Degrees of Freedom of Cache-Aided Wireless Cellular Networks
本文研究了下行缓存辅助蜂窝网络的自由度，其中基站的位置被建模为网格拓扑，网格小区内的用户只能与四个附近的基站进行通信。我们采用了一个缓存放置方法与未编码的预取量身定制的网络部分连通性。根据BS间缓存内容的重叠程度，针对不同的缓存大小，分别提出了无BS协作、部分BS协作和全BS协作的传输方案。具体地，BS之间的公共缓存内容被用于通过干扰中和来消除一些不期望的信号，而干扰对准被用于协调不同缓存内容的信号。我们的可实现的结果表明，蜂窝网络的每个用户的自由度的倒数分段线性下降的归一化缓存大小$μ$在每个BS，和BS缓存的增益是更显着的小缓存区域。在给定的缓存放置方案下，我们还提供了每个用户的自由度的上限，并表明，我们可实现的自由度是最佳的$μ\in\left[\frac{1}{2},1\right]$时，和$\frac{4}{39}$的最佳时，$μ\in\left[\frac{1}{4},\frac{1}{2}\right)$的添加剂间隙内。
2020-02-14 cs.IT math.IT
Exploiting Tradeoff Between Transmission Diversity and Content Diversity in Multi-Cell Edge Caching
多小区网络中的高速缓存面临一个众所周知的困境，即，在多个边缘节点（EN）之间缓存相同的内容以实现传输协作/分集，从而获得更高的传输效率，或者缓存不同的内容以实现内容多样性，从而获得更高的缓存命中率。在这项工作中，我们引入了基于分区的缓存，利用传输分集和内容多样性之间的权衡，在一个多小区的边缘缓存网络与单用户。系统的平均中断概率可以看作是缓存命中中断概率和缓存未命中概率之和。我们表明，（i）在低信噪比（SNR）区域，鼓励EN缓存更多的分数的最流行的文件，以便更好地利用最流行的内容的传输分集;（ii）在高信噪比区域，鼓励EN缓存更多的文件，每个文件的分数更少，以便更好地利用内容多样性。
2018-02-20 cs.IT math.IT
Benefits of Cache Assignment on Degraded Broadcast Channels
降级的K-用户广播信道（BC）的研究时，接收器方便与缓存存储器。下限和上限是根据容量-存储器权衡得出的，即，在BC上的最大可靠通信速率作为接收器的高速缓存大小的函数，并且边界被示出为在某些特殊情况下匹配。通过两个新的编码方案，受益于非均匀的高速缓存分配的下限。下限和上限也建立在全局容量-存储器权衡上，即，取决于最大的容量-存储器折衷，该折衷可以通过优化接收机的高速缓存大小而获得，该高速缓存大小受制于总的高速缓存预算。当总的高速缓存存储器预算足够小或足够大时，边界重合，其特征在于BC统计。对于小的高速缓存存储器，最好将所有高速缓存存储器分配给最弱的接收器。在这种情况下，全局容量-内存权衡随着总缓存预算除以系统中的文件数量而增长。换句话说，在这种情况下可以实现完美的全局缓存增益，并且性能对应于网络中的所有缓存内容对所有接收器都可用的系统。对于大的高速缓存存储器，最佳的是将正高速缓存存储器分配给每个接收器，使得与较强接收器相比，较弱接收器被分配较大的高速缓存存储器。在这种情况下，全局容量-内存权衡的增长率进一步除以用户数量，这对应于本地缓存增益。数值表明，除非BC是完全对称的，否则在所有机制中，总缓存内存的均匀缓存分配都是次优的。对于擦除BC，在小高速缓存大小的情况下分析地证明了这种说法。
2017-02-26 cs.IT math.IT
The Exact Rate Memory Tradeoff for Small Caches with Coded Placement
编码缓存的概念是由Maddah-Ali和Niesen提出的，他们证明了编码在缓存问题中的优势。为了抓住问题的本质，他们引入了$(N, K)$规范缓存网络，其中具有$M$大小的独立缓存的$K$用户从具有$N$文件的服务器请求文件。在其他结果中，他们提出的高速缓存方案和下限导致的确切速率内存权衡时，$M\geq \frac{N}{K}(K-1)$的表征。这些下限以及Chen等人提出的缓存方案导致了当$M\leq \frac{1}{K}$。在本文中，我们专注于小缓存，其中$M\in \left[0,\frac{N}{K}\right]$，并得出新的下限。对于$\big\lceil\frac{K+1}{2}\big\rceil\leq N \leq K$和$M\in \big[\frac{1}{K},\frac{N}{K(N-1)}\big]$的情况，我们的下限证明了G{<$}mez-Vilardeb{<$}引入的缓存方案是最优的，从而扩展了精确速率内存权衡的表征。对于$1\leq N\leq \big\lceil\frac{K+1}{2}\big\rceil$的情况下，我们表明，新的下界改进后，以前已知的下界。
2021-02-09 cs.IT math.IT
Characterizing the Rate-Memory Tradeoff in Cache Networks within a Factor of 2
我们考虑一个基本的缓存系统，其中一个单一的服务器与数据库的$N$文件（如电影）连接到一组$K$用户通过共享瓶颈链路。每个用户都有一个大小为$M$文件的本地缓存。该系统分两个阶段运行：放置阶段，其中每个高速缓存存储器从数据库填充到其大小，以及随后的交付阶段，其中每个用户从数据库请求文件，并且服务器负责交付所请求的内容。我们的目标是设计两个阶段，以最大限度地减少瓶颈链路的负载（峰值或平均）。我们的特征的速率-内存权衡上述高速缓存系统的一个因素内的$2.00884$的峰值速率和平均速率（在统一的文件流行度），提高了国家的艺术是在一个因素内的$4$和$4.7$分别。此外，在一个实际上重要的情况下，文件（$N$）的数量很大，我们确切地描述的权衡系统不超过$5$用户，否则在一个因素内的权衡$2$的特征。为了建立这些结果，我们开发了两个新的逆边界，提高了最先进的。
2018-08-31 cs.IT math.IT
Caching in Wireless Small Cell Networks: A Storage-Bandwidth Tradeoff
在网络边缘缓存内容是卸载流量、减少延迟和提高用户体验质量的有效手段。在这封信中，我们专注于存储带宽的权衡方面，其中小小区基站分布根据一个均匀的泊松点过程和缓存内容根据一个给定的内容流行度分布，受存储约束。我们提供了一个封闭形式的表达的缓存未命中概率，定义为不满足用户的请求在一个给定的覆盖区域的概率，作为信号干扰比，缓存大小，基站密度和内容流行度的函数。特别是，它示出，对于一个给定的最小缓存大小，基于流行度的缓存策略实现较低的中断概率为一个给定的基站密度相比，均匀的缓存。此外，我们表明，流行度为基础的缓存达到更好的性能在缓存未命中概率相同的频谱。
2016-03-17 cs.IT math.IT
Cooperative Tx/Rx Caching in Interference Channels: A Storage-Latency Tradeoff Study
本文研究了在$3\times3$无线干扰网络中，在所有发射机和接收机都配备缓存的情况下，存储延迟的权衡问题。该折衷的特征在于在给定的归一化的发送器和接收器缓存大小下的所谓的部分递送时间（FDT）。我们首先提出了一个通用的合作发送器/接收器缓存策略，可调文件分割比。基于这种缓存策略，我们然后仔细设计的交付阶段，把所考虑的干扰信道机会主义到广播信道，多播信道，X信道，或这些信道的混合形式。然后，通过求解文件分割比的线性规划问题，得到了最小FDT的可实现上界。可实现的FDT是高速缓存大小的凸和分段线性递减函数。在不同的高速缓存大小区域中利用接收器本地高速缓存增益、编码多播增益和发射器协作增益（干扰对准和干扰中和）。
2016-05-25 cs.IT math.IT
Fundamental Tradeoff between Storage and Latency in Cache-Aided Wireless Interference Networks
本文研究了一般无线干扰网络中所有发射机和接收机都配备缓存的存储和延迟之间的基本权衡。该折衷由信息理论度量\emph{normalized delivery time}（NDT）表征，其是在由给定信道的自由度（DoF）指定的传输速率下的实际业务负载的最坏情况递送时间。我们得到一个可实现的上限和理论上的最小NDT的下限为任何数量的发射机，任何数量的接收机，和任何可行的缓存大小元组。我们表明，可实现的NDT是完全最佳的在某些缓存大小的区域，是在一个有界的乘法差距的理论下限在其他地区。在可扩展性分析中，我们首先提出了一种新的协作发送器/接收器编码缓存策略。它提供了自由调整文件分割率NDT最小化。然后，我们提出了一个交付策略，考虑干扰网络转换成一类新的合作X-组播信道。它利用本地缓存增益，编码多播增益，和发射机合作增益（通过干扰对齐和干扰抵消）机会主义。最后，通过求解线性规划问题得到可实现的无损检测。这项研究表明，在发送端和接收端的缓存，网络可以同时受益于流量负载的减少和传输速率的提高，从而有效地减少内容交付延迟。
2017-06-17 cs.IT math.IT
The Exact Rate-Memory Tradeoff for Caching with Uncoded Prefetching
我们考虑一个基本的缓存网络，其中一个服务器连接到多个用户通过一个共享的瓶颈链路。服务器有一个文件（内容）数据库。每个用户都有一个独立的内存，可用于在预取阶段缓存内容。在随后的交付阶段，每个用户从数据库中请求一个文件，服务器需要通过考虑用户的缓存内容来尽可能有效地交付用户的需求。我们专注于一个重要的和常用的类预取计划，其中的缓存充满未编码的数据。我们提供了确切的表征的速率-内存权衡这个问题，通过推导出最低平均速率（统一的文件流行度）和最低峰值速率所需的瓶颈链路上的给定的高速缓存大小，可在每个用户。特别是，我们提出了一种新的缓存方案，它严格提高了最先进的利用用户需求之间的共性。然后，我们证明了我们提出的计划，通过一个匹配的逆的确切的最优性，通过划分成类型的所有需求的集合，并显示在建议的缓存计划的放置阶段是普遍最优的所有类型。使用这些技术，我们还充分描述了去中心化设置的速率-内存权衡，其中用户无需任何协调即可填写缓存内容。
2019-02-18 cs.IT math.IT
Distortion-Memory Tradeoffs in Cache-Aided Wireless Video Delivery
移动网络运营商正在考虑将缓存作为跟上对高清无线视频流的日益增长的需求的策略之一。通过将流行内容预取到无线接入点或最终用户设备的内存中，可以在本地满足请求，从而缓解昂贵回程的压力。此外，使用网络编码允许经由共同编码的多播传输同时服务不同的高速缓存未命中，从而与利用常规递送方案实现的负载减少相比，导致显著更大的负载减少。然而，先前的工作没有利用视频的属性，只是将内容视为用户想要完全下载的固定大小的文件。我们的工作是出于这样一个事实，即视频可以以可伸缩的方式编码，解码视频质量取决于用户能够接收的层数。使用高斯源模型，缓存和编码交付方法被设计为最小化最终用户设备处的平方误差失真。我们的工作是一般足以考虑异构缓存大小和视频流行度分布。
2015-11-12 cs.IT math.IT
Fundamental Storage-Latency Tradeoff in Cache-Aided MIMO Interference Networks
高速缓存是一种有效的技术，以改善用户感知体验的内容交付在无线网络中。无线缓存不同于传统的Web缓存，因为它可以利用无线介质的广播性质，从而机会主义地改变网络拓扑结构。本文研究了一个由3个发射机和3个接收机组成的MIMO干扰网络。通过在发送器和接收器侧进行缓存，网络被改变为MIMO广播信道、MIMO X信道和MIMO多播信道的混合形式。我们分析了这些新的信道模型的自由度（DoF）使用实际的干扰管理方案。基于对这些DoF结果的集体使用，我们然后获得网络的可实现的归一化交付时间（NDT），这是一种信息理论度量，用于评估给定缓存大小下的最坏情况交付时间。所获得的NDT是针对任意M、N和任何可行的高速缓存大小。它被证明是最佳的，在某些情况下，在其他情况下，从最佳的乘法差距为3。本文还讨论了任意数量的发射机和接收机的网络的扩展问题。
2017-05-14 cs.IT math.IT
On Optimal Load-Memory Tradeoff of Cache-Aided Scalar Linear Function Retrieval
编码缓存有可能通过利用终端用户设备中可用的廉价且丰富的存储来大大减少网络流量，从而在交付阶段创造多播机会。在Maddah-Ali和Niesen（MAN）的开创性工作中，制定了共享链接编码缓存问题，其中每个用户需要一个文件（即，单个文件检索）。本文将MAN问题推广到允许用户请求文件的标量线性函数。本文提出了一种新的编码交付计划，基于MAN未编码的缓存放置，被证明允许解码的文件（在任意有限域）的任意标量线性函数。有趣的是，相当令人惊讶的是，它表明，高速缓存辅助标量线性函数检索的负载取决于所需的线性独立函数的数量，类似于高速缓存辅助的单文件检索问题，其中负载取决于不同的文件请求的数量。所提出的方案是最佳的约束下的未编码的缓存放置，在最坏情况下的负载，否则在一个因素2。本文的主要思想可以扩展到所有的场景，原来的城域网方案已经扩展到，包括需求私有和/或设备到设备的设置。
2020-01-10 cs.IT math.IT
Deep Reinforcement Learning for IoT Networks: Age of Information and Energy Cost Tradeoff
在大多数物联网（IoT）网络中，边缘节点通常用作中继器，以缓存IoT传感器生成的感知数据，并为数据消费者提供通信服务。然而，物联网传感的一个关键问题是数据通常是瞬时的，这需要缓存内容项的时间更新，而频繁的缓存更新可能导致相当大的能源成本，并挑战物联网传感器的寿命。为了解决这个问题，我们采用信息时代（AoI）来量化数据的新鲜度，并提出了一个在线缓存更新计划，以获得平均AoI和能源成本之间的有效权衡。具体来说，我们首先通过结合成功的传输条件来描述物联网传感器的传输能耗。然后，我们将缓存更新建模为马尔可夫决策过程，以最小化平均加权成本，并对状态、动作和奖励进行明智的定义。由于用户对内容项的偏好通常是未知的，并且通常是随时间变化的，因此我们开发了一种深度强化学习（DRL）算法来实现智能缓存更新。通过试错探索，可以学习有效的缓存策略，而不需要确切的内容流行度知识。仿真结果证明了该框架的优越性。
2020-10-23 cs.IT math.IT
Secure and Energy-Efficient Transmissions in Cache-Enabled Heterogeneous Cellular Networks: Performance Analysis and Optimization
本文研究了由宏基站和多个小基站（SBS）组成的支持缓存的异构蜂窝网络的物理层安全。我们研究了一个联合设计的缓存位置和文件传输实现安全和节能的传输对随机分布的窃听。我们提出了一种新的混合“最流行的内容”和“最大的内容多样性”缓存放置策略来分发不同流行的文件。根据所请求的文件的可用性和位置，我们采用三种合作传输方案，即分布式波束成形，频域正交传输，最佳SBS中继，分别。我们推导出解析表达式的连接中断概率和保密中断概率为每个传输方案。之后，我们设计了最佳的传输速率和缓存分配，以实现最大的整体保密吞吐量和保密能量效率，分别。数值结果验证了理论分析的正确性，并证明了混合缓存策略的优越性.
2018-09-22 cs.IT math.IT
Edge Caching in Delay-Constrained Virtualized Cellular Networks: Analysis and Market
在蜂窝基站处缓存流行内容，即，为了消除通过回程的重复传输，边缘高速缓存可以减少$5$ G网络中的数据传递的延迟。然而，由于缓存只能减少回程延迟，因此还需要使用诸如基站密集化之类的技术来减少前传延迟。在本文中，使用随机几何的结果，我们首先模拟基站的致密化和缓存大小对系统的延迟的影响。然后，我们推导出一个紧近似的缓存命中概率。为了优化部署基站和缓存所带来的网络开销，在概率时延约束下，将基站强度与缓存容量乘积的最小化问题转化为几何规划并解析求解.然后使用结果来分析启用缓存的虚拟化蜂窝网络的经济性，其中网络基础设施，即，由基础设施提供商（InP）拥有的BS和高速缓存存储在多个移动网络运营商（MNO）之间共享。对于InP和MNOs之间的定价，我们制定了一个Stackelberg游戏，InP作为领导者和多个MNOs作为追随者。在此虚拟化场景中，租用基础设施的共同成本通过使用Shapely值在MNO之间以公平的方式分摊。提供了一种有效的算法来划分MNO之间的租金。
2018-02-13 cs.IT math.IT
Modeling and Analysis for Cache-enabled Cognitive D2D Communications in Cellular Networks
开发认知的缓存使能的设备到设备（D2D）通信下的多信道蜂窝网络是本文的主要重点。D2D对经由感测可用蜂窝信道来执行直接通信，从而绕过基站（BS）。考虑了动态服务，并采用随机几何方法对网络性能进行了评估。首先将节点位置建模为相互独立的泊松点过程，并给出了服务选择过程。在此基础上，提出了相应的层次关联和认知接入协议.在BS和D2D发射机处的队列的延迟和长度被进一步阐述，其中将请求到达和离开的业务动态建模为具有优先级的离散时间多服务器队列。此外，物理层和内容为中心的功能对系统性能的影响进行了联合调查，提供了一个有价值的见解。
2016-07-25 cs.IT cs.NI math.IT
Energy- and Spectral- Efficiency Tradeoff for D2D-Multicasts in Underlay Cellular Networks
底层带内设备到设备（D2D）多播通信（其中相同内容经由组中的直接链路传播）具有提高蜂窝网络的频谱和能量效率的潜力。然而，大多数现有的解决这个问题的方法只解决频谱效率（SE）或能量效率（EE）。我们研究了在单个小区D2D集成蜂窝网络中SE和EE之间的权衡，其中多个D2D多播组（MG）可以与多个蜂窝用户（CU）共享上行链路信道。我们制定的EE最大化问题的约束SE和最大可用传输功率。提出了一种功率分配算法来解决这个问题，并通过大量的数值仿真证明了其有效性。SE和EE之间的权衡作为D2D MG的密度和MG的最大传输功率的函数被表征。
2017-12-12 cs.IT cs.NI math.IT
Probabilistic Placement Optimization for Non-coherent and Coherent Joint Transmission in Cache-Enabled Cellular Networks
如何设计适当的内容放置策略是在高速缓存使能蜂窝网络的主要领域之一。本文研究了蜂窝网络下行链路协作传输下基站缓存的概率内容放置优化问题。以布局概率向量为设计参数，根据信道状态信息（CSI）是否可用，研究了非相干联合传输（NC-JT）和相干联合传输（C-JT）方案。利用随机几何的方法，导出了NC-JT方案成功传输概率的积分表达式，并给出了C-JT方案成功传输概率的上界和紧逼近。其次，我们通过优化布局概率向量，分别最大化NC-JT中的STP和C-JT中的STP的近似。提出了一种算法，并应用到这两个优化问题。通过利用STP的一些性质，我们在某些情况下获得全局最优解。利用内点法得到了一般情况下的局部最优解。最后，数值结果表明，优化的布局策略实现了显着的收益在STP在几个比较基线无论是在NC-JT和C-JT。C-JT中的最优STP优于NC-JT中的最优STP，表明在协作传输中知道CSI的益处。
2021-01-21 cs.IT math.IT
Throughput Analysis of Decentralized Coded Content Caching in Cellular Networks
研究了下一代蜂窝网络中的分布式编码内容缓存技术。的内容被线性组合和缓存在未充分利用的用户终端（UT）的缓存和它的吞吐量容量相比，分散的未编码的内容缓存。在这两种情况下，我们考虑多跳设备到设备（D2D）的通信和网络中的毫微微缓存的使用。结果表明，分散式编码内容缓存可以增加网络吞吐量的能力相比，分散式未编码缓存，通过减少所需的跳数提供所需的内容。此外，Zipfian内容请求分发的吞吐量计算和它示出的分散式编码内容缓存放置可以增加蜂窝网络的吞吐量容量的一个因素的$(\log(n))^2$，其中$n$是由femtocache服务的节点的数量。
2016-11-09 cs.IT math.IT
Cache-Enabled Physical Layer Security for Video Streaming in Backhaul-Limited Cellular Networks
在本文中，我们提出了一种新的无线缓存方案，以提高在有限的回程容量的蜂窝网络中的视频流的物理层安全性。通过经由高速缓存和回程加载两者跨基站（BS）的子集主动地共享视频数据，可以根据高速缓存状态、信道条件和回程容量来动态地启用若干BS的安全协作联合传输。假设发射端的信道状态信息（CSI）不完全，提出了一个两阶段的非凸混合整数鲁棒优化问题，在保证视频传输的服务质量（QoS）和通信保密性的同时最小化总发射功率，其中缓存和协作传输策略分别在离线视频缓存阶段和在线视频传输阶段进行优化.虽然制定的优化问题原来是NP难的，低复杂度的多项式时间算法，其解决方案在一定条件下是全局最优的，提出了缓存训练和视频传输控制。高速缓存被证明是有益的，因为它减少了施加在容量受限的回程链路上的数据共享开销，引入了额外的安全自由度，并且实现了功率高效的通信系统设计。仿真结果表明，该缓存方案同时实现了较低的秘密中断概率和较高的功率效率。此外，由于所提出的鲁棒优化，不完善的CSI知识所造成的性能损失，可以显着降低时，高速缓存容量变得很大。
2017-11-07 cs.IT math.IT
Learning to Cache: Distributed Coded Caching in a Cellular Network With Correlated Demands
