Waste Factor 与 Waste Figure 的理论基础及其在固定无线接入与中继系统中的应用
系统与控制
2025-07-09 v2 系统与控制
摘要
无线通信系统能耗的指数级增长，特别是在对下一代无线系统的预期下，迫切需要严格的框架来评估和优化能效。本文重新审视并扩展了 Waste Factor (W)（或分贝尺度下的 Waste Figure (WF)）的概念，将其作为捕获级联通信系统中已利用功率与浪费功率的统一度量。基于其在系统级功率建模中的基础，我们将 Waste Factor 整合到 Consumption Factor (CF)（数据速率与总消耗功率之比）的改进公式中，将其与 Shannon 每比特能量理论极限直接关联。该分析通过 Waste Factor 项将加性能量浪费引入经典的每比特能量推导中。我们推导了直连链路和中继辅助链路中每比特能量消耗的闭式表达式，并开发了一个决策规则以确定在给定条件下哪条通信路径能效更高。虽然未显式建模，但反射智能表面 (RIS) 可在此统一公式中被解释为中继架构的一个特例，表明 Waste Factor 框架对新兴 6G 用例具有更广泛的适用性。随后，该框架被扩展到固定无线接入 (FWA) 场景，其中联合考虑了上下行链路不对称性、业务方向性以及组件低效性，以分析能量最优的部署策略。
引用
@article{arxiv.2506.08414,
title = {Theoretical Foundations of Waste Factor and Waste Figure with Applications to Fixed Wireless Access and Relay Systems},
author = {Nurullah Sevim and Mostafa Ibrahim and Sabit Ekin and Theodore S. Rappaport},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.08414},
year = {2025}
}
备注
Accepted at Nature npj Wireless Technology, July 1st, 2025