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
Virtual Full-Duplex Buffer-Aided Relaying in the Presence of Inter-Relay Interference
在本文中，我们研究了虚拟全双工（FD）缓冲辅助中继，以恢复在多中继网络中，其中每个中继都配备了一个缓冲器和多个天线，通过联合机会中继选择（RS）和波束成形（BF）设计的半双工（HD）中继造成的复用增益的损失。虚拟FD缓冲器辅助中继的主要思想是源和一个中继同时将它们自己的信息分别发送到另一个中继和目的地。在这样的网络中，中继间干扰（IRI）是一个至关重要的问题，必须解决的FD中继中的自干扰。在以前的工作中，忽略了IRI，我们提出了联合RS和BF计划考虑到IRI使用多个天线在中继。为了最大化平均端到端速率，我们提出了一个加权和速率最大化策略，假设自适应速率传输采用在源中继和中继到目的链路。然后，我们提出了几个BF方案取消或抑制IRI，以最大限度地提高加权和率。数值结果表明，我们提出的最佳，迫零，最小均方误差BF为基础的RS计划渐近接近理想FD中继上限时，增加天线的数量和/或中继的数量。
2016-01-07 cs.IT math.IT
Beamforming Design with Fast Convergence for IRS-Aided Full-Duplex Communication
本文研究了智能反射面（IRS）辅助全双工（FD）通信系统的波束形成优化问题。具体来说，我们最大限度地提高双向传输的总速率，通过联合优化发射波束成形和IRS反射的波束成形。提出了一种快速收敛的交替算法来解决该问题。在该算法的每次迭代中，发射波束形成和IRS反射波束形成的解分别以半封闭形式和封闭形式获得。与现有的基于Arimoto-Blahut算法的方法相比，该方法具有更快的收敛速度和更低的计算复杂性，但性能几乎相同。
2020-08-02 cs.IT eess.SP math.IT
Throughput Maximization for Full-Duplex UAV Aided Small Cell Wireless Systems
研究了全双工无人机辅助的小小区无线系统，其中无人机作为基站同时向下行用户发送数据和从上行用户接收数据。为了最大化包括上行链路和下行链路容量的总系统容量，交替地优化UAV轨迹、下行链路/上行链路用户调度和上行链路用户发射功率。由此产生的优化问题是混合整数和非凸的，这是具有挑战性的解决。为了解决这个问题，利用块坐标下降法和逐次凸逼近技术。仿真结果表明，与其他设计相比，我们的设计可以实现显着的容量增益。
2019-12-10 cs.IT eess.SP math.IT
Mimicking Full-Duplex Secure Communications for Buffer-Aided Multi-Relay Systems
研究了在有一个窃听者存在的情况下，缓冲区辅助协作无线网络中的安全通信问题，该窃听者可以同时截获源节点和中继节点的数据传输.提出了一种新的最大比中继协议，该协议根据合法信道与窃听信道的比值选择不同的中继进行接收和发送，使得被选择接收的中继和被选择发送的中继可以同时进行接收和发送.值得注意的是，中继采用随机转发（RF）策略，使得窃听者只能独立地解码在两跳中接收的信号。对该方案的保密吞吐量进行了理论分析，推导出了近似的封闭式表达式，并通过仿真进行了验证。数值结果表明，与现有的中继选择策略相比，该方案在保密吞吐量上有了显著的提高.
2020-05-15 cs.IT math.IT
Cache-Aided Non-Orthogonal Multiple Access: The Two-User Case
在本文中，我们提出了一个高速缓存辅助非正交多址接入（NOMA）方案的频谱效率的下行链路传输。所提出的方案不仅收获与NOMA和缓存相关的好处，而且还利用缓存在用户处的数据进行干扰消除。因此，高速缓存可以帮助降低残余干扰功率，使得用户处的多个解码顺序可行。解码中的所得灵活性可用于改进的NOMA检测。我们描述了缓存辅助NOMA的可达速率区域，并推导出形成速率区域边界的Pareto最优速率元组。此外，我们优化缓存辅助NOMA完成文件传输所需的时间最小化。最佳的解码顺序和最佳的发射功率和速率分配的缓存状态，文件大小，和信道条件的函数。仿真结果证实，相比于几个基线方案，所提出的高速缓存辅助NOMA方案显着扩展了可实现的速率区域，并增加了下行链路传输的总速率，这转化为大大减少文件传输时间。
2019-03-19 cs.IT math.IT
A Converse Bound for Cache-Aided Interference Networks
本文研究了具有任意数量的发射机和接收机的干扰网络，其中每个发射机配备有有限大小的缓存。我们得到了一个信息理论上的峰值归一化传输时间（NDT）的下限，和\textit{expected} NDT的缓存辅助干扰网络具有统一的内容流行度。对于峰值NDT，我们表明，我们的下限是严格严格的小缓存大小比文献中的界限。此外，我们表明，在预期的无损检测的可行性区域大于峰值无损检测。
