利索能及
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专利号: 2018104553736
申请人: 中山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-11-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于用户分组需求多样性的中继D2D数据包缓存方法,其特征在于:包括以下步骤:S1.采用随机几何模型来描述D2D UE的空间分布;具体为,D2D UE的空间分布由泊松点过程来描述,密度为λ;其中,VUE的比例为ρ,而HUE的比例为1-ρ;D2D UE间的链路损耗指数为α,干扰缓解指数为η;假设VUE根据其包需求偏好,可以划分为S个不同的分组,S≥2,S∈Z+,且相应的分组下标构成集合S={1,2,...,S};第s个VUE用户分组占总的VUE数量的比例为qs;定义所有的qs构成集合 假设每个数据包都具有相同的单位大小值,且每个HUE具有相同的缓存大小极限M,M∈Z+,即每个HUE可以最多存储M个数据包;此外,第s个VUE用户分组对应一个有限数量N的包集合, 且需满足N>M>S,N∈Z+; i≠j;假设每个分组的包集合Fs与任何其它分组都不重叠,即每个分组都有自己独自的包需求偏好排序,独立于其它任何分组;此外,定义 为分组s内的VUE请求Fs的概率分布,并由Zipf流行度分布来描述:s

其中,βs(0<βs,βs≠1)为Zipf分布指数,表示分组s数据包请求概率分布f的集中程度;

βs越大,fs集中程度越高;

S2.借助于随机几何的相关结论,分组s对应的D2D链路成功概率可以近似表示为:其中, Γ(·)为伽马函数,R为D2D链路最大通信距离,Θs为分组s所需的包类型要求的SINR阈值目标,(1-ρ)λ为HUE的密度;定义集合p={p1,p2,...,pS};

S3.基于上述内容,需求解的优化模型如下:

受限于:

其中:目标函数Tmax定义为最大化的吞吐率,ks为分组s应被分配到的缓存包数量,为优化模型(3)中待求解的变量;C1条件表示HUE端的所有缓存包不得超过其缓存空间极限M;C2则表示在极限范围M内,每个分组应至少获得一个包;

S4.将优化模型(3)进行近似求解;首先将(3)中的整数变量ks,松弛为ks∈[1,M]的连续变量,进而得到如下近似优化模型:受限于:

其中: 为条件C2进行松弛后获得的连续变量条件;

可以验证,近似优化问题(5)为凹优化问题,它可以获得理论唯一解;因此,进而借助于凸优化理论,求得问题(5)的拉格朗日对偶解析表达式组(7)-(10)如下:其中,ω,νs和μs为引入的非负拉格朗日算子;求解(7)-(10)可以得到如下解析数值解表达式:其中,φs=ρλpsqsG(βs);由(13)可知, 有上下界,即 此外,是关于算子ω的单调减函数;因此,在(13)的限制下,基于关于ω的二分搜索策略,依据(11)-(12)以迭代方式更新算子ω,νs和μs,以求解出所需的解集合基于关于ω的二分搜索策略中,假定迭代收敛精度为ε,最大迭代次数为Imax,迭代计数变量为c;具体流程描述如下:第1步:初始化设置:设置ω的搜索上界lb和下界ub,分别为:则相应的ω可由下式确定:

第2步:迭代过程中:若 则令lb=ω,再由(16)式更新ω;

若 则令ub=ω,再由(16)式更新ω;更新完ω之后,再由式(11)-(12)更新迭代数值解第3步:迭代终止步骤:当 或c>Imax,则迭代过程结束;将迭代获得的解恢复为原始问题(3)所需的整数解,得到最终的解如下: