一种基于下行NOMA的单用户任务卸载方法及装置

一种基于下行noma的单用户任务卸载方法及装置
技术领域
1.本技术属于任务卸载技术领域，尤其涉及一种基于下行noma的单用户任务卸载方法及装置，适用于基于下行noma通讯的边缘计算网络。


背景技术：

2.随着物联网的快速发展，出现了大量计算密集型和延迟敏感型计算任务的应用。然而，物联网的许多无线设备的计算资源和工作功率有限，因此在处理此类任务时存在难以接受的延迟。而移动边缘计算(mec)技术允许本地用户将部分或全部计算负载卸载到边缘服务器上，从而大幅度地减少了本地用户的计算延迟。
3.以往的大多数边缘计算网络研究工作都采用了正交多址接入技术，如频分复用、时分复用技术。然而这些技术由于其正交性，对频谱的利用效率通常不高。
4.本地用户的任务完成时延可划分为三部分：卸载传输时长、边缘服务器计算时长和本地用户下载计算结果时长。在边缘计算网络中，降低本地用户的任务完成时延，是本领域技术人员研究的重要方向之一。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种基于下行noma的单用户任务卸载方法及装置，将noma技术应用于移动边缘计算网络中，同时优化通信时长与卸载任务分配，从而降低任务完成时延。
6.为了实现上述目的，本技术技术方案如下：
7.一种基于下行noma的单用户任务卸载方法，包括：
8.步骤1、在一个具有计算任务的无线设备与n个配备有边缘服务器的基站之间，采用下行noma的通讯方式通讯；
9.步骤2、初始化无线设备传输时长的运行区间，按照预设的规则从运行区间取第一传输时长和第二传输时长；
10.步骤3、对于第一传输时长和第二传输时长，在满足无线设备所能传输的最大功率的条件下，分别搜索出第一传输时长和第二传输时长各自对应的最佳卸载任务分配方案；
11.步骤4、比较第一传输时长和第二传输时长对应的最佳卸载任务分配方案，更新无线设备传输时长的运行区间，若更新后无线设备传输时长的运行区间大于预设的阈值，则按照预设的规则从运行区间取第一传输时长和第二传输时长后返回步骤3，否则输出当前运行区间下限值对应的卸载任务分配方案，作为最终的卸载任务分配方案。
12.进一步的，所述初始化无线设备传输时长的运行区间，按照预设的规则从运行区间取第一传输时长和第二传输时长，包括：
13.先初始化无线设备传输时长的运行区间，用t
min
表示传输时长运行区间的下限值，将其初始化t
min
＝0；用t
max
表示传输时长运行区间的上限值，初始化t
max
＝s/μ
l
，s和μ
l
分别为无线设备所需处理的总任务量和本地计算速率；
14.然后，按照预设的规则从运行区间取第一传输时长t1和第二传输时长t2，在一个优选的实施例中，采用黄金分割法来取值，即：
15.t1＝t
min
+0.382
×
(t
max-t
min
)
16.t2＝t
min
+0.618
×
(t
max-t
min
)。
17.进一步的，所述对于第一传输时长和第二传输时长，在满足无线设备所能传输的最大功率的条件下，分别搜索出第一传输时长和第二传输时长各自对应的最佳卸载任务分配方案，包括：
18.步骤s3.1、初始化k＝0，在给定的传输时长t1下，根据如下公式计算无线设备的卸载任务分配s1,
…
,sn和该卸载任务分配下无线设备所需发射功率
[0019][0020]
其中，当i等于1时，令1/g0的取值为0，w为传输带宽，n0为高斯白噪声功率谱密度，γi为第i个边缘服务器的计算速率，k表示无线设备卸载任务给n个边缘服务器中的前k个，s和μ
l
分别为无线设备所需处理的总任务量和本地计算速率，gi表示无线设备与边缘服务器i之间的信道增益，表示无线设备所需发射功率，si为无线设备卸载到第i个边缘服务器的任务量；
[0021]
步骤s3.2、将k的取值加1，若p
max
为无线设备所能传输的最大功率，则返回步骤s3.1继续计算无线设备的卸载任务分配s1,
…
