一种无人机网络部署和资源分配方法及其装置

本申请涉及移动通信领域，尤其涉及一种无人机网络部署和资源分配方法及其装置。

背景技术：

由于无人机体积小、灵活性高以及部署成本低等优点，无人机被部署为空中基站来辅助传统蜂窝网络进行通信，主要的应用场景包括热点地区覆盖、信息传输和应急通信等。在人流密集地区，大量用户同时向基站发起请求，导致基站负载过重且网络拥塞，用户也无法拥有良好的体验。此时，无人机基站可以悬停在该区域上空或沿固定轨迹飞行，帮助地面基站分担一部分的用户请求，缓解基站负载并且提高用户的体验质量。由于网络中的流量的大部分是由于流行内容的重复传输，在无人机基站上部署缓存可以直接满足用户的需求，使得用户无需向基站请求并通过回程链路从核心网获得请求内容。从蜂窝网络层面讲，可缓存无人机辅助蜂窝网络通信可以有效地减轻地面基站流量压力，缓解网络拥塞，帮助回程链路卸载流量，节省回程链路资源。从用户层面讲，用户请求内容的时延大大降低，拥有很好的体验质量。

设备间(devicetodevice,d2d)通信技术作为面向5g的关键技术，具有结构灵活性高、高信噪比以及可跨过基站的直接点对点的通信等特性，具有改善系统性能、提高用户体验质量、扩展传统蜂窝通信应用场景等优点。在无人机辅助蜂窝网络中，用户终端作为离用户更近的节点，通过在用户终端上部署缓存，可以使用户通过d2d通信技术相互传递内容，不仅进一步降低用户获得内容的时延，提高系统容量，还可以帮助缓解无人机的负载和能量消耗。为了进一步提高系统性能，增大系统容量，本发明在无人机辅助蜂窝网络的基础上，引入d2d通信，且每个用户终端都有一定的缓存能力，用户之间可以共享缓存的文件。相比于无人机与地面用户通信来说，d2d用户之间的距离更近，传输速率更高。

另一方面，在视频传播机制中，大多数研究工作都是将视频文件当作一个完整的较大的文件来对待。为了充分利用无人机和d2d用户的缓存空间，同时实现内容多样化缓存，缓存的视频文件采用可伸缩视频编码(scalablevediocoding,svc)，svc是一种把视频信号编码成分层文件形式的编码技术，支持视频流时间、空间和图像质量的扩展，分层文件分为基础层文件和若干个增强层文件。在蜂窝网络视频传输场景下svc编码提供了多种自适应特性，包括信道条件、频谱带宽、用户终端等的自适应性，从而更好地满足不同用户的偏好需求。通过svc编码细化视频文件的分层文件可以改善缓存放置策略的有效性，充分利用系统资源，提高系统的整体效益。

基于此，如何设计一种网络部署和资源分配的方法，使得用户可以高速有效获得请求的内容是本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

基于此，本申请提供一种无人机网络部署和资源分配方法及装置，解决现有技术中不能联合优化d2d用户缓存放置策略、无人机飞行轨迹和无人机缓存放置策略从而提高缓存效用的技术问题。

为了达到上述目的，本申请提供了一种无人机网络部署和资源分配的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤s110：进行初始化参数设置；步骤s120：根据初始化参数优化d2d用户缓存放置信息；步骤s130：根据优化后的d2d用户缓存放置信息优化无人机飞行轨迹信息；步骤s140：根据优化后的无人机飞行轨迹优化无人机缓存放置信息；重复步骤s120-s140，判断是否达到第二指定迭代次数；若达到第二指定迭代次数，则执行步骤s150：将优化后的d2d用户缓存放置信息、优化后的无人机飞行轨迹信息以及优化后的无人机缓存放置信息分别作为最佳d2d用户缓存放置信息、最佳无人机飞行轨迹信息以及最佳无人机缓存放置信息。

