多中继干扰网络中多子系统加权干扰消除编码缓存方法及系统

1.本发明属于数字通信领域，具体涉及多中继干扰网络中多子系统加权干扰消除编码缓存方法及系统。


背景技术：

2.随着数据流量的爆炸式增长，给现有网络基础设施带来沉重压力，自maddah-ali和niesen在2014年从信息论的角度提出新型的中心化编码缓存技术后，在不同系统环境中设计编码缓存策略和提高链路速率下界成为热点研究内容。
3.编码缓存分为放置阶段和交付阶段。通过联合设计物理层文件划分放置和网络层编码交付来最大化编码多播增益，降低链路负载。传输过程分为放置阶段和交付阶段。缓存放置通常发生在网络空闲时期，用户将划分的子文件存储在缓存中。编码交付通常发生在网络峰值阶段，服务器根据用户请求将子文件进行网络编码后传输。相比于传统缓存策略，编码缓存技术不仅可获得本地缓存增益，还可获得多个用户间的全局缓存增益，因此可极大降低网络传输负载。
4.在多中继干扰网络场景中，多中继节点采用maddah-ali和niesen提出的去中心化编码缓存技术会导致用户终端接收到未请求的子文件，造成干扰，而传统的缓存策略未实现用户间存在的全局缓存增益。本发明通过设计加权传输策略，实现发送端干扰对准和接收端干扰消除，提高系统总自由度，涉及的一些现有技术如下：
5.1、分层编码缓存
6.将系统划分为两个子系统，系统一利用中继节点和用户部分缓存容量获得相邻层之间的编码多播增益，系统二忽略中继节点缓存容量，直接在源节点和用户节点间获得编码多播增益，通过优化系统划分参数，最小化链路速率。
7.在放置阶段，中继节点和用户采用去中心化缓存放置，在系统一中，中继节点根据文件划分存储一部分子文件，不缓存系统二中待传输的子文件。
8.在交付阶段，基于去中心化交付策略，在系统一和系统二中分别传输请求的子文件。具体见“karamchandani n,niesen u,maddah-ali m a,et al.hierarchical coded caching[j].ieee transactions on information theory,2016,62(6):3212-3229.”[0009]
2、去中心化编码缓存
[0010]
在放置阶段，各个用户独立缓存一部分子文件。
[0011]
在交付阶段，用户随机请求文件，服务器在不同大小的用户子集中发送已编码的子文件，结合用户缓存消除干扰，同时获得编码多播增益。具体见“maddah-ali m a,niesen u.decentralized coded caching attains order-optimal memory-rate tradeoff[j].ieee/acm transactions on networking,2015,23(4):1029-1040.”[0012]
3、加权干扰消除
[0013]
在多服务器交付为请求的子文件相互干扰的场景中，基于去中心化编码缓存，在
放置阶段，每个用户根据文件数量和用户缓存容量随机缓存一部分子文件，采用去中心化放置。在交付阶段，通过设计各子文件交付权重，在发送端实现干扰对准，接收端获得干扰消除增益。具体见“naderializadeh n,maddah-ali m a,avestimehr a s.fundamental limits of cache-aided interference management[j].ieee transactions on information theory,2017.”[0014]
4、信道编译码及调制解调方法
[0015]
信道编码也叫差错控制编码，指在将要传输的信息序列中人为的添加一些保护成分(监督码元)，从而在接收端译码时可以进行自动纠错，从而增强了信号的抗干扰能力。译码过程通常发生在接收端，是信道编码的逆过程，将已编码的信息恢复出原始信号。
[0016]
调制是指将各种数字基带信号转换成适于信道传输的数字调制信号(已调信号或频带信号).调制就是用基带信号去控制载波信号的某个或几个参量的变化，将信息荷载在其上形成已调信号传输，而解调是调制的反过程，通过具体的方法从已调信号的参量变化中将恢复原始的基带信号。解调是指在接收端将收到的数字频带信号还原成数字基带信号.调制就是将基带信号的频谱搬移到信道通带中或者其中的某个频段上的过程，而解调是将信道中来的频带信号恢复为基带信号的反过程。具体见“樊昌信,曹丽娜.通信原理.第7版[m].国防工业出版社,2012.”。


