1.一种多中继无线网络编码缓存与信道编码联合优化方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1.1,将文件库中所有文件作为输入参数,执行用户缓存文件数据方法,每个用户得到缓存的部分文件;
步骤1.2,用户向中继服务器发送请求文件的索引数据,即用户将该请求文件索引数据,经背景技术所述的编码、调制等处理后,经发射天线发到中继服务器;
步骤1.3,中继服务器处理步骤1.2得到数据,按以下子步骤完成:步骤1.3.1,按中继服务器缓存的内容,将中继服务器划分为若干簇;相同簇中的中继服务器缓存相同的文件数据,同一簇中的中继服务器协同处理数据;
步骤1.3.2,同一簇中的中继服务器协同检测已编码、调制的请求文件索引数据,经背景技术所述的译码、解调等处理后,得到用户请求文件的索引数据;
步骤1.4,中继服务器或源服务器处理用户请求,按以下子步骤完成:步骤1.4.1,将步骤1.3得到的请求文件索引数据,不同簇中的中继服务器将其按请求概率分到不同文件组中;
步骤1.4.2,在簇中任一中继服务器中检索该请求文件,若所有请求文件存在于本簇中,则同一簇中的中继服务器协作传输所有文件请求,依次对不同组中的请求文件执行背景技术所述的去中心化编码缓存,再将其经编码、调制等处理后发送给用户;否则,执行步骤1.4.3;
步骤1.4.3,若步骤1.4.2中的中继服务器没有检索到所有用户的文件请求,则在源节点中执行1.4.1和1.4.2的操作,将用户请求的文件数据,经背景技术所述的编码、调制等处理后发给用户;
步骤1.5,用户接处理步骤1.4发送的已编码、调制的文件数据,按以下子步骤完成:步骤1.5.1:用户接收到文件数据后,经背景技术所述的译码、解调等处理得到文件数据;
步骤1.5.2:用户将该文件数据与自身缓存的子文件,经异或处理,得到请求文件的所有子文件,将其组合得到请求文件。
2.根据权利要求1所述的一种多中继无线网络编码缓存与信道编码联合优化方法,其特征在于:所述步骤1.1中,用户缓存文件数据方法,采用以下步骤完成:步骤2.1,系统包括1个服务器,且与K个用户有连接关系;其中,K为自然数;另外,存在N个文件,且N为正整数;用户请求文件的索引范围为1,2,...,N,每个文件F比特,且F为整数;
如每个用户有MF比特的缓存空间,其中,M为自然数,每个用户可缓存M个文件;
定义:流行度指数为对所有文件分配访问指数p,且p为实数,范围为:0≤p≤1,表示为被访问的概率;
第i个文件的流行度指数为:pi,则所有文件的流行度指数{pn}n∈N,且满足关系式:p1≥p2≥...≥pN>0;其服从背景技术所述的Zipf分布,即有:其中,s为Zipf分布参数,通常1/2≤s≤2,表示流行度指数的集中程度;
步骤2.2,将流行度分布不同的文件,划分为不同组;即将N个文件划分为L个组,V1,V2,...,VL,Vk表示第k组,Nl表示Vl组中的文件数量,满足:根据步骤2.1得到的{pn}n∈N,组V1中的文件为{1,2,...,N1},且其满足pN≥p1/2.5及pN+1<p1/2.5;在同组中,文件流行度指数最高和最低通常相差不超过2.5倍;设n为组Vl中最小序号,则需满足:
因同组中文件的流行度相差t倍范围之内,且t为实数,取值范围为:2≤t≤3等,故总组数L范围,表示为:
步骤2.3,为每一组Vl分配不同的缓存空间;用MlF表示分配Vl的缓存空间(可缓存Ml个文件),使其满足:
N
以积分的比值划分缓存空间的划分,因∫1p(i)di=1,假设n为组Vl中最小序号,根据步骤2.1中文件的流行度分布,有:步骤2.4,对于组Vl,用户随机缓存每个文件的MlF/Nl个比特,逐次进行直到所有组缓存完成,每个用户缓存文件时是独立无关的。
3.根据权利要求1所述的一种多中继无线网络编码缓存与信道编码联合优化方法,其特征在于:所述步骤1.5.1中,中继服务器接收文件请求数据方法,采用以下步骤完成:步骤3.1:设有q个中继服务器,每个中继服务器缓存空间为QF比特,每个可缓存Q个文件;其中,q,Q为自然数,分别表示中继服务器的数量和中继服务器可缓存文件的数量;根据中继服务器缓存的文件,缓存有相同文件的中继服务器,划分到同一簇;将所有中继服务器划分为L个簇,Z1,Z2,...,ZL,Zk表示簇k,设Zk中有Wk个中继服务器,有:步骤3.2:设每个用户请求一个文件,用户k访问的文件索引为dk,所有用户的请求文件索引为:d={d1,d2,...,dK};其中,d为长K的实向量;Zk中的中继服务器协同检测已编码、调制的请求文件索引:d,每个中继服务器处理相同大小的部分K/Wk,经背景技术所述解调、译码后得到所有用户的请求索引。
4.根据权利要求3所述的一种多中继无线网络编码缓存与信道编码联合优化方法,其特征在于:所述步骤1.4中,服务器处理用户请求方法,采用以下步骤完成:步骤4.1:根据步骤3.2得到的请求文件索引d,对所有用户请求的文件d根据步骤2.3进行分组,Jl表示请求文件组Vl的用户集合,Kl表示组Jl中访问的文件数量,满足:步骤4.2:根据步骤3.1,用户访问的文件在中继服务器中的概率为:若d存在于中继服务器,则同一簇中的中继服务器对所有用户的请求索引协作传输,不同的中继服务器对不同组中的请求文件,依次去中心化编码缓存,然后,经背景技术所述编码、调制等处理后得到用户请求的文件数据,发送给用户;
去中心化编码缓存,分为放置阶段和交付阶段,放置阶段在链路负载较低时进行,根据步骤2.3完成,每个用户对文件组Vl,随机缓存MlF比特。在交付阶段,中继服务器通过编码多播方式,一次传输多个用户请求文件的子文件;
每次为Jl组中的用户服务,服务器使用去中心化编码缓存交付L次,完成交付过程。设服务器在交付阶段满足所有用户需求总共传输RF比特,称RF为链路负载,R为链路速率。所实现的中继服务器的链路速率为
其中,
其中,r1为实数,表示去中心化编码缓存在0<M≤N下的链路速率;
步骤4.3:若d不存在于中继服务器中,则源节点执行步骤3.1的操作,对d分组,对不同组中的请求文件,依次执行背景技术所述的去中心化编码缓存方案,然后,经编码、调制等处理后发送给用户。而且,所实现的源节点链路速率为可实现的最小链路速率定义为:
*
R(M,V,K,{pn})=inf{R:(R,M)} (14)在以上方式下,可实现的最小存储速率为其中,c取较大的正整数值,如可取864等。