分布式缓存机制的设计被认为是一个活跃的研究领域，由于其有前途的解决方案，在减少数据负载的回程链路的蜂窝网络。在本文中，分布式内容缓存的小小区基站（sBS）的无线网络中，最大限度地提高缓存命中性能的问题被认为是。大多数现有的工作集中在静态需求，然而，在这里，每个sBS处的数据被认为是跨时间和sBS相关的。缓存策略被假定为过去的缓存策略的加权组合。一个高概率的泛化保证所提出的缓存策略的性能。理论保证提供了关于获得缓存策略的以下见解：（i）在每个sBS处运行遗憾最小化以获得跨时间的缓存策略的序列，以及（ii）最大化边界的估计以获得取决于差异的缓存策略的权重集合。最后，给出了LRFU缓存策略性能的理论保证。在此基础上，提出了基于联邦学习的启发式缓存算法。最后，通过使用Movie Lens数据集的仿真表明，该算法显着优于LRFU算法。
2020-10-13 cs.IT math.IT
Statistical Intercell Interference Modeling for Capacity-Coverage Tradeoff Analysis in Downlink Cellular Networks
干扰影响蜂窝网络中容量和覆盖之间的相互作用。然而，干扰是不确定的，并且取决于各种系统和信道参数，包括用户调度、频率重用和衰落变化。我们提出了一种分析方法，用于建模在蜂窝网络的下行链路中的小区间干扰的分布作为通用衰落信道模型和各种调度方案的函数。我们证明了有用的推导出的表达式，在计算基于位置和平均的数据率，除了捕获实际的小区容量和覆盖范围之间的权衡在下行链路蜂窝网络。
2014-06-04 cs.IT math.IT math.ST
Coverage-Rate Tradeoff Analysis in mmWave Heterogeneous Cellular Networks
在本文中，我们首先介绍了一个广义的建模和分析框架，探讨用户关联，覆盖概率和链路速率之间的基本相互作用的毫米波（mmWave）异构蜂窝网络（HetNet），其中有多层的超高频（UHF）宏小区和小小区基站（BS）和单层的毫米波小小区BS。提出了一种可以覆盖多种基于路径损耗的用户关联方案的广义用户关联方案，并推导了其相关的概率性质，便于推导覆盖概率和链路速率。导出的一般表达式的覆盖和链路速率不仅揭示了如何设计用户关联函数，以最大限度地提高覆盖和链路速率，但也表明，它是不可能设计的用户关联方案，最大限度地提高覆盖和链路速率在同一时间。也就是说，当用户与BS相关联时，在具有UHF和毫米波频带中的不同带宽的毫米波HetNet中存在覆盖和链路速率之间的基本折衷。我们描述了覆盖最优和速率最优的用户关联方案，并数值验证了它们的性能，并显示了覆盖率的权衡问题。
2018-11-20 cs.IT math.IT
On the Optimal Memory-Load Tradeoff of Coded Caching for Location-Based Content
在无线边缘节点进行缓存是提高空间和频谱效率的一种有效方法，可以减轻网络中与内容相关的流量。最初由Maddah-Ali和Niesen引入的编码缓存通过同时传输对多个用户有用的多播消息来显著加快通信效率。大多数编码缓存的工作都是基于这样的假设，即每个用户都可以请求库中的所有内容。然而，在许多应用中，用户仅对取决于其位置的有限的内容集感兴趣。出于这些考虑，本文阐述了具有边缘缓存节点的基于位置的内容的编码缓存问题。所考虑的问题包括具有对基于$N$位置的文件（例如，高清地图）、位于不同区域的$K$边缘缓存节点和$K$用户（即，车辆），其中每一个都在一个高速缓存节点的服务区域中，并且可以以可忽略的成本检索该高速缓存节点的高速缓存内容。根据位置的不同，每个用户仅从库的位置相关子集中请求文件。目的是最大限度地减少最差情况下的载荷。对于这种新的编码缓存问题，我们提出了一个高度非平凡的逆约束下未编码的缓存放置，这表明一个简单的可实现的计划是最佳的未编码的缓存放置。此外，还证明了该方案在$3$因子内是一般阶最优的.最后，我们将基于位置的内容的编码缓存问题扩展到最初由Hachem等人提出的多路访问编码缓存拓扑，其中每个用户连接到最近的高速缓存节点$L$。当$L \geq 2$时，我们描述了最坏情况下负载的精确最优性。
2022-03-17 cs.IT math.IT
The 5G Cellular Backhaul Management Dilemma: To Cache or to Serve
随着将缓存能力引入到小小区网络（SCN）中，需要开发新的回程管理机制以防止由小基站（SBS）下载的要缓存的预测文件危害需要经由回程服务的紧急请求。此外，这些机制必须考虑回程的异质性，回程将涵盖各个频带的无线回程链路和有线回程组件。在本文中，异构回程管理问题制定为少数民族的游戏中，每个SBS必须定义的预测文件下载的数量，而不影响当前请求所需的传输速率。对于制定的游戏，它表明，一个唯一的公平适当的混合纳什均衡（PMNE）存在。提出了一种自组织强化学习算法，并证明了该算法收敛于一个唯一的Boltzmann-Gibbs平衡点，该平衡点逼近期望的PMNE。仿真结果表明，该方法的性能可以接近理想的最优算法，而它优于集中式贪婪的方法，在缓存的数据量，而不会危及当前请求的服务质量。
2017-05-03 cs.IT math.IT
Performance Analysis for Cache-enabled Cellular Networks with Cooperative Transmission
大量部署的智能设备给网络带来了巨大的流量压力。边缘缓存作为一种解决这一问题的有前途的技术得到了广泛的研究。为了进一步提高缓存蜂窝网络（CEN）的成功传输概率（STP），我们将协同传输技术与CEN相结合，提出了一种新的传输方案。在每个协作基站（BS）处引入本地信道状态信息（CSI）以增强用户接收到的信号的强度。紧近似的STP，该计划是来自使用工具，从随机几何。该方案的最优内容放置策略是使用数值方法来最大化STP。仿真结果表明，最优策略取得了显着的收益，在STP在几个比较基线与所提出的计划。
2021-01-22 cs.IT eess.SP math.IT
Cache-enabled Small Cell Networks: Modeling and Tradeoffs
我们考虑一个网络模型，其中小基站（SBS）具有缓存能力，以减轻回程负载，满足用户的需求。SBS根据泊松点过程（PPP）随机分布在平面上，并且（i）通过有限速率回程从互联网带来内容或（ii）通过从本地缓存服务它们来服务它们的用户。我们推导出封闭形式的表达式的中断概率和平均交付率的信号干扰噪声比（SINR），SBS密度，目标文件比特率，存储大小，文件长度和文件的流行程度的函数。然后我们分析了关键操作参数对系统性能的影响。结果表明，一定的中断概率可以通过增加基站的数量或总的存储大小来实现。我们的研究结果和分析提供了关键的见解缓存启用的小小区网络（SCN），这被视为未来异构蜂窝网络的一个有前途的解决方案的部署。
2015-01-07 cs.IT cs.NI math.IT
