无线能量传输驱动的能效型移动云计算（扩展版）

实现长电池寿命乃至自持运行一直是移动设备设计的长期挑战。本文提出一种新颖的解决方案，无缝融合移动云计算与微波功率传输（MPT）两项技术，使传感器和可穿戴计算设备等无源低复杂度设备得以进行计算。具体而言，考虑单用户系统，基站（BS）既可向移动设备传输功率，也可将计算任务卸载至云端；移动设备利用收集到的能量，在本地或通过卸载完成给定数据的计算。本文提出一个能效计算框架，包含一组策略：针对本地计算模式控制CPU周期，针对卸载模式控制MPT与卸载之间的时间划分，以及模式选择。给定CPU周期统计信息和信道状态信息（CSI），这些策略旨在最大化在能量收集和截止时间约束下成功计算给定数据的概率，称为计算概率。策略优化被转化为等效问题：最小化本地计算的移动能耗，以及最大化卸载的移动能量节省，并利用凸优化理论求解。所得策略的结构以闭合形式表征。此外，给定非因果CSI，该分析框架进一步扩展以支持在多个信道实现上的计算负载分配，从而进一步提高计算概率。最后，仿真验证了无线供电移动云计算的可行性及其最优控制带来的增益。