U S I O N   I n   t h i s   p a p e r   a   s t r o n g   m e t h o d   f o r   o p t i m i z a t i o n   i s   d o n e   i n   w h i c h   t h e   p o w e r   p a r a m e t e r   i s   r e d u c e d   f o r   t r a n s m i t t e d   s i g n a l .   A l s o   u s i n g   m o r e   t h a n   o n e   t y p e s   o f   m o d u l a t i o n   i s   d o n e   i n   o r d e r   t o   s h o w   t h e   v a r i e t y   o f   r e s u l t   a c c o r d i n g   t o   c h a n g i n g   t h e   m o d u l a t i o n   a n d   h o w   i t   e f f e c t s   o n   t h e   r e s u l t s   s u c h   a s   p o w e r   a n d   d i s t a n c e   w i t h   t h e   p r e s e n c e   o f   n o i s e .   I t   c a n   b e   c o n c l u d i n g   t h a t   w h e n   t h e   n o i s e   i n c r e a s e s   t h i s   l e a d   t o   i n c r e a s e   t h e   p o w e r   d i s s i p a t e d   t o   t r a n s m i t   t h e   p o w e r   f o r   t h e   s i g n a l   b e t w e e n   t h e   W S N .   A l s o   w h e n   t h e   n o i s e   i n c r e a s e s   t h e   d i s t a n c e   t h a t   t h e   s i g n a l   w i l l   r e a c h e d   w i l l   b e   d e c r e a s e d   b e c a u s e   t h e   n o i s e   e f f e c t s   o n   t h e   e f f i c i e n c y   o f   t h e   s i g n a l   t h e r e f o r e   t h e   d i s t a n c e   w i l l   b e   d e c r e a s e d .   O n   t h e   o t h e r   h a n d ,   i t   i s   c o n c l u d e d   t h a t   w h e n   w e   n e e d   t o   t r a n s m i t   t h e   s i g n a l   t o   h i g h e r   d i s t a n c e   t h e n   n e e d   m o r e   p o w e r   t h e r e f o r e   w h e n   t h e   d i s t a n c e   i n c r e a s e d   l e a d   t o   p o w e r   i n c r e a s e d   a l s o .   A l l   t h i s   e x a m i n a t i o n   f o r   e f f i c i e n c y   o f   t h e   s y s t e m   i s   d o n e   w i t h   d i f f e r e n t   t y p e s   o f   m o d u l a t i o n   w h i c h   a r e   B P S K ,   Q P S K ,   8 - P S K ,   1 6 - P S K ,   4 - Q A M   a n d   1 6 - Q A M .   T h e r e f o r e ,   w e   c a n   n o t i c e   m o r e   t h a n   o n e   c u r v e   f o r   e a c h   t e s t .   A l l   p r e v i o u s   t e s t s   a r e   d o n e   w i t h   a n d   w i t h o u t   t h e   o p t i m i z a t i o n   t e c h n i q u e   a n d   c a n   n o t i c e   t h a t   w h e n   u s i n g   t h e   o p t i m i z a t i o n ,   t h e   p o w e r   w i l l   b e   r e d u c e d   a n d   t h i s   w i l l   l e a d   t o   m o n s t e r   b e n e f i t   t h a t   i s   t h e   l o n g   b a t t e r y   l i f e   a n d   t h i s   i s   t h e   t a r g e t   f o r   a l l   d e s i g n e r s   o f   W S N .       R E F E R E N C E S     [ 1 ]   K . K .   Y a p ,   V .   S r i n i v a s a n ,   M .   M o t a n i ,   M A X :   H u m a n - c e n t r i c   S e a r c h   o f   t h e   P h y s i c a l   W o r l d ,   i n :   P r o c e e d i n g s   o f   t h e   T h i r d   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   E m b e d d e d   N e t w o r k e d   S e n s o r   S y s t e m s   ( S e n s y s ) ,   S a n   D i e g o ,   C A ,   2 0 0 5 .   [ 2 ]   I . A k y i l d i z ,   S . W e i l i a n ,   Y .   S a n k a r a s u b r a m a n i a m ,   a n d   E .   C a y i r c i ,   A   S u r v e y   o n   S e n s o r   N e t w o r k s ,   I E E E   C o m m u n i c a t i o n s   m a g z i n e ,   v o l .   4 0 ,   p p .   1 0 2   1 1 4 ,   A u g .   2 0 0 2 .   [ 3 ]   W .   H e i n z e l m a n ,   A .   C h a n d r a k a s a n ,   a n d   H .   B a l a k r i s h n a n ,   A n   A p p l i c a t i o n   S p e c i f i c   P r o t o c o l   A r c h i t e c t u r e   f o r   W i r e l e s s   M i c r o s e n s o r   N e t w o r k s   ,   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   W i r e l e s s   C o m m u n i c a t i o n s ,   p p .   