Decentralized Caching under Nonuniform File Popularity and Size: Memory-Rate Tradeoff Characterization
本文研究非均匀文件流行度与大小下的去中心化缓存存储-速率折中，提出逐次几何规划近似算法和基于文件分组的低复杂度策略优化D-MCCS缓存放置，证明其在特定条件下可达下界并表征精确折中。
2023-06-26 cs.IT math.IT
Improved Approximation of Storage-Rate Tradeoff for Caching with Multiple Demands
在网络边缘处的高速缓存已经成为一种可行的解决方案，用于通过以本地化内容存储和递送的形式利用网络负载平衡来缓解现代以内容为中心的无线网络中的严重容量紧缩。在这项工作中，我们考虑一个缓存辅助网络的缓存存储阶段是由一个中央服务器和用户可以要求在每个传输间隔多个文件的协助。为了服务于这些需求，我们考虑两种递送模型- $(1)$集中式内容递送，其中在每个传输间隔处的用户需求由中央服务器经由多播传输来服务;以及$(2)$设备到设备（D2 D）辅助分布式递送，其中用户彼此多播以便服务文件需求。对于这样的缓存辅助网络，我们提出了新的结果的基本缓存存储与传输速率的权衡。具体来说，我们开发了一种新的技术，用于表征信息理论的下限上的存储速率的权衡，并表明，新的下限严格严格比从文献中的割集界。此外，使用新的下限，我们建立了最佳的存储速率权衡内一个常数乘法间隙。我们发现，对于每个用户的多个需求，可实现的计划的基础上重复的计划，单一的需求是订单最优的两种交付模式。
2016-06-14 cs.IT cs.NI math.IT
The Exact Load-Memory Tradeoff of Multi-Access Coded Caching With Combinatorial Topology
最近，Muralidhar等人提出了一种新颖的多访问系统模型，其中每个用户以遵循组合网络的众所周知的组合拓扑的方式连接到多个缓存。对于这种多访问拓扑，同一作者提出了一种可实现的方案，即使在非常适度的缓存资源下，也能获得前所未有的编码增益。在本文中，我们确定了这种具有特殊潜力的多路访问设置的基本限制，提供了一个信息理论的逆，该逆与Muralidhar等人的内界一起建立，在未编码预取下的确切最佳性能。
2022-02-07 cs.IT math.IT
Edge Caching in Dense Heterogeneous Cellular Networks with Massive MIMO Aided Self-backhaul
研究了密集异构蜂窝网络（HetNets）中的边缘缓存问题，在HetNets中，缓存容量有限的小型基站（SBS）存储流行内容，而当SBS需要非缓存内容时，大规模多输入多输出（MIMO）辅助的宏基站提供无线自回程。我们的目标是解决小区负载和命中概率对成功内容交付（SCD）的影响，并给出避免任意小小区中的接入过载和任意宏小区中的回程过载所需的最小基站密度。推导了无需下行信道估计的大规模MIMO回程可达速率，计算了回程时间，并对此类网络的时延进行了评估。分析结果证实，命中概率需要适当地选择，以实现SCD。明确量化了缓存大小和SCD之间的相互作用。理论上证明，当请求非缓存内容时，如果缓存内容交付的平均访问速率低于自回传内容交付的平均访问速率，则非缓存内容交付的平均延迟可以与大规模辅助MIMO自回传的缓存内容交付相当。仿真结果验证了我们的分析。
2018-07-10 cs.IT cs.NI math.IT
Stochastic Content-Centric Multicast Scheduling for Cache-Enabled Heterogeneous Cellular Networks
在小型基站（SBS）处的高速缓存已经证明了在减轻异构蜂窝网络（HetNet）中的回程需求方面的显著益处。虽然许多现有的作品集中在什么内容缓存在每个SBS，一个同样重要的问题是什么内容提供，以满足动态用户的需求给定的缓存状态。在本文中，我们研究了最佳的内容交付缓存启用HetNets考虑到无线介质的固有组播能力。我们考虑随机内容多播调度，共同最小化平均网络延迟和功率成本下的多址接入约束。我们建立了一个以内容为中心的请求队列模型，并将此随机优化问题表示为一个无限时域平均成本马尔可夫决策过程（MDP）。利用\emph{relative value iteration}和请求队列动力学的特殊性质，我们刻画了MDP的价值函数的一些性质。基于这些性质，我们证明了最优多播调度策略是阈值型的。然后，我们提出了一个结构感知的优化算法，以获得最优的政策。我们还提出了一个低复杂度的次优策略，它具有类似的结构属性的最优策略，并开发了一个低复杂度的算法来获得这个政策。
2016-06-17 cs.IT cs.NI math.IT
Cellular Offloading via Downlink Cache Placement
在本文中，在有限的生命周期内的下行文件传输的无线缓存节点的协助下进行了优化。具体来说，一个文件的生命周期内的请求数被建模为泊松点过程。基站向下行用户和选定的缓存节点组播文件，使得缓存节点可以在下一个文件请求中帮助转发文件。因此，我们将下行链路传输公式化为具有随机数目的阶段的马尔可夫决策过程，其中每次传输的传输功率和时间是控制策略。由于文件传输次数是随机的，我们首先提出了一个修正的Bellman方程，其中可以导出最优控制策略。为了解决巨大的状态空间，我们还引入了一个低复杂度的次优解的基础上的值函数的线性近似。近似值函数可以解析计算，从而可以消除常规的数值迭代。此外，近似值函数和实值函数之间的差距是有界的解析。仿真结果表明，采用近似MDP方法，该算法可以显著降低基站的资源消耗。
2017-11-09 cs.IT eess.SP math.IT
Energy Efficiency and Sum Rate Tradeoffs for Massive MIMO Systems with Underlaid Device-to-Device Communications
在本文中，我们研究了为第五代（5G）蜂窝网络提出的两种技术的共存，即网络辅助设备到设备（D2D）通信和大规模MIMO（多输入多输出）。这两种技术的潜在好处是众所周知的，但它们共存所产生的权衡尚未得到充分解决。为此，我们假设D2D用户以并行方式重用蜂窝网络的下行链路资源。此外，在BS处使用多个天线以便获得预编码增益并且使用多用户或大规模MIMO技术同时支持多个蜂窝用户。考虑两个指标，即平均和率（ASR）和能源效率（EE）。我们推导出易于处理和直接可计算的表达式，并研究ASR和EE之间的权衡作为BS天线的数量，蜂窝用户的数量和D2D用户的密度在给定的覆盖区域内的函数。我们的研究结果表明，ASR和EE表现不同的情况下，低密度和高密度的D2D用户，和共存的D2D通信和大规模MIMO主要是有益的D2D用户的低密度。
