一种反向散射辅助的无线供能网络中资源优化分配方法组成比例

本公开实施例是关于一种反向散射辅助的无线供能网络中资源优化分配方法。该方法包括：建立无线供能的NOMA

【技术实现步骤摘要】
一种反向散射辅助的无线供能网络中资源优化分配方法


[0001]本公开实施例涉及无线供电通信
，尤其涉及一种反向散射辅助的无线供能网络中资源优化分配方法。

技术介绍

[0002]随着万物互联时代的到来，为了实现人与人、人与物、物与物的互联，未来将会有海量设备接入到物联网中，这不仅给个人、企业、国家带来机遇，也对通信质量要求和能源消耗带来了严峻的挑战。其中，从物联网总体上看，未来接入的设备必定有大有小，面对小型设备计算能力弱，无法长时间工作等问题(例如：传感器)，无线供能的移动边缘计算(Mobile Edge Computing，MEC)网络作为物联网的一项新兴技术，既能为设备提供能量，也能增强设备的计算能力，为解决这类问题提供了方案。另外随着接入设备爆发式增长，频谱资源越发匮乏，且无线供能使得能量十分有限，反向散射通信技术的提出可以提高能量和频谱的利用率。但是反向散射技术从环境中获取射频能量，传输速率受到双信道的影响，对传输速率的提升十分有限，非正交多址(Non
‑
Orthogonal Multiple Access，NOMA)技术允许物联网节点共享频谱来提高频谱利用率，且能有效地提高系统的传输速率。
[0003]因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。
[0004]需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本公开的技术方案提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