6 6 0 6 7 0 ,   O c t .   2 0 0 2 .   [ 4 ]   O .   Y o u n i s   a n d   S .   F a h m y ,   D i s t r i b u t e d   C l u s t e r i n g   i n   A d - H o c   S e n s o r   N e t w o r k s :   A   H y b r i d ,   E n e r g y - E f f i c i e n t   A p p r o a c h ,   i n   P r o c e e d i n g s   o f   t h e   2 3 r d     A n n u a l   J o i n t   C o n f e r e n c e   o f   t h e   I E E E   C o m p u t e r   a n d   C o m m u n i c a t i o n s   S o c i e t i e s   ( I N F O C O M ) ,   2 0 0 4   [ 5 ]   C .   S c h u r g e r s ,   V .   T s i a t s i s ,   S .   G a n e r i w a l   a n d   M .   S r i v a s t a v a ,   O p t i m i z i n g   S e n s o r   N e t w o r k s   i n   t h e   E n e r g y - L a t e n c y - D e n s i t y   D e s i g n   S p a c e   ,   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   M o b i l e   C o m p u t i n g ,   p p .   7 0 8 0 ,   J a n .   2 0 0 2 .   [ 6 ]   S .   C u i ,   A .   J .   G o l d s m i t h ,   a n d   A .   B a h a i ,   E n e r g y - c o n t r a i n e d   M o d u l a t i o n   O p t i m i z a t i o n   ,   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   W i r e l e s s   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   4 ,   n o .   8 ,   p p .   2 3 4 9 2 3 6 0 ,   S e p .   2 0 0 5 .   [ 7 ]   R a a d   F a r h o o d   C h i s a b   a n d   C .   K .   S h u k l a ,   C o m p a r a t i v e   S t u d y   i n   P e r f o r m a n c e   f o r   S u b c a r r i e r   M a p p i n g   i n   U p l i n k   4 G - L T E   u n d e r   D i f f e r e n t   C h a n n e l   C a s e s ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   A d v a n c e d   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   A p p l i c a t i o n s   ( I J A C S A ) ,   v o l .   5 ,   N o .   1 ,   2 0 1 4 .   [ 8 ]   V .   R a g h u n a t h a n ,   C .   S c h u r g e r s ,   P .   S u n g   a n d   M .   S r i v a s t a v a ,   E n e r g y a w a r e   W i r e l e s s   M i c r o s e n s o r   N e t w o r k s   ,   I E E E   S i g n a l   P r o c e s s i n g   m a g z i n e ,   v o l .   1 9 ,   p p .   4 0 5 0 ,   M a r .   2 0 0 2 .   [ 9 ]   K .   L o r i n c z ,   D .   M a l a n ,   T . R . F .   F u l f o r d - J o n e s ,   A .   N a w o j ,   A .   C l a v e l ,   V .   S h n a y d e r ,   G .   M a i n l a n d ,   M .   W e l s h ,   S .   M o u l t o n ,   S e n s o r   N e t w o r k s   f o r   E m e r g e n c y   R e s p o n s e :   C h a l l e n g e s   a n d   O p p o r t u n i t i e s ,   P e r v a s i v e   C o m p u t i n g   f o r   F i r s t   R e s p o n s e   ( S p e c i a l   I s s u e ) ,   I E E E   P e r v a s i v e   C o m p u t i n g ,   O c t o b e r D e c e m b e r   2 0 0 4 .   [ 1 0 ]   A n n a p u r n a   H   S ,   M .   S i d d a p p a ,   M T K D :   A n   A l g o r i t h m   f o r   M u l t i - T i e r   K e y   D i s t r i b u t i o n   f o r   S e c u r i n g   G r o u p   C o m m u n i c a t i o n   i n   W S N ,   I n s t i t u t e   o f   A d v a n c e d   E n g i n e e r i n g   a n d   S c i e n c e   ( I A E S ) ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   A d v a n c e s   i n   A p p l i e d   S c i e n c e s   ( I J A A S ) ,   I S S N   2 2 5 2 - 8 8 1 4 ,   V o l   6 ,   N o   1 ,   p p   2 3 - 3 1 ,   2 0 1 7 .   [ 1 1 ]   L e e   l a d h a r   a n n e p u ,   C u t   D e t e c t i o n   i n   R e m o t e   V e r s a t i l e   W i r e l e s s   S e n s o r   M o b i l e   N e t w o r k s ,   I n s t i t u t e   o f   A d v a n c e d   E n g i n e e r i n g   a n d   S c i e n c e   ( I A E S ) ,   i n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   A d v a n c e s   i n   A p p l i e d   S c i e n c e s   ( I J A A S ) ,   I S S N   2 2 5 2 - 8 8 1 4 ,   V o l   3 ,   N o   4 ,   P P   2 0 2 - 2 0 5 ,   2 0 1 4 .   [ 1 2 ]   K .   P a n i m o z h i ,   G .   M a h a d e v a n ,   Q o S   F r a m e w o r k   f o r   a   M u l t i - s t a c k   b a s e d   H e t e r o g e n e o u s   W i r e l e s s   S e n s o r   N e t w o r k ,   I n s t i t u t e   o f   A d v a n c e d   E n g i n e e r i n g   a n d   S c i e n c e   ( I A E S ) ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g   ( I J E C E ) ,   I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8 ,   V o l   7 ,   N o   5 ,   D O I :   h t t p : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e c e . v 7 i 5 . p p 2 7 1 3 - 2 7 2 0 ,   2 0 1 7 .   [ 1 3 ]   Y o u n e s   E l   A s s a r i ,   M o u n i r   A r i o u a ,   I m a d   E z - z a z i   a n d   A h m e d   E l   O u a l k a d i ,   E n e r g y   P e r f o r m a n c e   o f   L D P C   S c h e m e   i n   M u l t i - H o p   W i r e l e s s   S e n s o r   N e t w o r k   w i t h   T w o   B a s e   S t a t i o n s   M o d e l ,   I n s t i t u t e   o f   A d v a n c e d   E n g i n e e r i n g   a n d   S c i e n c e   ( I A E S ) ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g   ( I J E C E ) ,   I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8 ,   V o l   7 ,   N o   2 ,   D O I :   h t t p : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e c e . v 7 i 2 . p p 9 3 3 - 9 4 1 ,   2 0 1 7 .   [ 1 4 ]   R a a d   F a r h o o d   C h i s a b   a n d   C . K   S h u k l a ,   T h e   D o w n l i n k   4 G - L T E   i n   F a d i n g   C h a n n e l   B a s e d   o n   t h e   M u l t i w a v e l e t   T r a n s f o r m ,   I E E E   S i x t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   C o m p u t a t i o n a l   I n t e l l i g e n c e   a n d   C o m m u n i c a t i o n   N e t w o r k s   ( C I C N ) ,   1 4 - 1 6   N o v ,   2 0 1 4 ,   p p   2 3 3 - 2 3 6 ,   A v a i l a b l e   a t :   h t t p : / / i e e e x p l o r e . i e e e . o r g / d o c u m e n t / 7 0 6 5 4 8 0 / ,   2 0 1 4 .   [ 1 5 ]   I . F .   A k y i l d i z ,   M . C .   V u r a n   a n d   O . B .   A k a n ,   A   C r o s s - l a y e r   P r o t o c o l   f o r   W i r e l e s s   S e n s o r   N e t w o r k s ,   i n :   P r o c e e d i n g s   o f   t h e   C o n f e r e n c e   o n   I n f o r m a t i o n   S c i e n c e   a n d   S y s t e m s   ( C I S S ) ,   2 0 0 6 .   [ 1 6 ]   V .   R a j e n d r a n ,   K .   O b r a c z k a   a n d   J . J .   G a r c i a   L u n a   A c e v e s ,   E n e r g y   E f f i c i e n t ,   C o l l i s i o n - f r e e   M e d i u m   A c c e s s   C o n t r o l   f o r   W i r e l e s s   S e n s o r   N e t w o r k s ,   i n   P r o c e e d i n g s   o f   t h e   F i r s t   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   E m b e d d e d   N e t w o r k e d   S e n s o r   S y s t e m s   ( S e n s y s ) ,   L o s   A n g e l e s ,   C A ,   2 0 0 3 .   [ 1 7 ]   K .   S e a d a ,   M .   Z u n i g a ,   A .   H e l m y   a n d   B .   K r i s h n a m a c h a r i ,   E n e r g y - e f f i c i e n t   F o r w a r d i n g   S t r a t e g i e s   f o r   G e o g r a p h i c   R o u t i n g   i n   L o s s y   W i r e l e s s   S e n s o r   N e t w o r k s ,   i n   P r o c e e d i n g s   o f   t h e   S e n s y s 0 4 ,   B a l t i m o r e ,   M D ,   2 0 0 4 .   [ 1 8 ]   F .   L i u ,   M . J . M .   R i v e r a   a n d   X .   C h e n g ,   L o c a t i o n - a w a r e   K e y   E s t a b l i s h m e n t   i n   W i r e l e s s   S e n s o r   N e t w o r k s ,   i n   P r o c e e d i n g s   o f   t h e   I n t e r n a t i o n a l   W i r e l e s s   C o m m u n i c a t i o n s   a n d   M o b i l e   C o m p u t i n g   C o n f e r e n c e   ( I W C M C ) ,   V a n c o u v e r ,   C a n a d a ,   2 0 0 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.