[发明专利]基于雾计算的无线充电网络节点计算能力提升方法及系统

权利要求书

1.一种基于雾计算的无线充电网络节点计算能力提升方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、输入计算所需数据；

S2、根据输入计算数据，确定无线充电网络节点收获的能量、本地计算能耗与向雾服务器卸载任务的能耗；根据无线能量传输理论和射频信号能量波束成形向量可以获得无线充电网络节点收获的能量为：

其中，τ_eh∈(0,T)为无线充电网络节点接收获得能量持续时间，ω∈C^N×1为功率发射器能量波束成形向量，W＝E[ωω^H]∈C^N×N，为K个单天线的雾服务器的集合，η为无线充电网络节点能量转换效率，h_p为功率发射器到无线充电网络节点的信道向量，h_F,k为第k个雾服务器到无线充电网络节点的信道向量，P_u为功率发射器发射信号功率，P_F,k为第k个雾服务器发射信号功率；

无线充电网络节点本地计算能耗为：

其中，为无线充电网络节点本地处理时间，l_loc为无线充电网络节点处理的数据量，C_u为无线充电网络节点处理1bit数据需要的CPU周期；f_u,cpu为无线充电网络节点处理的计算频率；ξ_u为无线充电网络节点有效电容系数；

无线充电网络节点向雾服务器卸载任务的能耗为：

式中，τ_k,off为无线充电网络节点向第k个雾服务器卸载任务花费的传输时间，P_u,k为无线充电网络节点向第k个雾服务器卸载任务的传输功率；

S3、建立关于功率发射器能量波束成形向量，无线充电网络节点时间分配、计算频率和功率分配的优化问题模型；

建立优化问题：联合优化功率发射器处的能量波束成形向量W，无线充电网络节点的时间分配τ、无线充电网络节点处理的计算频率f_u,cpu、无线充电网络节点发射功率分配P_u，达到无线充电网络节点计算速率最大化；

目标函数：

s.t.E_off+E_loc≤E_eh

其中，目标函数为时间T内无线充电网络节点处理的数据量，分别为时间分配向量，任务卸载时间分配向量，无线充电网络节点发送功率向量；B为系统带宽，g_u,k为无线充电网络节点到第k个雾服务器的信道增益，为无线充电网络节点到第k个雾服务器的加性高斯白噪声功率，为无线充电网络节点最大可用信号发射功率，为无线充电网络节点的最大计算频率；

S4、求解并输出最大化系统计算速率；其中，

无线充电网络包括一个单天线的无线充电网络节点，分别与无线充电网络节点无线连接的设置N根天线的功率发射器及单天线的K个雾服务器。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算数据包括：

功率发射器发射信号功率，功率发射器能量波束成形向量，功率发射器到无线充电网络节点的信道向量；第k个雾服务器发射信号功率，第k个雾服务器到无线充电网络节点的信道向量；无线充电网络节点接收能量时间、无线充电网络节点能量转换效率、无线充电网络节点本地处理的数据量、无线充电网络节点处理1bit数据需要的CPU周期、无线充电网络节点处理的计算频率和无线充电网络节点有效电容系数，无线充电网络节点向第k个雾服务器卸载任务花费的传输时间，无线充电网络节点向第k个雾服务器卸载任务的传输功率、无线充电网络节点卸载任务的数据量，无线充电网络节点到第k个雾服务器的信道增益、加性高斯白噪声功率。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4输出数据包括：无线充电阶段耗时，任务卸载阶段耗时与结果反馈阶段耗时。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线充电网络节点的处理器每个CPU周期处理速度相同。