Análise avançada de eficiência espectral dependente de hardware para comunicações sem fio energeticamente eficientes

Resumo Devido à limitação de largura de banda e às altas demandas de taxa de dados, dispositivos sem fio dedicados à Internet das Coisas requerem alta eficiência espectral, assim como dispositivos energeticamente eficientes alimentados por bateria com recursos limitados. Para abordar a troca entre eficiências espectrais e energéticas, numerosos estudos utilizam modelos simplificados de consumo de energia para comunicação ponto a ponto. Modelos de energia mais avançados existem, embora raramente sejam utilizados, especialmente para essa troca específica. Trabalhos anteriores analisam a energia total consumida por bit transmitido para uma fonte M-QAM através de um canal AWGN e fornecem uma eficiência espectral ótima minimizando esse consumo. Como primeiro passo neste trabalho, propomos estender essa análise para um canal de desvanecimento Rayleigh ao considerar uma fonte de entrada M-QAM. Em um segundo estágio, um modelo de energia mais avançado, baseado na potência de um amplificador de potência dependente de hardware, é integrado à análise anterior para canais tanto AWGN quanto Rayleigh. Simulações computacionais demonstram que o modelo de consumo de energia proposto fornece uma análise valiosa da troca entre eficiências espectrais e energéticas. A eficácia da abordagem proposta é comprovada por meio de várias análises.