支持 D2D 卸载的无线供能移动边缘计算的通信与计算联合优化

本文研究了一种支持设备到设备（D2D）任务卸载的无线供能移动边缘计算（MEC）系统。在该系统中，一组分布式多天线能量发射器（ET）利用协作能量波束成形为多个用户进行无线充电。利用收集到的能量，主动计算的用户节点可通过 D2D 通信链路将其计算任务卸载给附近的空闲用户（作为辅助节点），以实现自持续的远程计算。我们考虑频分多址（FDMA）协议，使得不同用户-辅助节点对的 D2D 通信在正交频带上实现。此外，我们聚焦于一个特定的任务执行时间块，该时间块在不同用户-辅助节点对上分别划分为计算任务卸载、远程计算和结果下载三个时隙。在此设置下，我们联合优化 ET 处的协作能量波束成形、用户与辅助节点处的通信与计算资源分配以及用户-辅助节点配对，以在用户和辅助节点均满足个体能量中性约束的前提下，最大化用户的计算速率总和（即该时间块内执行的任务输入比特数）。首先，我们考虑任意给定用户-辅助节点配对下的计算速率最大化问题，并利用交替优化与凸优化技术给出了高效求解方法。接着，我们基于穷举搜索开发了最优的用户-辅助节点配对方案，以及基于贪心选择的低复杂度方案。数值结果表明，与未进行此类联合优化的基准方案相比，所提设计显著提升了用户的计算速率总和。