This paper studies the clock synchronization among the large number of nodes in decentralized wireless system, called distributed synchronization. The paper configure the distributed synchronization architecture based on pulse-coupled discrete-time phase-locked loops(coming from coupled oscillators phenomenon), and utilize the Zadoff-Chu sequence as clock pulse. On this architecture, the paper propose the random transmit selection algorithm with adaptive selection factor. The proposed algorithm works by choosing either transmitting or receiving the clock pulse randomly, and be controlled by the selection factor which is probability to select receiving mode on Bernoulli distribution. Therefore, each node updates own clock time with using other nodes which are in transmit mode, not with all nodes. The convergence properties of proposed algorithm are derived analytically and numerically. A performance evaluations of proposed algorithm are carried out by metrics:convergence speed and synchronization error, and show how performance metrics are changed when the number of nodes and transmit selection factor are varying. Additionally, a bound of the number of nodes on the system is analyzed to decide transmit selection factor effectively. Finally, the paper introduces adaptive selection factor and evaluates the performance improvement on both convergence time and synchronization error. In all these contexts, the proposed algorithm with adaptive selection factor shows the good convergency in large scale system and efficient behavior on complex environment.
이 논문은 중앙 시스템이 없는 대규모 무선 환경에서 동기를 수행하는 방법에 대한 연구, 즉 분산 동기를 다루고 있다. 이 논문은 기본적으로 결합 발진 현상(coupled oscillators phenomenon) 에 기반한 이산 시간 위상 동기 루프(discrete-time phase-locked loops)로 구성된 분산 동기 구조를 구성하고, Zadoff-Chu 시퀀스를 펄스 신호로 펄스 결합 방식을 이용하였다. 이렇게 구성된 분산 동기 구조를 기반으로, 논문에서는 적응형 선택 인자(adaptive selection factor)를 포함한 랜덤 전송 선택 알고리즘을 제안하고 있다. 제안된 알고리즘은 분산 동기를 수행할 때 각 노드가 동기 펄스를 송신할지 수신할지를 무작위로 선택하는 방식으로, 선택 베르누이(Bernoulli) 분포로 설정된 선택 인자에 의해 결정된다. 따라서 수신 상태를 선택한 노드는 송신 상태를 선택한 노드들의 동기 펄스를 이용해 자신의 동기 시간을 갱신하게 된다. 제안된 알고리즘의 수렴 특성이 분석적, 실험적으로 증명되었으며, 시스템 참여 노드 수 및 선택 인자에 따른 성능 평가 또한 수행하였다. 이러한 실험적 평가를 통해 빠른 동기 속도와 낮은 동기 오차를 동시에 달성할 수 있는 적응형 선택 인자 기법을 추가적으로 제안하였다. 결론적으로, 이 논문은 대규모 무선 환경에서 분산 동기 시스템을 위한 랜덤 전송 선택 기법을 제안하였으며, 적응형 선택 인자 사용을 통해 좋은 성능과 높은 효율을 가지고 안정적으로 동작할 수 있음을 증명하였다.
