Hierarchical Coded Caching
在非高峰时段缓存流行内容是一种减少高峰时段网络负载的策略。最近的工作已经显示出显着的好处，设计这样的缓存策略，不仅在本地提供的内容的一部分，但也提供编码的多播机会，甚至在用户之间有不同的需求。利用这两个增益被证明是近似最佳的高速缓存系统与一个单一的高速缓存层。出于实际情况下，我们认为在这项工作中的分层内容分发网络的两层缓存。我们提出了一个新的缓存方案，结合了两种基本的方法。第一种方法在每个层内提供编码多播机会;第二种方法提供跨多个层的编码多播机会。通过在这两种方法之间取得适当的平衡，我们表明，该方案实现了最佳的通信速率在一个恒定的乘法和加法的差距。我们进一步表明，有没有在两个层中的每一个的速率之间的张力，以上述差距。因此，两个层可以同时以近似最小速率操作。
2014-06-06 cs.IT cs.NI math.IT
On the Achievability of Coded Multicasting Fronthaul Delivery in Fog-Aided Networks
雾网络受益于边缘节点（EN）的内容缓存以及到云的前传连接。在以前的工作中，专用和多播前传链路已被认为是在不同的假设下与归一化的传输时间（NDT）作为一个标准来衡量性能。虽然在不同的缓存场景中已经广泛研究了专用链路，但是在2 × 2雾网络的假设下已经开发了多播链路，其中云连接到服务于两个用户的两个EN。扩展到任意数量的EN和用户仅提供可实现性能的下限。相比之下，这封信提出了一个可实现的编码多播方案的一般M-by-K雾网络与M个EN和K个用户。所提出的方案的最优性进行了评估，使用与理论下限的比较，以及使用数值分析。
2022-02-26 cs.IT math.IT
An Efficient Multiple-Groupcast Coded Multicasting Scheme for Finite Fractional Caching
编码多播已被证明可以提高内容分发网络的缓存性能，该网络在公共多播链路的下游具有多个缓存。然而，已经示出的实现顺序最优性能的方案需要将内容项划分成随着用户数量呈指数增长的多个分组[1]。本文首先将文献[2]中对可实现方案的分析扩展到异构缓存大小和需求分布的情况，给出了一个可实现的方案和当数据包数趋于无穷大而其余系统参数保持不变时的极限平均性能的上界。然后，我们展示了如何实现这个上限的方案可以很快松动有限内容分组的乘法缓存增益。为了克服这一限制，我们设计了一种新的多项式时间算法的基础上贪婪的本地图着色，同时保持相同的内容打包，恢复了显着的乘法缓存增益的一部分。我们的研究结果表明，可实现的计划提出的日期，以量化的限制性能，必须妥善设计的实际有限的系统参数。
2015-11-24 cs.IT math.IT
Coded Caching with Heterogenous Cache Sizes
我们研究异构缓存大小下的编码缓存方案。
2015-08-29 cs.IT cs.NI math.IT
Analysis and Optimization of Caching and Multicasting for Multi-Quality Videos in Large-Scale Wireless Networks
视频的有效传播是移动电信运营商的重要问题。在本文中，为了促进大规模的视频传播，我们研究了联合缓存和多播的多质量视频编码使用两种视频编码技术，即可伸缩视频编码（SVC），HEVC或H. 264在动态自适应流HTTP（DASH）分别，在大规模的无线网络。首先，对于每种类型的视频，我们提出了一个随机的缓存和组播方案，仔细反映了基于SVC的视频或基于DASH的视频描述层之间的关系。然后，对于每种类型的视频，我们推导出易于处理的表达式，成功的传输概率在一般和高用户密度区域，分别利用随机几何工具。分析结果表明，在高用户密度区域，当缓存概率增加时，具有一定质量的视频的成功传输概率相对于缓存概率的边际增加减小。接下来，对于每种类型的视频，我们考虑在高用户密度区域中的成功传输概率的最大化，这是一个具有非常大数量的优化变量的凸问题。我们提出了一个两阶段的优化方法，以获得一个低复杂度的近最优解，通过解决一个松弛凸问题和相关的包装问题。优化结果揭示了基于SVC的视频的层的缓存增益或基于DASH的视频的描述对其缓存概率的影响。最后，我们表明，所提出的解决方案，基于SVC和DASH的视频实现了显着的性能增益超过基线计划在一般和高用户密度区域，并展示了各自的操作区域，使用基于真实视频序列的数值结果。
2019-02-03 cs.IT math.IT
Throughput Bound of XOR Coded Wireless Multicasting to Three Clients
众所周知，在$GF(2)$上构造码字以最小化单跳无线多播的传输次数是NP完全问题。当有限字段大小$q$大于或等于客户端数量$q\geq n$时，可以在多项式时间内为所有$n$客户端构造线性独立码字，称为最大距离可分离（MDS）码。在本文中，我们量化的确切的最小传输次数为多播网络使用纠删码时，$q=2$和$n=3$，使$q<n$。我们首先表明，使用马尔可夫链模型来获得这样的网络的传输的最小数量是有限的输入数据包的数量非常少。然后，我们使用组合的方法来推导出一个上界的确切的最小传输次数。我们的研究结果表明，使用XOR编码和MDS编码的预期传输次数之间的差异是可以忽略不计的$n=3$。
2015-12-16 cs.IT cs.NI math.IT
Cloud-Edge Coordinated Processing: Low-Latency Multicasting Transmission
最近，边缘缓存和多播作为两种有前途的技术出现，以支持无线通信网络中的高数据速率和低延迟递送。在本文中，我们设计了三种传输方案，旨在最大限度地减少缓存启用多组组播网络的传输延迟。特别是，完全缓存批量传输方案首先被设计为每个增强型远程无线电头端（eRRH）的缓存能力足够大以缓存所有文件的理想情况的性能基准。针对每个eRRH缓存能力有限的实际情况，进一步设计了部分缓存批量传输（PCBT）和部分缓存流水线传输（PCPT）两种传输方案。在PCBT方案中，eRRH首先从基带单元（BBU）获取未缓存的请求文件，然后将所有请求文件同时发送给用户。在PCPT方案中，eRRH首先传输缓存的请求文件，同时从BBU获取未缓存的请求文件。然后，剩余的缓存的请求文件和提取的未缓存的请求文件被同时发送给用户。这三种传输方案的设计目标是最小化传输延迟，并受到一些实际约束。针对低延迟的云边缘协同传输策略，提出了有效的算法。数值结果提供了所提出的传输方案的性能进行评估，并表明，PCPT计划优于PCBT计划的交付延迟标准。
