[发明专利]异构网络中基于多播技术的分布式缓存和用户关联方法

权利要求书

1.一种异构网络中基于多播技术的分布式缓存和用户关联方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)以(M+1)×K的矩阵表示基站和用户关联策略，以(M+1)×N的矩阵表示基站的缓存配置策略，设每个时隙内请求相同文件的用户形成一个多播组，同组用户采用多播方式进行文件传输，在保证用户服务质量，保证每个用户每个时隙内只能由一个基站提供服务，以及保证缓存在基站的文件不会超过基站缓存容量的约束条件下，以最小化各多播组中用户的最大传输速率之和为目标，建立用户关联策略和缓存配置策略的联合优化问题；其中基站包括宏基站和小基站，M为小基站总数目，网络中还包括1个宏基站，N为一段时间内所有用户请求的文件总数目，K为网络中移动用户总数目；

(2)对用户关联策略和缓存配置策略进行迭代优化，得到最优的用户关联策略和缓存配置策略，每轮迭代优化过程包括：

(2.1)基于给定缓存配置策略，采用博弈论方法求解用户关联策略；

(2.2)基于给定用户关联策略，采用拉格朗日松弛算法求解缓存配置策略；

步骤(1)中建立的联合优化问题描述为：

s.t.C1:SINR_mk≥γ_kt_mk,

C2:

C3:

C4:x_mn∈[0,1]

C5:t_mk∈{0,1}

其中，t_mk表示用户k是否由基站m服务，x_mn表示基站m中缓存文件n的比例，R_mk表示基站m到用户k的文件传输速率，SINR_mk表示关联到基站m的用户k的信干噪比值，γ_k表示用户k的接收信干噪比阈值，C_m表示基站m的缓存容量，c_n表示文件n的大小，代表基站集合，其中0代表宏基站，{1,2,...,M}代表小基站集合，代表一段时间内所有用户请求的文件集合，代表网络中移动用户集合，代表请求文件n的用户形成的一个多播组。

2.根据权利要求1所述的一种异构网络中基于多播技术的分布式缓存和用户关联方法，其特征在于，步骤(2.1)中采用博弈论方法求解用户关联策略，包括：

(2.1.1)设置迭代次数j＝0，每个用户各个可能的关联策略被选择的初始概率向量为其中表示用户k的所有可能的关联策略集合；

(2.1.2)所有用户根据概率选择第b_k(j)种基站关联策略进行基站关联；

(2.1.3)各用户更新其效用函数U_k(j)及其当前归一化效用函数然后用户更新其各自概率向量，更新规则为：

其中，0＜β＜1是学习参数，用户k的效用函数定义为可服务用户k的基站的总回程成本；

(2.1.4)若对于都存在大于设定阈值0.99，算法结束，否则返回步骤(2.1.2)继续循环，直到循环结束。