2018-12-06 cs.IT math.IT
Cache-Aided Non-Orthogonal Multiple Access
在本文中，我们提出了一种新的联合缓存和非正交多址接入（NOMA）计划，以促进下一代蜂窝网络的高级下行链路传输。除了获得缓存和NOMA传输的传统优势之外，所提出的缓存辅助NOMA方案还利用缓存数据进行干扰消除，这对于单独的缓存和NOMA传输设计是不可能的。此外，由于缓存可以帮助减少残余干扰功率，因此在接收机处可以采用几种解码顺序，并且可以灵活地选择这些解码顺序以进行性能优化。我们的特点可达到的速率区域的缓存辅助NOMA和调查其好处，最大限度地减少所需的时间来完成视频文件传输。我们的仿真结果表明，相比于几个基线方案，所提出的缓存辅助NOMA方案显着扩展了下行链路传输的可达速率区域，这转化为大大减少文件传输时间。
2018-01-29 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
Cache Aided Wireless Networks: Tradeoffs between Storage and Latency
我们调查的基本信息理论的限制，高速缓存辅助的无线网络，其中边缘节点（或发射机）被赋予高速缓存，可以存储流行的内容，如多媒体文件。这种架构旨在通过主动将流行的多媒体内容推到更靠近无线网络边缘的位置来本地化流行的多媒体内容，从而减轻回程负载。这种网络的信息理论模型，其中包括引入一个新的度量，即归一化的交付时间（NDT），它捕获的最坏情况下的时间提供任何请求的内容给用户。我们提出了新的结果之间的权衡延迟，通过NDT测量，和边缘节点的缓存存储容量。特别是，提出了一种新的信息理论的无损检测下限缓存辅助网络。这个界的最优性示出了几个系统参数。
2015-12-24 cs.IT math.IT
Degrees of Freedom of Cache-Aided Interference Channels Assisted by Active Intelligent Reflecting Surfaces
本文从信息论角度研究了存在主动智能反射表面的缓存辅助无线网络中的干扰管理，通过联合设计内容放置、传输阶段和IRS系数，提出了一种一次性可实现方案，展示了IRS在缓存辅助无线通信系统中的潜力。
2026-03-19 cs.IT math.IT
Achievable Rates of Buffer-Aided Full-Duplex Gaussian Relay Channels
我们推导出封闭形式的表达式的缓冲器辅助全双工（FD）多输入多输出（MIMO）高斯中继信道的可达速率。在应用自干扰抑制技术之后，FD中继仍然遭受残余自干扰（RSI）。我们调查两种情况下的一个慢RSI信道的RSI是固定的整个码字，和一个快速RSI信道的RSI从一个符号持续时间内的码字改变到另一个。我们表明，RSI可以完全消除慢RSI的情况下，FD继电器配备有缓冲器，而快速RSI不能被消除。对于固定速率的数据传输场景，我们推导出最佳的传输策略，应采取的源节点和中继节点，以最大限度地提高系统的吞吐量。我们通过模拟验证我们的分析结果。
2017-08-02 cs.IT cs.NI math.IT
Modeling and Performance Analysis of Full-Duplex Communications in Cache-Enabled D2D Networks
支持缓存的设备到设备（D2D）通信被广泛认为是新兴的第五代（5G）蜂窝网络架构的关键组件之一。然而，传统的半双工（HD）传输可能不足以在D2D链路上提供足够快的内容递送，以便满足新兴D2D应用的严格延迟目标。带内全双工（FD）具有允许同时发送和接收的能力，可以通过提供更多的内容交付机会来提高频谱效率并减少延迟。在本文中，我们考虑一个有限的网络D2D节点，其中每个节点被赋予FD能力。我们首先仔细列出任意设备的所有可能的操作模式，使用这些模式计算在任何给定时间主动传输的设备数量。然后，我们表征网络性能的成功概率，这取决于内容的可用性，信号干扰比（SIR）分布，以及D2D接收机的操作模式。我们的分析具体表明，缓存决定了系统的性能在较低的目标SIR阈值，而干扰决定了性能在较高的目标SIR阈值。
2018-02-07 cs.IT cs.NI math.IT
Generalized Degrees of Freedom of the Symmetric Cache-Aided MISO Broadcast Channel with Partial CSIT
我们认为高速缓存辅助MISO广播信道（BC），其中多天线发射机服务于$K$单天线接收机，每个接收机配备有一个高速缓存存储器。发射机可以访问信道状态信息的部分知识。对于一个对称的设置，在信道强度水平，部分信道知识水平和缓存大小方面，我们的特征的广义自由度（GDoF）到一个常数乘法因子。可复用性方案利用了空间复用增益和编码多播增益之间的相互作用。另一方面，基于割集的参数结合信道不确定性下的并行MISO BC的GDoF外界用于相反。我们进一步表明，特征的顺序最优的GDoF也达到了分散的设置，其中不需要协调的内容放置在缓存中。
