[发明专利]一种D2D缓存网络中信用驱动的协作传输方法

权利要求书

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用户缓存有内容请求者DUER所需文件的喷泉码编码包，将所述N个D2D用户作为内容提供者；

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；

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为预设目标值；

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为排序后对应的内容提供者集合，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)

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，γ_i表示第i个内容提供者DUEP_i与DUER之间的CSI；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D2D发射端的最大发射功率约束，Λ为归一化后的D2D设备最大发射功率，E₁,E₂分别满足：

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，B₀为系统带宽，T为一个时间帧的长度。