CN105187849A - 一种基于d2d和蜂窝网络的可伸缩视频多播资源分配的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于D2D和蜂窝网络的可伸缩视频多播资源分配的方法，其特征是按如下步骤进行：1将移动设备划分为蜂窝设备和D2D设备；2将视频流分割为基础层和增强层；3基站为每个视频层选择各自的调制编码方式并进行传输；4蜂窝设备和第一优先级设备接收视频层；第一优先级设备再传输给次优先级设备；5统计蜂窝设备、第一优先级设备和次优先级设备所接收到的视频层总数并计算效用值。本发明能提高频谱利用率，增加网络环境中的设备容量，解决频谱资源紧张的问题，从而有效提高网络环境整体的吞吐量，设备也能够接收提供到更好的视频质量。

Description

一种基于D2D和蜂窝网络的可伸缩视频多播资源分配的方法

技术领域

本发明涉及人工智能领域，具体的说是一种基于D2D和蜂窝网络的可伸缩视频多播资源分配的方法。

背景技术

随着电信技术的发展，3G和4G技术已经被用于视频点播，在线视频，在线游戏Iptv等等，下一代无线通信技术5G面向2020年无线移动网络整体需要具备1000倍的移动流量提供能力，单位面积吞吐量需要达到目前4G的1000倍甚至更高(100Gbps/km2以上)。其中视频服务占据79％的市场总流量。所以，为了提高蜂窝网络的整体性能，提高日益短缺的频谱资源利用率，满足设备对传输速率的需求的相关技术成为当前技术研究的热点。为了合理的分配视频多播组的有限资源，在下一代移动通信网络中解决视频多播中资源分配的两个关键性技术：自适应调制编码技术(Adapticemodulationandcoding，AMC)和可伸缩视频编码(ScalableVideoCoding，SVC)机制，使得网络环境内的蜂窝设备和D2D设备的接收视频质量更好，提高系统的整体的效用。

WuXL，ChenYY，YuanXP，etal..Jointresourceallocationandpowercontrolforcellularanddevice-to-devicemulticastbasedoncognitiveradio[J].IETCommunications，2014，8(16):2805-2813在下一代移动网络通信，为了提高蜂窝网络的整体性能，提高日益短缺的频谱资源利用率，满足设备对传输速率的需求的相关技术成为当前技术研究的热点。其中D2D通信被作为一种提高频谱利用率的技术被引起了广泛的关注，但是只是泛泛说了通信，并没有具体应用。

ZhouH，JiYS，LiJ，etal，JointmodeselectionMCSassignment，resourceallocationandpowercontrolforD2Dcommunicationunderlayingcellularnetwork[C].IEEEWirelessCommunicationsandNetworkingWCNC，Istanbul，TurKey，2014:1667-1672提到了自适应调制编码，但是只是根据D2D链路质量选择不同的MCS并没有详细的为每个视频层选择合适的调制方式，这样的MCS选择会导致资源粒子的浪费。

LiJ，BaoZM，ZhangCX，etal..ScalableVideoMulticastwithJointResourceAllocationandAdaptiveModulationandCodingoverMultipleBaseStationNetworks[C].IEEEInternationalConferenceonNetworking，SensingandControl(ICNSC)，TaipeiApril2015:134-139.中的分层视频多播中只是提到系统蜂窝设备的吞吐量，没有考虑引入D2D设备，很多边缘设备由于信道质量差，可能无法接收信号，导致系统的整体效用函数值很低。

YuGD，XuLK，FengDQ，etal..JointModeSelectionandResourceAllocationforDevice-to-DeviceCommunications[J].IEEETransactionsonCommunications，2014，62(11):3814-3824.虽然都提到在蜂窝网络引入了D2D，并且分析了在这样混合网络中的资源分配和模式选择问题，但是都提出在分配功率和控制干扰问题，在此方式中引入了可伸缩视频多播和自适应调制编码解决系统总的资源粒子的合理分配问题。