2018-12-04 cs.IT math.IT
Fundamental Limits of Cache-Aided Wireless BC: Interplay of Coded-Caching and CSIT Feedback
基于Maddah-Ali和Niesen最近在编码缓存方面的突破，本文研究了具有随机衰落和不完全反馈的$K$ -用户缓存辅助无线多天线（MISO）对称广播信道（BC），分析了反馈统计量和缓存大小对吞吐量性能的影响。在这种情况下，我们的工作确定了最佳的高速缓存辅助度的自由度（DoF）的一个因素4内，通过确定接近最佳的方案，利用编码缓存和延迟CSIT之间的新的协同作用，以及通过利用高速缓存和反馈质量之间的未开发的相互作用。导出的限制有趣地揭示了不完美质量的当前CSIT、延迟CSIT和编码缓存的组合保证了DoF增益具有由当前CSIT的质量定义的初始偏移，然后归因于编码缓存的附加增益是指数的，在这个意义上，所需DoF性能的任何线性降低，允许所需高速缓存大小的指数级减小。
2016-04-25 cs.IT math.IT
Cache-Aided Coded Multicast for Correlated Sources
边缘缓存和编码多播的结合是一种很有前途的方法，以提高缓存辅助网络的内容交付效率。由于用户消费的内容的日益个性化的性质，在当前解决方案中由分布在网络上的内容重叠引起的全局高速缓存增益是有限的。在本文中，缓存辅助编码多播问题一般占网络内容之间的相关性，制定一个源压缩问题与分布式边信息。提出了一种相关性感知的可实现方案，并推导出其性能上界。结果表明，可以实现相当大的负载减少，相比，最先进的相关性不知情的计划，当缓存和交付阶段具体占内容文件之间的相关性。
2016-09-19 cs.IT math.IT
On Coding for Cache-Aided Delivery of Dynamic Correlated Content
缓存辅助编码多播利用边信息在无线边缘缓存，以有效地服务于多个单播需求，通过共同的多播传输，导致负载减少，是成比例的聚合缓存大小。然而，用户消费的内容的日益动态、不可预测和个性化的性质对现有基于缓存的解决方案的效率提出了挑战，在现有的基于缓存的解决方案中，仅探索精确的内容重用。本文概括了高速缓存辅助编码组播问题，具体考虑到内容文件之间的相关性，例如，动态数据的更新版本之间的相关性。它示出，（i）缓存内容片的基础上，它们与其余的库的相关性，以及（ii）联合压缩请求的文件，使用缓存的信息作为参考在交付过程中，可以提供超出现有方案实现的负载减少。这是通过设计一类相关性感知可实现的计划，显着优于最先进的相关性不知道的解决方案。我们的研究结果表明，当我们转向实时和/或个性化的媒体为主的服务，其中准确的缓存命中几乎不存在，但更新可以表现出高水平的相关性，网络缓存的信息仍然可以作为网络压缩的参考有用。
2018-06-12 cs.IT math.IT
Cache-Aided Massive MIMO with Linear Precoding in Multi-cell Systems
在本文中，我们提出了一种新的联合缓存和大规模多输入多输出（MIMO）传输方案，称为\emph{cache-aided massive MIMO}，多小区下行链路传输到多个缓存使能接收器。利用所提出的方案，已经缓存了他们请求的文件（的一部分）的用户被卸载，并且因此在下行链路传输期间（部分）不活动。其他用户或者受益于用于减轻导频污染的高速缓存使能卸载，或者利用高速缓存但未请求的文件来消除上行链路信道估计和下行链路文件接收期间的干扰。此外，通过重新设计基于用户的缓存状态和信道状态信息的发送预编码器，我们获得了额外的自由度的大规模MIMO传输。对于给定的缓存状态，我们分析等效内容交付率（ECDR），即，对于采用重新设计的最大比传输（MRT）、迫零（ZF）预编码和正则化迫零（RZF）预编码的高速缓存辅助的大规模MIMO，经由高速缓存和大规模MIMO传输向请求用户递送所请求的文件的平均速率。基于推导的结果，（随机）未编码缓存和编码缓存的重新设计的预编码方案的性能的影响进行了研究。仿真结果验证了我们的推导，并表明，缓存是有益的预编码下行链路传输，因为它提高了发射功率分配，减轻内和小区间的干扰，并减少导频污染造成的损害。与传统的大规模MIMO没有缓存和缓存无关预编码相比，所提出的缓存辅助大规模MIMO方案实现了显着更高的ECDR，即使当用户的数量接近发射天线的数量。
2022-04-10 cs.IT math.IT
Cache-Aided Heterogeneous Networks: Coverage and Delay Analysis
本文描述了一个通用的$K$层缓存辅助异构网络（CHN）的性能，其中跨层的基站（BS）的空间密度，传输功率，路径损耗指数，活动概率的服务链路和放置缓存策略的条件不同。我们认为，每个用户连接到BS最大化其平均接收功率，并在同一时间缓存其感兴趣的文件。作为独立的同质泊松点过程（HPPPs）的BS在不同层次的位置建模，我们推导出封闭形式的表达式的覆盖概率和本地延迟经历了一个典型的用户在接收每个请求的文件。我们表明，我们的结果覆盖概率和延迟是一致的，以前在文献中获得的单层系统。
