[发明专利]一种D2D通信辅助边缘缓存系统的缓存策略及频谱分配方法

权利要求书

1.一种D2D通信辅助边缘缓存系统的频谱分配方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：基站首先根据服务器内文件的数量、种类、流行度来估计用户对各文件的请求概率Q，Q＝{q₁，q₂，...，q_F}，F为库内文件总数，然后，将用户分布和小基站分布分别建模成PPP分布Φ_u和Φ_b，密度分别为λ_u和λ_b，根据已知的最大D2D通信距离r_c，计算得到用户的请求可以卸载到本地经由D2D通信完成的概率P_o，其中P＝{p₁，p₂，...，p_F}表示用户缓存各文件的概率，即缓存策略；α∈(0，1)，表示空闲用户占比；

S2：基站已知蜂窝信道和D2D信道的统计状态信息，根据S1步骤求得的用户请求卸载概率P_o，计算得到用户通过D2D传输第i个文件的平均传输速率和用户通过小基站传输文件的平均传输速率

S3：用户可由D2D通信传输第i个文件的概率记为P_o，i，基站根据S1步骤得到的请求概率Q以及S2步骤得到的和计算得到用户的平均传输速率

S4：通过迭代算法，最大化S3步骤计算出的求得最优的缓存策略P＝{p₁，p₂，...，p_F}和频谱分配比ξ，在S4步骤中，通过迭代法求得最优的缓存策略P＝{p₁，p₂，...，p_F}和频谱分配比ξ的步骤如下：

S41：设定一个判决门限ε，给p₁，p₂，...，p_F和ξ赋初始值，得到ξ^(θ)，带入表达式，求得

S42：指定p₁为变量，由于令通过一维搜索找到使最大的令

S43：指定p₂为变量，令同样通过一维搜索找到使最大的令

S44：以此类推，依次得到再指定ξ为变量，将带入通过一维搜索找到使最大的ξ^*和最大值令ξ⁽¹⁾＝ξ^*，

S45：判断是否成立；

S46：如果不成立，则将ξ⁽¹⁾，的值对应赋值给ξ⁽⁰⁾，返回S42步骤；

S47：如果成立，则迭代算法结束，输出ξ⁽¹⁾。

2.根据权利要求1所述的一种D2D通信辅助边缘缓存系统的频谱分配方法，其特征在于：在S1步骤中，用户在文件传输阶段，首先检索本地缓存空间，若本地缓存未命中，则检索附近空闲设备的缓存空间并选择最近的连接，检索范围限制在最大D2D通信距离r_c内；若附近的空闲设备缓存未命中，则连接最近的小基站，向远端服务器索取文件。

3.根据权利要求1所述的一种D2D通信辅助边缘缓存系统的频谱分配方法，其特征在于：在S1步骤中，对各文件请求概率的估计一般采用Zipf分布，用户被建模成PPP分布，密度为λ_u，则缓存了第i个文件的空闲用户分布依旧服从PPP分布，密度为p_iαλ_u，用户可由D2D通信传输第i个文件的条件为周围半径为r_c的圆形范围内存在缓存了第i个文件的空闲用户，概率为则用户请求被卸载概率为