HUANGCW.HUANGS.WUPH.etal...olm:OppoitunisticlayeredmulticastingforscalableIPTVoverMobileWiMAX[J].IEEETransactiononMobileComputing，2012，11(3):453-463.将机会传输和分层编码和自适应编码相结合，提出了一种适用于Wimax(802.16)带宽无线网络的多播传输方式，但也是在传统视频多播技术。

西安交通大学的廖学文等人发表的“一种蜂窝网络中引入D2D技术的下行频谱资源分配方法”只是介绍D2D技术下行频谱资源的分配，而且没有说明具体应用。

发明内容

本发明为克服现有技术存在的不足之处，提供一种基于D2D和蜂窝网络的可伸缩视频多播资源分配的方法，以期能提高频谱利用率，增加网络环境中的设备容量，解决频谱资源紧张的问题，从而有效提高网络环境整体的吞吐量，设备也能够接收提供到更好的视频质量。

本发明为达到上述发明目的采用如下技术方案：

本发明一种基于D2D和蜂窝网络的可伸缩视频多播资源分配的方法，其特点是应用于由服务器、基站和X个移动设备所组成的网络环境中，假设在所述网络环境中，所述基站要传输视频流s给X个移动设备，且所述视频流s中的每一帧都包含T个资源粒子数，则按如下步骤进行一帧资源粒子的资源分配：

步骤1、在所述网络环境中，所述基站将所述X个移动设备划分为K个蜂窝设备{UC₁,UC₂,...,UC_k,...,UC_K}和N个D2D设备{D2D₁,D2D₂,...,D2D_n,...,D2D_N}；UC_k表示第k个蜂窝设备；D2D_n表示第n个D2D设备；且第n个D2D设备D2D_n包括第n个第一优先级设备和第n个次优先级设备；1≤k≤K；1≤n≤N；K≥2N；

步骤2、所述服务器中的视频编码器将所述视频流s分割为由一个基础层和L-1个增强层构成的L层视频层{VD₁,VD₂,...,VD_l,...,VD_L}并发送给所述基站；VD_l表示第l层视频层；

步骤3、假设所述基站传输所述L层视频层中的每个视频层的固定速率为ν；所述网络环境中基站可用的调制编码方式记为{MCS₁,MCS₂,…,MCS_m,…,MCS_M}；MCS_m表示第m种调制编码方式；所述基站为每个视频层选择各自的调制编码方式，并根据所述固定速率ν通过正交使用T个资源粒子将所述L层视频层从基础层开始逐层传输给所述K个蜂窝设备和N个第一优先级设备；

步骤4、假设第k个蜂窝设备UC_k接收到α_k层视频层；第n个第一优先级设备接收到β_n层视频层；则所述第n个第一优先级设备根据所述固定速率ν通过复用蜂窝设备上行链路T个资源粒子直接将所接收到β_n层视频层分层传输给所述第n个次优先级设备；且第k个蜂窝设备UC_k只能同时被一个D2D设备复用；

步骤5、假设所述第n个次优先级设备接收到γ_n层视频层；统计所述K个蜂窝设备和N个第一优先级设备和N个次优先级设备所接收到的视频层总数，记为统计X个移动设备的固定速率，记为t表示视频层总数Γ中的任意一视频层；

步骤6、利用式(1)计算X个移动设备的效用值U(V)：

目标函数：U(V)＝logV(1)

约束条件： $x_{l,m}^{\[s\]}\≤1.l=1...L---\left(2\right)$

${\mathrm{\Σ}}_{m=1}^M{\mathrm{\Σ}}_{l=1}^L{x}_{l,m}^{\[s\]}{\mathrm{\τ}}_{l,m}^{\[s\]}\≤T---\left(3\right)$