2017-01-24 cs.IT math.IT
Joint Beamforming Design for Multiuser MISO Downlink Aided by a Reconfigurable Intelligent Surface and a Relay
可重构智能表面（RIS）由于其可控的散射元件，能够引导电磁波到所需的方向，最近引起了相当大的关注。虽然RISs与继电器有一些相似之处，但两者有影响其性能的根本差异。为了利用中继和RIS的优点，本文提出了一种多用户通信系统，其中中继和RIS合作，以提高性能的能量效率。使用奇异值分解（SVD），半定规划（SDP），和函数逼近，我们提出了不同的解决方案，用于优化波束形成矩阵在基站（BS），中继，并在RIS的相移，以最大限度地减少总发射功率的服务质量（QoS）的约束。当继电器工作在半双工和全双工模式时，以及当反射元件具有连续和离散相移时，该问题在不同的情况下得到解决。仿真结果提供了在全双工和半双工模式下，在不同的优化方案下，系统的性能进行比较，与没有RIS或中继。结果表明，全双工中继与RIS协作的系统性能优于其他所有方案，且全双工中继的贡献高于RIS。然而，当所需的QoS高时，RIS比半双工中继执行得更好。结果还表明，增加RIS反射元件的数量在中继器存在的情况下比在没有中继器的情况下更好地提高性能。
2021-04-30 cs.IT math.IT
Secure Wireless Transmission for Reconfigurable Intelligent Surface Aided Full Duplex Systems
这封信认为，在可重构智能表面（RIS）辅助全双工（FD）系统的安全通信。FD基站（BS）在存在窃听者的情况下在RIS的辅助下在相同的时间-频率维度上同时服务上行链路（UL）用户和下行链路（DL）用户。此外，人工噪声（AN）也被用来干扰窃听者的信道。我们的目标是通过联合优化发射波束成形，接收波束成形和AN协方差矩阵在BS，和被动波束成形在RIS的UL和DL用户的总和保密率最大化。为了处理非凸问题，我们将其分解成易于处理的子问题，并提出了一个有效的算法交替优化框架的基础上。具体地说，接收波束形成推导为一个封闭的形式的解决方案，而其他变量，通过使用半定松弛（SDR）方法和逐次凸逼近（SCA）算法获得。仿真结果表明，我们所提出的方案相比，其他基线计划的优越性能。
2022-09-25 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-Access Cache-Aided Multi-User Private Information Retrieval
本文研究了多访问缓存辅助的多用户私有信息检索（MuPIR）问题。在此问题中，多个文件跨多个服务器复制。存在$K$用户和$C$缓存节点。每个用户都可以访问$L$缓存节点，并且每个缓存节点都可以由多个用户访问。每个用户都希望从服务器检索一个文件，但用户不希望服务器知道他们的需求。在用户决定他们各自的需求之前，服务器将从文件的内容填充缓存节点。然后，用户将从服务器请求他们想要的文件。服务器将执行编码传输，所有用户都应该从这些传输中获得他们想要的文件，并将内容放置在他们正在访问的缓存中。要求任何单独的服务器都不应获取有关用户需求的任何信息。这个问题是专用缓存辅助MuPIR问题的扩展，其本身概括了广泛研究的单用户PIR设置。在本文中，我们提出了一个MuPIR计划，它利用了多访问设置的编码缓存问题。当$K=\binom{C}{L}$用户数较多时，该方案是阶最优的.我们还描述了循环环绕多路访问设置的特殊情况下，其中$C=K$和每个用户访问$L$连续的高速缓存节点在循环环绕的方式，该计划的速率。
2022-02-09 cs.IT math.IT
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
Cache-Aided Content Delivery over Erasure Broadcast Channels
研究了一种缓存辅助广播网络，其中服务器通过包擦除广播信道（BC）向一组接收器传送内容。接收器被分成两组关于他们的信道质量：弱和强接收器，其中所有的弱接收器具有统计上比所有的强接收器更差的信道质量。弱接收器，为了补偿他们在信道上遇到的高擦除概率，配备有相同大小的高速缓存存储器，而在强组中的接收器没有高速缓存。数据可以在接收器揭示其需求之前在非高峰流量期间被预先递送到弱接收器的缓存。在弱接收端和强接收端允许任意擦除概率的情况下，提出了一种联合缓存和信道编码方案，该方案将每个文件划分为多个子文件，并对每个子文件采用不同的缓存和传输方案。结果表明，所有的接收器，即使是那些没有任何缓存存储器，受益于整个网络的缓存的存在。的缓存大小和可达到的速率之间的信息理论的权衡制定。结果表明，所提出的方案提高了国家的最先进的可实现的权衡。
