一种D2D缓存网络中信用驱动的协作传输方法与流程

技术特征：
1.一种d2d缓存网络中信用驱动的协作传输方法，其特征在于，包括以下步骤：1)d2d通信复用蜂窝用户上行频谱，d2d用户与蜂窝用户相互干扰；2)在内容请求者的d2d通信范围内，随机分布n个d2d用户，所述n个d2d用户缓存有duer所需文件的喷泉码编码包，将所述n个d2d用户作为内容提供用户；3)在一个传输时间帧开始前，根据最短距离优先策略选择内容提供者，通过选中的内容提供者向内容请求者发送数据；4)建立信用激励机制，当内容请求者通过d2d通信获取数据时，内容请求者消耗信用，内容提供者获得信用；5)采用队列模型对用户信用值的动态变化建模，利用反向队列技术及渐进队列理论，分析用户的信用统计保障需求；6)在满足网络中用户的物理通信需求及信用需求的基础上，以最小化系统平均归一化发射功率为目标建立优化问题，再求解该优化问题，得到内容提供者的最优发射功率，再根据内容提供者的最优发射功率进行信息的传输。2.根据权利要求1所述的d2d缓存网络中信用驱动的协作传输方法，其特征在于，步骤2)中，基站能够获知参与响应用户的位置，在内容请求者的d2d通信范围内，随机分布n个d2d用户，根据n个d2d用户按照与内容请求者之间的物理距离对内容请求者进行升序排序，并将排序后对应的内容提供用户集合记为其中，duep1与内容请求者距离最近，duep
n
与内容请求者距离最远。3.根据权利要求1所述的d2d缓存网络中信用驱动的协作传输方法，其特征在于，受设备自身电量限制，第i个内容提供者duep
i
的发送功率小于等于d2d设备的最大发射功率p
max
，则第i个内容提供者duep
i
归一化后的发射功率μ
i
满足：其中，p
d
参考发送功率。4.根据权利要求1所述的d2d缓存网络中信用驱动的协作传输方法，其特征在于，内容请求者需要支付的信用值为传输数据量d的函数，即：其中，b0为系统带宽，t为一个时间帧的长度，γ
i
为参考sinr，代表了duep
i
和duer间的csi；对于一个存在n个候选内容提供者的d2d内容共享系统而言，在时间t内，内容请求者的支出信用函数为：
其中，表示候选内容提供者i在每个时间帧响应内容请求的概率。5.根据权利要求1所述的d2d缓存网络中信用驱动的协作传输方法，其特征在于，步骤5)的具体操作为：51)信用的获取c
in
和支出c
out
分别表示队列到达及离开，用户当前拥有的剩余信用c为队列长度；用户拥有的信用值小于等于信用队列容量c
max
；52)将用户所拥有的信用值c低于信用阈值c
th
的状态作为信用中断，为保证用户，通过d2d链路获得所需内容，需要保障内容请求者在其请求内容时有足够的信用支付给内容提供者，即内容请求者拥有的信用需大于等于c
th
，限制内容请求者出现信用中断状态的概率小于预设目标值ε，即：pr{c＜c
th
}＜ε
ꢀꢀꢀꢀ
(12)53)采用反向队列技术获得稳定的反转信用系统，在所建立的反转信用队列系统中，信用的获得过程和支出过程分别表示反转队列的离开及到达，将反转后的信用队列长度记作其与用户拥有的剩余信用之间的关系为：其中，函数c
max
为用户拥有信用的最大值；当反转信用队列为空，即则表示此时用户拥有的信用值等于最大可拥有信用，则表示用户当前拥有的信用值为0，信用统计保障等效转变为：其中，ε为预设信用中断概率；54)根据大偏差理论的统计渐进分析，对于到达过程与离开过程不相关的平稳动态队列，队尾长度近似为指数分布，满足：其中，θ
*
为反转信用队列的目标队列指数，将θ
*
作为信用指数，信用指数θ
*
由到达及离开过程共同决定，在相同阈值c
th
下，信用指数θ
*
越大，则低信用状态概率ε越小；信用指数θ
*
为：ψ(θ)＝φ(θ)
ꢀꢀꢀꢀ
(16)满足：
其中，ψ(θ)为到达过程的有效带宽函数，φ(θ)为离开过程的有效容量，为均值符号；55)根据式(16)及式(17)，求解θ
*
，得：θ
*
满足信用统计保障，基于大偏差理论，在给定目标信用指数θ
*
的情况下，需确保公式(12)表述的信用约束，则需要动态调整发射端发射功率使信用的有效消耗速率小于等于信用的有效收集速率，满足：ψ(θ
*
)≤φ(θ
*
)
ꢀꢀꢀꢀ
(19)6.根据权利要求1所述的d2d缓存网络中信用驱动的协作传输方法，其特征在于，步骤6)中，以内容提供者的发射功率为优化变量，最小化用户平均归一化发射功率为优化目标，以信用统计保障、接收端目标数据速率、接收端sinr阈值及干扰控制为约束条件，建立优化问题，再求解该优化问题，得到内容提供者的最优发射功率。7.根据权利要求1所述的d2d缓存网络中信用驱动的协作传输方法，其特征在于，步骤6)中建立的优化问题为：其中，不等式1)表示接收端目标平均数据速率约束，r
target
表示接收端目标平均数据速率；不等式2)表示公式(19)中的用户信用保障，ω为一个常量，且不等式3)中表示d2d接收端的sinr阈值；不等式4)中θ
i
为与基站sinr阈值有关的参数；不等式5)表示公式(7)描述的d2d发射端的最大发射功率约束，e1,e2分别满足：
8.根据权利要求1所述的d2d缓存网络中信用驱动的协作传输方法，其特征在于，步骤6)中，利用拉格朗日乘子法求解所述优化问题。

技术总结
本发明公开了一种D2D缓存网络中信用驱动的协作传输方法，包括以下步骤：在内容请求者的D2D通信范围内，随机分布N个D2D用户，所述N个D2D用户缓存有DUER所需文件的喷泉码编码包，将所述N个D2D用户作为内容提供用户；在一个传输时间帧开始前，根据最短距离优先策略选择内容提供者，通过选中的内容提供者向内容请求者发送数据；建立信用激励机制，当内容请求者通过D2D通信获取数据时，内容请求者消耗信用，内容提供者获得信用；在满足网络中用户的物理通信需求及信用需求的基础上，以最小化系统平均归一化发射功率为目标建立优化问题，再求解该优化问题，得到内容提供者的最优发射功率，该方法能够尽可能降低发送端的功率消耗。该方法能够尽可能降低发送端的功率消耗。该方法能够尽可能降低发送端的功率消耗。


技术研发人员：杜清河 李艳阳
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2021.06.25
技术公布日：2021/10/23