如上的，其中，若未达到迭代次数，则将优化后的无人机飞行轨迹和优化后的无人机缓存放置信息重新作为输入，进行d2d用户缓存放置的优化。

如上的，其中，进行初始化参数设置包括，根据d2d用户个数和和缓存内容个数构建d2d用户缓存放置指示矩阵，利用随机缓存获得初始化d2d用户缓存放置信息；根据时隙个数构建无人机飞行轨迹指示矩阵，利用圆形固定轨迹获得初始化无人机飞行轨迹信息；根据可缓存内容个数和质量等级构建无人机缓存放置指示矩阵，利用随机缓存获得初始化无人机缓存放置信息。

如上的，其中，d2d用户缓存放置指示矩阵表示为cn∈{0，1}^f×n,f∈f,n∈n，n表示n个d2d用户，f表示视频文件库中有f个视频文件；无人机飞行轨迹指示矢量矩阵表示为v(t)＝(x(t),y(t),h)，h表示无人机的飞行高度，x(t),y(t)分别为t时隙无人机投影在地面的坐标；无人机缓存放置指示矩阵表示为cv∈{0,1}^f×l,f∈f,l∈l，l表示svc分层文件的层数，f表示视频文件库中有f个视频文件。

如上的，其中，根据初始化参数中的输入的无人机缓存放置信息和无人机飞行轨迹信息利用交换匹配得到优化后的的d2d用户缓存放置信息。

如上的，其中，根据初始化参数优化d2d用户缓存放置信息包括以下子步骤：建立初始化匹配状态，同时设置第一最大迭代次数；根据初始化匹配状态，判断视频基础层文件的缓存位置是否需要交换；判断交换次数是否达到第一指定迭代次数；若未达到第一指定迭代次数，则继续交换；若达到第一指定迭代数次，交换匹配结束，得到优化后的d2d用户缓存放置信息。

如上的，其中，根据优化后的d2d用户缓存放置信息优化无人机飞行轨迹信息具体包括以下子步骤：将优化后的d2d用户缓存放置信息cn和初始参数中的无人机缓存放置信息；通过近似凸优化得到优化后的的无人机飞行轨迹。

如上的，其中，根据优化后的无人机飞行轨迹优化无人机缓存放置信息具体包括以下子步骤：将优化后的d2d用户缓存放置信息和优化后的无人机飞行轨迹作为输入；通过动态规划获得优化后的无人机缓存放置信息。

如上的，其中，预先设置第二指定迭代次数，重复步骤s120-s140直至达到第二指定迭代次数，将第二指定迭代次数下获得的d2d用户缓存放置、无人机飞行轨迹和无人机缓存放置信息为最佳d2d用户缓存放置、最佳无人机飞行轨迹和最佳无人机缓存放置信息；若未达到迭代次数，则将所述迭代次数下获得的优化后的d2d用户缓存放置、无人机飞行轨迹和无人机缓存放置信息重新作为输入，重新执行步骤s120-140。

一种无人机网络部署和资源分配装置，具体包括以下模块：信息初始化处理器、d2d用户最佳缓存放置处理器、无人机最佳飞行轨迹处理器、无人机缓存放置处理器以及优化控制处理器；信息初始化处理器，用于进行初始化参数设置；d2d用户缓存放置处理器，用于优化d2d用户缓存放置信息；无人机最佳飞行轨迹处理器，用于根据优化后的d2d用户缓存放置信息优化无人机飞行轨迹信息；无人机缓存放置处理器，用于根据优化后的无人机飞行轨迹优化无人机缓存放置信息；优化控制处理器，用于判断重复优化d2d用户缓存放置、无人机飞行轨迹和无人机缓存放置信息是否达到第二指定迭代次数，若达到第二指定迭代次数，则将第二指定迭代次数下的优化后的d2d用户缓存放置、无人机飞行轨迹和无人机缓存放置信息作为最佳的d2d用户缓存放置、最佳无人机飞行轨迹和最佳无人机缓存放置信息。