式(1)表示以效用值U(V)表征整个网络环境的数据吞吐量；

式(2)中的为指示函数，当视频流s的视频层l使用MCSm进行传输时，指示函数值是1，否则0，表示每个视频层只能选择一种编码方式进行传输；

式(3)的限制条件表示为系统总的可用资源数目是T。

本发明所述的基于D2D和蜂窝网络的可伸缩视频多播资源分配的方法的特点也在于，

所述步骤3中所述基站是按如下步骤通过正交使用T个资源粒子将所述L层视频层从基础层开始逐层传输给所述K个蜂窝设备和N个第一优先级设备：

步骤3.1、初始化l＝1；

步骤3.2、假设第l层视频层VD_l所分配的调制编码方式为第m种调制编码方式MCS_m；所述第m种调制编码方式MCS_m中的资源粒子能达到的传输速率为R_m，则所述基站传输所述第l层视频层VD_l时，从所述T个资源粒子中消耗的资源粒子个数为τ_l,m＝v/R_m；并剩余T-τ_l,m个资源粒子；

步骤3.3、将l+1赋值给l；将m+1赋值给m；将T-τ_l,m赋值给T；判断l＞L或T＜v/R_M是否成立，若成立，则表示所述基站完成一帧资源粒子的资源分配；否则，返回步骤3.2执行。

所述步骤4中所述第n个第一优先级设备是按如下步骤通过复用蜂窝设备上行链路T个资源粒子直接将所接收到β_n层视频层分层传输给所述第n个次优先级设备：

步骤4.1、初始化l＝1；

步骤4.2、假设第l层视频层VD_l所分配的调制编码方式为第m′种调制编码方式MCS_m′；1≤m′≤M；所述第m′种调制编码方式MCS_m′中的资源粒子能达到的传输速率为R_m′，则所述第n个第一优先级设备传输所述第l层视频层VD_l时，从所述T个资源粒子中消耗的资源粒子个数为τ_l,m′＝v/R_m′；并剩余T-τ_l,m′个资源粒子；

步骤4.3、将l+1赋值给l；将m′+1赋值给m′；将T-τ_l,m′赋值给T；判断l＞β_n或T＜v/R_M是否成立，若成立，则表示所述基站为第n个第一优先级设备完成一帧资源粒子的资源分配；否则，返回步骤4.2执行。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明相对于传统蜂窝视频多播，引入了D2D技术以后，N个第一优先级设备和相对应的次优先级设备通过复用蜂窝上行频谱资源，提高了系统的频谱利用率，解决了在下一代移动通信中频谱资源紧张的问题，同时提高网络环境的整体性能，为设备接收视频提供更好的服务。

2、本发明首先通过基站将网络环境中所有设备划分成了蜂窝设备和D2D设备，这样可以使得网络环境中本来接收不到信号的设备或者接收信号很弱的设备，基站将这些设备以D2D设备的形式接入网络环境，扩大了网络环境中的设备容量，从而设备可以接收到视频或者视频清晰度得以提高。

3、本发明通过为D2D之间的视频传输同样进行分层传输，基站从视频层的基础层开始逐步为每个视频层选择调制编码方式，克服了只根据D2D链路质量选择调制编码方案，合理的详细为每个视频层分配了系统有限的资源粒子。

附图说明

图1为本发明的网络环境设备分布图；

图2为本发明MCS方式参数对比表；

图3为本发明流程图。

具体实施方式

本实施例中，如图1所示，一种基于D2D和蜂窝网络的可伸缩视频多播资源分配的方法，是应用于由服务器、基站和X个移动设备所组成的网络环境中，假设在网络环境中，基站要传输视频流s给X个移动设备，且视频流s中的每一帧都包含T个资源粒子数，该方法是在对单个蜂窝网络环境内D2D进行分组时，每个D2D分组的第一优先级设备(PrimaryusersPU)，是直接和基站进行通信，然后直接将接收到的视频流的数据转发给对应的每个D2D分组的次优先级设备(SecondaryusersSU)，基站对蜂窝设备和每个D2D设备进行可伸缩视频多播的资源分配，采用贪婪算法为每个视频层选择合适的调制编码方式，直至所有视频层传输完毕或者网络环境中没有足够的资源粒子传输视频层。资源粒子是指系统中的最小资源分配单位，它可以是指系统带宽的时域、频域，也可以是时域与频域的结合，假设视频流s中的每一帧都包含80个资源粒子数；