2017-05-31 cs.IT math.IT
Cache-Aided Matrix Multiplication Retrieval
编码缓存是一种很有前途的技术，通过将图书馆的部分内容存储在用户的本地缓存中来平滑网络流量。Maddah-Ali和Niesen（MAN）对单个文件检索的编码缓存的开创性工作表明，除了未编码系统中已知的本地缓存增益之外，还存在全局缓存增益，该增益随系统中的总内存而扩展。本文提出了一种新的高速缓存辅助矩阵乘法检索问题，相关的数据分析和机器学习的应用。在所考虑的问题中，每个缓存辅助用户请求从库中的两个矩阵的产品。结构无关的解决方案是将每个可能的矩阵乘积视为独立的文件，并使用MAN编码的缓存方案进行单个文件检索。本文提出了两种结构感知的方案，它划分每个矩阵在库中的行或列，让一个子集的用户缓存一些子矩阵，改进的结构不可知的计划。对于库矩阵是“胖”矩阵的情况下，结构感知的行划分方案被证明是在一定的约束下的顺序最优。
2021-05-26 cs.IT math.IT
Cloud-Aided Interference Management with Cache-Enabled Edge Nodes and Users
本文考虑了一种云RAN架构，该架构具有启用缓存的多天线边缘节点（EN），这些边缘节点将内容传递给启用缓存的最终用户。EN经由有限容量前传链路连接到中央服务器，并且基于从中央服务器接收的信息和高速缓存的内容，它们在共享无线介质上进行发送以满足用户的请求。通过利用由EN的缓存和前传链路实现的协作传输，以及由用户的缓存提供的多播机会，提出了接近最优的缓存和交付方案。因此，在未编码缓存和前传传输以及一次性线性预编码的假设下，最小归一化传递时间（NDT）（传递延迟的高SNR度量）被表征为在$3/2$的乘法常数间隙内。该结果表明前传链路容量、EN的缓存和最终用户的缓存在最小化内容递送时间方面的相互作用。
2019-01-20 cs.IT math.IT
Updating Content in Cache-Aided Coded Multicast
出于应用程序的动态更新，但相关的数据，如内容分发网络和分布式文件共享系统的设置，我们研究了一个单源多目的地网络编码的多播问题，在一个高速缓存辅助网络。我们专注于模型的缓存主要位于附近的目的地，而源没有缓存。源观察相关帧的序列，并且期望在不访问先前帧的情况下进行逐帧编码。我们提出了一种新的方案，显示了如何可以有利地使用缓存来降低组播的整体成本，即使源编码没有访问过去的数据。我们的缓存设计和更新方案适用于为相应的无缓存网络设计的任何网络代码选择，在很大程度上是分散的，适用于任意网络。我们研究的凸关系的优化问题，结果形成的总成本函数。优化问题的结果决定了速率分配和缓存策略。大量的仿真结果证实了理论的发展。
2018-05-01 cs.IT math.IT
Centralized and Decentralized Cache-Aided Interference Management in Heterogeneous Parallel Channels
我们认为，在由$K_{\mathrm{T}}$单天线发射机和$K_{\mathrm{R}}$单天线接收机，其中每个节点都配备了一个高速缓存存储器的网络中的高速缓存辅助干扰管理的问题。发送器通过两个异质并行子信道与接收器进行通信：P子信道，发送器具有信道状态的完美瞬时知识; N子信道，发送器不具有瞬时信道状态的知识。在未编码的位置和可分离的单次线性传递的两个子信道的假设下，我们表征的最佳自由度（DoF）的$2$的常数乘法因子内。我们将结果扩展到一个分散的设置，其中不需要协调的内容放置在接收器。在这种情况下，我们将最佳的单次线性自由度表征为$3$的一个因子。
2019-06-21 cs.IT math.IT
Effective Capacity of Buffer-Aided Full-Duplex Relay Systems with Selection Relaying
在这项工作中，三节点中继系统与选择中继统计延迟约束下，施加的最大端到端的延迟违规概率的限制，可达到的速率进行了研究。假设在源节点和中继节点处都存在无限大小的队列，并且源节点可以选择中继节点或目的地节点进行数据接收。在给定选择中继策略的情况下，推导了队列到达中继站的有效带宽。然后，最大恒定到达率可以被确定为最大有效容量，作为统计端到端时延约束、源和中继处的信噪比（SNR）、链路的衰落分布和中继策略的函数。随后，提出了一种中继策略，其中包括统计延迟约束。结果表明，建议的中继策略可以实现更好的性能比现有的协议。此外，它表明，缓冲中继模型仍然可以帮助提高中继系统的吞吐量存在统计延迟约束和源-目的链路。
2015-10-13 cs.IT math.IT
Artificial-Noise-Aided Secure Channel with a Full-duplex Source