,sn和该卸载任务分配下无线设备所需发射功率直到k的取值等于n，输出k＝n时对应的无线设备的卸载任务分配方案；或直到输出k-1时对应的无线设备的卸载任务分配方案。
[0022]
进一步的，所述对于第一传输时长和第二传输时长，在满足无线设备所能传输的最大功率的条件下，分别搜索出第一传输时长和第二传输时长各自对应的最佳卸载任务分配方案，包括：
[0023]
步骤s4.1、初始化k＝0，在给定的传输时长t1下，根据如下公式计算无线设备的卸载任务分配s1,
…
,sn和该卸载任务分配下无线设备所需发射功率
[0024][0025]
其中，当i等于1时，令1/g0的取值为0，w为传输带宽，n0为高斯白噪声功率谱密度，γi为第i个边缘服务器的计算速率，k表示无线设备卸载任务给n个边缘服务器中的前k个，s和μ
l
分别为无线设备所需处理的总任务量和本地计算速率，gi表示无线设备与边缘服务器i之间的信道增益，表示无线设备所需发射功率，si为无线设备卸载到第i个边缘服务器的任务量；
[0026]
步骤s4.2、将k的取值加1，若p
max
为无线设备所能传输的最大功率，则返回步骤s4.1继续计算无线设备的卸载任务分配s1,
…
,sn和该卸载任务分配下无线设备所需发射功率直到k的取值等于n，输出k＝n时对应的无线设备的卸载任务分配方案；
[0027]
或直到此时且使信道增益最差的边缘服务器的卸载任务量减少δsk，初始化δsk的上限值和下限值，取δsk的上限值和下限值的平均值根据如下公式计算无线设备的卸载任务分配s1,
…
,sn和该卸载任务分配下无线设备所需发射功率p'
noma
：
[0028][0029]
此时如果pn'
oma
＞p
max
，则令：否则
[0030]
继续判断是否大于预设阈值，如果大于则继续取δsk的上限值和下限值的平均值计算无线设备的卸载任务分配s1,
…
,sn和该卸载任务分配下无线设备所需发射功率pn'
oma
，直到不大于预设阈值，输出无线设备的卸载任务分配方案。
[0031]
进一步的，所述比较第一传输时长和第二传输时长对应的最佳卸载任务分配方案，更新无线设备传输时长的运行区间，包括：
[0032]
根据如下公式计算无线设备任务完成总时延d(t,l)：
[0033][0034]
其中，γi为第i个边缘服务器的计算速率，s和μ
l
分别为无线设备所需处理的总任务量和本地计算速率，si为无线设备卸载到第i个边缘服务器的任务量，t表示传输时长；
[0035]
比较第一传输时长和第二传输时长对应的无线设备任务完成总时延，如果第一传输时长对应的无线设备任务完成总时延大于第二传输时长对应的无线设备任务完成总时延，则令无线设备传输时长的运行区间的下限值为第一传输时长，否则令无线设备传输时长的运行区间的上限值为第二传输时长。
[0036]
本技术还提出了一种基于下行noma的单用户任务卸载装置，包括处理器以及存储有若干计算机指令的存储器，所述计算机指令被处理器执行时实现所述基于下行noma的单用户任务卸载方法的步骤。
[0037]
本技术提出的一种基于下行noma的单用户任务卸载方法及装置，使用高效的两层算法来确定传输时长和卸载任务分配方案。内层根据性质设计了启发式算法并结合二分搜索得到在给定传输时长取值下使总任务完成时延最小的边缘服务器卸载任务分配，外层应
用黄金分割搜索法得到使总任务完成时延低的传输时长。本技术技术方案优化了通信时长与卸载任务分配，从而降低了任务完成时延。
附图说明
[0038]
图1为本技术边缘计算网络结构示意图；
[0039]
图2为本技术基于下行noma的单用户任务卸载方法流程图。
具体实施方式
[0040]
为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0041]
目前大多数边缘计算网络采用了正交多址接入技术，如频分复用、时分复用技术，然而它们对频谱的利用效率通常不如非正交多址接入(noma)技术。本技术引入了在业界广泛应用的功率域noma技术，可同时同频段地向多个用户提供通信服务，noma技术进一步减少了数据传输时产生的时延。
