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An Efficient Node Arrangement for Wireless Sensor Networks Using Two-Dimensinonal Antidictionaries

Research Project

Project/Area Number 17K00147
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Information network
Research InstitutionNagano Prefectural Institute of Technology

Principal Investigator

Ota Takahiro  長野県工科短期大学校, 情報技術科, 教授 (60579001)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 眞田 亜紀子  湘南工科大学, 工学部, 講師 (20631138)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywordsワイヤレスセンサネットワーク / 2次元無ひずみデータ圧縮手法 / 2次元反辞書 / 線形計算量 / 漸近的最良性 / 無ひずみデータ圧縮 / 2次元 / センサ配置 / 二次元反辞書 / ワイヤレスセンサ / 二次元無ひずみデータ圧縮 / 一般情報源 / 反辞書 / データ圧縮 / 制約符号 / 情報理論 / ユニバーサル符号 / 部分列数え上げ符号化法 / 2次元配列 / 線形時間 / 部分列数え上げ / 木構造 / 情報ネットワーク / センサーネットワーク / アルゴリズム / オートマトン
Outline of Final Research Achievements

As for wireless sensor networks, there are constraints for arrangements of wireless sensor nodes to achieve stable wireless communications. For example, the distance between two sensors may cause signal interference or decay. Conventional construction algorithms for arrangements of wireless sensor nodes need exponential computational complexity for the size of a two-dimensional(2D) block. We propose a fast algorithm of arrangements of wireless sensor nodes. Even though the proposed algorithm may not construct all arrangements for a given size of two-dimensional block, the algorithm can construct arrangements in linear time for the size. Moreover, we evaluate the number of arrangements constructed by the proposed algorithm for a give size. In addition, we propose a lossless data compression algorithm for 2D sources to store two-dimensional data such as pictures including the arrangements. We prove the proposed algorithm is asymptotic optimal for 2D general sources.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

研究成果の学術的意義としては,制約のある2次元パターンの生成に関し,与えられたサイズに対して,これまでは指数時間かかる総当たり手法しかなかった一方で,提案手法は,すべてのパターンを生成できない場合もあるが,高速に線形時間で制約あるパターンを生成する手法を示した.また,提案手法で生成可能なパターン数の評価式を示した.また,2次元パターンの効率的な無ひずみデータ圧縮手法を考案し,提案手法が一般情報源上の2次元データに対して漸近的に裁量であることを示した.
社会的意義としては,IoTの進展によりワイヤレスセンサネットワークが多く利用されている中で,研究成果は,その配置や保存の基盤技術の確立に貢献した.

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Compression by Substring Enumeration Using Sorted Contingency Tables2020

    • Author(s)
      Takahiro Ota, Hiroyoshi Morita, Akiko Manada
    • Journal Title

      IEICE Trans. Fundamentals

      Volume: E-103(6)

    • NAID

      130007849972

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Universal Two-Dimensional Source Coding by Means of Subblock Enumeration2019

    • Author(s)
      Takahiro OTA, Hiroyoshi MORITA, and Akiko MANADA
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      Volume: E102.A Issue: 2 Pages: 440-449

    • DOI

      10.1587/transfun.E102.A.440

    • NAID

      130007586806

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • Year and Date
      2019-02-01
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A Fast Node Arrangement Algorithm of Wireless Sensor Networks for Two-dimensional Constraints2019

    • Author(s)
      Takahiro Ota, Ryoji Nakamura, Akiko Manada
    • Journal Title

      Proceedings of 2019 IEEE International Symposium on Information Theory

      Volume: - Pages: 1512-1516

    • DOI

      10.1109/isit.2019.8849534

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Compression by Substring Enumeration with a Finite Alphabet Using Sorting2018

    • Author(s)
      Takahiro OTA, Hiroyoshi MORITA, and Akiko MANADA
    • Journal Title

      Proceedings of 2018 International Symposium on Information Theory and its Applications

      Volume: - Pages: 587-591

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Two-dimensional Source Coding by means of Subblock Enumeration2017

    • Author(s)
      Takahiro Ota and Hiroyoshi Morita
    • Journal Title

      Proceedings of 2017 IEEE International Symposium on Information Theory

      Volume: - Pages: 311-315

    • DOI

      10.1109/isit.2017.8006540

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Compact Tree Representation of an Antidictionary2017

    • Author(s)
      Takahiro Ota and Hiroyoshi Morita
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      Volume: E100.A Issue: 9 Pages: 1973-1984

    • DOI

      10.1587/transfun.E100.A.1973

    • NAID

      130006038255

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 反辞書確率モデルによる不整脈検出手法を利用した機械学習教育用ツールの検討2019

    • Author(s)
      高松 聖,太田 隆博,森田 啓義,野瀬 裕昭
    • Organizer
      2018年度教育システム情報学会北信越支部学生研究発表会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 平坦トーラスを用いた2次元(d, k)連長制約を満たすブロックの高速な構築手法2018

    • Author(s)
      中村凌士,太田隆博,眞田亜紀子
    • Organizer
      第41回情報理論とその応用シンポジウムシンポジウム
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ソーティングを用いた部分列数え上げ符号化法2018

    • Author(s)
      太田隆博,眞田亜紀子
    • Organizer
      電子情報通信学会,情報理論・情報セキュリティ・ワイドバンドシステム合同研究会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 多値アルファベットに対する部分列数え上げ符号化法の圧縮率の改良2017

    • Author(s)
      太田隆博,森田啓義
    • Organizer
      電子情報通信学会,情報理論研究会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 木を用いた 2 次元許可ブロックの列挙アルゴリズム2017

    • Author(s)
      太田隆博,山浦萌,眞田亜紀子
    • Organizer
      電子情報通信学会,第40回情報理論とその応用シンポジウムシンポジウム
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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