[发明专利]一种基于NOMA的移动边缘计算系统构建方法

说明书

本发明公开了一种基于非正交多址接入(NOMA)的移动边缘计算系统构建方法，在该系统中多个移动用户以资源块共享的方式同时将各自的部分计算任务经由无线链路发送给附近的基站，基站利用自身配备的移动边缘计算服务器对所接收到的信息进行快速处理，从而对移动用户的计算任务执行起到积极的辅助作用。本发明的优点是既保证了移动用户端对时延容忍度低且复杂度高的计算任务的快速执行，又显著提高了整个系统的资源利用效率，使得未来网络低功耗下的高质量用户体验成为可能。此外，本发明通过一类基于概率分析的中断事件来衡量系统的通信性能以及评估发送功率和卸载任务量对系统性能的影响，从而能够有效地保证系统稳定性。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于NOMA的移动边缘计算系统的构建方法。

背景技术

非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access，NOMA)和移动边缘计算(Mobile Edge Computing，MEC)都被认为是下一代无线网络中极具发展前景的技术。随着智能通信的快速发展，移动边缘计算越来越多地应用于未来通信领域，它可以提高用户在应用中的计算能力，可以在如虚拟现实、增强现实、无人驾驶等领域发挥重要作用。与使用传统的云计算系统不同，移动边缘计算可以在云无线接入网中提供计算能力。移动边缘计算的基本思想是利用无线电网络中具有强大计算能力的设施，通过利用如集成于基站中的移动边缘计算服务器，用户可以将计算任务卸载到位于网络边缘的移动边缘计算服务器中，再由移动边缘计算服务器进行任务计算。由于移动边缘计算服务器可以部署在用户附近，因此使用移动边缘计算的网络可以为用户提供低延迟和低能耗的任务计算服务。移动边缘计算有两种操作模式，即部分卸载模型和二进制卸载模型。在部分卸载模型中，计算任务可以分为两部分，其中一部分用于本地执行，另一部分则卸载到移动边缘计算服务器。在二进制卸载模型中，计算任务可以在本地执行，也可以全部卸载到移动边缘计算服务器。NOMA已被公认为下一代移动通信网络的关键技术，可用以应对数据流量爆炸式的增长。由于叠加编码在发射机处的使用和连续干扰消除在接收机处的应用，NOMA可以实现比传统正交多址接入更高的频谱效率。如果将NOMA上行链路和下行链路传输和移动边缘计算相结合，通过应用NOMA的移动边缘计算卸载可以显著减少延迟和能量消耗，这对于提高移动用户的用户体验将有极大的提升。但是当前现有技术中还没有这方面的相关方法或技术方案的实现。

发明内容

发明目的：本发明的目的是通过NOMA技术和移动边缘计算技术的结合，来保证移动用户端对时延容忍度低且复杂度高的计算任务的快速执行，从而提高整个系统的资源利用效率，保证未来网络低功耗下用户的高质量体验。

技术方案：为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种基于NOMA的移动边缘计算系统构建方法，包括以下步骤：

(1)建立系统模型，所述系统包括两个用户和一个配备移动边缘计算服务器的基站，用户和基站都配备单天线，上行采用NOMA方式进行信息传输，无线信道采用频率非选择性准静态块衰落模型，在选择的给定传输块期间内信道状态保持不变，且持续时间有限，用户到基站的信息传输为部分卸载模型；

(2)根据上行链路采用的NOMA模型，得到在基站处用户m和用户n的信干噪比；

(3)根据安全传输要求，得到每个用户在最坏情况下的信息传输速率条件；

(4)定义安全中断概率分析整个系统传输过程的通信性能，同时根据步骤2和步骤3的分析结果，写出整个系统传输中断概率的表达式，并推导出结果。