[0042]
本技术将引入noma的边缘计算网络简称为noma-mec网络，在noma-mec网络中，本地用户的任务完成时延可划分为三部分：卸载传输时长、边缘服务器计算时长和本地用户下载计算结果时长。本技术省略了每个边缘服务器回传计算结果的时延，因为计算结果的大小通常比计算任务量小得多，并且边缘服务器的发射功率比本地节点高得多。而在实际应用中，本地用户往往计算资源与工作功率受限，边缘服务器的计算速率也具有上限，因此本技术认为本地用户的卸载传输时长和边缘服务器计算时长无法忽略。
[0043]
本技术提供的一种基于下行noma的单用户任务卸载方法，可以应用于如图1所示的边缘计算网络应用环境中，包括一个具有计算任务的无线设备wd和n个配备边缘服务器的基站bs，其中无线设备wd和各基站bs均配备单天线用于通讯，用户在无线设备wd上所需计算的总任务量记为s，在用户卸载部分计算任务给边缘服务器时，采用下行noma的通讯方式。边缘服务器用ecsi表示，i＝1,2,
…
,n，边缘服务器ecsi的计算能力为γi。在无线设备(用户)存在总任务量s需要计算时，总任务量可被分为n+1份，分别由无线设备本地与n个边缘服务器进行计算，其中分给ecsi的计算量用si表示。于是，时延也可分为n+1种，即本地计算时延与各个边缘服务器的时延，各服务器的时延又包含了相同的noma通讯时延与各自的计算时延。在这n+1个时延中的最大值，为任务的总时延。
[0044]
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种基于下行noma的单用户任务卸载方法，包括：
[0045]
步骤s1、在一个具有计算任务的无线设备与n个配备有边缘服务器的基站之间，采用下行noma的通讯方式通讯。
[0046]
对于如图1所示的边缘计算网络，无线设备wd上所需计算的总任务量记为s，在用户卸载部分计算任务给边缘服务器时，采用下行noma的通讯方式。
[0047]
无线设备wd和各基站bs均配备单天线用于通讯，无线设备wd与边缘服务器i之间的信道增益gi根据下式计算：
[0048][0049]
其中，ad为双方天线增益的乘积，π为圆周率，fc为载波频率，di为无线设备wd到第i个边缘服务器之间的距离，de为路径损耗指数，αi为各信道独立的瑞丽衰落因子，其均值为1。
[0050]
本实施例中，假设无线设备wd与边缘服务器1到边缘服务器n的信道增益是递减的，即满足g1≥g2≥
…
≥gn。
[0051]
步骤s2、初始化无线设备传输时长的运行区间，按照预设的规则从运行区间取第一传输时长和第二传输时长。
[0052]
本实施例为n个信道增益为g＝[g1,g2,
…
,gn]的边缘服务器，计算出所对应的无线设备传输时长t和无线设备任务卸载分配l，其中l＝{s1,s2,
…
,sn}，代表无线设备卸载到n个边缘服务器任务量的集合。si为无线设备卸载到第i个边缘服务器的任务量。
[0053]
先初始化无线设备传输时长的运行区间，用t
min
表示传输时长运行区间的下限值，将其初始化t
min
＝0；用t
max
表示传输时长运行区间的上限值，初始化t
max
＝s/μ
l
，s和μ
l
分别为无线设备所需处理的总任务量和本地计算速率。
[0054]
然后，按照预设的规则从运行区间取第一传输时长t1和第二传输时长t2，在一个优选的实施例中，采用黄金分割法来取值，即：
[0055]
t1＝t
min
+0.382
×
(t
max-t
min
)
[0056]
t2＝t
min
+0.618
×
(t
max-t
min
)
[0057]
需要说明的是，采用黄金分割法来取值仅为一种具体的实现方式，本领域技术人员还可以采用其他方式来进行取值，例如任意取两个相差一定时长的两个值，这里不再赘述。本实施例以第二时长大于第一时长为例进行说明，容易理解的是，反过来时后续更新运行区间进行对应的调整，并不影响本技术技术方案的执行。
