本發(fā)明涉及無線通信領域，特別涉及可移動天線輔助混合noma多維資源分配方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著虛擬現(xiàn)實（virtual?reality，vr）、增強現(xiàn)實（ar）及自動駕駛等計算密集型應用在無線物聯(lián)網(wǎng)中的爆發(fā)式增長，移動邊緣計算（mobile?edge?computing，mec）技術(shù)作為下一代移動通信網(wǎng)絡的重要使能技術(shù)應運而生。mec的核心目標是通過將計算任務從資源受限的移動設備（如智能手機、傳感器等）卸載至網(wǎng)絡邊緣的基礎設施（如基站部署的mec服務器），利用邊緣服務器的強大算力實現(xiàn)高效任務處理。相較于本地計算，mec技術(shù)不僅可以通過邊緣服務器的高性能計算單元縮短任務處理時延，而且移動設備通過計算卸載可避免本地處理器持續(xù)高負載運行，從而有效延長設備續(xù)航時間并降低能量消耗。

2、然而，mec的規(guī)模化應用面臨以下挑戰(zhàn)：一方面，邊緣服務器的有限計算/存儲資源難以滿足多用戶多任務的動態(tài)需求，需要高效的資源分配機制；另一方面，無線頻譜資源的稀缺性與終端能量限制，使得在有限資源下的計算卸載與資源分配成為復雜的優(yōu)化問題。在此背景下，非正交多址接入（non-orthogonal?multiple?access,?noma）同樣作為下一代無線網(wǎng)絡的重要新興技術(shù)，憑借其頻譜效率優(yōu)勢成為突破mec性能瓶頸的關鍵。noma允許多用戶共享同一時頻資源塊進行信號傳輸，并借助串行干擾消除（successive?interferencecancellation,?sic）技術(shù)實現(xiàn)信號分離。在mec場景中，noma支持多用戶通過功率域復用并發(fā)傳輸卸載請求，有效提高系統(tǒng)吞吐量。

3、盡管noma輔助mec在提升卸載傳輸效率和計算卸載能力方面展現(xiàn)顯著優(yōu)勢，但其實際應用中仍面臨動態(tài)資源適配不足以及資源分配維度單一的挑戰(zhàn)。具體而言，noma傳輸?shù)男阅芤蕾囉谝苿釉O備的信道條件，而移動終端異構(gòu)化的任務負載（如計算密集型任務與低時延敏感型任務并存）、差異化的終端卸載緊急程度以及固化的信道條件將導致卸載傳輸效率低與設備公平性的局限性，從而降低整體系統(tǒng)的性能。因此，亟需開發(fā)一種新型的傳輸技術(shù)來增強系統(tǒng)的動態(tài)適配性和魯棒性，以滿足未來超密集、低時延和高可靠的移動邊緣計算場景需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了至少解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題之一，本發(fā)明提供可移動天線輔助混合noma（non-orthogonal?multiple?access）多維資源分配方法及系統(tǒng)，能夠主動調(diào)控信道增益以降低移動邊緣計算網(wǎng)絡移動設備的卸載傳輸能耗。

2、提供一種可移動天線輔助混合非正交多址接入的多維資源分配方法及系統(tǒng)，用于移動邊緣計算（mobile?edge?computing，mec）網(wǎng)絡。在本技術(shù)中，考慮一個mec網(wǎng)絡包括一個部署mec服務器的單天線基站和多個配備單根可移動天線的用戶，其中每個用戶都需要計算一項計算密集型和延遲關鍵型任務，并將其卸載到基站。在卸載過程中每個用戶的卸載量和最大卸載時間均不同。在本技術(shù)中，可移動天線的架構(gòu)可以是通過機械結(jié)構(gòu)調(diào)整天線的位置，也可以是利用流體材料如液態(tài)金屬、電解質(zhì)的形態(tài)變化實現(xiàn)天線的動態(tài)調(diào)整。本技術(shù)采用混合noma傳輸?shù)膍ec策略，用戶的卸載根據(jù)其任務的緊急程度進行安排。與正交傳輸?shù)膍ec策略不同的是，當具有更緊急任務的用戶進行卸載時，其他具有不那么緊急任務的用戶仍然可以卸載。與傳統(tǒng)noma傳輸?shù)膍ec策略迫使所有用戶同時開始和完成卸載不同，混合noma傳輸?shù)膍ec策略通過將傳輸周期分割成多個卸載時隙，用戶可以分段地將任務數(shù)據(jù)在不同卸載時隙進行卸載，同一個卸載時隙的任務數(shù)據(jù)采用noma傳輸。該策略即提升了卸載效率同時為用戶提供了更靈活地卸載任務機會。