如图3所示，具体地说，是按如下步骤进行一帧资源粒子的资源分配：

步骤1、在网络环境中，基站将X个移动设备划分为K个蜂窝设备{UC₁,UC₂,...,UC_k,...,UC_K}和N个D2D设备{D2D₁,D2D₂,...,D2D_n,...,D2D_N}；UC_k表示第k个蜂窝设备；D2D_n表示第n个D2D设备；且第n个D2D设备D2D_n包括第n个第一优先级设备和第n个次优先级设备；1≤k≤K；1≤n≤N；K≥2N；

假设网络环境中，基站将3个设备划分成一个D2D设备和一个蜂窝设备，并且D2D设备复用蜂窝设备的上行链路资源，设备随机分布在基站的周围，所有设备的信干燥比都要大于设备信干燥比门限值，假设设备的SINR的门限值是5dB。并且由于D2D复用蜂窝上行链路资源对基站产生的干扰不能超过基站干扰门限值，假设基站受到的干扰值I固定为10db，小于基站预设的干扰门限。为了方便计算，设定第一优先级设备距离基站的距离是1200米，D2D的次优先级设备距离第一优先级设备是100米，蜂窝设备距离基站的距离是1000米，根据现有的设备水平，假设设备发送功率P为46dbm，天线增益h_a和噪声指数NF分别为17db和5db，次优先级设备受到的干扰值I固定为10db。网络环境中的路径损耗模型为：PL(db)＝35.2+35log₁₀d(d[km])，其中d为第一优先级设备和蜂窝设备离基站的距离或者次优先级设备与第一优先级设备之间的距离，则设备的SINR＝P+h_a-I-NF-PL，

由上式可计算出蜂窝设备链路信干噪比是12.8dB，第一优先级设备的链路信干噪比是：10.03dB，次优先级设备的链路信干噪比是47.8dB；

步骤2、服务器中的视频编码器利用可伸缩视频编码方法将视频流s分割为由一个基础层和L-1个增强层构成的L层视频层{VD₁,VD₂,...,VD_l,...,VD_L}并发送给基站；VD_l表示第l层视频层；

服务器中的视频编码器利用可伸缩视频编码方法将一个视频流分一个基础层和5个增强层，构成的L＝6层视频层{VD₁,VD₂,…,VD₆}，并且各个层存在依赖性，任何一层没有被设备正确解码，那么所有这一层以上的视频层对设备都是无效的，尽管设备可能接收到并正确解码。也就是说，只有所有的第1层到第l个视频层被设备接收并正确解码后，视频层l才对该设备是有效的；

步骤3、假设基站传输L层视频层中的每个视频层的固定速率为ν；网络环境中可用的调制编码方式记为{MCS₁,MCS₂,…,MCS_m,…,MCS_M}；MCS_m表示第m种调制编码方式；基站为每个视频层选择各自的调制编码方式，并根据固定速率ν通过正交使用T个资源粒子将L层视频层从基础层开始逐层传输给K个蜂窝设备和N个第一优先级设备；

本实施例中，假设基站传输6层视频层中的每个视频层的固定速率是64Kbps；网络环境中可用的调制编码方式MCSm共计6种，记为{MCS₁,MCS₂,…,MCS₆}，如表2，MCS的标识索引值越大，也就是调制编码方式级别越高，它能提供的粒子所能承担传输数据数率越大，在固定层速率下消耗的资源粒子也就越少，并且设备的链路质量越好，所能支持的调制编码方式级别越高。基站采用贪婪算法为每个视频层选择合适的调制编码方式。贪婪算法的选择的结果是以从视频层的基础层对应调制编码方式MCS1开始，6个视频层对应6中调制编码方式一一对应，但是设备接收视频层的最高调制编码方式级别的所需要信干燥比不能大于设备的信干燥比，并且一个视频流的第l视频层使用MCSm进行调制编码，那么该视频流的第l+1视频层如果被传输所使用的调制编码级别必须大于等于传输第l层视频层所使用的调制编码方式，具体的说：

