Sum-rate maximization and data delivery for wireless seismic data acquisition systems. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.
|
PDF
Thesis_complete.pdf Download (1MB) | Preview |
Arabic Abstract
تعاني أنظمة تحصيل البيانات الزلزال يّة من عددٍ من العيوب المتعلقة باستخدام كابلات القياس عن بُعد كوسيلةٍ لنقل البيانات. لحل هذه المشاكل، يفكّر المجتمع العلميّ في تحويل نظام التحصيل الزلزاليّ إلى نظامٍ لاسلكيّ.ٍ في هذا العمل، نتعرّض لمشكلة تحقيق أعلى قدرٍ من المعلومات لمعدل المجموع النظريّ للسمّاعات الأرض يّة في نظام التحصيل الزلزاليّ. نفترض فكّ تشفير إلغاء التداخل المتتالي عند نقاط البوابة و نستخدم حدود شانون للسعة. نقترح العديد من خوازم يّات البرمجة الصحيحيّة التي تبحث عن المجموعة المُثلى من السمّاعات الأرضيّة التي سيتم فكّ تشفيرها عند كل بوابةٍ. يتم محاكاة خوارزميّات التحسين المقترحة و مقارنتها، حيث يتبيّن أنّ نظام النمل يحقّق أعلى معدل مجموعٍ في وقتٍ قصيرٍ مقارنةً بالخوارزميّات الأخرى. علاوةً على ذلك، نبحث تسليم البيانات من البوابات إلى مركز البيانات. في هذه المرحلة، نفرّق بين نوعين من البوابات على أساس طول المخزن المؤقّت. بالنسبة للمخازن المؤقتة صغيرة الحجم، يتم اقتراح مسألتين و حلهما. تدرس المسألة الأولى التقليل من الطاقة الإجمالية للبوابات، و تدرس المسألة الثانية عدالة الطاقة بين البوابات. أما بالنسبة للمخازن المؤقتة كبيرة الحجم، نقترح مسألةً لزيادة معدل المجموع الموزون للبوابات إلى الحدّ الأعلى. بالنسبة للمسائل الثلاثة، تمت دراسة التحدّب، و تم الحصول على التوزيع الأمثل للطاقة و على ترتيب فكّ التشفير في مركز البيانات.
English Abstract
Traditional seismic acquisition systems suffer from a number of disadvantages related to using telemetry cables as a means of data transmission. To solve these problems, the scientific community is considering transforming the seismic acquisition system into a wireless system. In this work we consider the problem of maximizing the information theoretic sum-rate of the geophones in a seismic acquisition system. We assume successive interference cancellation decoding at the gateway nodes and use Shannon’s capacity bounds. We propose various integer programming algorithms that search for the optimal set of geophones to be decoded at each of the gateways. The proposed optimization algorithms are simulated and compared, where it is shown that the ant system achieves the highest sum-rate in a short time compared to other algorithms. Furthermore, we study the data delivery from the gateways to the data center. In this stage, we differentiate between two types of the gateways based on the length of the buffer. For small-size buffers, two problems are proposed and solved. The first problem considers the minimization of the total power of the gateways and the second problem considers power fairness between the gateways. For large-size buffers, we propose a problem to maximize the weighted-sum rate of the gateways. For the three problems, convexity is studied and the optimal power distribution and decoding order at the data center are obtained.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Subjects: | Engineering Earth Sciences Electrical |
| Department: | College of Engineering and Physics > Electrical Engineering |
| Committee Advisor: | Mesbah, Wessam |
| Committee Members: | Muqaibel, Ali and Al-Dharrab, Suhail |
| Depositing User: | ABDULLAH OTHMAN (g201071920) |
| Date Deposited: | 19 Sep 2018 07:38 |
| Last Modified: | 31 Dec 2020 07:40 |
| URI: | http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140809 |