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MEES-WuR: Minimum Energy Coding With Early Shutdown for Wake-Up Receivers

Authors :
Antoine Courtay
Olivier Berder
Nour El Hoda Djidi
Matthieu Gautier
Adaptive algorithms and architectures for energy-efficient wireless systems (GRANIT)
ARCHITECTURE (IRISA-D3)
Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
ANR-20-CE24-0005,U-WAKE,Wake-Up radio très faible consommation(2020)
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
ANR-17-CE25-0011,Wake-Up,Comment l'apparition de la Wake-up radio va révolutionner les réseaux IoT hétérogènes(2017)
Source :
IEEE Transactions on Green Communications and Networking, IEEE Transactions on Green Communications and Networking, IEEE, 2021, IEEE Transactions on Green Communications and Networking, 2021
Publication Year :
2021
Publisher :
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 2021.

Abstract

International audience; One of the main challenges of wireless sensor networks is to maintain sensor nodes alive as long as possible, and a lot of efforts are dedicated to enable energy efficient communications. Wake-Up Receivers (WuRs) represent a promising solution for reducing the power consumption of nodes by enabling asynchronous communications. However, to achieve an ultra-low power consumption, WuRs circuits are kept as simple as possible, inducing a low sensitivity and thus a short range communication. As channel coding improves sensitivity, we propose to take advantage of the computing capability of the WuRs to apply a specific channel coding. The novelty resides in applying Minimum Energy coding with an Early Shutdown (MEES) of WuRs based on On-Off Keying (OOK) detectors. Both theoretical derivations and Monte-Carlo simulations show that the proposed coding scheme improves the reliability. Moreover, Moreover, MEES has been implemented on a non-coherent WuR prototype, and it is shown through experimentation that WuR reliability can be raised up to 22% compared to uncoded communications. Moreover, both the energy consumption and the latency can be significantly decreased thanks to the shutdown mechanism of MEES.

Details

ISSN :
24732400
Volume :
5
Database :
OpenAIRE
Journal :
IEEE Transactions on Green Communications and Networking
Accession number :
edsair.doi.dedup.....69bd8018b7d3b17345cba592e9d67752