2015-06-01 cs.IT math.IT
Temporal-Spatial Aggregation for Cache-Enabled Wireless Multicasting Networks with Asynchronous Content Requests
现有的用于大规模内容递送的多播方案在延迟容忍的面向内容的应用中没有充分利用多播机会。在本文中，我们提出了一种新的时空聚合为基础的多播方案在大规模的缓存使能的无线网络。所提出的方案可以有效地利用异步内容请求中的多播机会，以提高频谱效率。通过利用弹性服务的延迟容忍度，该方案实现了更好的能量-吞吐量-延迟权衡。利用随机几何的工具，我们推导出一个易于处理的表达式在一般区域的成功传输概率。使用渐近近似，我们推导出封闭形式的成功传输概率在大延迟区域以及大，小用户密度区域。渐近结果表明，在这些渐近区域内，以延迟增加为代价，成功传输概率增加，能量消耗减少。本文的分析提供了一个新的理解的能量吞吐量延迟权衡大规模的高速缓存启用的无线网络中的大量内容交付。
2017-02-07 cs.IT math.IT
Information Theoretic Caching: The Multi-User Case
在本文中，我们考虑一个缓存辅助网络，其中每个用户被假定为有个人的缓存，而在用户的请求，更新消息发送通过一个共同的链接到所有用户。首先，我们制定了一个一般的信息理论设置，表示数据库作为一个离散的无记忆源，和用户的请求作为边信息，除了在缓存编码器是无处不在。解码器的目标是恢复源和边信息的函数。通过查看高速缓存辅助网络的一般分布式信源编码问题，并通过信息理论的参数，我们提出了内部和外部边界的高速缓存内存的大小和更新率的基本权衡。然后，我们专门我们的一般内部和外部边界的特定模型的内容分发网络：文件选择网络，其中的数据库是一个独立的相等大小的文件的集合，每个用户独立请求的文件之一。对于文件选择网络，我们提供了一个外部边界和两个内部边界（用于集中式和分散式缓存策略）。对于用户请求信息均匀分布的情况，我们将速率与缓存大小的权衡特征描述为在4的乘法间隙内。通过进一步扩展我们的论点的框架Maddah-Ali和Niesen，我们还建立了一个新的外部边界和两个新的内部边界，它被证明恢复集中和分散的战略，以前建立的Maddah-Ali和Niesen。最后，在速率与缓存大小的权衡方面，我们将之前的乘法差距从72提高到4.7，用于均匀请求的平均情况。
2016-04-08 cs.IT math.IT
Noisy Broadcast Networks with Receiver Caching
我们研究噪声广播网络与本地缓存存储器的接收器，其中发送器可以预先存储信息，甚至在学习接收器的请求。我们主要集中在包擦除广播网络与两个不相交的接收器：一组弱接收器与所有相等的擦除概率和相等的缓存大小和一组强接收器与所有相等的擦除概率和没有缓存。我们提出了这个网络的容量-内存权衡的下限和上限。通过新的联合高速缓存-信道编码思想实现了该下界，并且显著改进了基于单独高速缓存-信道编码的方案。我们将讨论如何将这种编码思想扩展到更一般的离散无记忆广播信道和不平等的缓存大小。我们的上界适用于所有随机退化的广播信道。对于所描述的包擦除广播网络，当存在单个弱接收器（以及任何数量的强接收器）并且缓存大小不超过给定阈值时，我们的下限和上限是紧的。当有一个弱接收器，一个强接收器和两个文件时，我们可以加强我们的上限和下限，以便它们在缓存大小的广泛范围内一致。最后，当所有接收器总是要求完全相同的文件时，我们完全忽略了具有任意缓存大小和任意（不对称）速率的一般离散无记忆广播信道的速率-内存权衡。
2016-05-08 cs.IT math.IT
Feedback-Aided Coded Caching for the MISO BC with Small Caches
这项工作探讨了编码缓存在对称的$K$用户缓存辅助MISO BC与不完善的CSIT型反馈，对于特定的情况下，缓存大小远小于库的大小。基于最近探索的缓存和延迟CSIT之间的协同作用，并建立在缓存和CSIT质量之间的权衡，工作提出了新的计划，提高小缓存的影响，重点放在累积缓存大小小于库大小的情况下。对于这种小缓存设置，基于所提出的接近最优的方案，工作确定了最佳的缓存辅助自由度（DoF）的性能在一个因素4。
2016-06-17 cs.IT math.IT
Private Information Retrieval From a Cellular Network With Caching at the Edge
我们考虑从蜂窝网络下载内容的问题，其中内容被缓存在无线边缘，同时实现隐私。特别地，我们考虑从文件库中进行内容的私有信息检索（PIR），即，用户希望下载文件并且不希望网络了解关于她感兴趣的文件的任何信息。为了减少回程的使用，内容被缓存在无线边缘的一些小小区基站（SBS）使用最大距离可分离的代码。我们提出了一个PIR计划，这种情况下，实现对一些间谍SBS（可能）合作的隐私。所提出的PIR方案是Kumar等人最近引入的方案的扩展。多码率的情况下，适合于文件具有不同流行度的场景。然后，我们推导出回程速率并优化内容放置以使其最小化。我们证明了均匀的内容放置是最佳的，即，所有被高速缓存的文件都应该使用相同的码率来存储。这与不需要PIR的情况相反。此外，我们用数字表明，流行的内容放置在某些情况下是最佳的。
2018-09-04 cs.IT math.IT
On the Throughput-Delay Tradeoff in Cellular Multicast
在本文中，我们采用跨层的设计方法来分析在一个单一的细胞系统中的多播信道的吞吐量和延迟的折衷。为了说明主要思想，我们从单组情况开始，即，纯组播，其中所有用户请求公共信息流。我们考虑三类调度算法的复杂性逐渐增加。第一类通过采用静态调度策略和无记忆解码来争取最小的复杂度。我们对这类调度算法的分析揭示了静态调度策略的存在，该策略以延迟为代价实现了吞吐量的最优缩放定律，该延迟随用户数呈指数级增加。第二种调度策略采用更高复杂度的增量冗余编码/解码策略，以实现更好的吞吐量-延迟权衡。第三，也是最复杂的，调度策略受益于不同用户之间的合作，以最小化延迟，同时实现吞吐量的最佳缩放定律。特别是，所提出的合作组播策略，同时实现最佳的缩放定律的吞吐量和延迟。然后，我们推广我们的调度算法，利用多组多样性时，不同的信息流的用户群体的不同子集的要求。最后，我们讨论了潜在的增益的影响，配备多个发射天线的基站和目前的仿真结果，验证我们的理论主张。
2005-06-07 cs.IT math.IT
Online Learning to Cache and Recommend in the Next Generation Cellular Networks
针对下一代蜂窝网络的缓存与推荐联合优化问题，采用概率转移矩阵建模推荐对需求的影响，提出贝叶斯估计与精灵辅助点估计两种在线学习方法，推导遗憾界并拓展至多小基站异构网络，仿真验证算法在缓存命中率等方面的优势。