3、在本技術(shù)提出的方法中，基站通過信道估計和壓縮感知方法估計到各個用戶通信鏈路的信道狀態(tài)信息（channel?state?information,?csi），其中包括每根傳輸徑的響應、發(fā)射角和到達角等。基站將整個傳輸卸載周期分割成與用戶數(shù)量相同的卸載時隙，用戶根據(jù)自身任務的緊急程度和卸載數(shù)據(jù)量在不同時隙進行卸載，不同用戶在同一個卸載時隙采用noma傳輸進行任務數(shù)據(jù)卸載。用戶的卸載完成時間會約束用戶在特定的卸載時隙完成卸載，同時卸載時隙也會受到每個用戶的卸載完成時間限制。如卸載完成時間最短的用戶，即被視為任務緊急程度最高的用戶必須要在第一個卸載時隙完成卸載，同時第一個卸載時隙的時長不得大于卸載完成時間最短用戶的卸載完成時間。卸載完成時間次短的用戶可以在前兩個時隙進行任務數(shù)據(jù)卸載，但也必須在前兩個時隙完成卸載，且前兩個卸載時隙的時長總和不得大于卸載完成時間次短用戶的卸載完成時間。如此類推，卸載完成時間最長的用戶可以在所有卸載時隙進行任務數(shù)據(jù)卸載，且所有卸載時隙的時長總和不得大于卸載完成時間最長用戶的卸載完成時間。

4、本技術(shù)提出的方法中，對卸載時隙、用戶卸載功率和可移動天線位置進行聯(lián)合優(yōu)化設計，具體如下：

5、（1）基站會根據(jù)獲得的信道響應信息、用戶的卸載緊急程度和用戶的任務卸載量，以最小化用戶的總卸載能耗為目標，構(gòu)建一個能耗最小化的優(yōu)化問題，設計卸載時隙、用戶卸載功率以及用戶可移動天線的位置。在每一個卸載時隙中，所有用戶配備的可移動天線都會進行位置調(diào)整，主動引起用戶鏈路上的信道時變特性以增加額外的時間分集增益，進一步降低網(wǎng)絡的用戶卸載能耗。

6、（2）卸載時隙、用戶卸載功率和可移動天線的位置通過交替迭代計算，得到最優(yōu)值。在迭代的初始階段，設置初始卸載時隙、用戶卸載功率和可移動天線的位置。每一次迭代中，給定上一次迭代的可移動天線的位置，聯(lián)合設計卸載時隙和用戶卸載功率；給定本次迭代的卸載時隙和用戶卸載功率，聯(lián)合設計所有卸載時隙的用戶的可移動天線位置，直到收斂或達到最大迭代次數(shù)。得到最優(yōu)的卸載時隙、最優(yōu)的用戶卸載功率和最優(yōu)的用戶的可移動天線位置，當基站計算得到以上參數(shù)后，通過下行控制信道發(fā)送給每個用戶。

7、為實現(xiàn)提出的方法，構(gòu)建可移動天線輔助混合noma的多維資源分配系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含信道重構(gòu)模塊、多維資源協(xié)同計算模塊、多維資源執(zhí)行模塊以及無線發(fā)射/接收傳輸模塊，其中信道重構(gòu)模塊用于獲取基站到移動用戶的無線信道多徑響應參數(shù)，包括每條傳輸徑的發(fā)射角、到達角和每條徑的復響應值，并生成信道狀態(tài)信息矩陣；多維資源協(xié)同計算模塊主要用于聯(lián)合計算卸載時隙、用戶卸載功率以及用戶可移動天線的位置；多維資源執(zhí)行模塊的作用是將卸載時隙寫入基站的調(diào)度器，并根據(jù)卸載時隙、用戶卸載功率和可移動天線配置用戶射頻前端和可移動天線位置；無線發(fā)射/接收傳輸模塊用于基站和移動用戶信號的接收及發(fā)射。在移動用戶任務卸載前，信道重構(gòu)模塊，通過稀疏信號恢復算法提取多徑響應參數(shù)，該參數(shù)作為多維資源協(xié)同計算模塊的輸入環(huán)境狀態(tài)。

8、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少能夠?qū)崿F(xiàn)以下有益效果：

9、本發(fā)明可以在移動邊緣計算網(wǎng)絡場景應用，通過在混合非正交多址接入的卸載傳輸方案中引入可移動天線，增加計算網(wǎng)絡的時間分集，聯(lián)合設計網(wǎng)絡中的卸載時隙、用戶卸載功率和用戶可移動天線的位置，得到最優(yōu)值，能夠提升網(wǎng)絡中用戶的卸載靈活性和降低用戶卸載能耗。