技术实现要素：

[0017]
基于现有技术中存在的上述不足，本发明的目的是提供多中继干扰网络中多子系统加权干扰消除编码缓存方法及系统，相比于传统正交单播和单一加权干扰消除策略，可获得额外系统总自由度，提高单次传输的有效信息。
[0018]
为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
[0019]
多中继干扰网络中多子系统加权干扰消除编码缓存方法，包括如下步骤：
[0020]
步骤1.1，将用户节点缓存容量、中继节点缓存容量、用户节点数量和中继节点数量作为输入参数，源节点执行文件划分方法，得到划分后的子文件；
[0021]
步骤1.2，将划分后的子文件作为输入参数，中继节点和用户端根据子文件划分，将其存储在对应缓存中；
[0022]
步骤1.3，将划分后的子文件和请求索引作为输入参数，源节点执行联合设计加权干扰消除和正交单播方法，得到请求子文件的异或组合；其中，请求索引表示用户节点请求的文件序号；
[0023]
步骤1.4，将请求子文件的异或组合，依次执行信道编译码及调制解调方法，再经发射天线，将其在自由空间广播到所有中继节点；
[0024]
步骤1.5，将划分后的子文件和请求索引作为输入参数，中继节点执行协作去中心化编码传输方法，得到剩余部分请求子文件的异或组合；
[0025]
步骤1.6，将剩余部分请求子文件的异或组合，依次执行信道编译码及调制解调方法，再经发射天线，将其在自由空间广播到所有中继节点；
[0026]
步骤1.7，对步骤1.4和步骤1.6接收的子文件，依次执行信道编译码及调制解调方法，得到经异或组合的请求子文件；
[0027]
步骤1.8，用户节点将经异或组合的请求子文件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，并将其组合后得到请求文件。
[0028]
作为优选方案，所述步骤1.1中，文件划分方法包括以下步骤：
[0029]
步骤2.1，系统包括一个源节点，k1个中继节点，记为si，i为正整数，0≤i≤k1，k1为正整数；k2个用户节点，记为ui，i为正整数，0≤i≤k2，k2为正整数；
[0030]
假设文件库中共有n个文件，n为正整数，记为wi，i为正整数，0≤i≤n，每个文件b比特，b为大于等于0的实数，源节点可访问所有文件，每个中继节点缓存容量相同，记为m1b比特，满足m1≤n，每个用户缓存容量相同，记为m2b比特，满足m2≤m1，m1,m2为大于等于0的实数；
[0031]
定义：
[0032][0033]
其中，α表示文件划分比例，β表示用户缓存容量划分比例。对于文件wk,k∈[αn]，将文件划分为个大小相等的不相交子文件，记为：
[0034][0035]
其中，w
k,t,r
表示该子文件仅缓存在si和uj中，i∈t,j∈r；
[0036]
因此，si和uj缓存的内容分别为：
[0037]z1,i
＝{w
k,t,r
},i∈t,k∈[n]
ꢀꢀꢀ
(3)
[0038]z2,j
＝{w
k,t,r
},j∈r,k∈[n]
ꢀꢀꢀ
(4)
[0039]
其中，z
1,i
和z
2,j
分别表示中继节点和用户缓存的内容；
[0040]
步骤2.2，对于文件wk,k∈[(1-α)n]，划分为个不相交的子文件，uj,j∈[k2]从wk随机缓存个子文件；用户节点依次缓存所有文件的子文件，各用户节点缓存互不影响。
[0041]
作为优选方案，所述步骤1.3中，联合设计加权干扰消除和正交单播方法，包括以下步骤：
[0042]
步骤3.1：当t1+t2≤k2时，对于需要交付的子文件：
[0043][0044]
其中，表示被用户uj请求的文件，缓存在中继节点集合t和用户节点集合r中，表示元素j不属于集合r，j∈[k2]表示元素j属于k2，[k2]＝{1,2,...,k2}；
[0045]
