Uptec f11 030 Examensarbete 30 hp

1.2  Problem Description 

FEC  introduces  redundant  bits,  which  due  to  increased  packet  lengths  increases  both  energy 

expenditure and latency. On the other hand it reduces retransmissions, which works in the opposite 

direction.  Hence,  there  is  a  trade-off  between  code  rate  and  retransmissions.  How  this  trade-off 

should  be  made  in  industrial  scenarios  will  be  investigated  in  this  thesis.  Furthermore,  we  will 

investigate the pros and cons of ARQ and HARQ in terms of energy efficiency and latency. The HARQ 

scheme is based on FEC with BCH codes. Such schemes have been used previously in the literature, 

see  e.g.  (Vuran  &  Akyildiz,  2009),  (Howard,  Schlegel,  &  Iniewski,  2006),  (Kleinschmidt,  Borelli,  & 

Pellenz, 2007), (Balakrishnan, Yang, Jiang, & Kim, 2007). Here we will use a Hybrid-ARQ-Adaptive-FEC 

scheme

1

. 

Performance of Hybrid-ARQ-Adaptive-FEC in terms of energy consumption, latency, and packet loss 

will  be  investigated  and  compared  to  ARQ.  The  investigation  performed  here  is  based  on  insights 

gathered from a radio channel measurement campaign conducted at a paper mill in Sweden. From 

the  measurements  obtained  we  observed  that  the  channel  characteristics  were  quite  different. 

While some channels were virtually static others were subject to severe shadow fading, with signal 

strength  variability  of  as  much  as  25  dB  (Björnemo,  Ahlén,  &  Gidlund,  2010).  However,  on  the 

                                                           

1

 The Hybrid-ARQ-Adaptive-FEC scheme is explained in Section 3.3. 

---

2 

 

duration of a packet the channels were constant. In Section  5  we will use both AWGN channels  as 

well as statistics of fading channels, obtained from this measurement campaign, in the investigation 

of energy expenditure, latency, and packet loss for the Hybrid-ARQ-Adaptive-FEC and ARQ schemes. 

The analysis will be done via numerical evaluations in MATLAB. 

Purpose 

The purpose of this thesis is to provide a better understanding of the described trade-off, i.e. 

between code rate and retransmissions, an understanding that will be transferred to industry and 

ongoing standardization work on WSNs for process control.