Energy efficiency of three common hybrid automatic repeat request (HARQ) schemes including Type I HARQ, HARQ with chase combining (HARQ-CC) and HARQ with incremental redundancy (HARQ-IR), is analyzed and joint power allocation and rate selection to maximize the energy efficiency is investigated in this paper. Unlike prior literature, time-correlated fading channels is considered and two widely concerned quality of service (QoS) constraints, i.e., outage and goodput constraints, are also considered in the optimization, which further differentiates this work from prior ones. Using a unified expression of asymptotic outage probabilities, optimal transmission powers and optimal rate are derived in closed-forms to maximize the energy efficiency while satisfying the QoS constraints. These closed-form solutions then enable a thorough analysis of the maximal energy efficiencies of various HARQ schemes. It is revealed that with low outage constraint, the maximal energy efficiency achieved by Type I HARQ is $\frac{1}{4\ln2}$ bits/J, while HARQ-CC and HARQ-IR can achieve the same maximal energy efficiency as $\frac{\kappa_\infty}{4\ln2}$ bits/J where $\kappa_\infty = 1.6617$. Moreover, time correlation in the fading channels has a negative impact on the energy efficiency, while large maximal allowable number of transmissions is favorable for the improvement of energy efficiency. The effectiveness of the energy-efficient optimization is verified by extensive simulations and the results also show that HARQ-CC can achieve the best tradeoff between energy efficiency and spectral efficiency among the three HARQ schemes.


翻译:三个共同混合式重复请求(HARQ)的能源效率,包括I型HARQ、HARQ与追逐合并(HARQ-CC)和HARQ与递增冗余(HARQ-IR),本文分析了三个共同混合式重复请求(HARQ)的能源效率,对联合电力分配和费率选择进行了调查,以最大限度地提高能源效率。与以前的文献不同,审议了与时间有关的淡化渠道,并在服务质量(QOS)两个广泛关切的制约因素也得到了考虑。 优化进一步区分了这项工作与以前的工作。使用无现时超常、最佳传输能力和最佳费率的统一表示,以封闭式形式优化能源效率,同时满足QOS的限制。这些封闭式解决方案随后能够透彻分析各种HARQ计划的最大能源效率(QS),即,由于低时速限制,I型HARQ实现的最大能源效率是美元(FQRQ) 和高额 QARQQQQQQQQRQRR) 之间的最大能效,而HAR-QQQQQQQQQQQRQRQRRBR) 之间的最大能效也表现为最高能效。

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