2019-03-15 cs.IT math.IT
Coded Caching for Heterogeneous Wireless Networks
本章概述了异构无线网络环境中的编码缓存。我们首先简要描述编码缓存背后的关键思想，然后详细讨论各个方面的影响，如非统一的内容流行度，多个缓存访问和干扰。
2020-06-01 cs.IT cs.NI math.IT
Novel Decentralized Coded Caching through Coded Prefetching
我们提出了一个新的分散式编码缓存方案的两阶段缓存网络，其中放置在用户缓存中的数据在预取阶段的原始文件的最大距离可分离（MDS）编码版本的随机部分。所提出的方案实现了更好的速率记忆权衡利用MDS码的重构属性，减少了传输的数量，这是有用的，只有一小部分用户在交付阶段。与以前可用的编码预取方案不同，所提出的方案不需要有比文件更多的用户。所提出的方案可以被看作是一个推广的原始未编码的预取为基础的分散编码缓存方案，同样，适用于各种网络拓扑结构。
2018-06-25 cs.IT cs.NI math.IT
Caching-Aided Coded Multicasting with Multiple Random Requests
在过去的几年中，缓存网络的容量受到了相当大的关注。一个特别研究的设置是共享链接缓存网络，其中一个单一的源访问一个文件库与多个用户进行通信，每个用户都有能力存储段（数据包）的库文件，在一个共享的多播链接。每个用户根据一个共同的需求分布从库中请求一个文件，服务器发送一个编码的组播消息，以满足所有用户一次。该问题包括找到最小可能的平均码字长度，以满足这样的请求。在本文中，我们考虑的情况下，每个用户的地方L >= 1独立的请求，根据相同的公共需求分布的推广。我们提出了一个可实现的方案的基础上随机向量（分组）缓存的位置和多个组播索引编码，示出的顺序最优的渐近制度，其中每个文件B的数据包的数量趋于无穷大。然后，我们表明，标量（B = 1）版本的建议方案仍然可以保持秩序最优时，每用户的请求数L是足够大的。我们的研究结果提供了一阶最优的表征共享链路缓存网络与多个随机请求，揭示了关键影响L的缓存辅助编码组播方案的性能。
2015-11-24 cs.IT math.IT
Decentralized Asynchronous Coded Caching in Fog-RAN
在本文中，我们研究异步编码缓存在雾无线接入网络（F-RAN）。为了最小化前传负载，提出了编码集折叠规则和编码集划分方法来建立异步和同步编码缓存中编码组播内容之间的关系。进而提出了一种分散式异步编码缓存方案，针对不同的时延要求提供了异步和同步传输方式。仿真结果表明，我们提出的方案创造了相当多的编码多播机会，在异步请求的情况下。
2018-06-24 cs.IT math.IT
Optimized Network-coded Scalable Video Multicasting over eMBMS Networks
通过诸如3GPP高级长期演进（LTE-A）的第四代（4G）网络的多播视频服务的递送正在获得动力。在本文中，我们解决的问题，有效地多播分层视频服务定义一种新的资源分配框架，旨在最大限度地提高服务覆盖率，同时保持低的无线电资源足迹。在所提出的系统模式中的一个关键点是，通过网络编码（UEP-NC）方案的不等错误保护实现来确保多播视频服务的可靠性。此外，通信参数和UEP-NC方案联合优化所提出的资源分配框架。数值结果表明，建议的分配框架，可以显着增加服务覆盖率相比，传统的多速率传输（MrT）策略。
2015-01-20 cs.IT cs.MM cs.NI
Caching and Coded Multicasting: Multiple Groupcast Index Coding
在过去的几年中，缓存网络的容量受到了相当大的关注。特别研究的设置是单个服务器的情况（例如，基站）和多个用户，每个用户将文件段高速缓存在有限库中。每个用户请求库中的一个（整个）文件，服务器发送一个共同的编码组播消息，以满足所有用户一次。这个问题包括找到最小可能的码字长度来满足这样的请求。在本文中，我们考虑的情况下，每个用户的地方$L \geq 1$请求的推广。明显的朴素方案包括对单个请求应用$L$乘以顺序最优方案，获得多播码字长度的线性$L$缩放。我们提出了一个新的可实现的计划，多个组播索引编码的基础上，实现了显着的增益在天真的计划。此外，通过信息论的逆，我们发现，所提出的计划是近似最优的一个常数的因素（最多）$18$。
2014-10-29 cs.IT math.IT
Exploiting the Unexploited of Coded Caching for Wireless Content Distribution: Detailed Theoretical Proofs
最近的研究表明，编码缓存技术可以促进无线内容分发，通过减轻无线业务速率在高峰流量时间，其中的内容被部分预取到本地缓存的移动设备在非高峰时间。剩余的内容，然后联合编码，并在多播中交付，当许多内容请求在高峰流量时间发起。请求的内容可以从本地预取和多播数据中恢复，请求者经历较少的干扰。然而，编码缓存方案的好处仍然估计不足，其中适当的缓存分布的潜在收益未被充分利用。在本文中，我们提出了一个理论模型，以最大限度地减少编码缓存所需的平均无线流量速率，优化的缓存分布与内容流行度分布考虑在内。为了提高计算效率，以确定适当的缓存分布，我们将目标函数从平均无线流量速率的平均大小的未预取的内容。我们从理论上证明了原始模型和松弛模型所得结果的阶最优性。仿真结果表明，该缓存分布可以进一步提高编码缓存的性能。
2014-07-05 cs.IT cs.NI math.IT
