[发明专利]一种基于用户分组需求多样性的中继D2D数据包缓存方法

说明书

本发明提出了一种新型的基于用户分组需求多样性的中继D2D包缓存方法。该方案联合考虑了用户分组需求的包偏好多样性、分组密度多样性、以及SINR需求多样性，并基于此设计了一种简洁有效的迭代求解算法。其中，包偏好多样性不仅由不同的包偏好排序体现，还考虑了包偏好集中程度的多样性，从而使系统能获得比传统方法更全面的性能提升。

技术领域

本发明面向移动通信领域，提出了一种LTE终端直通(Device-to-Device，D2D)通信系统基于用户分组需求多样性的中继D2D数据包缓存方法。

背景技术

D2D通信技术可以使得用户终端(UE)之间进行直接通信，而无需经过基站(eNB)等设备的传输或转发，从而达到扩大通信覆盖、降低eNB流量负载的目的。

UE-NW(UE-to-Network)中继是3GPP LTE标准制定组在D2D通信议题中引入的新特性。其具备在不增加现有网络设备的情况下，扩大网络覆盖范围的能力，因而在商用通信、公共安全通信(如地震、战争)等领域有着广泛的应用前景。如图1所示，典型的D2D UE-NW系统中包括一个eNB、若干中继帮助用户设备(Helper UE，HUE)以及若干需要D2D中继连接服务的UE(Victim UE，VUE)。eNB与HUE则通过传统的蜂窝通信链路相连接，而HUE与VUE则通过3GPP规定的D2D通信专用的副链路相连接。

在UE-NW中继技术的基础上，引入积极存储策略(Proactive Caching)，将VUE用户感兴趣的数据包(以下简称包)提前存储于HUE端，从而达到进一步降低eNB负载的目的。

虽然D2D UE-NW中继缓存技术具备上述优势，但现有的方案中仍存在问题，即如何基于VUE用户分组需求多样性特征，来合理地选择包进行缓存。现有的技术方法均存在不同程度的设计缺陷。典型的基于多用户分组包需求的方案，如通过利用用户分组密度和社交属性的多样性，进而获得包缓存分配结果。然而，该方案中，不同用户组的包差异仅由不同的包偏好排序体现，而忽略了包偏好集中程度的多样性，因而并不一定能准确描述用户分组包偏好的多样性。其他文献则提出了一种目标最大化吞吐率的中继D2D缓存方案，但该方案只考虑了不同包的SINR阈值目标的多样性，并未考虑用户组密度及其包偏好多样性的影响，因而并不一定符合实际的应用场景。

基于上述几点，本发明提出了一种新型的基于用户分组需求多样性的中继D2D包缓存方法。该方案联合考虑了用户分组需求的包偏好多样性、分组密度多样性、以及SINR需求多样性，并基于此设计了一种简洁有效的迭代求解算法。其中，包偏好多样性不仅由不同的包偏好排序体现，还考虑了包偏好集中程度的多样性，从而使系统能获得比传统方法更全面的性能提升。

发明内容

本发明提出了一种新型的基于用户分组需求多样性的中继D2D缓存方案，即包需求多样性的分布式中继D2D包缓存算法(Packet-Request-Diversity-based D2D Relay-aided distributed Packet Caching Algorithm，PRD-D2D-RPC)。本发明相较于已有方案，可提供更高的系统吞吐率，因而更适用于实际的D2D UE-NW中继缓存通信系统。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种基于用户分组需求多样性的中继D2D数据包缓存方法，包括以下步骤：