本申请实现的有益效果如下：

(1)本申请在无人机辅助蜂窝网络中引入d2d通信和边缘缓存技术，一方面利用了d2d通信可以有效扩大系统容量，提高系统性能的优点，另一方面通过在无人机和d2d用户终端处部署缓存，大大减少了网络中的重复传输，使得d2d用户获得高速分发的内容，提高了d2d用户体验质量和缓存内容效用，同时节省系统内能量消耗。

(2)本申请在无人机辅助蜂窝网络中引入d2d通信和边缘缓存的基础上，将d2d用户缓存放置、无人机飞行轨迹和无人机缓存放置联合优化。其中d2d用户与无人机协同缓存可以有效的利用d2d用户和无人机的缓存空间，无人机飞行轨迹会决定不同时隙无人机与d2d用户之间的相对位置，从而影响d2d用户获取视频文件的传输速率。相比于单独考虑这三个变量并优化来说，联合优化能进一步的提高传输速率、充分利用缓存空间，获得更大的缓存效用。

(3)本申请利用交换匹配解决d2d用户缓存放置，利用近似凸优化解决无人机飞行轨迹、利用动态规划解决无人机缓存放置。在优化缓存效用的同时，兼顾了整体的资源分配，帮助回程链路卸载流量，从而使整个网络的性能都有多提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的无人机网络部署和资源分配的方法流程图；

图2是本申请实施例提供的无人机网络部署和资源分配装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

对于具有缓存能力的单个沿固定轨迹飞行的无人机和多个d2d用户组成的通信网络，现有技术中并没有考虑将d2d用户缓存放置策略、无人机飞行轨迹和无人机缓存放置策略联合优化。事实上，无人机的飞行轨迹决定了无人机与用户之间的相对位置，影响无人机与用户之间的传输速率。当用户请求的内容缓存在d2d用户或无人机中时，用户可以直接通过d2d通信或无人机通信获得内容，缓存内容也会产生更大的缓存效用。即d2d用户缓存放置策略、无人机飞行轨迹和无人机缓存放置策略是相互影响的。所以本实施例将d2d用户缓存放置策略、无人机飞行轨迹和无人机缓存放置策略联合考虑优化，从而获得更大的缓存效用。

如图1所示，为本申请提供的无人机网络部署和资源分配的方法流程图。

场景假设：其中在无人机辅助d2d蜂窝网络中，地面部署一个宏基站，地面小区内随机分布着n个d2d用户，d2d用户集记为n＝{1,2,...,n}，d2d用户n的位置记为q(n)＝(x(n),y(n),0)，x(n),y(n)表示地面d2d用户n的坐标。其中每个d2d用户都携载缓存空间且缓存空间是相同的，记为其中下标d表示三维。每个d2d用户既可以是接受d2d用户，也可以是发送d2d用户。ann'＝1表示d2d用户n与d2d用户n'之间建立d2d通信连接，反之则ann'＝0。空中部署一个沿固定轨迹飞行的无人机，在给定的飞行周期时间t内，无人机的飞行高度是固定的，记为hm。无人机的飞行轨迹可以表示为v(t)＝(x(t),y(t),h)，0≤t≤t，其中无人机飞行位于3d空间内，故利用三维笛卡尔坐标系表示无人机飞行坐标，x(t),y(t)分别为t时隙无人机投影在地面的坐标，h为无人机飞行高度。无人机的最大飞行速度为vmax，在无人机飞行周期结束后无人机返回起始位置，即v[1]＝v[t]。无人机携载的缓存空间记为hvbit。视频文件库中有f个视频文件，视频文件集表示为f＝＝{1,2...,f}，视频文件的大小都是相同的，记为sbit。svc分层文件分为基础层和若干个增强层，表示为l＝＝{1,2,...,l}，其中第一层为基础层文件，其余层为增强层文件。同理d2d用户请求视频文件有l个质量等级。其中质量等级为l，视频文件也共有l层文件。