2023-07-20 cs.IT math.IT
The Throughput-Outage Tradeoff of Wireless One-Hop Caching Networks
我们考虑无线设备到设备（D2 D）网络，其中节点具有来自可用文件库的预缓存信息。节点随机请求文件。如果请求的文件不在板载缓存中，则通过单跳“本地”通信从某个相邻节点下载。当在请求节点的邻域中没有找到所请求的文件时，或者如果网络准入控制策略决定不服务于该请求，则发生中断事件。当库中的节点数和文件数都增长到无穷大时，我们用系统参数的各种制度的紧缩放定律来描述最佳吞吐量-中断权衡。我们的分析是基于Gupta和Kumar { \em协议模型}的基础D2 D无线网络，广泛用于文献中的容量缩放定律的无线网络没有缓存。我们的研究结果表明，D2 D频谱重用和缓存在用户节点的组合产生的每个用户的吞吐量独立于用户的数量，对于任何固定的中断概率在$(0,1)$。这意味着D2 D缓存网络是“可扩展的”：即使用户数量增加，每个用户也能实现恒定的吞吐量。这种行为是非常不同的经典Gupta和Kumar的ad-hoc无线网络上的结果，其中每个用户的吞吐量为零的用户数量的增加。此外，我们表明，用户的吞吐量是成正比的缓存信息在整个文件库大小的分数。因此，我们可以得出结论，D2 D缓存网络可以将“内存”转化为“带宽”（即，使用户设备上的板载高速缓冲存储器加倍产生100%的用户吞吐量增加）。
2015-07-28 cs.IT math.IT
Characterizing Linear Memory-Rate Tradeoff of Coded Caching: The $(N,K)=(3,3)$ Case
我们考虑了由Maddah-ali和Niesen [1]引入的$(N,K)=(3,3)$情况下的缓存问题，并使用计算机辅助方法来导出紧线性存储器速率权衡。证明了两个下界$10M+6R\geq 15$和$5M+4R\geq 9$，它们是非Shannon型的.利用对称约化和蛮力搜索构造了点$(M,R)=(0.6,1.5)$的编码线性格式。
2020-05-12 cs.IT math.IT
Security-Reliability Tradeoff for Distributed Antenna Systems in Heterogeneous Cellular Networks
在本文中，我们调查的物理层安全的频谱共享异构蜂窝网络由一个宏小区和一个小小区，其中一个被动窃听者被假定为挖掘的宏小区和小小区的传输。在宏小区中，配备有多个分布式天线的宏基站（MBS）通过机会发射天线向宏用户（MU）发送其机密信息。同时，在小小区中，小基站（SBS）在MBS所使用的相同频谱上向小用户（SU）发送。我们提出了一个干扰消除的机会天线选择（IC-OAS）计划，以提高异构网络的物理层安全性。具体地说，MBS通过机会分布式天线向MU发送其机密消息时，在MBS处人为地设计并发射特殊信号，以确保消除MU处接收到的来自SBS的干扰。为了进行比较，传统的干扰受限的机会天线选择（IL-OAS）被认为是一个基准。我们的特点的安全性-可靠性权衡（SRT）的建议IC-OAS和传统的IL-OAS计划在推导其封闭形式的表达式的拦截概率和中断概率。仿真结果表明，与传统的IL-OAS相比，IC-OAS不仅能为宏小区带来SRT优势，而且还具有通过增加分布式天线数量来改善小小区SRT的潜力。此外，通过联合考虑宏小区和小小区，所提出的IC-OAS方案的总体SRT被示出为在总和拦截概率与总和中断概率方面显著优于常规IL-OAS方法的总体SRT。
2018-10-19 cs.IT math.IT
Cache-Enabled Heterogeneous Cellular Networks: Optimal Tier-Level Content Placement
在异构蜂窝网络（HCN）的基站（BS）处缓存流行内容避免了从内容提供方到网络边缘的频繁信息传递，从而减少了延迟并缓解了回程链路中的业务拥塞。在一般情况下，在HCN的内容放置的最佳策略仍然在很大程度上是未知的，并得出它们形成本文的主题。为此，我们采用流行的随机HCN模型，其中BS的$K$层被建模为分布在具有不同密度的平面上的独立泊松点过程。此外，考虑随机高速缓存方案，其中具有对应流行度度量的给定$M$文件集合中的每一个以对应概率（称为放置概率）被放置在特定层的每个BS处。对于同一层中的所有BS，概率是相同的，但是在层之间变化，从而给出了层级内容放置的名称。我们认为，网络性能指标，命中概率，定义为概率，由典型的用户请求的文件被成功地交付给用户。我们最大限度地提高命中概率的内容放置概率，从而产生最佳的层级放置策略。对于用于不同层中的BS的成功传输的统一接收信号干扰比阈值的情况，策略是封闭形式的，其中特定文件的放置概率与对应流行度测量的平方根成比例，其中偏移取决于BS高速缓存容量。对于非均匀SIR阈值的一般情况下，优化问题是非凸的，并通过近似设计了一个次优的布局策略，它具有类似的结构，在均匀SIR阈值的情况下，并通过仿真显示是接近最优的。
2017-06-17 cs.IT math.IT
Caching and Delivery via Interference Elimination
我们提出了一种新的缓存方案，在用户缓存的文件段的线性组合，文件的数量不大于用户的数量的情况下。当用户在交付阶段请求某个文件时，缓存的线性组合中的其他文件段可以被视为干扰。该方案结合秩度量码和最大距离可分离码，以方便解码和消除这些干扰，并同时提供有用的内容给预期的用户。该方案的性能可以明确评估，我们表明，该方案实现的折衷点可以严格提高已知的折衷内界在文献中，对于某些特殊情况下，新的折衷点可以被证明是最优的。
2016-04-28 cs.IT math.IT
A Novel Asymmetric Coded Placement in Combination Networks with end-user Caches
研究了$(H,r,M,N)$组合网络中用户内存大小和最坏情况下下载时间之间的权衡问题，其中中心服务器通过$H$即时中继与$K$用户通信，每个用户都有大小为$M$文件的本地缓存，并连接到不同的$r$中继子集.本文的主要贡献是设计了一个编码缓存方案与非对称的编码布局，利用协调之间的中继，这是没有利用在过去的工作。数学分析和数值结果表明，所提出的方案优于现有的方案。
2018-02-28 cs.IT math.IT
On the Benefits of Asymmetric Coded Cache Placement in Combination Networks with End-User Caches