首先，将待传输的子文件划分为若干大小为t1+t2的子集，每个子文件划分为更小的文件；对于请求的子文件s.t.|t|＝t1,|r|＝t2，其中，表示集合t为[k1]的子集，[k2]\j表示集合[k2]不包含元素j，将划分为
个更小的文件，记为：
[0046][0047]
其中，对于集合r，∏r代表集合r的全排列；
[0048]
对于t∈{1,2,...,|r|}，|r|表示集合r的元素个数，∏
r,t
代表集合r中元素个数为t子集的所有排列组合，记为：
[0049][0050]
通过式(6)中对文件的划分，通过设计子文件系数使得集合π
′
中的用户达到干扰消除，由于该子文件已经被缓存在用户集合π中，因此，集合π的用户节点可利用缓存的文件消除干扰，将t1+t2个子文件的传输给t1+t2个用户，这一通信过程无干扰；
[0051]
基于以上文件划分，将所有要传输的文件划分为
[0052][0053]
其中，代表集合r中元素的圆周排列，集合r总共有(|r|-1)！个圆周排列，对于集合r，π[a:b],b≥a定义为
[0054][0055]
其中，对于集合
[0056]
对于式(8)划分的子文件，设计中继节点对于每个子文件的传输系数达到无干扰传输，si发送的文件记为：
[0057][0058]
经不同信道传输，uj接收到的文件为：
[0059][0060]
划分的文件如式(6)所示，对于用户节点uj，j∈π[l+1:l+t2],由于z
2,j
中已缓存该文件，因此uj可通过z
2,j
进行干扰消除；对于用户uj，j∈π[l+t2+1:l+t1+t
2-1],z
2,j
未缓存该文件，需要控制传输系数进行干扰消除，即：
[0061]
[0062]
步骤3.2：当t1+t2≤k2时，将文件，中继节点缓存容量和用户缓存容量进行划分，使得αn,m1和βm2满足：
[0063][0064]
其中，m
″1＝γ2m1；
[0065]
对于γ1αn，利用γ2m1和γ3βm2采用加权干扰消除传输；
[0066]
对于(1-γ1)αn，利用(1-γ2)m1和(1-γ3)βm2采用传统正交单播传输。
[0067]
作为优选方案，所述步骤1.5中，协作去中心化编码传输方法，包括以下步骤：
[0068]
步骤4.1：中继节点发送已编码的文件
[0069][0070]
其中，w
k,r
表示wk的这个子文件仅缓存在uj,j∈r中，r\{j}表示集合r不包含j；
[0071]
步骤4.2：当k1≥k2时，不同中继节点执行s＝k2,k
2-1,...,1编码传输，在k1≥k2情况下，传输的最大次数为k2；
[0072]
当k1《k2时，所有中继节点不能一次性对所有s取值进行编码传输，因此当一个中继节点传输完毕后向前跳跃k1个单位，直到完成所有s值的编码传输。
[0073]
本发明还提供多中继干扰网络中多子系统加权干扰消除编码缓存系统，应用如上任一项方案所述的多子系统加权干扰消除编码缓存方法，所述多子系统加权干扰消除编码缓存系统，包括：
[0074]
文件划分模块，用于根据将用户节点缓存容量、中继节点缓存容量、用户节点数量和中继节点数量作为输入参数，控制源节点执行文件划分方法，得到划分后的子文件；
[0075]
存储模块，用于将划分后的子文件作为输入参数，控制中继节点和用户端根据子文件划分，将其存储在对应缓存中；
[0076]
联合设计加权干扰消除和正交单播模块，用于将划分后的子文件和请求索引作为输入参数，控制源节点执行联合设计加权干扰消除和正交单播方法，得到请求子文件的异或组合；其中，请求索引表示用户节点请求的文件序号；
[0077]
信道编译码及调制解调模块，用于将请求子文件的异或组合，依次执行信道编译码及调制解调方法，再经发射天线，将其在自由空间广播到所有中继节点；
[0078]
协作去中心化编码传输模块，用于将划分后的子文件和请求索引作为输入参数，控制中继节点执行协作去中心化编码传输方法，得到剩余部分请求子文件的异或组合；
[0079]
所述信道编译码及调制解调模块，还用于将剩余部分请求子文件的异或组合，依次执行信道编译码及调制解调方法，再经发射天线，将其在自由空间广播到所有中继节点；
[0080]