假设每层的子文件大小都是一致的记为obit。所有d2d用户同时请求文件，如果d2d用户n请求视频文件f的质量等级为l，那么d2d用户n需要请求的内容为{1,2,...,l}共l层视频文件，此时记否则

其中单独解码基本层码流仅提供必需的基本视频质量，而通过增强层码流和基本层码流共同解码，可提高视频解码后的质量，且随着接收的增强层码流越多，解码后视频质量越好，但是增强层码流不依赖于基本层是不能单独解码出视频。为了充分利用d2d用户和无人机的缓存空间，本实施例设定d2d用户只缓存基础层文件，无人机既可以缓存基础层文件，也可以缓存增强层文件。

若用户自身没有缓存请求的内容，首先向附近的d2d用户请求内容，若d2d用户无法满足该用户的请求，则向无人机请求缓存内容。d2d用户和无人机通过向d2d用户分享缓存内容获得效用。其中请求的缓存内容具体为某个视频文件。

步骤s110：进行初始化参数设置。

具体地，根据d2d用户个数和和缓存内容个数构建d2d用户缓存放置指示矩阵，利用随机缓存获得初始化d2d用户缓存放置信息；根据时隙个数构建无人机飞行轨迹指示矩阵，利用圆形固定轨迹获得初始化无人机飞行轨迹信息；根据可缓存内容个数和质量等级构建无人机缓存放置指示矩阵，利用随机缓存获得初始化无人机缓存放置信息。

其中为d2d用户缓存变量，d2d用户缓存放置矩阵cn为的集合，cn具体表示为：

进一步地，cn∈{0，1}^f×n,f∈f,n∈n，n表示n个d2d用户，f表示视频文件库中有f个内容，表示d2d用户n缓存视频文件f的基础层，反之则

其中，无人机沿固定半径圆轨迹飞行实质为无人机飞行轨迹指示矢量矩阵，定义无人机飞行轨迹指示矢量矩阵表示为v(t)＝(x(t),y(t),h)。

无人机缓存放置矩阵cv为的集合，具体表示为：其中cv∈{0,1}^f×l,f∈f,l∈l，其中v用来代表无人机，l表示svc分层文件的层数，f表示视频文件库中有f个内容，表示无人机缓存视频文件f的第l层，反之则

步骤s120：根据初始化参数优化d2d用户缓存放置信息。

其中d2d用户缓存放置信息为矩阵的表示形式，具体地，根据初始化参数中的输入的无人机缓存放置信息和无人机飞行轨迹信息利用交换匹配得到优化后的的d2d用户缓存放置信息。

其中步骤s120具体包括以下子步骤：

步骤s1201：建立初始化匹配状态，同时设置第一最大迭代次数。

具体地，输入无人机飞行轨迹信息和无人机缓存放置信息，利用gale-shapley算法建立初始化匹配状态。

其中在建立初始化匹配状态前，还包括，确定偏好列表。

具体地，利用内容缓存在d2d用户中产生的缓存效用建立每个d2d用户对所有内容的第一偏好列表。利用内容缓存在不同d2d用户产生的缓存效用建立每个内容对所有d2d用户的第二偏好列表。其中内容就是指视频文件f的基础层文件。

具体地，第一偏好列表为每个d2d用户对所有内容的喜好排序，其中d2d用户越偏好哪个内容，则其计算出的缓存效用越高，该内容在第一偏好列表中的等级越高。第二偏好列表是指内容缓存在哪个d2d用户中可以获得更高的缓存效用，就更喜欢哪个d2d用户，该d2d用户在第二偏好列表中的等级越高。

其中d2d用户n中的视频文件f的基础层文件的效用为其中ε为d2d用户分享单位内容后的收益，ρ为在d2d用户中缓存单位视频文件的成本，o为子层文件大小，φn为满足于d2d用户n建立d2d通信连接的d2d用户集合，ann'为接收d2d用户n'从发送d2d用户n处获得所请求的内容的指示，当接收d2d用户n'从发送d2d用户n处获得所请求的内容，ann'＝1，反之则ann'＝0，rnn'为发送d2d用户n与接受d2d用户n'之间的传输速率，表示用户是否请求内容，其中若d2d用户n'请求的内容为{1,2,...,l}共l层视频文件，此时记否则

