基于 D2D 无线网络的移动边缘计算多级空中聚合

在本文中，我们考虑一个基于无线多跳设备到设备（D2D）的移动边缘计算（MEC）系统，其中目标无线设备（WD）被调度以计算范数函数。在 MapReduce 框架下，出于降低通信资源开销的动机，我们提出了一种新的多级空中（OTA）聚合方案，使目标 WD 在数据混洗阶段从多个源 WD 收集用于归约的各自部分聚合中间值（IVA）。对于每一级的 OTA 聚合，源 WD 采用信道求逆结构乘以各自的发射系数在同一时频资源块上传输，目标 WD 最终使用接收滤波因子来构造聚合的 IVA。在此设置下，我们开发了一个统一的收发机设计框架，通过在源 WD 各自功率约束下联合优化源 WD 各自的发射系数和目标 WD 的接收滤波因子，最小化目标 WD 处聚合 IVA 的均方误差（MSE）。首先，基于原分解方法，我们推导了公共发射系数特殊情形下的闭式解。结果表明，所有源 WD 的公共发射由源 WD 中最小发射功率预算决定。接下来，对于一般情形，我们将原问题转化为二次分式规划问题，然后利用 Dinkelbach 算法与高斯随机化方法开发了一种低复杂度算法以获得（近）最优解。