所述信道编译码及调制解调模块，还用于对中继节点接收的子文件，依次执行信道编译码及调制解调方法，得到经异或组合的请求子文件；
[0081]
文件处理整合模块，用于控制用户节点将经异或组合的请求子文件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，并将其组合后得到请求文件。
[0082]
与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
[0083]
本发明将编码缓存应用到多中继干扰网络中，提出多子系统加权干扰消除策略，通过在发送端对待传输的子文件进行加权，经过不同信道增益，接收端实现干扰对准。在单次无干扰传输的有效子文件数量大于用户数量的情况下，相比于忽略部分中继节点和用户缓存容量，本发明通过联合设计加权干扰消除和正交单播传输，进一步提高系统总自由度。另外，在系统二中，基于去中心化交付策略，各用户去中心化协作传输请求的子文件，降低所需传输次数，在提高系统总自由度的同时降低传输负载。
附图说明
[0084]
图1为本发明实施例的系统模型图；
[0085]
图2为本发明实施例的系统划分模型图；
[0086]
图3为本发明实施例的单次传输文件数量大于用户数量时系统一传输模型图；
[0087]
图4为本发明实施例的系统二传输模型图；
[0088]
图5为本发明实施例的方法流程图；
[0089]
图6为本发明实施例的单次传输文件数量大于用户数量时系统总自由度对比图；
[0090]
图7为本发明实施例的单次传输文件数量小于用户数量时系统总自由度对比图。
具体实施方式
[0091]
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。
[0092]
如图5所示，本实施例的多中继干扰网络中多子系统加权干扰消除编码缓存方法，采用如下步骤完成：
[0093]
步骤1.1，将用户缓存容量，中继节点缓存容量，用户数量和中继节点数量作为输入参数，源节点执行文件划分方法，得到划分后的子文件；
[0094]
步骤1.2，将步骤1.1所得的划分后的子文件作为输入参数，中继节点和用户(同用户节点)根据子文件划分，将其存储在对应缓存中；
[0095]
步骤1.3，源节点文件传输步骤，按以下子步骤完成：
[0096]
步骤1.3.1，将步骤1.1得到的划分后的子文件和用户请求索引作为输入参数，其中请求索引表示用户请求的文件序号，源节点执行联合设计加权干扰消除和正交单播方法，得到请求子文件的异或组合。
[0097]
步骤1.3.2，将步骤1.3.1得到的请求子文件的异或组合，依次执行信道编译码及调制解调方法，再经发射天线，将其在自由空间广播到所有中继节点。
[0098]
步骤1.4，中继节点文件传输步骤，按以下子步骤完成：
[0099]
步骤1.4.1，将步骤1.1得到的划分后的子文件和用户请求索引作为输入参数，中继节点执行协作去中心化编码传输方法，得到剩余部分请求子文件的异或组合。
[0100]
步骤1.4.2，将步骤1.4.2得到的剩余部分请求子文件的异或组合，依次执行信道编译码及调制解调方法，再经发射天线，将其在自由空间广播到所有中继节点。
[0101]
步骤1.5，用户节点接收文件信息步骤，按以下子步骤完成：
[0102]
步骤1.5.1，对步骤1.3.2和步骤1.4.2接收的子文件，依次执行背景技术所述的信道编译码及调制解调方法，得到经异或组合的请求子文件。
[0103]
步骤1.5.2，用户将经异或组合的请求子文件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，将其组合后得到请求文件。
[0104]
其中，上述步骤1.1中的文件划分方法，采用以下步骤完成：
[0105]
步骤2.1，系统模型如图1所示，系统包括一个源节点，k1个中继节点，记为si，i为正整数，0≤i≤k1，k1为正整数。k2个用户，记为ui，i为正整数，0≤i≤k2，k2为正整数。假设文件库中共有n个文件，n为正整数，记为wi，i为正整数，0≤i≤n，每个文件b比特，b为大于等于0的实数，源节点可访问所有文件，每个中继节点缓存容量相同，记为m1b比特，满足m1≤n，每个用户缓存容量相同，记为m2b比特，满足m2≤m1，m1,m2为大于等于0的实数。定义
