面向無線緩存的D2D技術(shù)研究.pdf

1、無線視頻業(yè)務(wù)已經(jīng)成為了無線數(shù)據(jù)流量的主要驅(qū)動力之一。數(shù)據(jù)流量的快速增長給現(xiàn)今的無線通信系統(tǒng)帶來了巨大的負擔，特別是在通信高峰期。傳統(tǒng)的通信技術(shù)并沒有利用視頻文件的重要特性—內(nèi)容復用性，即少數(shù)的熱點視頻會在一段時間內(nèi)被大量用戶重復觀看。隨著計算能力、存儲能力的提高，緩存架構(gòu)應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)引起了越來越多研究者的關(guān)注，特別是D2D（Device-to-Device）無線緩存網(wǎng)絡(luò)。這項技術(shù)被視為是應(yīng)對無線視頻業(yè)務(wù)爆炸性增長的有效技術(shù)之一，并

2、為未來無線通信的發(fā)展提供一個新的方向。
　　在D2D無線緩存網(wǎng)絡(luò)中，流行的視頻文件可以在非高峰通信期間提前地緩存到終端。在緩存的幫助下，用戶可以從自身緩存或者通過D2D傳輸技術(shù)從周圍用戶的緩存中獲取請求的視頻文件，而不再是通過基站下載。這種方式不僅可以極大地降低系統(tǒng)的負載、空口擁塞、時延以及能耗，而且能夠為用戶帶來更好的服務(wù)體驗。
　　本文主要針對于D2D無線緩存通信網(wǎng)絡(luò)展開了以下的研究工作：
　　第一，對現(xiàn)有的無線緩

3、存網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行了詳細地調(diào)研，分類和總結(jié)。
　　第二，針對緩存階段，研究了D2D無線緩存網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)緩存策略。在緩存空間受限條件下，以最大化緩存命中概率為目標對最優(yōu)緩存策略進行建模，并提出了兩種低復雜度的次優(yōu)算法，分別為截斷式隨機緩存策略和分段式隨機緩存策略。仿真結(jié)果顯示，這兩種次優(yōu)算法均可以實現(xiàn)接近于最優(yōu)緩存策略的性能。
　　第三，針對傳輸階段，研究了D2D無線緩存網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度算法。在滿足鏈路目標信干噪比的限制條件下，以最大化D

4、2D鏈路激活數(shù)為優(yōu)化目標進行建模，并將該問題劃分了兩個子問題，即潛在鏈路配對問題和配對鏈路激活問題。對于這兩個子問題分別提出相應(yīng)的解決算法。仿真結(jié)果顯示，我們提出的調(diào)度算法可以實現(xiàn)比現(xiàn)有的調(diào)度算法更好的性能。
　　第四，我們在緩存階段考慮了D2D激活概率，研究了D2D無線緩存網(wǎng)絡(luò)的能效問題。在緩存空間受限條件下，以最小化能量消耗為目標，對最優(yōu)緩存策略進行了建模，并提出了一種兩段式的隨機緩存策略。仿真結(jié)果顯示，引入緩存的D2D無線通