Multihop Caching-Aided Coded Multicasting for the Next Generation of Cellular Networks
Golrezaei等人提出的部署无线分布式毫微微缓存基础设施的下一代蜂窝网络。艾尔研究。通过利用每个小区中的多跳通信，显著减少了所需的毫微微缓存助手的数量。通过使用用户终端（UT）中未充分利用的存储和通信能力来实现毫微微高速缓存的这种减少，这导致降低分布式毫微微高速缓存的部署成本。提出了一种多跳索引编码技术，用于对助手中的缓存内容进行编码，以实现顺序最优容量增益。这可以作为Golrezaei等人提供的解决方案的有效内容交付算法。作为示例，我们考虑其中内容具有流行度分布的无线蜂窝系统。它已被证明，如果内容遵循高的内容重用流行度分布，我们的方法可以取代许多单播通信与组播通信。我们将证明，基于图着色算法的启发式算法发现的简单线性索引码可以在Zipfian内容流行度分布下实现顺序最优容量。
2016-06-06 cs.IT math.IT
Coded Caching for Delay-Sensitive Content
编码缓存是最近提出的技术，实现显着的性能增益缓存网络相比，未编码的缓存方案。然而，这种实质性的编码增益是以大的递送延迟为代价获得的，这在诸如视频流之类的延迟敏感的应用中是不可容忍的。在本文中，我们确定和调查的编码缓存的性能增益和交付延迟之间的权衡。我们提出了一个计算效率高的缓存算法，提供编码的收益和尊重延迟约束。该算法实现了大延迟的最佳性能，但仍然提供了小延迟的主要收益。这些收益证明在一个实际的设置与视频流原型。
2014-07-16 cs.IT cs.NI math.IT
Alpha Fair Coded Caching
现有的\emph{coded caching}方案的性能对最差信道质量敏感，当在衰落信道上通信时，这是一个加剧的问题。在本文中，我们解决这个问题的限制，在以下方式：\emph{in short-term}，我们允许传输到具有良好的信道质量的用户的子集，避免用户衰落，而\emph{in long-term}，我们确保在不同的用户之间的公平性。我们的在线计划结合（一）联合调度和功率控制的广播信道衰落，和（二）拥塞控制，以确保最佳的长期平均性能。我们限制缓存操作的分散计划的\cite{maddah2013decentralized}，并受此限制，我们证明了我们的计划具有接近最佳的整体性能相对于凸阿尔法公平编码缓存优化。通过调整系数α，运营商可以区分用户性能相对于编码缓存可实现的视频传输速率。我们通过模拟证明我们的计划的优越性，传统的编码缓存和单播机会调度，这被确定为我们的一般框架的特殊情况。
2017-01-26 cs.IT cs.NI math.IT
On the Dynamic Centralized Coded Caching Design
编码缓存方案为我们提供了一个有效的框架，以实现额外的编码多播增益，利用编码到多个传输信号。编码缓存设计的目标是联合优化的放置和交付方案，以最大限度地减少传输的编码信号的量。然而，很少有研究工作考虑多轮编码缓存的设计问题，其中固定和移动用户可能共存于一个网络中不同数量的活跃用户存在于连续轮。显然，这种动态的网络配置可能会导致不希望的频繁放置缓存内容更新在用户端，如果我们假设编码缓存方案的每一轮分别。因此如何定制编码缓存设计，使得可以避免在放置阶段频繁的缓存内容更新，并且同时在多轮中保持交付阶段的全部缓存增益将变得非常期望。在本文中，通过仔细检查二分图表示的编码缓存方案，提出了一个动态集中式编码缓存设计的基础上，基于拼接的布局和饱和匹配的交付计划。分析结果表明，本文提出的动态编码缓存方案能够实现灵活的编码组播，并且是顺序最优的。
2019-06-20 cs.IT math.IT
Multi-Antenna Coded Caching
在本文中，我们考虑一个单小区的下行链路的情况下，多天线基站提供的内容，多个缓存使能的用户终端。基于所谓的编码缓存技术提供的多播机会，我们研究了三种交付方法。我们的基线方案采用编码缓存技术的最大-最小公平多播。第二种是迫零（ZF）和编码缓存的联合设计，其中编码块在信号域（复数域）中形成。第三种方案类似于第二种方案，不同之处在于编码块在数据域（有限域）中形成。我们推导出封闭形式的速率表达式，我们的结果表明，后两个计划超过第一个方面的自由度（DoF）。然而，在中间SNR状态下，在信号域中形成编码块导致功率损失，并且将恶化第二方案的吞吐量。我们的论文的主要信息是，在自由度方面表现良好的方案可能不直接适用于中间SNR制度，和修改后的计划，应采用。
2017-01-11 cs.IT cs.NI math.IT
Order-Optimal Rate of Caching and Coded Multicasting with Random Demands
我们考虑由源节点形成的规范{ \em共享链路网络}，该源节点托管$m$信息消息（文件）的库，经由无噪声公共链路连接到$n$目的地节点（用户），每个目的地节点具有大小为M的文件的高速缓存。用户根据给定的先验需求分布$\qv$随机且独立地请求文件。用于该网络的编码方案包括高速缓存放置（即，库文件到用户高速缓存的映射）和传递方案（即，将库文件和用户需求映射到公共多播码字中），使得在码字传输之后，所有用户都可以检索他们所请求的文件。该方案的速率被定义为相对于一个文件的长度归一化的{ \em average}码字长度，其中期望值被用于随机用户需求。对于同一共享链路网络，在确定性需求的情况下，最优最小-最大速率已被表征在一个统一的范围内，与网络参数无关。特别地，分段高速缓存（即，存储文件段）和使用线性网络编码已经被证明相对于诸如单播或“朴素”未编码多播的标准方案提供与1/M成比例的最小-最大速率降低。随机需求的情况下，以前考虑通过应用相同的顺序最优的最小-最大方案分别在组内的文件要求类似的概率。然而，在平均速率性能准则下，对于随机需求，没有提供阶数最优的保证。本文考虑了随机需求设定，给出了一般可解性和逆解。特别是，我们考虑一个家庭的计划，结合随机分数缓存根据概率分布$\pv$，依赖于需求分布$\qv$，与线性编码的交付计划的基础上.