[0106][0107]
其中，α表示文件划分比例，β表示用户缓存容量划分比例。对于文件wk,k∈[αn]，将文件划分为个大小相等的不相交子文件，记为
[0108][0109]wk,t,r
表示该子文件仅缓存在si和uj中，i∈t,j∈r。因此si和uj缓存的内容为
[0110]z1,i
＝{w
k,t,r
},i∈t,k∈[n]
ꢀꢀꢀ
(31)
[0111]z2,j
＝{w
k,t,r
},j∈r,k∈[n]
ꢀꢀꢀ
(32)
[0112]z1,i
和z
2,j
分别表示中继节点和用户缓存的内容。
[0113]
步骤2.2，对于文件wk,k∈[(1-α)n]，划分为个不相交的子文件，uj,j∈[k2]从wk随机缓存个子文件。用户依次缓存所有文件的子文件，各用户缓存互不影响。
[0114]
另外，其中，在图2所示的干扰网络中，上述步骤1.3.1中的联合设计加权干扰消除和正交单播方法，采用以下步骤完成：
[0115]
步骤3.1：当t1+t2≤k2时，对于需要交付的子文件
[0116][0117]
其中，表示被用户uj请求的文件，缓存在中继节点集合t和用户节点集合r中，表示元素j不属于集合r，j∈[k2]表示元素j属于k2，[k2]＝{1,2,...,k2}。
[0118]
首先，将待传输的子文件划分为若干大小为t1+t2的子集，每个子文件划分为更小的文件。对于请求的子文件s.t.|t|＝t1,|r|＝t2，其中，表示集合t为[k1]的子集，[k2]\j表示集合[k2]不包含元素j，将划分为个更小的文件，记为
[0119]
[0120]
其中，对于集合r，∏r代表集合r的全排列。对于t∈{1,2,...,|r|}，|r|表示集合r的元素个数，∏
r,t
代表集合r中元素个数为t子集的所有排列组合，记为
[0121][0122]
通过式(34)中对文件的划分，通过设计子文件系数使得集合π
′
中的用户达到干扰消除，由于该子文件已经被缓存在用户集合π中，因此集合π的用户可利用缓存的文件消除干扰，因此将t1+t2个子文件的传输给t1+t2个用户，这一通信过程是无干扰的。
[0123]
基于以上文件划分，将所有要传输的文件划分为：
[0124][0125]
其中，代表集合r中元素的圆周排列，集合r总共有(|r|-1)！个圆周排列，对于集合r，π[a:b],b≥a定义为
[0126][0127]
其中，对于集合
[0128]
对于式(36)划分的子文件，设计中继节点对于每个子文件的传输系数达到无干扰传输，si发送的文件记为：
[0129][0130]
经不同信道传输，uj接收到的文件为：
[0131][0132]
划分的文件如式(34)所示，对于用户uj，j∈π[l+1:l+t2],由于z
2,j
中已缓存该文件，因此uj可通过z
2,j
进行干扰消除；对于用户uj，j∈π[l+t2+1:l+t1+t
2-1],z
2,j
未缓存该文件，需要控制传输系数进行干扰消除，即：
[0133][0134]
步骤3.2：当t1+t2≤k2时，传输模型图3所示，将文件，中继节点缓存容量和用户缓存容量进行划分，使得αn,m1和βm2满足
[0135]
[0136]
其中m
″1＝γ2m1。对于γ1αn，利用γ2m1和γ3βm2采用步骤4.1中的加权干扰消除传输，对于(1-γ1)αn，利用(1-γ2)m1和(1-γ3)βm2采用传统正交单播传输。
[0137]
其中，上述步骤1.4.1中，去中心化协作传输的方法，传输模型图4所示，采用以下步骤完成：
[0138]
步骤4.1：中继节点发送已编码的文件：
[0139][0140]
其中，w
k,r
表示wk的这个子文件仅缓存在uj,j∈r中，r\{j}表示集合r不包含j。
[0141]
步骤4.2：当k1≥k2时，不同中继节点执行s＝k2,k
2-1,...,1编码传输，在k1≥k2情况下，传输的最大次数为k2；
[0142]
当k1《k2时，所有中继节点不能一次性对所有s取值进行编码传输，因此当一个中继节点传输完毕后向前跳跃k1个单位，直到完成所有s值的编码传输。