[0058]
步骤s3、对于第一传输时长和第二传输时长，在满足无线设备所能传输的最大功率的条件下，分别搜索出第一传输时长和第二传输时长各自对应的最佳卸载任务分配方案。
[0059]
本步骤是希望在满足无线设备所能传输的最大功率的条件下，找到最靠近无线设备所能传输的最大功率的卸载任务分配方案，作为第一传输时长和第二传输时长各自对应的最佳卸载任务分配方案。
[0060]
在一个优选的实施例中，搜索出第一传输时长和第二传输时长各自对应的最佳卸载任务分配方案，包括：
[0061]
步骤s3.1、初始化k＝0，在给定的传输时长t1下，根据如下公式计算无线设备的卸载任务分配s1,
…
,sn和该卸载任务分配下无线设备所需发射功率
[0062][0063]
其中，当i等于1时，令1/g0的取值为0，w为传输带宽，n0为高斯白噪声功率谱密度，γi为第i个边缘服务器的计算速率，k表示无线设备卸载任务给n个边缘服务器中的前k个。s和μ
l
分别为无线设备所需处理的总任务量和本地计算速率，gi表示无线设备与边缘服务器i之间的信道增益。非正交多址(noma)技术可使无线设备与所有边缘服务器共用带宽w。表示无线设备所需发射功率。si为无线设备卸载到第i个边缘服务器的任务量。
[0064]
步骤s3.2、将k的取值加1，若p
max
为无线设备所能传输的最大功率，则返回步骤s3.1继续计算无线设备的卸载任务分配s1,
…
,sn和该卸载任务分配下无线设备所需发射功率直到k的取值等于n，输出k＝n时对应的无线设备的卸载任务分配方案；或直到输出k-1时对应的无线设备的卸载任务分配方案。
[0065]
容易理解的是，若则一直计算无线设备的卸载任务分配s1,
…
,sn和该卸载任务分配下无线设备所需发射功率在k的取值等于n，还是则输出：
[0066][0067]
在此过程中，一旦此时k的取值小于n，则表示选择k个边缘服务器时，已经超出无线设备所能传输的最大功率，此时输出k-1时对应的无线设备的卸载任务分配方案。
[0068]
考虑到在上个实施例中，在且的情况下，还有剩余功率未使用，因此还可以进一步优化。
[0069]
在另一个优选的实施例中，搜索出第一传输时长和第二传输时长各自对应的最佳卸载任务分配方案，包括：
[0070]
步骤s4.1、初始化k＝0，在给定的传输时长t1下，根据如下公式计算无线设备的卸载任务分配s1,
…
,sn和该卸载任务分配下无线设备所需发射功率
[0071][0072]
其中，当i等于1时，令1/g0的取值为0，w为传输带宽，n0为高斯白噪声功率谱密度，γi为第i个边缘服务器的计算速率，k表示无线设备卸载任务给n个边缘服务器中的前k个，s和μ
l
分别为无线设备所需处理的总任务量和本地计算速率，gi表示无线设备与边缘服务器i之间的信道增益，表示无线设备所需发射功率，si为无线设备卸载到第i个边缘服务器的任务量。
[0073]
步骤s4.2、将k的取值加1，若p
max
为无线设备所能传输的最大功率，则返回步骤s4.1继续计算无线设备的卸载任务分配s1,
…
,sn和该卸载任务分配下无线设备所需发射功率直到k的取值等于n，输出k＝n时对应的无线设备的卸载任务分配方案；
[0074]
或直到此时且使信道增益最差的边缘服务器的卸载任务量减少δsk，初始化δsk的上限值和下限值，取δsk的上限值和下限值的平均值根据如下公式计算无线设备的卸载任务分配s1,
…
,sn和该卸载任务分配下无线设备所需发射功率pn'
oma
：
[0075][0076]
此时如果pn'
oma
＞p
max
，则令：否则
[0077]
继续判断是否大于预设阈值，如果大于则继续取δsk的上限值和下限值的平均值计算无线设备的卸载任务分配s1,
…
,sn和该卸载任务分配下无线设备所需发射功率pn'
oma
，直到不大于预设阈值，输出无线设备的卸载任务分配方案。
[0078]