技术实现思路

[0005]本公开实施例的目的在于提供一种反向散射辅助的无线供能网络中资源优化分配方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
[0006]根据本公开实施例的第一方面，提供一种反向散射辅助的无线供能网络中资源优化分配方法，包括：
[0007]建立无线供能的NOMA
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MEC网络，所述NOMA
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MEC网络包括能量源、MEC服务器和若干个物联网节点；
[0008]所述NOMA
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MEC网络依次进行能量收集阶段、反向散射阶段、主动传输阶段、任务计算阶段及数据回传阶段；
[0009]获取所述能量收集阶段、所述反向散射阶段、所述主动传输阶段、所述任务计算阶段及所述数据回传阶段中的变量，得到变量组，根据所述变量组建立非凸优化问题模型；
[0010]基于所述非凸优化问题模型，得到所述NOMA
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MEC网络中最佳的资源分配方法。
[0011]本公开的一实施例中，所述进行能量收集阶段包括：
[0012]所述能量源广播能量信号，所述物联网节点进行能量收集；
[0013]其中，所述能量收集时长为第一预设值。
[0014]本公开的一实施例中，所述反向散射阶段包括：
[0015]利用时分多址技术，将所述反向散射阶段分为若干个时隙，在所述时隙内，所述能量源向所述物联网节点发送所述能量信号，所述物联网节点依次对接收到的所述能量信号进行反向散射以进行任务卸载；
[0016]其中，所述时隙数量与所述物联网节点数量相对应，所述反向散射时长为第二预设值，所述反向散射的反射系数为第三预设值，且所述物联网节点在不进行所述反向散射时进行能量收集。
[0017]本公开的一实施例中，所述主动传输阶段包括：
[0018]所述能量源停止广播能量信号，所述物联网节点基于NOMA技术，将任务卸载至所述MEC服务器；
[0019]其中，NOMA传输时长为第四预设值，所述物联网节点的发送功率为第五预设值。
[0020]本公开的一实施例中，所述任务计算阶段包括：
[0021]所述MEC服务器利用连续干扰消除技术对所述物联网节点的卸载任务进行解码得到解码数据，并对所述解码数据进行任务计算，所述任务计算时长为第六预设值；
[0022]其中，先对信道增益最大的所述物联网节点进行解码，将其他所述物联网节点的信号均视作为干扰，将所述物联网节点的信号从接收到的信号中进行消除，再对他所述物联网节点中信道增益最大的所述物联网节点进行解码，以解出所以所述MEC服务器解码出所有所述物联网节点的任务信息。
[0023]本公开的一实施例中，所述数据回传阶段包括：
[0024]所述MEC服务器将所述任务计算的结果回传到每个所述物联网节点上，所述回传时长为第七预设值。
[0025]本公开的一实施例中，所述物联网节点包括：
[0026]能量收集模块、反向散射模块和本地计算模块，用于使所述物联网节点同时进行任务卸载和本地计算；
[0027]其中，所述本地计算模块的本地计算时长为第八预设值，所述本地计算模块的本地计算频率为第九预设值。
[0028]本公开的一实施例中，所述变量组中的变量包括：
[0029]所述能量收集时长、所述反向散射时长、所述反射系数、所述NOMA传输时长、所述发送功率、所述任务计算时长、所述回传时长、所述本地计算时长及所述本地计算频率。
[0030]本公开的一实施例中，所述建立非凸优化问题模型包括：
[0031]以最大最差物联网节点的比特数为目标，在物联网节点能量因果性、计算能力约束条件下，建立所述能量收集时长、所述反向散射时长、所述反射系数、所述NOMA传输时长、所述发送功率、所述任务计算时长、所述回传时长、所述本地计算时长及所述本地计算频率的联合非凸优化问题。
[0032]本公开的一实施例中，所述基于所述非凸优化问题模型，得到所述NOMA
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MEC网络中最佳的资源分配方法，包括：
[0033]通过反证法、辅助变量法对所述非凸优化问题进行处理，得到凸优化问题，再通过预设的迭代算法对所述凸优化问题进行处理并得到所述最佳的资源优化分配方法。
[0034]本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0035]本公开的实施例中，通过上述反向散射辅助的无线供能网络中资源优化分配方
法，一方面能够有效保障物联网节点通信容量的公平性；另一方面结合了反向散射和NOMA的优点，能更有效且更灵活地利用资源。
附图说明
[0036]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1示出本公开示例性实施例中反向散射辅助的无线供能网络中资源优化分配方法流程图；
[0038]图2示出本公开示例性实施例中MEC网络示意图；
[0039]图3示出本公开示例性实施例中NOMA
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MEC网络依次进行能量收集阶段、反向散射阶段、主动传输阶段、任务计算阶段及数据回传阶段示意图。
具体实施方式
[0040]现在将参考附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反向散射辅助的无线供能网络中资源优化分配方法，其特征在于，包括：建立无线供能的NOMA
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MEC网络，所述NOMA
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MEC网络包括能量源、MEC服务器和若干个物联网节点；所述NOMA
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MEC网络依次进行能量收集阶段、反向散射阶段、主动传输阶段、任务计算阶段及数据回传阶段；获取所述能量收集阶段、所述反向散射阶段、所述主动传输阶段、所述任务计算阶段及所述数据回传阶段中的变量，得到变量组，根据所述变量组建立非凸优化问题模型；基于所述非凸优化问题模型，得到所述NOMA
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MEC网络中最佳的资源分配方法。2.根据权利要求1所述反向散射辅助的无线供能网络中资源优化分配方法，其特征在于，所述进行能量收集阶段包括：所述能量源广播能量信号，所述物联网节点进行能量收集；其中，所述能量收集时长为第一预设值。3.根据权利要求2所述反向散射辅助的无线供能网络中资源优化分配方法，其特征在于，所述反向散射阶段包括：利用时分多址技术，将所述反向散射阶段分为若干个时隙，在所述时隙内，所述能量源向所述物联网节点发送所述能量信号，所述物联网节点依次对接收到的所述能量信号进行反向散射以进行任务卸载；其中，所述时隙数量与所述物联网节点数量相对应，所述反向散射时长为第二预设值，所述反向散射的反射系数为第三预设值，且所述物联网节点在不进行所述反向散射时进行能量收集。4.根据权利要求3所述反向散射辅助的无线供能网络中资源优化分配方法，其特征在于，所述主动传输阶段包括：所述能量源停止广播能量信号，所述物联网节点基于NOMA技术，将任务卸载至所述MEC服务器；其中，NOMA传输时长为第四预设值，所述物联网节点的发送功率为第五预设值。5.根据权利要求4所述反向散射辅助的无线供能网络中资源优化分配方法，其特征在于，所述任务计算阶段包括：所述MEC服务器利用连续干扰消除技术对所述物联网节点的卸载任务进行解码得到解码数据，并对所述解码数据进行任务计算，所述任务计...

【专利技术属性】
技术研发人员：施丽琴，付志远，卢光跃，
申请(专利权)人：西安邮电大学，
类型：发明
国别省市：