[0143]
相应地，本实施例的多中继干扰网络中多子系统加权干扰消除编码缓存系统，应用如权利要求1-4任一项所述的多子系统加权干扰消除编码缓存方法，其特征在于，所述多子系统加权干扰消除编码缓存系统，包括文件划分模块、存储模块、联合设计加权干扰消除和正交单播模块、信道编译码及调制解调模块、协作去中心化编码传输模块和文件处理整合模块。
[0144]
其中，本实施例的文件划分模块，用于根据将用户节点缓存容量、中继节点缓存容量、用户节点数量和中继节点数量作为输入参数，控制源节点执行文件划分方法，得到划分后的子文件。具体地，文件划分方法，具有过程如下：
[0145]
(1)系统模型如图1所示，系统包括一个源节点，k1个中继节点，记为si，i为正整数，0≤i≤k1，k1为正整数。k2个用户，记为ui，i为正整数，0≤i≤k2，k2为正整数。假设文件库中共有n个文件，n为正整数，记为wi，i为正整数，0≤i≤n，每个文件b比特，b为大于等于0的实数，源节点可访问所有文件，每个中继节点缓存容量相同，记为m1b比特，满足m1≤n，每个用户缓存容量相同，记为m2b比特，满足m2≤m1，m1,m2为大于等于0的实数。定义
[0146][0147]
其中，α表示文件划分比例，β表示用户缓存容量划分比例。对于文件wk,k∈[αn]，将文件划分为个大小相等的不相交子文件，记为
[0148][0149]wk,t,r
表示该子文件仅缓存在si和uj中，i∈t,j∈r。因此si和uj缓存的内容为
[0150]z1,i
＝{w
k,t,r
},i∈t,k∈[n]
ꢀꢀꢀ
(31)
[0151]z2,j
＝{w
k,t,r
},j∈r,k∈[n]
ꢀꢀꢀ
(32)
[0152]z1,i
和z
2,j
分别表示中继节点和用户缓存的内容。
[0153]
(2)对于文件wk,k∈[(1-α)n]，划分为个不相交的子文件，uj,j∈[k2]从wk随机缓存个子文件。用户依次缓存所有文件的子文件，各用户缓存互不影响。
[0154]
本实施例的存储模块，用于将划分后的子文件作为输入参数，控制中继节点和用户端根据子文件划分，将其存储在对应缓存中。
[0155]
本实施例的联合设计加权干扰消除和正交单播模块，在图2所示的干扰网络中，用于将划分后的子文件和请求索引作为输入参数，控制源节点执行联合设计加权干扰消除和正交单播方法，得到请求子文件的异或组合；其中，请求索引表示用户节点请求的文件序号。
[0156]
具体地，联合设计加权干扰消除和正交单播方法，具体过程如下：
[0157]
(1)当t1+t2≤k2时，对于需要交付的子文件
[0158][0159]
其中，表示被用户uj请求的文件，缓存在中继节点集合t和用户节点集合r中，表示元素j不属于集合r，j∈[k2]表示元素j属于k2，[k2]＝{1,2,...,k2}。
[0160]
首先，将待传输的子文件划分为若干大小为t1+t2的子集，每个子文件划分为更小的文件。对于请求的子文件s.t.|t|＝t1,|r|＝t2，其中，表示集合t为[k1]的子集，[k2]\j表示集合[k2]不包含元素j，将划分为个更小的文件，记为
[0161][0162]
其中，对于集合r，∏r代表集合r的全排列。对于t∈{1,2,...,|r|}，|r|表示集合r的元素个数，∏
r,t
代表集合r中元素个数为t子集的所有排列组合，记为
[0163][0164]
通过式(34)中对文件的划分，通过设计子文件系数使得集合π
′
中的用户达到干扰消除，由于该子文件已经被缓存在用户集合π中，因此集合π的用户可利用缓存的文件消除干扰，因此将t1+t2个子文件的传输给t1+t2个用户，这一通信过程是无干扰的。
[0165]
基于以上文件划分，将所有要传输的文件划分为：
[0166][0167]
其中，代表集合r中元素的圆周排列，集合r总共有(|r|-1)！个圆周排列，对于集合r，π[a:b],b≥a定义为
[0168]
[0169]
其中，对于集合
[0170]
对于式(36)划分的子文件，设计中继节点对于每个子文件的传输系数达到无干扰传输，si发送的文件记为：
[0171][0172]
