[发明专利]一种基于MEC的NOMA窄带物联网的系统能耗最小化方法

说明书

一种基于移动边缘计算的非正交多址接入窄带物联网的系统能耗最小化方法，在兼备MEC和NOMA技术的窄带物联网络中通过联合优化发射功率、计算资源分配和解码排序实现系统能耗最小化，该优化问题描述为一个多变量优化；将P1分解为两个子优化问题：优化资源分配和优化解码排序，其中，针对资源分配的优化，首先根据一对一对数变换已将P1问题转换成P2的凸问题，再通过梯度下降算法来优化发射功率和计算资源分配的问题；其次针对设备解码排序的优化，采用禁忌搜索算法来优化变量。本发明提供一种在兼备MEC和NOMA技术的窄带物联网中通过设计一种联合发射功率、计算资源分配以及设备解码排序的优化算法实现整个系统能耗最小化的方法。

技术领域

本发明属于无线通信领域，尤其是一种基于移动边缘计算(Mobile EdgeComputing，MEC)的非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)窄带物联网通过优化计算资源分配、用户传输功率和解码排序最小化系统能耗的优化方法。

背景技术

随着窄带物联网技术的发展，窄带物联网中的数据量正在快速增长。在窄带物联网中，非正交多址(NOMA)和移动边缘计算(MEC)已成为两种最热门的技术。目前，通信公司在基站机房建设上投入了大量资金，但在节能减排方面的投入和把控还未充分发挥其真正的作用和优势，现有的高能耗、低效率问题依然是困扰通信行业快速发展的技术壁垒。

发明内容

针对现有网络的导致系统总能耗较大的问题，本发明提出一种基于MEC的NOMA窄带物联网通过优化计算资源分配、用户传输功率和解码排序最小化系统能耗的优化方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于MEC的NOMA窄带物联网的系统能耗最小化方法，所述方法包括以下步骤：

1)在基于MEC的NOMA窄带物联网中通过联合优化计算资源分配、用户传输功率和解码排序实现系统能耗最小化，该优化问题描述为一个多变量优化：

受限于:

在此，问题P1的各参数定义如下：

用户数据信号的连续干扰消除SIC解码排序；

d_n：解码排序中第n个解码的用户；

用户d_n的传输能耗，单位是焦耳；

用户d_n的计算能耗，单位是焦耳；

用户d_n需要计算的任务数据量，单位是比特；

用户d_n的传输功率；

用户d_n的传输速率；

r：边缘移动计算单元的计算能耗效用系数；

边缘移动计算单元计算用户d_n的任务时所分配的计算资源；

用户d_n传输任务数据到移动边缘计算单元的传输延迟，单位是秒；

移动边缘计算单元计算用户d_n的任务数据的计算耗时，单位是秒；

C：移动边缘计算单元的总计算容量，单位是Mbps；

T：每个用户任务执行时延的最大上限，单位是秒；

窄带物联网中的用户集{1,···,N}；