本文研究了（H;r;M;N）组合网络中缓存大小和下载时间之间的基本权衡，其中一个具有N个文件的服务器连接到H个中继（无缓存），而每个K：= \binom{H}{r}用户（具有大小为M的文件缓存）连接到r个中继的不同子集。现有的计划分为两类：要么使用未编码的对称缓存放置最初提出的共享链路模型和设计交付阶段依赖于网络拓扑结构，或有效地划分为H个独立的共享链路网络的组合网络，每个服务\binom{H-1}{r-1}用户，在任何一种情况下，放置阶段是独立的网络拓扑结构。本文提出了一种新的策略，其中编码缓存的放置是依赖于网络拓扑结构。所提出的方案被证明是信息理论上最优的大缓存大小。此外，当不完全最优时，所提出的方案也可以优于现有的方案。
2018-02-28 cs.IT math.IT
Joint Transmission Scheme and Coded Content Placement in Cluster-centric UAV-aided Cellular Networks
最近，由于COVID-19大流行，远程工作和远程医疗对电信的依赖显著增加。在蜂窝网络中，由于建立视线（LoS）链路的高概率，无人机（UAV）的并入可以导致针对室外用户的增强的连接。然而，UAV有限的电池寿命及其在室内区域中的信号衰减使得在室内环境中管理用户的请求效率低下。被称为以集群为中心和编码的无人机辅助毫微微缓存（CCUF）框架，该网络在室内和室外环境中的覆盖范围通过用于FAP形成和无人机部署的两阶段集群来增加。第一个目标是增加内容多样性。在这种情况下，我们提出了一个编码的内容放置在一个集群为中心的蜂窝网络，这是集成了协调多点（CoMP），以减轻在边缘区域的小区间干扰。然后，我们计算，实验，编码的内容存储在每个缓存节点的数量，以增加缓存命中率，信号干扰噪声比（SINR），和缓存的多样性和减少用户的访问延迟和缓存冗余不同的内容流行度配置文件。利用集群，我们的第二个目标是分配最好的缓存节点，室内/室外用户管理他们的请求。在这方面，我们定义的地面用户的移动速度作为决策度量的传输方案，以服务于室外用户的请求，以避免FAP之间的频繁切换，并增加无人机的电池寿命。仿真结果表明，该CCUF实现方案提高了缓存命中率、SINR和缓存分集，降低了用户访问延迟、缓存冗余和无人机能耗。
2021-07-15 cs.IT cs.MM eess.SP
Interference Cancellation at Receivers in Cache-Enabled Wireless Networks
在本文中，我们建议利用有限的缓存数据包作为边信息，以消除传入的干扰在接收器侧。我们考虑一个随机网络中的随机位置的基站和用户使用泊松点过程建模。缓存方案，以获得本地缓存增益和干扰消除增益的用户开发基于两个因素：不同的用户子集的密度和相应的子集中缓存的数据包。分组丢失率（PLR）进行了分析，这取决于缓存的数据包和信道状态信息（CSI）在接收器处可用。理论分析结果表明，在缓存资源和无线资源之间进行权衡。不同的缓存方案的性能进行了分析，并得出了分布式缓存的最小可实现PLR。
2016-11-14 cs.IT math.IT
Cache Placement in Two-Tier HetNets with Limited Storage Capacity: Cache or Buffer?
在本文中，我们的目标是通过带宽分配和缓存放置在有限的存储容量，其中包括缓存容量和缓冲区容量的两层异构网络中的平均文件传输延迟最小化。对于固定带宽分配的平均时延最小化问题，虽然该问题是非凸的，但通过比较由求解Karush-Kuhn-Tucker条件得到的所有局部最优解，得到了封闭形式的最优解.为了联合优化带宽分配和缓存放置，最优带宽分配首先推导出，然后代入到原来的问题。给出了最优缓存策略的结构，表明缓存流行度高的文件比缓存大小大的文件更优。基于此最优结构，我们提出了一种低复杂度的迭代算法来获得次优解，其中每一步都得到闭型表达式。数值结果表明，我们的解决方案相比，传统的缓存策略，不考虑缓存和缓冲区的延迟权衡的优越性。
2019-07-17 cs.IT math.IT
Content-Level Selective Offloading in Heterogeneous Networks: Multi-armed Bandit Optimization and Regret Bounds
Imperial College London（伦敦帝国学院）
我们认为内容级的选择性卸载蜂窝下行链路业务的无线infostation终端存储在其高速缓存中的高数据速率的内容。信息站附近的蜂窝用户可以通过宽带连接（例如，WiFi），减少了蜂窝网络上的延迟和负载。信息站缓存控制器（CC）的目标是将最受欢迎的内容存储在缓存中，以便将最大量的流量卸载到信息站。实际上，CC不知道文件的流行度简档，CC仅观察对存储在高速缓存中的那些内容的即时需求。因此，基于需求历史和与将每个内容放置在高速缓存中相关联的成本来优化高速缓存内容放置。通过以规则的时间间隔刷新高速缓存内容，CC逐渐学习流行度简档，同时以可能的最佳方式利用有限的高速缓存容量。这是制定为一个多臂强盗（MAB）的切换成本的问题。提出了几种算法来决定随着时间的推移缓存内容。性能是根据缓存效率来衡量的，缓存效率定义为卸载到信息站的净流量。除了理论遗憾界限外，还通过数值模拟对所提出的算法进行了分析。特别是，系统参数的影响，如文件的数量，用户的数量，高速缓存的大小，和偏度的流行配置文件，对性能的数值研究。结果表明，所提出的算法学习的流行度配置文件迅速为广泛的系统参数。
2014-07-23 cs.IT cs.LG math.IT
Critical Database Size for Effective Caching
将流行内容复制或缓存到分布在网络上的内存中是一种减少峰值网络负载的技术。传统上，缓存的性能增益被认为是由于使所请求的数据的一部分更接近最终用户。最近，已经表明，通过使用精心设计的技术来将内容存储在高速缓存中并跨数据流进行编码，可以在减少网络负载方面实现更显著的增益。在（Maddah-Ali和Niesen，2012）中获得了网络负载v/s缓存内存权衡的内部和外部边界。我们给出了一个改进的网络负载v/s缓存内存权衡的外部边界。我们解决的问题，在何种程度上缓存是有效的，在减少服务器负载时，文件的数量变得很大的用户数量相比。我们表明，缓存的有效性变得很小，当文件的数量变得相当的用户数量的平方。
2015-01-12 cs.IT math.IT
Flexible Cache-Aided Networks with Backhauling
边缘缓存是一种很有前途的技术，以应对无线网络中不断增长的数据需求。本文分析了由一层宏小区无线回程节点覆盖一层缓存辅助小小区组成的蜂窝网络的性能。我们认为静态和动态的关联策略的内容交付给用户终端，并分析其性能。特别是，我们推导出封闭形式的面积频谱效率和能量效率，这是用来优化相关的设计参数，如高速缓存辅助小细胞的密度和存储大小的表达式。通过这种方法，我们能够得出有用的设计见解部署高性能的缓存辅助分层网络。
2017-05-24 cs.IT math.IT
