Energy-efficiency of wireless communication systems has been an important research topic in recent years. For such a system, a transmission profile is described by the transmission power and the modulation and coding scheme (MCS) to be used for packet transmission. For a given channel condition, higher order MCSs offer higher throughput at the expense of requiring more transmission power. Average power consumption of the system can be reduced by using lower order MCSs at the expense of increased queuing delays. Using this observation, the goal of this study is the development of transmission profile selection policies so as to minimize the average power consumption while meeting a statistical delay constraint for a wireless link. For the purpose of assessing the proposed policies, the system is modeled as an M/M/1 queue where transmission speeds of packets are dynamically selected based on the queuing delay already experienced by them. This setting is shown to give rise to a multi-regime Markov fluid queue model which is used to obtain the waiting time distributions of packets as well as the average power consumption. In the numerical examples, proposed profile selection policies are evaluated for different system parameters using realistic transmission profiles obtained from LTE simulations. A proposed energy-aware profile selection policy is shown to consistently outperform all other proposed policies in terms of energy-efficiency whereas a reasonable performance is also obtained with a simpler-to-implement policy.

Enerji verimliliği, son yıllarda kablosuz iletişim sistemlerinde önemli bir araştırma konusu olmuştur. Bu sistemlerde her bir transmisyon profili, transmisyon güç seviyesi ve adaptif modülasyon ve kodlama yapısı (MCS) olmak üzere iki parametre ile tanımlanır. Belirli bir kanal durumu için yüksek MCS içeren transmisyon profilleri yüksek enerji tüketimi karşılığında daha hızlı servis imkanı sağlamaktadır. Sistemin ortalama güç tüketimi, daha düşük MCS içeren profiller kullanılarak paketlerin kuyrukta bekleme sürelerinin artması dezavantajı ile birlikte azaltılabilir. Bu gözlemden yola çıkarak, bu çalışmanın amacı kablosuz linklerde belirli bir istatistiksel gecikme kısıtlaması altında ortalama enerji tüketiminin minimizasyonu üzerine transmisyon profili seçme politikaları geliştirmektir. Bu politikaların incelenmesi amacıyla sistem, paketlerin transmisyon hızlarının kuyrukta bekleme sürelerine göre dinamik olarak seçildiği bir M/M/1 kuyruk sistemi olarak modellenmiştir. Bu sistemin çok bölgeli bir Markov akışkan kuyruk modeline karşılık geldiği gösterilmiştir. Bu model kullanılarak paketlerin kuyrukta bekleme sürelerinin dağılımları ve sistemin ortalama enerji tüketimi çıkarılmıştır. Önerilen profil seçme politikaları LTE simulasyonlarından elde edilen gerçekçi profiller kullanılarak farklı sistem parameterleri altında sayısal örneklerle değerlendirilmiştir. Önerilen politikalardan enerji farkındalığı ile profil seçimi gerçekleştiren bir politikanın diğer politikalara karşı tutarlı bir şekilde üstünlük sağladığı gösterilmiştir. Bunun yanında donatma kompleksitesi diğer politakalara göre daha az olan bir politikanın önemli miktarlarda enerji kazancı sağlayabildiği gösterilmiştir.