基于NOMA和移动边缘计算的方法研究

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随着物联网和5G的飞速发展,大量智能设备和新兴应用应运而生。NOMA技术通过允许多个用户共享同一个时间或空间或码资源,在接收端采用连续干扰消除来达到更高的频谱效率,从而实现众多智能设备的大规模连接和部署。移动边缘计算技术通过将用户所需要计算的资源卸载给附近或无线接入网内具有计算能力的基站,从而达到减少系统时延并提高服务质量的目的,实现新兴应用对时延敏感的需求。将NOMA和移动边缘计算技术相结合,可以解决智能设备和新兴应用在当前物联网和5G发展中面临的诸多问题。本文研究了基于NOMA和移动边缘计算技术的方案设计,具体内容如下:首先,针对基于NOMA和移动边缘计算且存在恶意窃听者的网络,提出了在保证安全卸载的前提下最大化反窃听能力的方案。对于所考虑的两个NOMA用户上行卸载模型,目标为在最差情况下的安全速率和传输速率的约束下,最大化两用户中最小的反窃听能力。首先分析了该问题的可行性,接着提出一种迭代算法得出关于优化变量的闭式解,最后通过仿真结果验证了理论分析的正确性,并证实了所提出算法较其他基准方案的优势。其次,针对基于NOMA和移动边缘计算且存在恶意窃听者的网络,提出了在保证安全卸载的情况下最小化用户的任务完成时延的方案。考虑在最差情况下的安全速率、中断概率和传输速率约束下,最小化所有用户中最大的任务完成时延。由于所提出的问题是个非凸问题,通过推导出的一些重要见解后,提出了一种基于二分搜索的算法得到了原问题的最优解。最后的数字仿真结果也表明所提出的算法具有一定的优越性。最后,针对无人机辅助的NOMA移动边缘计算网络,提出了一种能量消耗最小化的资源分配方案。无人机具有高机动性和灵活性,可将其做为一个可移动的移动边缘计算服务器对地面用户提供服务。地面的多个用户采用两两分组的配对方式,组内采用NOMA的方式进行传输,组间采用TDMA方式进行传输。考虑整个系统的能量最小化问题,由于该问题的非凸性,提出了一种基于交替优化的算法,利用连续凸近似方法得到原问题的解,仿真分析验证了算法的收敛性和其他基准方案相比的优越性。
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