即在且时，使信道增益最差的边缘服务器的卸载任务量减少δsk，用表示δsk在进行二分搜索时的下限值，初始化用表示δsk在进行二分搜索时的上限值，初始化
[0079]
在δsk的搜索区间内，取上、下限值的平均值其值如下所示：
[0080][0081]
若该取值下，有pn'
oma
＞p
max
，则否则其中pn'
oma
表示卸载任务分配对应的无线设备所需发射功率。若则再次取上限值和下限值的平均值计算无线设备的卸载任务分配s1,
…
,sn和该卸载任务分配下无线设备所需发射功率pn'
oma
，直到不大于预设阈值，输出无线设备的卸载任务分配方案。δ是预设的阈值，也就是误差容忍度。
[0082]
采用本步骤的方法，可以得到在传输时长t1和t2下对应的卸载任务分配方案和
[0083]
步骤s4、比较第一传输时长和第二传输时长对应的最佳卸载任务分配方案，更新
无线设备传输时长的运行区间，若更新后无线设备传输时长的运行区间大于预设的阈值，则按照预设的规则从运行区间取第一传输时长和第二传输时长后返回步骤s3，否则输出当前运行区间下限值极其对应的卸载任务分配方案，作为最终的卸载任务分配方案。
[0084]
本步骤比较第一传输时长和第二传输时长对应的最佳卸载任务分配方案，可以根据各自分配方案所需发射功率来进行对比，还可以通过计算无线设备任务完成总时延来进行对比。
[0085]
在一个优选的实施例中，比较第一传输时长和第二传输时长对应的最佳卸载任务分配方案，更新无线设备传输时长的运行区间，包括：
[0086]
根据如下公式计算无线设备任务完成总时延d(t,l)：
[0087][0088]
其中，γi为第i个边缘服务器的计算速率，s和μ
l
分别为无线设备所需处理的总任务量和本地计算速率，si为无线设备卸载到第i个边缘服务器的任务量，t表示传输时长；
[0089]
比较第一传输时长和第二传输时长对应的无线设备任务完成总时延，如果第一传输时长对应的无线设备任务完成总时延大于第二传输时长对应的无线设备任务完成总时延，则令无线设备传输时长的运行区间的下限值为第一传输时长，否则令无线设备传输时长的运行区间的上限值为第二传输时长。
[0090]
具体的，以表示第一传输时长对应的无线设备任务完成总时延，以表示第二传输时长对应的无线设备任务完成总时延，若则t
min
＝t1，否则t
max
＝t2。
[0091]
最后计算更新后无线设备传输时长的运行区间t
max-t
min
，如果t
max-t
min
大于预设的阈值，则按照预设的规则从运行区间取第一传输时长和第二传输时长后返回步骤s3，否则输出当前运行区间下限值极其对应的卸载任务分配方案，作为最终的卸载任务分配方案。
[0092]
本技术使用高效的两层算法来确定传输时长和卸载任务分配方案。内层根据性质设计了启发式算法并结合二分搜索得到在给定传输时长取值下使总任务完成时延最小的边缘服务器卸载任务分配，外层应用黄金分割搜索法得到使总任务完成时延低的传输时长。
[0093]
在一个实施例中，本技术还提供了一种基于下行noma的单用户任务卸载装置，包括处理器以及存储有若干计算机指令的存储器，所述计算机指令被处理器执行时实现所述基于下行noma的单用户任务卸载方法的步骤。
[0094]
关于基于下行noma的单用户任务卸载装置的具体限定可以参见上文中对于基于下行noma的单用户任务卸载方法的限定，在此不再赘述。上述基于下行noma的单用户任务卸载装置可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上对应的操作。
[0095]
存储器和处理器之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件互相之间可以通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器中存储有可
在处理器上运行的计算机程序，所述处理器通过运行存储在存储器内的计算机程序，从而实现本发明实施例中的网络拓扑布局方法。
[0096]