2015-02-10 cs.IT math.IT
Towards Practical File Packetizations in Wireless Device-to-Device Caching Networks
我们考虑具有单跳传输的无线设备到设备（D2 D）缓存网络。以前的工作已经证明，缓存和编码的组播可以显着增加每用户的吞吐量。然而，用于D2 D网络的现有技术的编码高速缓存方案通常是不切实际的，因为如果库和存储器大小都是固定的，则内容文件相对于用户的数量被划分成指数数量的分组。在本文中，我们提出了两种组合的D2 D编码缓存网络设计的方法，与传统的未编码的单播相比，减少了分组和所需的吞吐量增益。第一种方法使用“超立方体”设计，其中每个用户在该超立方体中缓存“超平面”，并且“超平面”的交叉点表示编码的多播码字。此外，我们扩展了超立方体的方法，分散的设计。第二种方法使用Ruzsa-Szeméredi图来定义缓存放置。该图上的不相交匹配表示编码的多播码字。这两种方法产生的打包的指数减少，同时提供每用户吞吐量，这是在文献中的最先进的设计相媲美。此外，我们应用空间复用到新的D2 D网络设计，以进一步减少所需的分组，并显着提高每个用户的吞吐量为一些参数制度。
2019-10-13 cs.IT math.IT
Multicast Beamformer Design for MIMO Coded Caching Systems
编码高速缓存（CC）技术已被证明可方便地应用于多输入多输出（MIMO）系统中。在具有在发射机处的$L$和在每个接收机处的$G$的空间复用增益的$K$ -用户网络中，如果每个用户可以高速缓存文件库的一部分$γ$，则可以并行地服务总数为$GKγ+ L$的数据流。在本文中，我们专注于改善MIMO-CC系统的有限SNR性能。我们首先考虑一个MIMO-CC方案，只依赖于单播单个数据流，然后，引入一个分解策略，设计一个新的方案，提供相同的数据流，通过多播的$G$并行码字。我们讨论了如何优化波束形成器可以设计为每个方案，并使用数值模拟来比较其有限的SNR性能。结果表明，虽然这两种方案提供相同数量的流，多播提供了显着的性能改善。这是因为，通过多播，传输矢量是用较少的波束形成器构建的，从而导致可用功率资源的更有效使用。
2022-11-02 cs.IT math.IT
Hybrid Coded-Uncoded Caching in Multi-Access Networks with Non-uniform Demands
本文针对超密集蜂窝网络中非均匀内容流行度和用户可接入不同数量缓存的场景，提出多接入混合编码-未编码缓存（MAHC）方案，并通过优化与仿真证明其优于传统未编码和现有多接入编码缓存方案。
2024-01-14 cs.IT cs.NI math.IT
A Coded Caching Scheme with Linear Sub-packetization and its Application to Multi-Access Coded Caching
针对集中式编码缓存系统中子分组数随用户数呈指数增长的问题，提出了一种新的编码缓存方案，该方案受对称相邻连续边信息索引编码问题的启发.该计划有一个放置策略，其中所需的子数据包的数量只与用户的数量线性增长，没有限制的文件大小，和一个交付政策，这是即时解码。此外，新的交付计划中的多访问编码缓存设置的应用进行了研究，并在该方向上的一些结果。特别是，在多路访问设置中，对于最优速率-存储器权衡特性可用的情况下，它示出了新的交付方案实现最优或接近最优速率。
2020-09-23 cs.IT math.IT
A Low-Subpacketization High-Performance MIMO Coded Caching Scheme
在本文中，我们研究如何编码缓存可以有效地应用于多输入多输出（MIMO）通信。这是对高速缓存辅助多输入单输出（MISO）通信的扩展，其中示出了利用$L$天线发射机和编码高速缓存增益$t$，可以实现$t+L$的累积编码高速缓存和空间复用增益。我们表明，有趣的是，对于MIMO设置与$G$天线接收器，编码缓存增益大于MISO设置的$G$的乘法因子是可能的，和充分的编码缓存和空间复用增益的$Gt+L$也是可以实现的。此外，我们提出了一种新的算法，用于建立低子包化，高性能的MIMO编码缓存计划，使用现有的MISO计划的一大类。
2021-10-04 cs.IT math.IT
Coded Caching Schemes with Linear Subpacketizations
在编码缓存系统中，我们倾向于设计具有低子分组化和小传输速率的编码缓存方案（即，低实现复杂度和在高峰业务时间期间的有效传输）。放置交付阵列（PDA）可用于设计代码缓存方案。在本文中，我们提出了一个框架，构建PDA通过汉明距离。作为应用，得到了两类具有线性子分组和小传输速率的编码缓存方案。
2020-09-05 cs.IT math.IT
On Decentralized Multi-Transmitter Coded Caching
本文研究了一种由多个发射机组成的设置，通过线性网络为多个启用缓存的客户端提供服务，该网络涵盖有线和无线传输情况。我们调查分散编码缓存的情况下，有没有合作或有限的合作客户端之间的缓存内容放置阶段。对于完全分散的高速缓存情况（即，没有合作），我们根据编码延迟度量来分析系统的性能。此外，我们研究了混合缓存内容放置场景，其中存在具有不同缓存内容放置情况的两组用户（即，有限合作）。此外，我们研究有限的文件大小在上述情况下的效果。
2021-09-14 cs.IT cs.NI math.IT
Adaptive Coded Caching for Fair Delivery over Fading Channels
