Optimal layer sequencing of a multi-layered acoustical foam is solved to maximize its sound transmission loss. A foam consisting of air and poroelastic layers can be optimized when a limited amount of a poroelastic material is allowed. By formulating the sound transmission loss maximization problem as a one dimensional topology optimization problem, optimal layer sequencing and thickness were systematically found for several frequencies. For optimization, the transmission losses of air and poroelastic layers were calculated by the transfer matrix derived from Biot's theory. By interpolating five intrinsic parameters among several poroelastic material parameters, dear air-poroelastic layer distributions were obtained; no filtering or post-processing was necessary. The optimized foam layouts by the proposed method were shown to differ depending on the frequency of interest.
We present a new design method of one-dimensional multi-layered acoustic foams for transmission loss maximization by topology optimization. Multi-layered acoustic foam sequences consisting of acoustic air layers and poroelastic material layers are designed for target frequency values. For successful topology optimization design of multi-layered acoustic foams, the material interpolation concept of topology optimization is adopted. In doing so, an acoustic air layer is modeled as a limiting poroelastic material layer; acoustic air and poroelastic material are handled by a single set of governing equations based on Biot's theory. For efficient analysis of a specific multi-layered foam appearing during optimization, we do not solve the differential equations directly, but we use an efficient transfer matrix approach which can be derived from Biot's theory. Through some numerical case studies, the proposed design method for finding optimal multi-layer sequencing is validated.
Though multi-panel structures lined with a poroelastic material have been widely used to reduce sound transmission in various fields, most of the previous works to design them were conducted by repeated analyses or experiments based on initially given configurations or sequences. Therefore, it was difficult to obtain the optimal sequence of multi-panel structures lined with a poroelastic material yielding superior sound isolation capability. In this work, we propose a new design method to sequence a multi-panel structure lined with a poroelastic material having maximized sound transmission loss. Being formulated as a one-dimensional topology optimization problem for a given target frequency, the optimal sequencing of panel-poroelastic layers is systematically carried out in an iterative manner. In this method, a panel layer is expressed as a limiting case of a poroelastic layer to facilitate the optimization process. This means that main material properties of a poroelastic material are treated as Interpolated functions of design variables. The designed sequences of panel-poroelastic layers were shown to be significantly affected by the target frequencies; more panel layers were used at higher target frequencies. The sound transmission loss of the system was calculated by the transfer matrix derived from Biot's theory.
Though multilayered foam-panel structures have been widely used to reduce sound transmission in various fields, most of the previous works to design them were conducted by repeated analyses or experiments based on initially given configurations or sequences. Therefore, it was difficult to obtain an optimal sequence of multilayered foam-panel structure yielding superior sound isolation capability. In this work, we propose a new design method to sequence a multi-panel structure lined with a poroelastic material having maximized sound transmission loss. Being formulated as a one-dimensional topology optimization problem fur a given target frequency, the optimal sequencing of panel-poroelastic layers is systematically carried out in an iterative manner. In this method, a panel layer is expressed as a limiting case of a poroelastic layer to facilitate the optimization process. This means that main material properties of a poroelastic material are treated as interpolated functions of design variable. The designed sequences of panel-poroelastic multilayer were shown to be significantly affected by the target frequencies; more panels were obtained at higher target frequency. The sound transmission loss of the system was calculated by the transfer matrix derived from Biot's theory.