步骤3.1、初始化l＝1；

步骤3.2、假设第l层视频层VD_l所分配的调制编码方式为第m种调制编码方式MCS_m；第m种调制编码方式MCS_m中的资源粒子能达到的传输速率为R_m，则基站传输第l层视频层VD_l时，从T个资源粒子中消耗的资源粒子个数为τ_l,m＝v/R_m；并剩余T-τ_l,m个资源粒子；

在网络环境的一个帧中，基站分配给多播视频流的资源粒子数目为80，利用贪婪算法为从视频层的基础层开始逐步为设备的每个视频层选择合适的调制编码方式传输6个视频层给1个蜂窝设备和1个第一优先级设备，贪婪算法为视频层的基础层所分配的调制编码方式为第1种调制编码方式MCS₁；第1种调制编码方式MCS₁中的资源粒子能达到的传输速率为4.8Kbps，所需的信干燥比是3.716dB，则基站传输基础层时，从T＝80个资源粒子中消耗的资源粒子个数为τ_l,m＝[V/R_m]＝[64Kbps/4.8Kbps]＝14；并剩余T-τ_l,m＝80-14＝66个资源粒子；设备根据基站到蜂窝设备以及基站到第一优先级设备链路的信干噪比接收到了基础层，再传输下一个视频层；

步骤3.3、将l+1赋值给l；将m+1赋值给m；将T-τ_l,m赋值给T；判断l＞L或T＜v/R_M是否成立，若成立，则表示基站完成一帧资源粒子的资源分配；并执行步骤4；否则，返回步骤3.2执行；

贪婪算法为视频层的第二个视频层所分配的调制编码方式为第2种调制编码方式MCS₂；第2种调制编码方式MCS₂中的资源粒子能达到的传输速率为7.2Kbps，此时所需要的信干燥比要达到5.947dB，则基站传输第l层视频层VD_l时，从T＝66个资源粒子中消耗的资源粒子个数为τ_l,m＝[V/R_m]＝[64Kbps/7.2Kbps]＝9；并剩余T-τ_l,m＝66-9＝57个资源粒子；依次按照上述分配，直至6个视频层传输完毕，则表示基站完成一帧资源粒子的资源分配，如步骤1计算所得蜂窝设备链路信干噪比是12.8dB，第一优先级设备的链路信干噪比是：10.03dB，设备根据自身的信干噪比接收视频层，最后一个蜂窝设备接收到4个视频层和一个第一优先级设备接收的3个视频层；

步骤4、假设第k个蜂窝设备UC_k接收到α_k层视频层；第n个第一优先级设备接收到β_n层视频层；则第n个第一优先级设备根据固定速率ν通过复用蜂窝设备上行链路T个资源粒子直接将所接收到β_n层视频层分层传输给第n个次优先级设备；且第k个蜂窝设备UC_k只能同时被一个D2D设备复用；

步骤4.1、初始化l＝1；

步骤4.2、假设第l层视频层VD_l所分配的调制编码方式为第m′种调制编码方式MCS_m′；1≤m′≤M；第m′种调制编码方式MCS_m′中的资源粒子能达到的传输速率为R_m′，则第n个第一优先级设备传输第l层视频层VD_l时，从T个资源粒子中消耗的资源粒子个数为τ_l,m′＝v/R_m′；并剩余T-τ_l,m′个资源粒子；

在网络环境的一个帧中，第一优先级设备通过复用蜂窝设备上行链路80个资源粒子直接将所接收到3层视频层分层传输给次优先级设备，基站利用贪婪算法为从视频层的基础层开始逐步为设备的每个视频层选择合适的调制编码方式传输3个视频层给相应的次优先级设备，贪婪算法为视频层的基础层所分配的调制编码方式为第1种调制编码方式MCS₁；第1种调制编码方式MCS₁中的资源粒子能达到的传输速率为4.8Kbps，所需的信干燥比是3.716dB，则基站传输基础层时，从T＝80个资源粒子中消耗的资源粒子个数为τ_l,m＝[V/R_m]＝[64Kbps/4.8Kbps]＝14；并剩余T-τ_l,m＝80-14＝66个资源粒子；设备接收视频层的调制编码方式所需要的信干燥比不大于蜂窝设备到基站以及第一优先级设备到基站链路的信干噪比，次优先级设备根据自身的信干燥比来接收视频层的基础层，再传输下一视频层；

