[发明专利]基于扩频通信的无源边缘计算系统、任务卸载方法及存储介质

说明书

发明公开了一种基于扩频通信的无源边缘计算系统、任务卸载方法及存储介质，通过将扩频通信技术运用到无源边缘计算系统中。每个用户使用长度为G的伪随机序列作为扩展码，将其信号扩频到整个宽带，因此，所有的用户共享全部的时频自由度，与其他任务卸载的多址方案相比，DS‑CDMA方式大大提高时频资源的利用率。同时，为了防止邻道干扰与远近效应，对干扰受限的CDMA系统进行功率控制。通过功率控制，使系统总干扰电平达到最小化，从而提高无源边缘计算系统总的吞吐量。本发明针对无源边缘计算系统中的能量传输与信息传输时间进行优化分配。解决了“能量远近效应”会导致不同位置的用户之间严重的性能不公平现象。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及的是一种基于扩频通信的无源边缘计算系统、任务卸载方法及存储介质。

背景技术

无线供电通信网络是一种新的网络模式，它在传播信息类无线信号的同时，向无线设备传播射频能量信号，无线设备中的能量接收器从能量发射器发射的射频信号中远程采集能量，并且将采集到的能量有效转化为直流电信号对自身携带的电池进行持续而稳定地充电，这些采集的能量将会被用于该无线设备的正常的信息通信。其供电技术利用无线电磁波或变化电磁场进行能量无线传输，具有很好的广播特性，在自主驾驶、智能家电、虚拟现实、远程手术和无线传感网络等领域具有重要的应用价值。

射频能量传输技术解决了无线设备电池容量有限或频繁的手动更换电池与及电池再充电等问题，避免了因电池问题导致的无线通信的高概率中断问题，影响应用服务的质量。与传统电池供电的网络相比，无线供电通信网络有效地降低了运行成本，提高了通信性能，它具有更大的吞吐量、更高的鲁棒性和更大的灵活性。

移动边缘计算(mobile edge computing，MEC)是一种新的网络体系结构概念，它提供信息技术和云服务。由于与用户非常接近，移动边缘计算可以提供超低延迟、高带宽和直接访问实时网络信息的服务。MEC允许用户将密集计算卸载到位于无线接入网边缘的附近服务器，例如蜂窝基站和WiFi接入点(access point,AP)。相比较传统的云计算模式，MEC消除了较长的回程延迟，并享有较低的设备能耗和优越的服务器负载平衡性能。

近年来，在物联网和5G通信的推动下，移动计算从集中式移动云计算转向移动边缘计算。MEC的主要特点是将移动计算、网络控制和存储推到网络边缘(例如基站和接入点)，以实现计算密集型和延迟敏感型应用程序在资源有限的移动设备上的应用。MEC能大幅减少延迟和移动能源消耗，解决实现5G视觉的关键挑战。

无源边缘计算是在边缘服务器端通过无线能量传输技术对用户进行远程供电，无线设备不再需要手动更换电池或者充电。无源边缘计算系统结合了无线供电通信网络和移动边缘计算网络的特点，它解决了IoT网络中的两个基本性能限制：能量受限与及计算性能低。

现有无线供电通信网络有一个很大的挑战，一方面，由于微波功率随距离的显着衰减，在远离能量发射器的无线设备，接收到的能量水平可能非常低。导致不同位置的用户收集到的能量差异很大，造成严重的性能不公平现象。另一方面，信息传输通常是跟收集的无线能量有关的，例如，无线设备需要在传输数据之前通过无线能量传输技术获得足够的能量，而且距离HAP越远的用户数据传输过程消耗的能量越大。能量传输和信息传输的“双重远近问题”导致的不公平现象降低了网络的整体性能。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供基于扩频通信的无源边缘计算系统、任务卸载方法及存储介质，旨在解决现有技术中无线通信网络存在能量传输和信息传输的“双重远近问题”导致的降低网络的整体性能的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：