其中初始化匹配状态为具体哪个内容缓存在哪个d2d用户中，具体根据第一偏好列表和第二偏好列表获取内容和d2d用户的匹配状态。

初始化匹配状态的建立包括，其中在第二偏好列表中，每个视频基础层文件向该偏好列表中等级高的d2d用户发起请求。此时根据第一偏好列表中的内容，每个d2d用户接受在第一偏好列表中等级高的视频基础层文件，该视频基础层文件就缓存在该d2d用户中。

当每个d2d用户的缓存空间占满或者未匹配的视频基础层文件被所有d2d用户拒绝时，初始化匹配状态结束。

步骤s1202：根据初始化匹配状态，判断视频基础层文件的缓存位置是否需要交换。

其中，任选两个d2d用户，以及从每个d2d用户中任选一个视频基础层文件，如果两个基础层文件在交换之后能带来的缓存效用增加，且所有被缓存的内容的缓存效用总和增加u，那么这两个视频基础层文件就交换缓存位置，否则两个视频基础层文件的缓存位置不进行交换。

其中缓存效用是以被请求的缓存内容的大小和传输速率的乘积来定义的，缓存的内容被越多d2d用户请求，且传输速率越高，内容缓存效用越高。

具体地，由上述可知，缓存在d2d用户n中的视频文件f的基础层文件的效用表示为

进一步地，视频文件f的第l层文件缓存在无人机中的效用为其中εv为uav分享单位内容后的收益，ρv为在uav中缓存单位视频文件的成本系数，代表着d2d用户是否需要从无人机获得视频文件的基础层文件或增强层文件。表示d2d用户n需从无人机中获取视频文件f的第l层，反之则rn[t]为t时隙无人机向d2d用户n传输视频文件的速率。具体的表示为其中l表示svc分层文件的层数，表示d2d用户n是否需要请求的内容为{1,2,...,l}共l层视频文件，d2d用户n需要请求的内容为{1,2,...,l}共l层视频文件，此时记否则

其中其中β0表示参考距离为d0＝1m时的地空信道增益，σ²为加性高斯白噪声的功率谱密度。bn为分配给uav和d2d用户n的通信带宽，p0为无人机对d2d用户n的发送功率。

系统内的缓存效用总和记为其中为缓存在d2d用户n中的视频文件f的基础层文件的效用，为视频文件f的第l层文件缓存在无人机中的效用，为d2d用户缓存放置信息，表示d2d用户n缓存视频文件f的基础层，反之则为无人机缓存放置信息，表示无人机缓存视频文件f的第l层，反之则

步骤s1203：判断交换次数是否达到第一指定迭代次数。

若未达到第一指定迭代次数，则继续交换。

若达到第一指定迭代数次，则执行步骤s1204。步骤s1204：交换匹配结束，得到优化后的d2d用户缓存放置信息。

其中由于d2d用户缓存放置信息具体为的矩阵，1表示缓存该文件，0表示不缓存。决定交换视频基础层文件之后缓存新内容，则的值为1，由上述交换匹配获得到具体的0-1数值，即获得了新的矩阵来表示d2d用户缓存放置信息。

步骤s130：根据优化后的d2d用户缓存放置信息优化无人机飞行轨迹信息。

具体地，步骤s130包括以下子步骤：

步骤s1301：将优化后的d2d用户缓存放置信息cn和初始参数中的无人机缓存放置信息。

步骤s1302：通过近似凸优化得到优化后的的无人机飞行轨迹v。

具体地，对rn[t]在任意给定内点vj[t]处的一阶展开，一阶展开后的公式表示为：

利用cvx工具箱对该问题进行求解得到v[t]的具体值，即得到优化后的无人机飞行轨迹信息。

步骤s140：根据优化后的无人机飞行轨迹优化无人机缓存放置信息。

其中无人机缓存放置信息为矩阵的表示形式，步骤s140具体包括以下子步骤：

步骤s1401：将优化后的d2d用户缓存放置信息cn和优化后的无人机飞行轨迹v作为输入。

步骤s1402：通过动态规划获得优化后的无人机缓存放置信息cv。

其中根据svc编码特性，当d2d用户可以获得{1,2,...,l-1}层文件时，无人机缓存第l层子文件才有意义，才能产生缓存效用，其中每个文件能产生缓存效益的组合有2l-1个。