现有的编码缓存方案的性能是敏感的最差的信道质量，这是一个问题，在衰落信道通信时加剧。在本文中，我们解决这个限制，在以下方式：在短期内，我们允许传输到具有良好的信道质量的用户子集，避免用户衰落，而在长期内，我们确保用户之间的公平性。我们的在线方案结合了（i）经典的分散编码缓存方案\cite{maddah2013decentralized}与（ii）联合调度和功率控制的衰落广播信道，以及（iii）拥塞控制，以确保最佳的长期平均性能。我们证明了我们的在线交付计划最大化的阿尔法公平效用之间的所有计划限制到分散的位置。通过调整α的值，所提出的方案可以实现不同的操作点上的平均输送率区域和调整性能，根据运营商的选择。我们证明，通过模拟，我们的计划优于两个基线计划：（a）标准编码缓存与多播传输，最差的信道用户还利用全球缓存增益的限制;（b）机会主义调度与单播传输利用衰落多样性，但仅限于本地缓存增益。
2020-02-10 cs.IT cs.NI math.IT
Secretive Coded Caching from PDAs
具有保密约束的编码缓存问题，用户不应该能够获得关于他们不需要的文件的内容的任何信息，这被称为秘密编码缓存问题。这是Ravindrakumar等人在2018年\emph{ IEEE Transactions on Information Forensics and Security}上发表的题为“私有编码缓存”的论文中提出的，其特征是子分组化水平随着用户数量呈指数级增长。在没有保密的编码缓存的上下文中，编码缓存计划在次指数subpacketization水平是可行的，通过表示的缓存系统的形式的放置交付阵列（PDA）和设计的位置和交付policies从it.Motivated，我们提出了一个秘密的编码缓存计划，低subpacketization使用PDA，为用户提供专用的缓存在集中设置。当我们的计划被应用到一个特殊的类的PDA称为MN PDA，Ravindrakumar等人提出的计划。恢复。
2021-07-01 cs.IT math.IT
Fundamental Limits of Distributed Caching in D2D Wireless Networks
我们考虑无线设备到设备（D2D）网络，其中通信被限制为单跳，用户从可能的文件的有限库做出任意请求，并且用户设备以来自库中的文件的分组的线性组合的形式缓存信息（编码缓存）。我们认为在缓存和交付阶段的编码，实现“编码多播增益”，和空间重用，由于本地短程D2D通信的综合效果。有些违反直觉，我们表明，编码的多播增益和空间复用增益不累积，在吞吐量的缩放定律。特别地，在我们先前关于未编码随机缓存的工作中示出的空间重用增益和本文中示出的编码多播增益产生相同的缩放定律行为，但是通过使用编码缓存和D2D空间重用两者不能实现进一步的缩放定律增益。
2013-04-22 cs.IT cs.NI math.IT
Subpacketization-Rate Trade-off in Multi-Antenna Coded Caching
编码高速缓存可以通过将编码数据块多播波束成形到仔细选择的用户组并使用用户高速缓存中的现有文件片段来解码每个用户处的期望文件而应用于无线多天线通信中。然而，一个文件应该被分割成的数据包的数量（称为子包化）随着网络规模呈指数级增长。我们提供了一个新的方案，它使子分组化的水平，根据基本的网络参数，如天线和用户数之间的一组预定义的值自由选择。一个简单的效率指数也提出了在不同的子分组化水平的性能指标。数值例子表明，较大的子分组通常会导致更好的效率指数和更高的对称速率，而较小的子分组会导致可达速率的显着损失。这实现了更高效的缓存方案，适合于可用的计算和功率资源。
2019-05-10 cs.IT cs.NI math.IT
Coded Caching with Nonuniform Demands
我们考虑一个网络，由一个文件服务器通过一个共享链接连接到一些用户，每个用户都配备了一个缓存。知道文件的流行度分布，目标是最佳地填充缓存，例如最小化共享链接的预期负载。对于单个缓存，众所周知，在此设置中存储最流行的文件是最佳的。然而，我们在这里表明，这不再是多个缓存的情况。事实上，只缓存最流行的文件可能是非常不理想的。相反，需要一种根本不同的方法，其中缓存内容用作共享链路上编码通信的辅助信息。我们提出了这样一个编码的缓存方案，并证明它是接近最优的。
2016-12-03 cs.IT cs.NI math.IT
Combinatorial Analysis of Coded Caching Schemes
针对现有最优编码缓存方案数据包拆分过多的问题，该研究在数据包数量受限条件下定义了编码缓存方案的优化指标，并给出若干无穷类最优方案的构造方法。
2024-03-07 cs.IT math.IT
On Multi-Server Coded Caching in the Low Memory Regime
在本文中，我们确定了多服务器编码缓存问题时，每个用户的缓存大小是小的交付时间。我们提出了一个可实现的计划的基础上编码缓存内容的位置，并采用迫零技术在内容交付阶段。令人惊讶的是，在对比以前的多服务器的结果被证明是最优的乘法因子为2内，对于低内存制度，我们证明我们可以实现的计划是最优的。此外，我们比较了我们的计划与未编码的解决方案的性能，并显示我们的建议改进的未编码的计划。我们的研究结果也适用于多输入单输出广播信道（MISO-BC）的自由度（DoF）分析与缓存启用用户，其中多天线发射机取代多个服务器的作用。这表明，在低内存制度的干扰管理需要不同的缓存技术相比，中高内存制度在以前的作品中讨论。
2018-03-20 cs.IT cs.NI math.IT
On the Gap Between Decentralized and Centralized Coded Caching Schemes
