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专利号: 2018107580557
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-10-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于基站协作的蜂窝异构网络联合用户关联、内容缓存及资源分配方法,其特征在于:在该方法中,针对包含一个宏蜂窝基站MBS多个小蜂窝基站SBSs的蜂窝异构网络场景,假设SBSs可缓存用户所需内容且相邻SBS之间可相互协作,实现缓存内容转发,以网络成本函数最小化为目标,优化确定用户关联、内容缓存及资源分配策略,该方法具体包括:S1:建模用户内容需求标识;

S2:建模用户关联变量;

S3:建模SBS内容缓存变量;

S4:建模用户数据传输速率;

S5:建模网络成本函数;

S6:建模MBS关联模式传输时延;

S7:建模SBS直接关联模式传输时延;

S8:建模基于基站协作的SBS关联模式传输时延;

S9:建模MBS回程成本;

S10:建模联合用户关联、内容缓存及资源分配限制条件;

S11:基于网络成本函数最小化,确定用户关联模式、内容缓存及资源分配策略;

在步骤S1中,建模用户内容需求标识,令RU={RU1,...,RUM}表示请求用户RU集合,其中,RUi表示第i个请求用户,1≤i≤M,M为请求用户数目;令F={f1,...,fL}表示RU请求内容集合,其中,fl表示第l个内容,1≤l≤L,L为内容数目;

在步骤S2中,建模用户关联变量,其中,用户可采用不同模式与网络进行关联以获取所需内容,具体关联模式包括MBS关联模式、SBS直接关联模式以及基于基站协作的SBS关联模式;

(1)MBS关联模式,具体为:令xi,l,c∈{0,1}表示请求fl的RUi在第c个子信道上与MBS进行关联对应的关联变量,1≤c≤C,C为子信道数目,若xi,l,c=1,表示请求fl的RUi在第c个子信道上与MBS进行关联,反之,xi,l,c=0;

(2)SBS直接关联模式,具体为:令SBS={SBS1,...,SBSN}表示SBS集合,其中,SBSj代表第j个SBS,1≤j≤N,N为SBSs数目;令 表示请求fl的RUi在第c个子信道上与SBSj进行关联对应的关联变量,若 表示请求fl的RUi在第c个子信道上与SBSj进行关联,反之,

(3)基于基站协作的SBS关联模式,具体为:令βj,k∈{0,1}表示SBSj与SBSk的邻接标识,若βj,k=1,表示SBSj与SBSk相邻,反之,βj,k=0;令 表示基于基站协作的SBS关联模式对应的关联变量,若 表示请求fl的RUi在第c个子信道上通过SBSj与SBSk进行关联以获取所需内容,反之,

在步骤S3中,建模SBS内容缓存变量,令yj,l∈{0,1}表示fl在SBSj处的缓存变量,若yj,l=1,表示将fl缓存至SBSj缓存器,反之,yj,l=0;

在步骤S4中,建模用户数据传输速率;

(1)建模MBS关联模式传输速率,具体为:根据公式 计算RUi在第c个子信道上与MBS进行关联对应的链路传输速率,其中,B表示子信道带宽,Pi,c表示在第c个2

子信道上MBS向RUi传输数据对应的发送功率,gi表示MBS与RUi之间链路增益,σ表示链路噪声功率,Ii,c表示MBS在第c个子信道向RUi传输内容时,RUi所受到来自其他小区的干扰总和,建模Ii,c为

其中, 表示SBSj在第c个子信道上向 传输数据时对应的发送功率, 表示RUi与SBSj之间链路增益; 表示基于基站协作的SBS关联模式下,SBSj通过SBSk获取内容,并在第c个子信道上向 传输数据时对应的发送功率, 表示基于基站协作的SBS关联模式下,SBSk在第c个子信道上向SBSj传输数据时对应的发送功率, 表示基于基站协作的SBS关联模式下,SBSj与SBSk之间链路增益;

(2)建模SBS直接关联模式传输速率,具体为:根据公式 计算RUi在第c个子信道上与SBSj进行关联对应的链路传输速率,其中, 表示RUi在第c个子信道上与SBSj关联时所受来自其他小区干扰的总和,建模 为(3)建模基于基站协作的SBS关联模式传输速率,具体为:根据公式计算RUi通过SBSj中继在第c个子信道上获取SBSk所缓存内容对应的链路传输速率,其中, 表示RUi通过SBSj中继在第c个子信道上获取SBSk所缓存内容时,RUi受到来自其他小区干扰的总和, 表示RUi通过SBSj中继在第c个子信道上获取SBSk所缓存内容时,SBSj受到来自其他小区干扰的总和,建模 为在步骤S5中,综合考虑用户总传输时延及MBS回程开销,建模网络成本函数为其中, 表示RUi通过MBS关联模式获取内容对应的传输时延, 表示RUi通过SBS直接关联模式获取内容对应的传输时延, 表示RUi通过基于基站协作的SBS关联模式获取内容对应的传输时延, 为RUi通过MBS接入核心网获取内容所需回程成本,λ为权重因子;

在步骤S6中,根据公式 计算RUi通过MBS关联模式获取内容对应的传输时延,其中,Di,l,c表示请求fl的RUi在第c个子信道上关联到MBS获取内容对应的传输时延,建模Di,l,c为 其中,Sl表示fl的大小, 表示MBS与核心网内容服务器之间的回程时延,该时延与回程链路距离、业务负载以及宏小区网关所关联的MBS数量有关;

在步骤S7中,根据公式 计算RUi通过SBS直接关联模式获取内容对应的传输时延,其中, 表示请求fl的RUi在第c个子信道上与SBSj关联获取内容对应的传输时延,建模 为

在步骤S8中,根据公式 计算RUi通过基于基站协作的SBS关联模式获取内容对应的传输时延,其中, 表示请求fl的RUi通过SBSj中继在第c个子信道上获取SBSk所缓存内容对应的传输时延,建模 为其中, 表示基于基站协作的SBS关联模式下,RUi在第c个子信道上获取SBSj所缓存内容对应的传输速率, 表示基于基站协作的SBS关联模式下,SBSj获取SBSk所缓存内容对应的传输速率;建模 分别为

在步骤S9中,根据公式 计算RUi通过MBS接入核心网获取内容所需回程成本,其中,qi表示为RUi传输速率的价格系数;

在步骤S10中,建模联合用户关联、内容缓存及资源分配限制条件,具体包括:

1) 用户关联限制条件建模为

2)内容缓存限制条件建模为 其中,Cj为SBSj缓存器容量;

3)MBS及SBSs最大发送功率限制条件为max

其中,P , 分别表示MBS及SBSj的最大发送功率;

在步骤S11中,基于网络成本函数最小化确定用户关联模式、内容缓存及资源分配优化策略,在满足联合用户,内容缓存及资源分配限制条件下,以网络成本最小化为目标,优化确定用户关联模式、内容缓存及资源分配策略,即其中,

表示用户最优关联策略, 表示最优内容缓存策略,表示最优功率分配策略。