由于每个分组文件的组合占用的缓存空间大小不同，产生的缓存效用不同。因此可以使用现有技术中的动态规划求解，具体使用分组背包问题进行求解。

具体地，初始化f(2l-1)个分层文件组合的大小sf,i和产生的缓存效用vf,i，其中i表示从1到2l-1进行取值。价值函数v(0,0)＝0，无人机缓存剩余容量h＝hv，f＝1，v(f,h)为前f组视频文件占用空间h能获得的最大效用，不断更新转移状态方程为v(f,h)＝max{v(f,h),v(f,h-sfi)+vfi}直至h＝0，f＝f。v(f,hv)为能获得的最大缓存效用，根据状态转移方程中的v(f,h)的变化得出优化后的无人机缓存放置信息。

具体地，在更新状态转移方程v(f,h)时，加入某个视频文件时则的值为1，反之为0，也就是说在更新状态方程时也在更新从而根据得到优化后的无人机缓存放置信息。

下面对现有技术中的动态规划过程做以具体解释，动态规划的核心是根据状态转移方程得到最大缓存效用v(f,hv)。在更新过程中，从h＝hv，f＝1至h＝0，f＝f不断遍历，最终获得优化后的无人机缓存放置信息。具体分为两步：

首先进行初始化：f(2l-1)个文件的大小sf,i和效用vf,i，定义最佳缓存选择指示矩阵为num∈{0,1，...,i...,2l-1}^f×h，剩余缓存容量为h时缓存第f组的最佳缓存选择num(f,h)＝0。

初始化后，具体分为两步：

第一步：获得分组背包最优解。其中包括以下步骤：步骤1、初始化价值函数v(0,0)＝0，无人机剩余缓存容量h＝hv,组别f＝1，分组文件编号i＝1。步骤2、对f组文件进行遍历。步骤3、对剩余缓存容量由大到小进行遍历。步骤4、对第f个文件的2l-1个文件组合进行遍历。

进一步地，根据v(f,h)＝max{v(f,h),v(f,h-sfi)+vfi}得到v(f,h)，若v(f,h)发生更新，则更新num(f,h)＝i。4、遍历完成获得最优解v(f,hv)。

第二步：获得无人机缓存放置策略。其中包括以下步骤：步骤1、初始化无人机剩余缓存容量为h＝hv，组别f＝f。步骤2、根据步骤1中获得的num矩阵，如果num(f,h)＞0，则无人机缓存f文件的第i＝num(f,h)个文件组合,即如果i≤5，那么l＝i，反之则l＝i-l+1。步骤3、更新f＝f-1，h＝h-sf,i，不断运行步骤2、3直至h＝0。

其中，预先设置第二指定迭代次数，重复步骤s120-s140直至达到第二指定迭代次数，将第二指定迭代次数下获得的d2d用户缓存放置、无人机飞行轨迹和无人机缓存放置信息为最佳d2d用户缓存放置、最佳无人机飞行轨迹和最佳无人机缓存放置信息。

若未达到迭代次数，则开始新一轮的迭代。具体将该迭代次数下得到的优化后的d2d用户缓存放置、无人机飞行轨迹和无人机缓存放置信息重新作为输入，重新执行步骤s120-140，作为举例，若第n次迭代后仍未达到第二指定迭代次数，则利用第n次迭代后得到的优化后的输入的无人机缓存放置信息、无人机飞行轨迹信息重新作为输入，确定第n+1次迭代下的优化后的d2d用户缓存放置信息。

以及利用第n+1次迭代后得到的优化后的d2d用户缓存放置信息和第n次迭代后的优化后的无人机缓存放置信息作为输入，确定第n+1次迭代下的优化后的无人机飞行轨迹信息。

以及利用第n+1次迭代后得到的优化后的d2d用户缓存放置信息和第n+1次迭代下的优化后的无人机飞行轨迹信息作为输入，确定第n+1次迭代下的优化后的无人机缓存放置信息。

重复上述步骤，直至迭代次数达到第二指定迭代次数，执行步骤s150：将第二指定迭代次数下获得的优化后的d2d用户缓存放置、无人机飞行轨迹和无人机缓存放置信息作为最佳d2d用户缓存放置、最佳无人机飞行轨迹和最佳无人机缓存放置信息输出。

值得注意的是，第一和第二指定迭代次数为工作人员根据实际情况进行设置，具体数值在此不进行限定，同时第一和第二指定迭代次数的具体数值不相同。

如图2所示，为本申请提供的部署在无人机中的无人机网络部署和资源分配装置，该装置用于对整个无人机辅助d2d蜂窝网络的网络部署和资源分配进行优化。

具体地，其中无人机网络部署和资源分配装置包括信息初始化处理器201、d2d用户最佳缓存放置处理器202、无人机最佳飞行轨迹处理器203、无人机缓存放置处理器204、优化控制处理器205。

信息初始化处理器201，用于进行初始化参数设置。

d2d用户缓存放置处理器202与信息初始化处理器201连接，用于优化d2d用户缓存放置信息。

无人机最佳飞行轨迹处理器203分别与d2d用户缓存放置处理器202和信息初始化处理器201连接，用于根据优化后的d2d用户缓存放置信息优化无人机飞行轨迹信息。

无人机缓存放置处理器204分别与d2d用户缓存放置处理器202和无人机最佳飞行轨迹处理器203连接，用于根据优化后的无人机飞行轨迹优化无人机缓存放置信息。

优化控制处理器205分别与d2d用户缓存放置处理器202、无人机最佳飞行轨迹处理器203以及无人机缓存放置处理器204连接，用于判断重复优化d2d用户缓存放置、无人机飞行轨迹和无人机缓存放置信息是否达到第二指定迭代次数，若达到第二指定迭代次数，则将第二指定迭代次数下的优化后的d2d用户缓存放置、无人机飞行轨迹和无人机缓存放置信息作为最佳的d2d用户缓存放置、最佳无人机飞行轨迹和最佳无人机缓存放置信息。若未达到第二指定迭代次数，则开始新一轮迭代。

本申请具有以下有益效果：

(1)本申请在无人机辅助蜂窝网络中引入d2d通信和边缘缓存技术，一方面利用了d2d通信可以有效扩大系统容量，提高系统性能的优点，另一方面通过在无人机和d2d用户终端处部署缓存，大大减少了网络中的重复传输，使得d2d用户获得高速分发的内容，提高了d2d用户体验质量和缓存内容效用，同时节省系统内能量消耗。

(2)本申请在无人机辅助蜂窝网络中引入d2d通信和边缘缓存的基础上，将d2d用户缓存放置、无人机飞行轨迹和无人机缓存放置联合优化。其中d2d用户与无人机协同缓存可以有效的利用d2d用户和无人机的缓存空间，无人机飞行轨迹会决定不同时隙无人机与d2d用户之间的相对位置，从而影响d2d用户获取视频文件的传输速率。相比于单独考虑这三个变量并优化来说，联合优化能进一步的提高传输速率、充分利用缓存空间，获得更大的缓存效用。

(3)本申请利用交换匹配解决d2d用户缓存放置，利用近似凸优化解决无人机飞行轨迹、利用动态规划解决无人机缓存放置。在优化缓存效用的同时，兼顾了整体的资源分配，帮助回程链路卸载流量，从而使整个网络的性能都有多提升。

以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特殊进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。