[发明专利]一种应用在非正交多址接入的移动边缘计算网络中的用户接入方案的设计方法

说明书

本发明涉及应用在基于非正交多址接入的移动边缘计算网络中的用户接入方案。用户可以根据自身的信道状态和任务的复杂程度选择最合适的接入点进行任务卸载来降低自己的能耗。本发明采用匹配‑联盟博弈的方法来获得用户的最佳接入方案，该方案可以保证用户服务质量的前提下，最小化整个系统的能耗。首先，我们提出基于盖尔‑沙普利算法的匹配算法来获得用户的最初接入方案，这可以极大的降低博弈联盟算法的收敛次数；然后根据用户的接入方案对边缘服务器的资源进行分配，并对用户的发射功率进行控制，有效的节约用户的能耗；最后通过基于资源分配的联盟博弈算法获得用户最佳的接入方案。

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体涉及应用在非正交多址接入的移动边缘计算网络中的用户接入方案的设计方法，通过为用户选择最佳的接入点进行任务卸载，可以有效的节约系统的总能耗。本发明主要通过匹配-联盟博弈方法为用户选择最佳的接入方式，可以保证用户服务质量的前提下最小化系统的能耗。

背景技术

随着在线游戏、高清视频流和虚拟现实等移动多媒体服务快速发展，移动终端设备产生了大量计算复杂度高、时延敏感的任务。然而，现有终端设备处理能力很难满足上述低时延、高复杂度、高可靠性的移动应用需求，进而影响用户体验。移动云计算允许移动设备将本地计算任务部分或完全迁移到云端服务器执行，从而解决了移动设备自身资源紧缺问题，并且节约了任务本地执行能耗。然而，将任务卸载到位于核心网的云服务器需要消耗回传链路资源，产生额外的时延开销，无法满足低时延、高可靠的需求.

移动边缘计算(mobile edge computing，MEC)由欧洲电信标准协会于2014年率先提出。MEC系统允许设备将计算任务卸载到网络边缘节点，如基站、无线接入点等，既满足了终端设备计算能力的扩展需求，同时弥补了云计算时延较长的缺点。移动边缘计算技术能够将计算能力和数据分析应用扩展至网络边缘(如基站、接入点等)，在网络边缘层进行数据处理和储存，不仅降低了非高峰期资源的浪费，而且能够缓解基站压力，提高数据处理能力，降低网络时延。

另一方面，随着用户数量的不断增长，现有的频谱资源不足以支持大量用户的接入。非正交多址接入(non-orthogonalmultiple access，NOMA)技术可以在有限的频谱资源下提升接入用户容量和频谱利用率，成倍地提升通信网络系统的接入用户容量，显著地提升频谱资源利用率。NOMA技术在功率域为不同的用户提供不同的增益，并采用叠加编码(Superposition Coding,SC)实现多路信号在相同时域、频域或码域的资源块上传输。同时，接收端通过串行干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)技术来区别多路用户信号，并区分不同接收端的信息。

将NOMA技术应用到移动边缘计算网络中，可以提高网络的容量解决大量用户的接入问题以及保证用户的服务质量和服务体验。然而在这种场景的实际应用中，仍然面临一些挑战。第一，考虑到基站/接入点的高密集部署，对用户来说选择哪一个基站/接入点进行任务卸载以及如何为用户分配服务器的计算资源是非常困难的。第二，由于NOMA技术的复杂性，如何有效的控制用户的发射功率也是一个难点。因此设计合理的用户接入方案是非常重要的。

发明内容

本发明应用在基于NOMA技术的移动边缘计算网站中，以最小化整个系统能耗为目标，提出了一种应用在非正交多址接入的移动边缘计算网络中基于匹配-联盟博弈的用户接入方案的设计方法。用户的接入问题可以建模为一个具有同群效应的多对一双边匹配博弈问题。为了有效的解决这一问题，首先采用基于盖尔-沙普利(Gale-Shaply，GS)算法的匹配方法获得初始的接入方案；根据初始的接入方案为用户分配计算资源和传输功率从而得到系统的能耗；最后为了解决匹配过程中的同群效应采用一种基于资源分配的联盟博弈方法获得最终的用户接入方案。具体过程如下：