In this paper, we study optimal tradeoffs of achievable throughput versus consumed power in wireless ad-hoc networks formed by a collection of multiple antenna nodes. Relying on adaptive modulation and/or dynamic channel coding rate allocation techniques for multiple antenna systems, we examine the maximization of throughput under power constraints as well as the minimization of transmission power under throughput constraints. In our examination, we also consider the impacts of enforcing quality of service requirements expressed in the form of channel coding block loss constraints. In order to properly model temporally correlated loss observed in fading wireless channels, we propose the use of finite-state Markov chains. Details of fading statistics of signal-to-interference-noise ratio, an important indicator of transmission quality, are presented. Further, we objectively inspect complexity versus accuracy tradeoff of solving our proposed optimization problems at a global as oppose to a local topology level. Our numerical simulations profile and compare the performance of a variety of scenarios for a number of sample network topologies.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제10권8호
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pp.3498-3511
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2016
We investigate the channel state information (CSI) in multi-input multi-output (MIMO) cooperative networks that employ the amplify-and-forward transmission scheme. Least squares and expectation conditional maximization have been proposed in the system. However, neither of these two approaches takes advantage of channel sparsity, and they cause estimation performance loss. Unlike linear channel estimation methods, several compressed channel estimation methods are proposed in this study to exploit the sparsity of the MIMO cooperative channels based on the theory of compressed sensing. First, the channel estimation problem is formulated as a compressed sensing problem by using sparse decomposition theory. Second, the lower bound is derived for the estimation, and the MIMO relay channel is reconstructed via compressive sampling matching pursuit algorithms. Finally, based on this model, we propose a novel algorithm so called sparsity adaptive expectation maximization (SAEM) by using Kalman filter and expectation maximization algorithm so that it can exploit channel sparsity alternatively and also track the true support set of time-varying channel. Kalman filter is used to provide soft information of transmitted signals to the EM-based algorithm. Various numerical simulation results indicate that the proposed sparse channel estimation technique outperforms the previous estimation schemes.
This paper presents a new approach using an Improved branch exchange (IBE) technique to maximize the voltage stability as well as loss minimization in radial power systems. A suitable voltage stability index (VSI) for optimal routing algorithm is developed using novel methods both a critical transmission path based on a voltage phasor approach and an equivalent impedance method. Furthermore, the proposed algorithm can automatically detect the critical transmission path to be reached to a critical load faced with voltage collapse due to additional real or reactive leading. To develop an effective optimization technique, we also have applied a branch exchange algorithm based on a newly derived index of loss change. The proposed IBE algorithm for VSI maximization can effectively search the optimal topological structures of distribution feeders by changing the open/closed states of the sectionalizing and tie switches. The proposed algorithm has been tested with the various radial power systems to show its favorable performance.
ATM은 다양한 전송속도의 트래픽을 통계적으로 다중화하여 효과적으로 수용할 수 있는 경제적인 정보 전달 방식이다. 그러나 일시적인 과부하시 큰 셀 손실 및 셀 지연이 발생할 수 있다. 따라서 사용자 관점에서 서비스 품질 보장과 망 관점에서 이용 효율의 극대화라는 상반된 내용에 대해서 효과적인 트래픽 제어와 망 자원관리가 요구된다. 본 논문에서는 ATM스위치 네트워크를 2단을 기본으로 구성하였을 때 혼합되어진 각 서비스 클래스에 대한 서비스 품질을 보장하기 위하여 ATM Forum에서 권고하는 반응제어 기법인 BP(Back Pressure) 방법과 pushout 메커니즘을 혼합한 POBP(PushOut BP) 방법을 제안하였다. 제안한 방법에서는 대역폭의 사용 현황을 실 시간적으로 정확하게 파악하여 협정이 이루어 져야 한다. 이러한 과정을 통하여 잔여 대역폭을 효과적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 공정한 대역폭의 사용을 보장하여 2단 ATM 네트워크에서의 폭주 상태로 인한 셀 손실률을 개선할 수 있었다.
네트워크 코딩은 시스템에서 전송되는 패킷 개수를 줄여 성능향상을 줄 수 있기 때문에 기존 연구들은 네트워크 코딩 기회를 극대화하는 점에만 집중하였다. 하지만 각 소스노드가 채널상황을 고려하여 코딩을 수행하는 중간노드로 최대한 높은 속도로 전송하기 때문에 혼잡을 발생시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 채널상황과 혼잡을 고려하여 이득이 확실한 경우에만 기회적으로 네트워크 코딩을 수행하는 기법을 제안했다. 중간노드는 코딩할 수 있는 네트워크 코딩 조합 중에서 데이터 손실과 혼잡을 최소화하고 전송횟수를 줄일 수 있는 목적함수를 동적프로그래밍을 통해 구하고 최적의 코딩 조합을 선택한다. 퀄넷 시뮬레이터를 활용한 성능평가를 통해 제안하는 기법이 기존 연구들에 비해서 최대 20% 성능향상이 있음을 증명했다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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