本文考虑了一种新的安全通信场景，其中全双工发送者（Alan）需要向半双工接收者（Bob）发送机密信息，而沉默的窃听者（Eve）试图窃听机密信息。为了实现Alan和Bob之间的保密通信，提出了一种新的两阶段通信方案：在第一阶段，Alan和Bob同时发送人工噪声（AN）;在第二阶段，Alan将第一阶段接收到的AN与自己的保密信号叠加后发送给Bob。由于混合AN可以降低Eve的SINR（信号与干扰和噪声比），但不影响Bob的SINR，因此可以实现保密容量。我们还推导了该方案的保密容量存在的条件，并分析了在瑞利衰落信道下的保密中断概率。数值结果表明，该方案的保密容量约为无AN时的2倍，而中断概率约为无AN时的5倍。
2017-10-19 cs.IT cs.NI math.IT
Relay-Aided MIMO Cellular Networks Using Opposite Directional Interference Alignment
在本文中，我们首先提出了干扰对齐（IA）方案的多输入多输出（MIMO）蜂窝网络的上行链路传输的帮助下，在半双工模式下的中继。所提出的方案只需要在中继站的全局信道状态信息（CSI）的知识，而不需要在用户设备（UE）的发射机波束成形和时间扩展，这不同于传统的IA方案的蜂窝网络。我们推导出该方案的可行性条件的一般网络配置和分析度的自由度（DoF）性能的建议IA计划。本文进一步描述了下行链路和全双工网络的建议方案的扩展。它还表明，通过中继引起的干扰多址接入信道（IMAC）和干扰广播信道（IBC）的二元性，可以获得相同的优势，作为上行链路的情况下，对于下行链路的情况。此外，全双工网络具有与半双工情况相同的优点。
2017-05-22 cs.IT math.IT
Throughput-Outage Analysis and Evaluation of Cache-Aided D2D Networks with Measured Popularity Distributions
在用户设备上缓存视频文件，结合通过设备到设备（D2 D）通信的文件交换，是用于增加无线网络吞吐量的有前景的方法。以前的理论研究表明，吞吐量可以增加的数量级，但假设一个Zipf分布建模的流行度分布，这是基于{ \em有线}网络中的观察。因此，高速缓存辅助的D2 D视频分发是否可以在实践中提供现有理论文献所承诺的益处的问题仍然是开放的。为了回答这个问题，我们专门为移动用户的视频请求的流行度分布提供了新的结果。基于广泛的真实世界数据集，我们采用广义分布，称为Mandelbrot-Zipf（MZipf）分布。我们首先证明了这种流行度分布可以很好地拟合实际数据。使用这种分布，我们分析了缓存辅助D2 D网络的吞吐量-中断权衡，并表明当MZipf分布充分偏斜时，缩放定律与Zipf流行度分布的情况相同，这意味着文献中先前承诺的好处确实可以在实践中实现。为了支持该理论，提供了使用数值实验的实际评估，并且表明高速缓存辅助的D2 D可以优于来自基站的常规单播。
2019-02-12 cs.IT math.IT
Fundamental Limits on Latency in Transceiver Cache-Aided HetNets
严格的移动使用特征迫使无线网络经历从传统的以连接为中心到以内容为中心的部署的范式转变。关于5G，高速缓存和异构网络（HetNet）是将通过在低延迟通信方面促进统一的服务质量来促进高度以内容为中心的网络的演进的关键技术。在本文中，我们研究的影响收发器缓存的HetNet组成的一个单一的用户，一个接收器和一个缓存辅助收发器的延迟。我们定义了一个信息理论的度量，每比特的传输时间（DTB），它捕获了传输延迟。我们建立一致的下限和上限的DTB作为缓存大小和无线信道参数的函数，因此，使一个完整的表征的DTB最优的网络研究。因此，我们确定缓存有益和无益的渠道制度。
2017-07-27 cs.IT math.IT
Cache Aided Communications with Multiple Antennas at Finite SNR
研究了有限信噪比下多用户多天线蜂窝网络中的缓存辅助通信问题。假设用户具有非对称链路，由宽带衰落信道建模。我们表明，这个问题可以制定为一个线性规划，其解决方案提供了一个联合缓存分配以及预取和提取方案，最大限度地减少在交付阶段的通信的持续时间。建议的方案使用迫零和缓存干扰减法，因此允许每个用户以其自己的信道的速率被服务。因此，该方案优于以前公布的方案，是妥协的最贫穷的用户在通信组。我们还考虑了一个特殊情况下的参数，我们可以推导出一个封闭的形式的解决方案，并制定最佳的功率，速率和缓存优化。这种特殊情况表明，MIMO编码缓存的增益超出了吞吐量。特别是，它示出，在这种情况下，缓存是用来平衡用户，使公平性和吞吐量不再矛盾。更具体地，在这种情况下，严格的公平性与最大化网络吞吐量联合实现。
2018-08-08 cs.IT math.IT
Joint Beamforming for RIS Aided Full-Duplex Integrated Sensing and Uplink Communication
本文针对全双工上行ISAC系统，提出联合优化波束赋形、RIS配置和用户功率分配的迭代算法，利用MM和PDD方法求解，并通过数值结果验证RIS对自干扰抑制和感知性能的提升。