步骤4.3、将l+1赋值给l；将m′+1赋值给m′；将T-τ_l,m′赋值给T；判断l＞β_n或T＜v/R_M是否成立，若成立，则表示基站为第n个第一优先级设备完成一帧资源粒子的资源分配；并执行步骤5；否则，返回步骤4.2执行；

贪婪算法为视频层的第二个视频层所分配的调制编码方式为第2种调制编码方式MCS₂；第2种调制编码方式MCS₂中的资源粒子能达到的传输速率为7.2Kbps，此时所需要的信干燥比要达到5.947dB，则基站传输第2层视频层VD₂时，从T＝66个资源粒子中消耗的资源粒子个数为τ_l,m＝[V/R_m]＝[64Kbps/7.2Kbps]＝9；并剩余T-τ_l,m＝66-9＝57个资源粒子；依次按照上述分配，直至3个视频层传输完毕，则表示基站完成一帧资源粒子的资源分配；次优先级设备根据自身的信干燥比40.8，最后接收到了3个视频层；

步骤5、假设第n个次优先级设备接收到γ_n层视频层；统计K个蜂窝设备和N个第一优先级设备和N个次优先级设备所接收到的视频层总数，记为统计X个移动设备的固定速率，记为t表示视频层总数Γ中的任意一视频层；利用式(1)计算X个移动设备设备的效用值U(V)：

目标函数：U(V)＝logV(1)

约束条件： $x_{l,m}^{\[s\]}\≤1.l=1...L---\left(2\right)$

${\mathrm{\Σ}}_{m=1}^M{\mathrm{\Σ}}_{l=1}^L{x}_{l,m}^{\[s\]}{\mathrm{\τ}}_{l,m}^{\[s\]}\≤T---\left(3\right)$

式(1)表示以效用值U(V)表征整个网络环境的数据吞吐量，它表示设备的数据接收速率；

式(2)中的为指示函数，当视频流s的视频层l使用MCSm进行传输时，指示函数值是1，否则0，表示每个视频层只能选择一种编码方式进行传输；

式(3)的限制条件表示为系统总的可用资源数目是T。

由前几个步骤可知蜂窝设备和D2D设备总共接收到的视频层为10层，每层的固定速率是64Kbps，将数值代入式(1)，最后所得网络环境中的效用函数值是：2.806，代表整个网络环境的数据吞吐量。

Claims (3)

1.一种基于D2D和蜂窝网络的可伸缩视频多播资源分配的方法，其特征是应用于由服务器、基站和X个移动设备所组成的网络环境中，假设在所述网络环境中，所述基站要传输视频流s给X个移动设备，且所述视频流s中的每一帧都包含T个资源粒子数，则按如下步骤进行一帧资源粒子的资源分配：

步骤1、在所述网络环境中，所述基站将所述X个移动设备划分为K个蜂窝设备{UC₁,UC₂,...,UC_k,...,UC_K}和N个D2D设备{D2D₁,D2D₂,...,D2D_n,...,D2D_N}；UC_k表示第k个蜂窝设备；D2D_n表示第n个D2D设备；且第n个D2D设备D2D_n包括第n个第一优先级设备和第n个次优先级设备；1≤k≤K；1≤n≤N；K≥2N；

步骤2、所述服务器中的视频编码器将所述视频流s分割为由一个基础层和L-1个增强层构成的L层视频层{VD₁,VD₂,...,VD_l,...,VD_L}并发送给所述基站；VD_l表示第l层视频层；

