1.一种蜂窝D2D通信联合成簇及内容部署方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:S1:建模用户内容偏好标识;
S2:建模簇头选择变量;
S3:建模簇头内容推送变量;
S4:建模用户与簇头关联变量;
S5:建模用户总传输时延;
S6:建模簇内通信模式总传输时延;
S7:建模蜂窝通信模式总传输时延;
S8:建模用户成簇及传输数据速率限制条件;
S9:基于用户总传输时延最小化确定成簇及内容部署优化策略。
2.根据权利要求1所述的一种蜂窝D2D通信联合成簇及内容部署方法,其特征在于:所述步骤S1具体为:令U={UE1,…,UEi,…,UEM}表示网络内具有内容请求的用户集合,其中,UEi表示第i个请求用户,1≤i≤M,M为请求用户数目,令Φ={φ1,…,φk,…,φK}表示内容集合,其中,φk表示第k个内容,1≤k≤K,K为内容数目;假设用户以不同概率获取内容,令pi,k∈[0,1]表示用户UEi对内容φk的偏好概率标识,
3.根据权利要求1所述的一种蜂窝D2D通信联合成簇及内容部署方法,其特征在于:所述步骤S2具体为:令αj∈{0,1}表示簇头选择变量,若αj=1,表示将用户UEj选择为簇头,记为Sj,反之,αj=0,1≤j≤M。
4.根据权利要求1所述的一种蜂窝D2D通信联合成簇及内容部署方法,其特征在于:所述步骤S3具体为:蜂窝基站根据用户内容偏好推送内容至簇头,令βj,k∈{0,1}为簇头Sj的内容推送变量,若βj,k=1,表示基站将内容φk推送至簇头Sj处,反之,βj,k=0。
5.根据权利要求1所述的一种蜂窝D2D通信联合成簇及内容部署方法,其特征在于:所述步骤S4具体为:令δi,j∈{0,1}为用户UEi与簇头Sj的关联变量,若δi,j=1,表示用户UEi与簇头Sj建立关联,反之,δi,j=0。
6.根据权利要求1所述的一种蜂窝D2D通信联合成簇及内容部署方法,其特征在于:在步骤S5中,建模用户总传输时延D为所有用户的业务传输时延之和,即D=DCH+DCM+Db,其中,DCH表示网络中基站向簇头推送内容时对应的传输时延,DCM表示网络中用户关联簇头获取内容时对应的簇内通信模式传输时延,Db表示网络中用户关联基站获取内容时对应的蜂窝通信模式总传输时延;建模DCH为 具体地:根据公式 计算基站向簇头Sj推送内容φk时对应的传输时延 其中,Ck表示内容φk的大小, 表示基站向簇头Sj推送内容时对应的传输数据速率,根据公式 建模 其中,B表示基站的可用带宽,Pb表示基站的发送功率, 表示基站与簇头Sj之间的链路信道增益,N0表示噪声功率谱密度。
7.根据权利要求1所述的一种蜂窝D2D通信联合成簇及内容部署方法,其特征在于:在步骤S6中,建模簇内通信模式总传输时延DCM为 具体地:根据公式 计算用户UEi关联簇头Sj获取内容φk时对应的传输时延,其中, 表示簇内通信模式下用户UEi关联簇头Sj获取内容时对应的传输数据速率,根据公式建模 其中, 表示簇头Sj进行簇内通信时的可用带宽, 表示簇头Sj的发送功率, 表示用户UEi与簇头Sj之间的链路信道增益。
8.根据权利要求1所述的一种蜂窝D2D通信联合成簇及内容部署方法,其特征在于:在步骤S7中,建模蜂窝通信模式总传输时延Db为 具体地:根据公式 计算蜂窝通信模式下用户UEi关联基站获取内容φk时对应的传输时延,其中, 表示用户UEi关联基站获取内容φk时对应的数据传输时延, 表示用户UEi关联基站获取内容φk时对应的排队时延;
建模用户UEi关联基站获取内容φk时对应的数据传输时延 为: 表示蜂
窝通信模式下用户UEi关联基站获取内容时对应的传输数据速率,根据公式建模 其中,示基站与用户UEi之间的链路信道增益;
建模用户UEi关联基站获取内容时对应的排队时延 为: 其中,μb及λb分别表示蜂窝基站的平均服务速率及业务到达速率。
9.根据权利要求1所述的一种蜂窝D2D通信联合成簇及内容部署方法,其特征在于:所述步骤S8具体为:簇头数目限制条件建模为 其中,N表示网络内最大簇头数目;簇内成员数量限制条件建模为 其中,N0表示簇头Sj可以关联的最多用户数目;用户关联与簇头选择限制条件建模为δi,j≤αj,即仅当用户UEj选择为簇头Sj时,用户UEi与簇头Sj建立关联;用户关联簇头限制条件建模为 即用户UEi最多可关联一个簇头;簇头缓存容量限制条件建模为 其中, 表示簇头Sj的最大容量;传输数据速率限制条件建模为 其中,Ri表示用户UEi的传输数据速率, 表示用户UEi的最低业务传输数据速率,
10.根据权利要求1所述的一种蜂窝D2D通信联合成簇及内容部署方法,其特征在于:在步骤S9中,在满足用户成簇及用户业务需求限制条件下,以用户联合传输时延最小化为目标,优化确定用户成簇及内容部署优化策略,即