移动边缘计算系统中的无线供能用户协作计算

本文研究一种无线供能移动边缘计算（MEC）系统，其中专用能量发射机（ET）利用射频（RF）信号赋能的无线能量传输（WPT）为无线设备充电以支持持续计算。在此系统中，我们提出一种新用户协作方法来提升活跃设备的计算性能：使周围空闲设备作为辅助节点，利用从 ET 机会性收集到的无线能量，远程协助执行活跃用户的计算任务。具体地，我们考虑一个含一个用户（有计算任务待执行）与多个辅助节点的基本场景，其中该用户可将计算任务划分为若干部分，分别用于本地执行和卸载至辅助节点执行。用户与辅助节点均受所谓能量中性约束限制，即其能耗不超过各自从 ET 收集的能量。在此设定下并考虑基于频分多址（FDMA）的计算卸载协议，我们通过联合优化 ET 处的发射能量波束成形，以及用户与辅助节点处的通信与计算资源分配，最大化用户的计算速率（即特定时间块内的计算比特数）。借助拉格朗日对偶法，我们以半闭式给出该问题的最优解。数值结果表明，所提无线供能用户协作计算设计相较无此协作的传统方案显著提升了用户的计算速率。