步骤3、假设所述基站传输所述L层视频层中的每个视频层的固定速率为ν；所述网络环境中基站可用的调制编码方式记为{MCS₁,MCS₂,…,MCS_m,…,MCS_M}；MCS_m表示第m种调制编码方式；所述基站为每个视频层选择各自的调制编码方式，并根据所述固定速率ν通过正交使用T个资源粒子将所述L层视频层从基础层开始逐层传输给所述K个蜂窝设备和N个第一优先级设备；

步骤4、假设第k个蜂窝设备UC_k接收到α_k层视频层；第n个第一优先级设备接收到β_n层视频层；则所述第n个第一优先级设备根据所述固定速率ν通过复用蜂窝设备上行链路T个资源粒子直接将所接收到β_n层视频层分层传输给所述第n个次优先级设备；且第k个蜂窝设备UC_k只能同时被一个D2D设备复用；

步骤5、假设所述第n个次优先级设备接收到γ_n层视频层；统计所述K个蜂窝设备和N个第一优先级设备和N个次优先级设备所接收到的视频层总数，记为统计X个移动设备的固定速率，记为t表示视频层总数Γ中的任意一视频层；

步骤6、利用式(1)计算X个移动设备的效用值U(V)：

目标函数：U(V)＝logV(1)

约束条件： $x_{l,m}^{\[s\]}\≤1.l=1...L---\left(2\right)$

${\mathrm{\Σ}}_{m=1}^M{\mathrm{\Σ}}_{l=1}^L{x}_{l,m}^{\[s\]}{\mathrm{\τ}}_{l,m}^{\[s\]}\≤T---\left(3\right)$

式(1)表示以效用值U(V)表征整个网络环境的数据吞吐量；

式(2)中的为指示函数，当视频流s的视频层l使用MCSm进行传输时，指示函数值是1，否则0，表示每个视频层只能选择一种编码方式进行传输；

式(3)的限制条件表示为系统总的可用资源数目是T。

2.根据权利要求1所述的基于D2D和蜂窝网络的可伸缩视频多播资源分配的方法，其特征是，所述步骤3中所述基站是按如下步骤通过正交使用T个资源粒子将所述L层视频层从基础层开始逐层传输给所述K个蜂窝设备和N个第一优先级设备：

步骤3.1、初始化l＝1；

步骤3.2、假设第l层视频层VD_l所分配的调制编码方式为第m种调制编码方式MCS_m；所述第m种调制编码方式MCS_m中的资源粒子能达到的传输速率为R_m，则所述基站传输所述第l层视频层VD_l时，从所述T个资源粒子中消耗的资源粒子个数为τ_l,m＝v/R_m；并剩余T-τ_l,m个资源粒子；

步骤3.3、将l+1赋值给l；将m+1赋值给m；将T-τ_l,m赋值给T；判断l＞L或T＜v/R_M是否成立，若成立，则表示所述基站完成一帧资源粒子的资源分配；否则，返回步骤3.2执行。

3.根据权利要求1所述的基于D2D和蜂窝网络的可伸缩视频多播资源分配的方法，其特征是，所述步骤4中所述第n个第一优先级设备是按如下步骤通过复用蜂窝设备上行链路T个资源粒子直接将所接收到β_n层视频层分层传输给所述第n个次优先级设备：

步骤4.1、初始化l＝1；

步骤4.2、假设第l层视频层VD_l所分配的调制编码方式为第m′种调制编码方式MCS_m′；1≤m′≤M；所述第m′种调制编码方式MCS_m′中的资源粒子能达到的传输速率为R_m′，则所述第n个第一优先级设备传输所述第l层视频层VD_l时，从所述T个资源粒子中消耗的资源粒子个数为τ_l,m′＝v/R_m′；并剩余T-τ_l,m′个资源粒子；

步骤4.3、将l+1赋值给l；将m′+1赋值给m′；将T-τ_l,m′赋值给T；判断l＞β_n或T＜v/R_M是否成立，若成立，则表示所述基站为第n个第一优先级设备完成一帧资源粒子的资源分配；否则，返回步骤4.2执行。