其中，所述存储器可以是，但不限于，随机存取存储器(random access memory，ram)，只读存储器(read only memory，rom)，可编程只读存储器(programmable read-only memory，prom)，可擦除只读存储器(erasable programmable read-only memory，eprom)，电可擦除只读存储器(electric erasable programmable read-only memory，eeprom)等。其中，存储器用于存储程序，所述处理器在接收到执行指令后，执行所述程序。
[0097]
所述处理器可能是一种集成电路芯片，具有数据的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，cpu)、网络处理器(network processor，np)等。可以实现或者执行本发明实施例中公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0098]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种基于下行noma的单用户任务卸载方法，其特征在于，所述基于下行noma的单用户任务卸载方法，包括：步骤1、在一个具有计算任务的无线设备与n个配备有边缘服务器的基站之间，采用下行noma的通讯方式通讯；步骤2、初始化无线设备传输时长的运行区间，按照预设的规则从运行区间取第一传输时长和第二传输时长；步骤3、对于第一传输时长和第二传输时长，在满足无线设备所能传输的最大功率的条件下，分别搜索出第一传输时长和第二传输时长各自对应的最佳卸载任务分配方案；步骤4、比较第一传输时长和第二传输时长对应的最佳卸载任务分配方案，更新无线设备传输时长的运行区间，若更新后无线设备传输时长的运行区间大于预设的阈值，则按照预设的规则从运行区间取第一传输时长和第二传输时长后返回步骤3，否则输出当前运行区间下限值对应的卸载任务分配方案，作为最终的卸载任务分配方案。2.根据权利要求1所述的基于下行noma的单用户任务卸载方法，其特征在于，所述初始化无线设备传输时长的运行区间，按照预设的规则从运行区间取第一传输时长和第二传输时长，包括：先初始化无线设备传输时长的运行区间，用t
min
表示传输时长运行区间的下限值，将其初始化t
min
＝0；用t
max
表示传输时长运行区间的上限值，初始化t
max
＝s/μ
l
，s和μ
l
分别为无线设备所需处理的总任务量和本地计算速率；然后，按照预设的规则从运行区间取第一传输时长t1和第二传输时长t2，在一个优选的实施例中，采用黄金分割法来取值，即：t1＝t
min
+0.382
×
(t
max-t
min
)t2＝t
min
+0.618
×
(t
max-t
min
)。3.根据权利要求1所述的基于下行noma的单用户任务卸载方法，其特征在于，所述对于第一传输时长和第二传输时长，在满足无线设备所能传输的最大功率的条件下，分别搜索出第一传输时长和第二传输时长各自对应的最佳卸载任务分配方案，包括：步骤s3.1、初始化k＝0，在给定的传输时长t1下，根据如下公式计算无线设备的卸载任务分配s1,
…
,s
n
和该卸载任务分配下无线设备所需发射功率
其中，当i等于1时，令1/g0的取值为0，w为传输带宽，n0为高斯白噪声功率谱密度，γ
i
为第i个边缘服务器的计算速率，k表示无线设备卸载任务给n个边缘服务器中的前k个，s和μ
l
分别为无线设备所需处理的总任务量和本地计算速率，g
i
表示无线设备与边缘服务器i之间的信道增益，表示无线设备所需发射功率，s
i
为无线设备卸载到第i个边缘服务器的任务量；步骤s3.2、将k的取值加1，若p
max
为无线设备所能传输的最大功率，则返回步骤s3.1继续计算无线设备的卸载任务分配s1,
…
,s
n
