一种基于D2D的高能效内容分发方法

摘要

本发明提供了一种基于D2D的高能效内容分发方法，属于无线通信领域。本发明将频谱复用问题建模为效用不可转移联盟形成博弈问题，然后使用合并拆分算法以及帕累托偏好关系求解效用不可转移联盟形成博弈问题。求解时，将新增的同需求用户分簇，将每个簇作为一个联盟，每个上行用户作为一个联盟，每个未包含在任何簇内的新用户作为一个联盟，然后将簇联盟和上行用户联盟进行试合并，根据帕累托偏好关系判断合并是否成功，如果某个簇联盟未与任何一个上行用户联盟合并，解散该簇联盟，簇内每个用户直接从基站接收数据。本发明在保证服务质量的同时提高了网络整体能效，减少了通信带来的能量损耗，有效节约了频段资源。

主权项

一种基于D2D的高能效内容分发方法，其特征在于，所述方法将频谱复用问题建模为效用不可转移联盟形成博弈问题，描述如下：设建立的博弈模型表示为(N,V,S)；N表示全体博弈参与者的集合，包括上行用户和提出相同请求的新增用户；S为联盟结构，S内元素S_k表示联盟k，1≤k≤K，K为正整数；若联盟内不存在簇则是单个用户，若联盟内存在簇则包含簇内的用户以及该簇所复用频谱的蜂窝用户；S内任意两个不同联盟S_k′和S_k的交集为空，k′≠k；V为联盟形成博弈的特征函数，用来衡量联盟的效用，V中元素v(S_k)表示联盟S_k的效用集合：Φ(S_k)是一个向量，是Φ(S_k)的向量空间，向量中的元素Φ_l(S_k)代表参与者l在联盟S_k中的效用；具体求解所述博弈问题的步骤如下：第一步，设定D2D传输的距离极限，按照距离极限将新增的同需求用户分簇，使每个簇内的用户最多；未包含在任一个簇内的新用户直接从基站接收数据，不参与频谱复用；第二步，将新增同需求用户与上行用户作为联盟形成博弈的参与者；初始时，每个簇作为一个联盟，每个上行用户作为一个联盟，每个未包含在任何簇内的新用户作为一个联盟，计算各联盟内用户的效用值；第三步，将簇联盟和上行用户联盟进行试合并，过程如下：(3.1)将簇联盟按照簇内用户个数降序排列，将上行用户联盟随机编号确定试合并顺序；依次对每个簇联盟，按照编号与上行用户联盟进行试合并；(3.2)一个簇联盟试合并时，计算该簇联盟与一个上行用户联盟合并后簇联盟内用户的效用值，并与合并前的效用值比较，根据帕累托偏好关系判断合并是否成功；若成功则更新簇联盟结构与用户的效用值，继续对下一个簇联盟进行试合并操作，被合并的上行用户联盟不再参与试合并；若失败继续与下一个上行用户联盟进行试合并；当簇联盟与所有上行用户联盟的试合并均失败时，继续对下一个簇联盟进行试合并操作；(3.3)将新形成的联盟按形成时间先后排序，继续依次尝试与上行用户联盟合并，形成时间早的联盟优先尝试合并；(3.4)循环执行(3.3)，直到没有新联盟形成或者上行用户联盟不存在时，停止合并；第四步，如果某个簇联盟未与任何一个上行用户联盟合并，解散该簇联盟，簇内每个用户形成一个联盟，直接从基站接收数据。