经不同信道传输，uj接收到的文件为：
[0173][0174]
划分的文件如式(34)所示，对于用户uj，j∈π[l+1:l+t2],由于z
2,j
中已缓存该文件，因此uj可通过z
2,j
进行干扰消除；对于用户uj，j∈π[l+t2+1:l+t1+t
2-1],z
2,j
未缓存该文件，需要控制传输系数进行干扰消除，即：
[0175][0176]
步骤3.2：当t1+t2≤k2时，传输模型如图3所示，将文件，中继节点缓存容量和用户缓存容量进行划分，使得αn,m1和βm2满足
[0177][0178]
其中m
″1＝γ2m1。对于γ1αn，利用γ2m1和γ3βm2采用步骤4.1中的加权干扰消除传输，对于(1-γ1)αn，利用(1-γ2)m1和(1-γ3)βm2采用传统正交单播传输。
[0179]
本实施例的信道编译码及调制解调模块，用于将请求子文件的异或组合，依次执行现有技术中的信道编译码及调制解调方法，再经发射天线，将其在自由空间广播到所有中继节点。
[0180]
本实施例的协作去中心化编码传输模块，用于将划分后的子文件和请求索引作为输入参数，控制中继节点执行协作去中心化编码传输方法，得到剩余部分请求子文件的异或组合。
[0181]
具体地，去中心化协作传输的方法，具体过程图像：
[0182]
(1)中继节点发送已编码的文件：
[0183][0184]
其中，w
k,r
表示wk的这个子文件仅缓存在uj,j∈r中，r\{j}表示集合r不包含j。
[0185]
(2)当k1≥k2时，不同中继节点执行s＝k2,k
2-1,...,1编码传输，在k1≥k2情况下，传输的最大次数为k2；
[0186]
当k1《k2时，所有中继节点不能一次性对所有s取值进行编码传输，因此当一个中继
节点传输完毕后向前跳跃k1个单位，直到完成所有s值的编码传输。
[0187]
而且，本实施例的信道编译码及调制解调模块，还用于将剩余部分请求子文件的异或组合，依次现有技术中的执行信道编译码及调制解调方法，再经发射天线，将其在自由空间广播到所有中继节点。
[0188]
另外，本实施例的信道编译码及调制解调模块，还用于对中继节点接收的子文件，依次执行现有技术中的信道编译码及调制解调方法，得到经异或组合的请求子文件。
[0189]
本实施例的文件处理整合模块，用于控制用户节点将经异或组合的请求子文件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，并将其组合后得到请求文件。
[0190]
如图6所示，展示了在t1+t2≤k2的情况下本发明所提缓存策略的总自由度单一干扰消除策略总自由度和传统缓存策略总自由度在不同k2下随m2变化情况。当n不变时，随着m2的增大，在一定范围内加权无干扰传输所提供的总自由度上升。随着m2继续增大，当时，无干扰传输提供的dof为k2且恒定不变
[0191]
如图7所示，展示了在t1+t2》k2的情况下本发明所提缓存策略的总自由度单一干扰消除策略总自由度和传统缓存策略总自由度在不同k2下随m2变化情况。由于本文所提策略在传输(1-γ1)αn时可获得单播提供的dof增益，因此总是高于
[0192]
本发明将编码缓存应用到多中继干扰网络中，提出多子系统加权干扰消除策略，通过在发送端对待传输的子文件进行加权，经过不同信道增益，接收端实现干扰对准。在单次无干扰传输的有效子文件数量大于用户数量的情况下，相比于忽略部分中继节点和用户缓存容量，本发明通过联合设计加权干扰消除和正交单播传输，进一步提高系统总自由度。此外，在系统二中，基于去中心化交付策略，各用户去中心化协作传输请求的子文件，降低所需传输次数，在提高系统总自由度的同时降低传输负载。通过引入中继节点，在多中继干扰网络中发明了一种加权干扰消除的方法，引入编码缓存，降低交付阶段的链路负载，提高单次传输有效文件个数和总自由度，有效提高了系统的有效性和可靠性，具有较高应用价值。
[0193]
尽管已描述本发明的实施例，但对本领域的技术人员而言，可在不脱离本发明方法原理和精神的情况下对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。