缓存技术是一种很有前途的解决方案，以满足不断爆炸性的需求，多媒体流量。最近，Maddah-Ali和Niesen提出了集中式和分散式编码缓存方案，这些方案能够获得比未编码缓存方案显著的性能增益。特别是，他们的工作表明，分散式编码缓存方案和集中式编码缓存方案之间存在性能差距。在本文中，我们调查了这一差距。因此，我们证明了乘法间隙（即，它们的性能之比）在1和1：5之间。上限收紧了Maddah-Ali和Niesen的12个原始值，而下限验证了集中式编码缓存方案总是优于分散式缓存方案的直觉。值得注意的是，这两个界限在某些情况下都是可以实现的。此外，我们还证明了在用户数足够大的情况下，该间隙可以任意接近于1，这表明在实际应用中使用不太理想但更实用的分散编码缓存方案具有巨大的潜力
2017-08-01 cs.IT math.IT
Optimal Caching for Low Latency in Distributed Coded Storage Systems
纠删码被广泛认为是一种以低存储成本提高数据可靠性的有前途的解决方案。然而，在现代地理分布式存储系统中，纠删码可能导致高数据访问延迟，因为它们需要从多个远程存储节点检索数据。这阻碍了纠删码在数据密集型应用中的广泛应用。本文提出了新的缓存方案，以实现低延迟的分布式编码存储系统。基于Amazon Simple Storage Service的实验证实了延迟与数据检索的物理距离之间的正相关性。使用平均数据访问延迟作为性能指标来量化缓存的好处。假设未来的数据流行度和网络延迟信息是可用的，离线缓存方案，提出了找到最佳的缓存解决方案。在最优方案的指导下，根据实时的测量数据流行度和网络延迟信息，提出了一种在线缓存方案。实验结果表明，在线方案可以很好地逼近最优方案，大大降低了计算复杂度。
2020-12-05 cs.IT cs.NI math.IT
New coded caching schemes from placement delivery arrays
低子包化和小传输速率的编码缓存方案在实践中是理想的，这是由于低实现复杂度和传输效率的要求。放置交付阵列（简称PDA）可用于生成编码缓存方案。然而，许多已知的编码高速缓存方案具有大的存储器比率。在本文中，我们认识到，一些计划与低的子分组产生的PDA不充分利用用户的缓存内容来创建组播的机会，从而提出克服这一缺点。作为应用，我们得到了两个新的方案与低的子包，这是显着的优势，在存储率和传输速率相比，原来的计划。
2020-08-24 cs.IT math.IT
A Note on the Fundamental Limits of Coded Caching
编码缓存的基本限制调查的情况下，与$N=3$文件和$K=3$用户。一个改进的外边界是通过作者在早期的工作中开发的计算方法。这个结果是“计算信息理论极限的解决方案（SCITL）”在线收集的一部分。
2015-02-27 cs.IT math.IT
Some new Constructions of Coded Caching Schemes with Reduced Subpacketization
研究了基于放置交付阵列（PDA）设计框架的低分组化水平的集中式编码缓存方案的构造问题。PDA设计是构造集中式编码缓存方案的一种有效方法，大多数现有的方案，包括著名的Maddah-Ali-Niesen方案，都可以用PDA来描述。在本文中，我们首先证明了构造PDA等价于构造三个满足一定条件的二元矩阵。从这个角度来看，我们然后提出了一些新的建设编码缓存计划，使用PDA设计的基础上投影几何在有限域，组合配置，和t-设计，分别。我们的构造实现了低的子分组化水平（例如，线性子分组化），具有合理的速率损失，并且包括几个已知的结果作为特殊情况。最后，我们给出了一种方法来构造新的编码缓存方案，从现有的计划的基础上直接积的PDA。我们的研究结果丰富了低子包化级别的编码缓存方案。
2019-10-09 cs.IT math.IT
Asynchronous Coded Caching with Uncoded Prefetching
编码缓存是一种技术，它承诺大大减少内容分发网络中的网络流量。然而，最初的表述和该领域的几个后续贡献假设来自用户的文件请求是同步的，即，它们同时到达服务器。在这项工作中，我们制定和研究的编码缓存问题时，从用户的文件请求到达不同的时间。我们假设每个用户也有一个规定的截止日期，他们希望他们的请求被完成。在离线的情况下，我们假设服务器在开始传输之前知道到达时间，而在在线的情况下，用户请求随着时间的推移被透露给服务器。我们提出了一个线性规划公式的离线情况下，最大限度地减少了总利率的约束，每个用户满足他/她的最后期限。虽然在线的情况下是更难，我们介绍了一种新的启发式的在线情况下，并表明，在一定的条件下，每个用户的请求可以满足她/他的最后期限的概率很高。我们的模拟结果表明，在存在轻度缓存的情况下，编码缓存的大部分好处仍然可以利用。
2020-06-18 cs.IT cs.NI math.IT
Decentralized Coded Caching Without File Splitting
编码缓存技术是减少无线网络中冗余业务的一种有效技术。现有的编码高速缓存方案需要将文件分割成可能大量的子文件，即，它们执行编码的子文件高速缓存。在缓存过程中保持文件的完整性实际上是很有吸引力的，因为它的实现更简单。然而，很少有人知道这种编码文件缓存在降低数据传输速率的有效性。在本文中，我们提出了这样一个文件缓存方案，它使用一个分散的算法的内容放置和一个在线集团覆盖或匹配算法的丢失数据的交付。我们使用微分方程方法推导出这两种方案的预期传输率的近似值，并通过浓度分析和计算机模拟证明它们是紧的。我们的数值结果表明，建议的编码文件缓存是显着更有效的比未编码的缓存在降低交付率。此外，我们显示了所提出的方案的性能的额外改进时，其应用程序扩展到子文件缓存与少量的子文件。
