[发明专利]基于IRS辅助的D2D_MEC系统的能效优化方法

说明书

本申请提供一种基于IRS辅助的D2D_MEC系统的能效优化方法，主要包括以下步骤：任务型双天线用户TU搜索附近的任务计算强度小的RU，通过IRS建立D2D链路并在每个时隙的开始获取当前时隙的D2D链路的信道信息和RU的缓存器队列长度并将部分任务卸载至RU进行计算；与该系统中的基站通过IRS建立蜂窝链路,在每个时隙的开始以获取蜂窝链路的信道信息和边缘云缓存器队列长度并将部分计算任务卸载至边缘云进行计算，根据边缘云、TU和RU中各个缓存器队列长度，通过优化TU到达的计算任务的划分比例、TU蜂窝链路和D2D链路的发射功率的分配、IRS的反射单元的相移、边缘云、TU和RU计算频率的分配，使IRS辅助的D2D_MEC系统在长时间尺度下的能效最小化。

技术领域

本申请涉及D2D通信和移动边缘计算技术领域，特别涉及一种基于IRS辅助的D2D_MEC系统的能效优化方法。

背景技术

5G无线通信领域存在一个重要的问题：其主要波段的毫米波穿透能力差，容易被障碍物阻挡，若不辅以其他手段，室内等复杂情景下的无线通信效果难以保证。此前，有人提出一种思路解决这个问题：设计一种无源的、可反射的、可重构的、低成本的智能表面(LIS/Large Intelligent Surface/Reconfigurable Meta-Surfaces/IRS/IntelligentReflecting Surface等，下文均用IRS表述)用来辅助无线通信，通过在合适的位置放置与分布，使得信号可以在IRS处可控地反射到期望的方位，相当于额外增加一种绕路的信道，以达到有效的无线通信效果，改善附近的无线通信环境，特别是当需要通信的双方直连信号被阻挡无法有效通信的情况。IRS是由IRS控制器和大量低成本的无源反射元件组成，被认为为超过第五代无线系统的创新硬件高效技术，IRS可以通过动态调整其反射系数来改变信号的传播，从而分别增强和抑制所需信号和干扰信号。因此，通过巧妙地协调这些反射单元调节反射信号的幅值和相位，IRS能够创造一个良好的信号传播环境，以大幅提高无线通信覆盖范围、吞吐量和能源效率。

IRS中有一项非常重要的参数：反射系数矩阵。这个反射系数矩阵表示IRS上每个单元的相移，是使得通过IRS反射来提升信号强度 /提升无线通信覆盖范围的关键参数。若估计的反射系数矩阵不准确，将导致通信质量很差，影响通信效果。由于IRS的无源低成本、可重构等特点，IRS在移动通信领域有着非常广阔的前景。但是由于现实应用场景的复杂多变，因此我们需要寻求一种IRS反射系数矩阵的调整方案，使得IRS辅助的无线通信系统可以在复杂多变的情境下可以更有效通信。

物联网的快速发展将使数百亿资源有限的移动设备，如移动设备、传感器和可穿戴计算设备，通过蜂窝网络连接到互联网。有限的电池寿命和有限的移动计算能力为物联网设计带来了重大挑战。移动边缘计算作为一种有效的解决方案，在网络边缘和基站为终端用户提供类似云的计算能力，吸引了学术界和产业界的广泛关注。如何设计节能控制策略对于降低系统能耗尤为重要。

一些计算密集型设备通过D2D链路直接将计算任务卸载到附近闲置的设备，使无线设备共享它们未使用的计算资源，以达到提高整体计算性能和节约资源的目的。现如今，D2D协同计算的工作主要集中在移动用户静态计算任务下的一次性优化。

因此，在实际任务到达时变的情况下，如何分配D2D卸载的任务量，以实现用户之间的互惠、降低系统能耗是一个值得研究的问题。

发明内容

本申请各示例性实施例提供基于IRS辅助D2D_MEC系统的能效优化方法，以至少实现降低D2D_MEC系统处理数据的总时延与系统能耗，实现传输与计算并行的技术效果。

本申请各示例性实施例提供一种基于IRS辅助D2D_MEC系统的能效优化方法，包括如下步骤：

步骤1，任务型双天线用户TU根据当前时隙的所述TU的所有缓冲器的队列长度和当前时隙的所述TU到达的任务量，对到达当前时隙的任务量分配给所述TU的各缓冲器的任务量比例进行优化；