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申请/专利权人：北京邮电大学

摘要：本发明公开了一种适用于带有缓存空间的无人机在辅助地面基站的情况下，利用随机几何工具取得最佳文件缓存分布的方法。本发明是在无人机处于用户中心网络下，作为微站辅助宏站进行文件传输、热点覆盖，用户访问文件首先通过查询为其服务的无人机群组缓存空间里面是否有所请求的文件，当请求得不到响应后，再向地面基站请求该文件，将对应请求方式进行建模后，通过最小化请求失败概率来得到无人机中的最佳的缓存分布概率情况。使用上述方法，可以减缓信道回程拥塞，提高网络内用户的覆盖率。

主权项：1.一种带缓存空间的无人机基站辅助宏站模型构建方法以及求得最佳缓存分布的方法，其特征在于：在以用户为中心的网络中，无人机基站具备有限的缓存空间用于缓存热点文件，无人机基站用作用户的第一优先级覆盖，地面基站被认为具有不受限的文件空间，用作用户的第二优先级覆盖；用户根据首先第一优先级然后第二优先级的顺序选择基站，基站需要同时满足接收功率以及包含用户请求的文件才能成为服务基站；无人机基站以及地面基站会根据用户的请求，包括请求次数以及请求内容来将用户所请求的文件按照用户整体的请求次数排序，以此获得文件的请求分布概率；无人机基站会根据文件的请求分布以及用户的密度、无人机基站与地面基站的配置情况来安排各种文件在缓存空间的分布概率；无人机基站根据以用户为中心网模型，计算使得系统平均中断概率达到最小的文件缓存分布，并部署相应文件缓存分布的文件；其中，最优文件缓存分布的计算流程如下：1建模用户对文件的请求概率分布为qn，建模系统平均中断概率为对于任一文件n，用户请求文件n却无法得到服务的概率，即： 其中，qn为用户从内容库S中请求内容n的概率，Pout,sn为无人机基站平均中断概率，Pout,Bn为地面基站平均中断概率；2确定目标优化问题，为求解最优文件缓存分布，需要求解以下问题： 其中，psn为缓存文件n的分布概率，总内容库为S，无人机存储文件内容大小为Cx；3通过将Pout,Sn放缩的方法，寻得一个离原来的目标函数不远的新的目标函数： 其中是原函数Pout,Sn的下界函数，过程推导如下： 其中，psn为缓存文件n的分布概率，λs是无人机基站的密度，Rs是无人机基站群组覆盖范围的半径，Pout,uav,c2是无人机基站处于情况2下的连接中断概率，Pout,uav,c3是无人机基站处于情况三下的连接中断概率，qn是用户对于文件n的请求概率；4求解目标函数的海森矩阵；通过求得对应函数的海森矩阵，判断其是否为半正定可知目标函数是否为凸函数；其中，求解平均中断函数的下界函数的海森矩阵为：Hi,jPout,avelb＝0当i≠j 其中，Pout,uav,c2和Pout,uav,c3满足性质：0≤Pout,uav,c2＜Pout,uav,c3≤1，并且 因此，Hi,jPout,avelb＞0wheni＝j，所以海森矩阵正定，目标函数是凸函数，可知目标函数存在最优；5求解作为凸函数的目标函数的最优解psn，利用拉格朗日乘数法以及二分法搜索算法，在约束条件下搜索得到乘数，从而得到最优缓存分布psn。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京邮电大学 一种用户为中心无人机辅助网络的分布式Cache部署方法