2019-01-30 cs.IT math.IT
Coded Caching with Shared Caches from Generalized Placement Delivery Arrays
我们考虑编码缓存问题与共享缓存，几个用户共享一个缓存，但每个用户只能访问一个单一的缓存。对于这个网络，编码缓存的基本限制是已知的集中式和分散式设置下未编码的放置。在集中式的情况下，为了实现编码缓存提供的增益，需要一个子分组化，其随着缓存的数量呈指数级增加。专用高速缓存网络也有类似的问题，并介绍了放置交付阵列（PDA）作为一个解决方案it. Using PDA的框架，我们提出了一个过程，以获得新的编码的共享高速缓存方案具有较低的子分组化要求。这个过程的优点是，我们可以将所有现有的PDA结构转换为共享缓存的编码缓存方案，从而导致低的子分组方案。我们还表明，Parrinello，Unsal和Elia（编码缓存与多个缓存，共享缓存和未编码的预取的基本限制）给出的最佳方案可以使用Maddah-Ali Niesen PDA恢复。
2021-07-01 cs.IT math.IT
State-Adaptive Coded Caching for Symmetric Broadcast Channels
编码缓存交付被认为是在一个对称的嘈杂的广播信道，其状态是未知的在发射机在缓存放置阶段。特别地，递送阶段由状态相关的广播信道来建模，其中状态在每个传输块上保持恒定，并且仅在每个块的开始处由发送器（和接收器）学习。提出了一种状态自适应编码缓存方案，该方案比基于标准编码缓存的两种基线方案提高了速率或解码延迟。
2018-02-01 cs.IT math.IT
Secretive Hotplug Coded Caching
本文研究热插拔编码缓存中的保密约束，针对两类HpPDAs提出两种保密方案，并通过数值实验证明其在特定内存区域优于基于经典PDA的基线方案。
2025-07-18 cs.IT math.IT
Finite Length Analysis of Caching-Aided Coded Multicasting
在这项工作中，我们研究了一个无噪声的广播链接服务$K$用户的请求产生的$N$文件库。每个用户都配备了大小为$M$文件的缓存。已经表明，通过将所有文件分割成数据包，并以随机独立的方式将各个数据包放置在所有高速缓存中，对于来自库的任何一组需求，最多需要$N/M$文件传输。可实现的交付方案涉及线性组合不同文件的数据包后，贪婪集团覆盖解决方案的基础索引编码问题。当每个文件$F$的数据包数量扩展到无穷大时，已经在渐进机制中建立了随机放置和编码交付的这种显著乘法增益。在这项工作中，我们开始的随机缓存方案的有限长度分析时，数据包的数量$F$是一个函数的系统参数$M,N,K$。具体而言，我们表明，现有的随机布局和集团覆盖交付计划，实现最优的渐近制度可以有最多的乘法增益$2$，如果包的数量是次指数。此外，对于任何集团覆盖基于编码的交付和一个大类的随机缓存方案，包括现有的，我们表明，所需的数据包的数量得到一个乘法增益的$\frac{4}{3}g$是至少$O((N/M)^g)$。我们展示了一个随机的位置和一个有效的集团覆盖基于编码的交付方案，大约达到这个下限。我们还提供了紧密的浓度结果表明，平均（超过随机缓存所涉及的）数量的传输集中非常好，只需要多项式数量的数据包在其余的参数。
2015-08-21 cs.IT math.IT
Linear Coded Caching Scheme for Centralized Networks
编码缓存系统已经被广泛研究，以减少在高峰流量时间的数据传输。在实践中，应当考虑编码缓存系统的两个重要参数，即，当我们实现编码缓存方案时，速率是峰值业务时间期间的最大数据传输量，以及子分组化级别，每个文件的划分分组的数量。我们倾向于设计一个速率和数据包数尽可能小的方案，因为它们分别反映了缓存方案的传输效率和复杂度。本文首先从线性代数的角度对编码缓存方案进行了刻画，证明了设计线性编码缓存方案等价于构造三类满足一定秩条件的矩阵。然后基于不变线性子空间和组合设计理论，通过构造这三类矩阵，得到了几类新的$\mathbb{F}_2$上的编码缓存方案.事实证明，我们的新速率的速率与Yan等人（IEEE Trans. Inf. Theory 63，5821-5833，2017）构造的方案相同，但分组数量显著减少。一个连接结构，然后用于灵活的用户数量。最后，通过这些矩阵，我们表明，最小存储再生码也可以用来构造编码缓存方案。
2018-10-17 cs.IT math.IT
Coded Caching Does Not Generally Benefit From Selfish Caching
在典型的编码缓存场景中，中央库的内容被假设为所有接收用户都感兴趣。然而，在现实场景中，用户可能具有不同的兴趣，这些兴趣可能在不同程度上相交。例如，如果每个文件都可能对用户的$40\,\%$感兴趣，并且每个用户都可能对库的$40\,\%$感兴趣，会发生什么情况？那么，如果每个用户都自私地只缓存潜在兴趣的内容呢？在这项工作中，我们制定了对称自私编码缓存问题，其中每个用户自然地从库的子集中发出请求，该子集定义了自己的文件需求集（FDS），并自私地仅缓存来自自己的FDS的内容。对于不同的FDS对称重叠在一定程度上的情况下，我们提出了一种新的信息理论的逆揭示，对称FDS结构的一般设置，自私的编码缓存产生的负载性能是严格比标准编码缓存。
2022-02-07 cs.IT math.IT
Dynamic Coded Caching in Wireless Networks