2023-09-21 cs.IT eess.SP math.IT
Coded Caching Schemes for Two-dimensional Caching-aided Ultra-Dense Networks
编码缓存技术是降低网络传输负载的一种有效方法，近年来在异构网络环境下得到了广泛的研究。在本文中，我们考虑一个新的广泛的缓存系统称为$(K_1,K_2,U,r,M,N)$二维的【形】（2D）缓存辅助超密集网络（UDN）的服务器包含$N$文件，$K_1K_2$缓存节点整齐地排列在网格上的$K_1$行和$K_2$列，和$U$缓存无用户随机分布在缓存节点。每个缓存节点最多可以缓存$M\leq N$文件，并且通过欧氏距离具有一定的服务区域。服务器通过一个无错误的共享链接连接到用户，缓存节点服务区域内的用户可以自由地检索该缓存节点的所有缓存内容。我们的目标是设计一个编码缓存方案的二维缓存辅助UDN系统，以减少在最坏情况下的传输负载，同时满足所有可能的用户的需求。首先，我们根据地理位置将所有可能的用户分为四类。然后基于Maddah-Ali和Niesen格式提出了一阶最优格式。此外，通过对基于最大距离可分码（MDS）的第一种方案的发送信号进行压缩，得到了一种改进的阶数最优方案，该方案具有较小的传输负载。
2022-12-27 cs.IT math.IT
A Survey on Applications of Cache-Aided NOMA
本文综述了缓存辅助NOMA无线网络，阐述其结合缓存与NOMA以提升缓存命中率和频谱效率的机制，并总结了性能目标、设计挑战、应用分类及标准化进展。
2023-04-02 cs.IT cs.NI 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
Storage-Latency Trade-off in Cache-Aided Fog Radio Access Networks
研究了雾无线接入网（F-RAN），其中$K_T$边缘节点（EN）通过正交前传链路连接到云服务器，通过无线高斯干扰信道为$K_R$用户提供服务。EN和用户都具有有限容量的高速缓存存储器，在用户需求被揭示之前，这些高速缓存存储器被填满。虽然集中式布局阶段用于模拟静态基站的EN，但是分散式布局用于移动用户。提出了一种可实现的传输方案，该方案在传输阶段采用干扰对齐、迫零和干扰消除技术的组合，并分析了捕获最坏情况延迟的\textit{normalized delivery time}（NDT）。
2018-02-06 cs.IT math.IT
On the Capacity Region of a Cache-Aided Gaussian Broadcast Channel with Multi-Layer Messages
研究了高速缓存辅助的$K$ -用户高斯广播信道。发送器有一个$N$文件库，每个用户都可以从中请求一个。用户配备有不同大小的缓存，这些缓存在不知道用户请求的情况下以集中的方式填充。根据文献，假设每个文件可以以不同的速率传递给不同的用户，这可以对应于底层内容的不同质量表示，例如，可缩放编码视频段。因此，系统性能不是由单个可实现的速率来表征，而是由速率元组来表征，该速率元组对应于用户的请求可以被递送的速率的向量。我们的目标是通过设计联合高速缓存和信道编码方案以及跨用户的高速缓存分配来表征给定总高速缓存容量的所有可实现速率元组的集合。假设用户按增加的信道质量排序，每个文件被编码到$K$层中，并且只有所请求文件的第一$k$层被传送到用户$k$，即$k=1,...,K$。提出了三种不同的编码方案，它们在BC上提供编码内容的方式不同;特别是，研究了时分、叠加和脏纸编码方案。相应的可实现的速率区域的特点，并与一个新的外边界。据我们所知，这是第一个研究在不同的速度在一个高速缓存辅助嘈杂的BC文件的交付工作。
2018-06-26 cs.IT math.IT
Deep Reinforcement Learning for RIS-aided Multiuser Full-Duplex Secure Communications with Hardware Impairments
在本文中，我们研究了一个可重构智能表面（RIS）辅助的多用户全双工安全通信系统的收发器和RIS的硬件损伤，其中多个窃听者偷听的双向传输信号同时，和RIS应用，以提高保密性能。以最大化和保密率（SSR）为目标，在基站发射功率约束和移相器单位模约束下，建立了基站发射波束形成和反射波束形成的联合优化问题。由于环境是时变的，系统是高维的，这种非凸优化问题在数学上是难以解决的。探索了一种基于深度强化学习（DRL）的算法，通过与动态环境的反复交互和学习来获得满意的解。大量的仿真结果表明，基于DRL的安全波束形成算法被证明是显着有效的改善SSR。研究还发现，通过选择合适的神经网络参数，可以大大提高DRL方法的性能，加快神经网络的收敛速度。
2022-08-16 cs.IT eess.SP math.IT
