速率相关电路功率下平坦衰落信道的最优能效

本文研究了在平坦衰落信道上运行的通信链路的最优能效 (EE) 及其对应的频谱效率 (SE)。EE 通过传输每个消息比特的总能耗来评估。考虑了三种信道情况，即发射端拥有信道状态信息 (CSIT) 的静态信道、发射端拥有信道分布信息 (CDIT) 的快变 (FV) 信道，以及拥有 CSIT 的 FV 信道。本文采用了一种通用的电路功率模型。针对所有这三种信道情况，研究了 EE 与 SE 之间的权衡。结果表明，当 SE 从 0 增加到最优 SE 时，EE 严格提高；而当 SE 超过最优 SE 继续增加时，EE 严格下降。本文研究了参数 $\kappa$、$\rho$ 及其他系统参数对最优 EE 及对应 SE 的影响，以获得深入见解。针对所有信道情况的一些重要且有趣的结果包括：(1) 当 $\kappa$ 增加时，若 $\phi(R) = R$，则对应于最优 EE 的 SE 应保持不变，但若 $\phi(R)$ 是 $R$ 的严格凸函数，则该 SE 应减小；(2) 当与速率无关的电路功率 $\rho$ 增加时，对应于最优 EE 的 SE 必须增加。本文开发了一种基于二分法的多项式复杂度算法以寻找最优 SE。仿真结果证实了上述见解，并比较了三种情况下的最优 EE。