面向具有非理想功率放大器的电池供电物联网设备的能量-可靠性感知链路优化
信息论
2019-01-08 v2 math.IT
摘要
本文研究了低功耗无线链路的跨层优化,用于可靠性感知应用,同时考虑了物联网(IoT)设备中硬件的约束与非理想特性。具体而言,我们定义了一个能量消耗(EC)模型,该模型捕捉了在传输一个有用数据比特时——收发器电路、功率放大器、包错误统计、包开销等——的能量代价。我们推导了理想以及两种现实非线性功率放大器模型的EC模型。为纳入包错误统计,我们开发了瑞利块衰落下形式简单(以初等函数表示)且准确的闭式包错误率(PER)近似。利用EC模型,我们推导了用于限制无约束最优信噪比(SNR)和载荷大小的能量最优且符合可靠性与硬件条件的约束。结合这些条件,我们开发了一种半解析算法,使资源受限的IoT设备能够联合优化物理层(调制阶数、SNR)与MAC层(载荷大小与重传次数)上相对于链路距离的参数。我们的结果表明,尽管存在可靠性约束,常见观念——更高阶元QAM调制对短距离通信能量最优——依然成立,并且与IoT设备中常采用的OQPSK调制相比可提供高达180%的寿命延长。然而,可靠性约束降低了其覆盖范围与能量效率,而非理想传统PA进一步将覆盖范围降低50%,并削弱了能量收益,除非采用更好的PA。
引用
@article{arxiv.1810.11902,
title = {Energy-Reliability Aware Link Optimization for Battery-Powered IoT Devices with Non-Ideal Power Amplifiers},
author = {Aamir Mahmood and M. M. Aftab Hossain and Cicek Cavdar and Mikael Gidlund},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.11902},
year = {2019}
}
备注
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