我们认为分布式和动态缓存的编码内容在小型基站（SBS）在一个宏基站（MBS）服务的区域。具体地，内容使用最大距离可分离代码进行编码，并根据生存时间（TTL）缓存驱逐策略进行缓存，该策略允许定期从缓存中移除编码的分组。请求特定内容的移动用户从通信范围内的SBS下载编码分组。如果需要额外的数据包来解码文件，则从MBS下载这些数据包。我们制定了一个优化问题，可以通过数值方法有效解决，提供TTL缓存策略，最大限度地减少整体网络负载。我们证明了分布式编码缓存使用TTL缓存策略可以提供显着减少网络负载时，请求到达突发。我们展示了如何利用TTL缓存策略的分布式编码缓存问题可以作为一个特定的单缓存，凸优化问题进行分析。我们的问题包括静态缓存和单个缓存作为特殊情况。我们证明，有趣的是，静态缓存是最佳的泊松请求过程下，对于一个单一的缓存的优化问题有一个令人惊讶的简单的解决方案。
2020-12-22 cs.IT math.IT
Coded Caching at the Edge of Satellite Networks
在网络边缘缓存多媒体内容是缓解回程链路中流量的关键解决方案。在本文中，我们扩展和分析了编码缓存技术[1]在一个未探索的情况下，即在边缘的两层异构网络与任意数量的用户。我们通过推导出平均回程负载的封闭式表达式来表征这种方案的性能，并与文献中提出的其他基准缓存方案相比，揭示了显着的增益。
2022-05-13 cs.IT math.IT
Coded Caching with Polynomial Subpacketization
考虑一个具有单个服务器和$K$用户的集中式缓存网络。服务器具有$N$文件的数据库，其中每个文件被划分为$F$分组（$F$被称为子分组化），并且每个用户拥有可以存储$N$文件的$\frac{M}{N}$部分的本地高速缓存。我们构建了一个家庭的集中式编码缓存方案与多项式子分组。具体来说，给定$M$，$N$和一个整数$n\geq 0$，我们构建了一个家庭的编码缓存计划的任何$(K,M,N)$缓存系统与$F=O(K^{n+1})$。更一般地，对于任何$t\in\{1,2,\cdots,K-2\}$和任何整数$n$，使得$0\leq n\leq t$，我们构造具有$\frac{M}{N}=\frac{t}{K}$和$F\leq K\binom{\left(1-\frac{M}{N}\right)K+n}{n}$的编码高速缓存方案。
2020-01-20 cs.IT math.IT
A Secretive Coded Caching for Shared Cache Systems using PDAs
本文认为，秘密编码的缓存问题与共享缓存中，没有用户必须访问的文件，它没有要求。在共享缓存网络中，用户由较少数量的助手缓存提供服务，并且每个用户仅连接到一个助手缓存。为了确保共享缓存网络中的保密约束，每个用户都需要有一个至少单位文件大小的个人缓存。对于这种设置，最近在文献中提出了一种秘密编码的高速缓存方案（\enquote{Secretive Coded Caching with Shared Caches}，在\textit{IEEE Communications Letters}，2021年），并且它需要子分组化级别，该子分组化级别是辅助高速缓存数量的指数级。通过利用PDA的建设，我们提出了一个程序，以获得新的秘密编码的共享缓存方案，减少子分组化水平。我们还表明，现有的秘密编码的共享缓存的缓存方案可以使用我们的过程中恢复。此外，我们推导出一个下界的秘密传输速率使用割集参数，并证明了顺序最优的建议秘密编码缓存方案。
2021-10-21 cs.IT math.IT
On Coded Caching in the Overloaded MISO Broadcast Channel
本文研究了多输入单输出（MISO）广播信道（BC）中编码缓存和空间复用的相互作用，即用户数大于发射天线数的系统。一方面，编码缓存使用用户的聚合全局缓存来创建多播机会。另一方面，发射机处的多个天线利用可用的CSIT来同时发送多个流。在本文中，我们介绍了一种新的方案，它结合了来自编码缓存和空间复用的增益，并优于现有的计划在交付时间和CSIT的要求。
2017-06-24 cs.IT math.IT
Scalable Content Delivery with Coded Caching in Multi-Antenna Fading Channels
本文研究了在衰落多输入单输出信道下，缓存辅助用户的内容分发问题。我们感兴趣的等效内容交付率的可扩展性时，用户的数量，$K$，是大的。分析结果表明，使用编码缓存和无线多播，没有信道状态信息在发射机（CSIT），线性缩放的内容传输速率相对于$K$可以实现在一些不同的方式。首先，如果多播传输跨越$L$独立子信道，例如，如果是$L = 1$，则在准静态衰落中，如果是$L>1$，则在块衰落或多载波系统中，当发射天线的数量和子信道的数量的乘积与$K$成比例时，可以获得线性比例。第二，即使有固定数量的天线，我们可以实现线性缩放与基于阈值的用户选择只需要一位的反馈，从用户。当CSIT是可用的，我们提出了一个混合的策略，结合空间复用和组播。数值结果表明，通过优化空间复用和多播之间的功率分配，我们可以实现一个显着的增益的内容交付率与适度的缓存大小。
2020-06-03 cs.IT math.IT
Subpacketization in Coded Caching with Demand Privacy
编码缓存是一种技术，我们利用多播机会来降低缓存网络中的速率。编码缓存方案的一个局限性是，它们将所有用户的需求透露给了他们的对等体。在这项工作中，我们考虑编码缓存方案，确保隐私的用户需求，特别注重减少子包。对于2用户，2文件的情况下，我们提出了一个新的线性需求的私人计划，尽可能低的子包。这是通过明确提出的计划，并证明不可能的结果下较低的子分组。此外，当只需要部分隐私时，我们表明，当有大量的文件时，可以显着减少分包。
2019-09-23 cs.IT math.IT