和该卸载任务分配下无线设备所需发射功率直到k的取值等于n，输出k＝n时对应的无线设备的卸载任务分配方案；或直到输出k-1时对应的无线设备的卸载任务分配方案。4.根据权利要求1所述的基于下行noma的单用户任务卸载方法，其特征在于，所述对于第一传输时长和第二传输时长，在满足无线设备所能传输的最大功率的条件下，分别搜索出第一传输时长和第二传输时长各自对应的最佳卸载任务分配方案，包括：步骤s4.1、初始化k＝0，在给定的传输时长t1下，根据如下公式计算无线设备的卸载任务分配s1,
…
,s
n
和该卸载任务分配下无线设备所需发射功率
其中，当i等于1时，令1/g0的取值为0，w为传输带宽，n0为高斯白噪声功率谱密度，γ
i
为第i个边缘服务器的计算速率，k表示无线设备卸载任务给n个边缘服务器中的前k个，s和μ
l
分别为无线设备所需处理的总任务量和本地计算速率，g
i
表示无线设备与边缘服务器i之间的信道增益，表示无线设备所需发射功率，s
i
为无线设备卸载到第i个边缘服务器的任务量；步骤s4.2、将k的取值加1，若p
max
为无线设备所能传输的最大功率，则返回步骤s4.1继续计算无线设备的卸载任务分配s1,
…
,s
n
和该卸载任务分配下无线设备所需发射功率直到k的取值等于n，输出k＝n时对应的无线设备的卸载任务分配方案；或直到此时且使信道增益最差的边缘服务器的卸载任务量减少δs
k
，初始化δs
k
的上限值和下限值，取δs
k
的上限值和下限值的平均值根据如下公式计算无线设备的卸载任务分配s1,
…
,s
n
和该卸载任务分配下无线设备所需发射功率p
n
'
oma
：
此时如果p
n
'
oma
＞p
max
，则令：否则继续判断是否大于预设阈值，如果大于则继续取δs
k
的上限值和下限值的平均值计算无线设备的卸载任务分配s1,
…
,s
n
和该卸载任务分配下无线设备所需发射功率p
n
'
oma
，直到不大于预设阈值，输出无线设备的卸载任务分配方案。5.根据权利要求1所述的基于下行noma的单用户任务卸载方法，其特征在于，所述比较第一传输时长和第二传输时长对应的最佳卸载任务分配方案，更新无线设备传输时长的运行区间，包括：根据如下公式计算无线设备任务完成总时延d(t,l)：其中，γ
i
为第i个边缘服务器的计算速率，s和μ
l
分别为无线设备所需处理的总任务量和本地计算速率，s
i
为无线设备卸载到第i个边缘服务器的任务量，t表示传输时长；比较第一传输时长和第二传输时长对应的无线设备任务完成总时延，如果第一传输时长对应的无线设备任务完成总时延大于第二传输时长对应的无线设备任务完成总时延，则令无线设备传输时长的运行区间的下限值为第一传输时长，否则令无线设备传输时长的运行区间的上限值为第二传输时长。6.一种基于下行noma的单用户任务卸载装置，包括处理器以及存储有若干计算机指令的存储器，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时实现权利要求1至权利要求5中任意一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种基于下行NOMA的单用户任务卸载方法及装置，在一个具有计算任务的无线设备与N个配备有边缘服务器的基站之间，采用下行NOMA的通讯方式通讯，先初始化无线设备传输时长的运行区间，按照预设的规则从运行区间取第一传输时长和第二传输时长；然后对于第一传输时长和第二传输时长，在满足无线设备所能传输的最大功率的条件下，分别搜索出对应的最佳卸载任务分配方案；然后更新无线设备传输时长的运行区间，继续搜索，知道输出最终运行区间下限值极其对应的卸载任务分配方案，作为最终的卸载任务分配方案。本发明技术方案优化了通信时长与卸载任务分配，从而降低了任务完成时延。成时延。成时延。


技术研发人员：池凯凯 朱斌成 张书彬 陈文超
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：2021.11.29
技术公布日：2022/3/8