Cache-aided Interference Management using Hypercube Combinatorial Cache Design with Reduced Subpacketizations and Order Optimal Sum-Degrees of Freedom
我们考虑一个缓存辅助干扰网络，它包括一个图书馆的$N$文件，$K_T$发射机和$K_R$接收机（用户），每个配备了一个本地缓存的大小分别为$M_T$和$M_R$文件，并通过离散时间加性高斯白噪声（AWGN）信道连接。每个接收器从库中请求一个任意文件。目标是在不知道接收器的请求和通信方案的情况下设计高速缓存放置，使得递送的总和自由度（sum-DoF）最大化。Naderializadeh { \em et al.}首先研究了具有单次传输的网络模型，他提出了实现$\min\{\frac{M_TK_T+K_RM_R}{N}, K_R\}$的一次性和DoF的方案，其在$2$的常数内是最优的。该方案的最大限制之一是要求较高的子分组化水平。本文试图设计新的算法，以减少在这样的网络中的文件分包，而不损害总和自由度。特别是，我们提出了一种新的方法预取和线性编码的交付的基础上的组合设计称为{ \em超立方体}。所提出的方法以$K_R M/N$的形式指数地减少了子分组化，并且当$\frac{M_TK_T+K_RM_R}{N} \leq K_R$时实现了相同的一次性总和DoF。
2020-12-31 cs.IT math.IT
Cache-Aided Linear Function Computation
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；Nankai University（南开大学）；Beijing Normal University（北京师范大学）
该研究针对分布式系统的缓存辅助线性计算问题，提出奇偶辅助放置（PAP）方案，在特定内存范围内达到通信速率下界，确定了最优内存-速率权衡。
2026-10-14 cs.IT math.IT
Full Coded Caching Gains for Cache-less Users
在编码缓存的上下文中，工作揭示了具有多个发送器和具有异质性的接收器的缓存大小之间的有趣的连接。我们的工作有效地表明，具有多个发射天线-同时提供完整的复用增益-也可以同时完全消除通常与缓存大小不均匀相关的性能损失。专注于多输入单输出广播信道，工作首先确定的性能极限的极端情况下，高速缓存辅助用户与用户没有高速缓存重合，然后扩展分析的情况下，两个用户组的高速缓存辅助，但异构的高速缓存大小。在第一种情况下，主要的贡献是一个新的算法，采用完美匹配的二分图提供充分的多路复用以及充分的编码缓存增益缓存辅助以及缓存少的用户。一个有趣的结论是，从具有标准化高速缓存大小$γ$的单流集中式编码高速缓存设置开始，然后添加$L$天线允许添加{多达}大约$L/γ$额外的无高速缓存用户，而不增加延迟成本。同样令人惊讶的发现是，{开始}具有单天线混合系统（具有无高速缓存用户和高速缓存辅助用户），然后向发射机添加{ $L-1$ }天线，以及赋予无高速缓存用户累积的归一化高速缓存大小$Γ_2$，将自由度增加了高达$Γ_{2}+L$的\emph{multiplicative}因子。
2020-07-28 cs.IT math.IT
On Combination Networks with Cache-aided Relays and Users
缓存是一种有效的方法，以减少高峰时间的网络流量拥塞，通过存储在用户的缓存的一些内容，而不知道以后的需求。编码缓存策略最初由Maddah-Ali和Niesen提出，与传统的未编码方案相比，它提供了额外的编码缓存增益。在实际考虑下，最近在中继网络中考虑了缓存模型，特别是组合网络，其中中央服务器通过$H$即时中继与$K=\binom{H}{r}$用户（每个用户具有$M$文件的缓存）通信，并且每个用户连接到不同的$r-$中继子集。提出了带终端用户缓存的组合网络的几种内界和外界。本文扩展了作者最近的工作集中组合网络与最终用户缓存到一个更一般的设置，中继和用户都有缓存。在现有的方案中，从服务器发送的数据包是独立的缓存内容的中继，我们提出了一种新的缓存方案，通过创建一个额外的编码缓存增益从服务器的传输负载的帮助下，在中继缓存的内容。我们还表明，该方案优于国家的最先进的方法。
2018-03-16 cs.IT math.IT
Intelligent Reflecting Surface Aided Full-Duplex Communication: Passive Beamforming and Deployment Design
研究了智能反射面（IRS）辅助全双工（FD）无线系统的无源波束形成和部署设计，其中FD接入点（AP）在IRS的帮助下在相同的时频维度上同时与上行（UL）用户和下行（DL）用户通信。在这种设置下，我们考虑三种部署情况：1）分别放置在UL用户和DL用户附近的两个分布式IRS; 2）放置在DL用户附近的一个集中式IRS; 3）放置在UL用户附近的一个集中式IRS。在每种情况下，我们的目标是通过联合优化AP和UL用户的发射功率和IRS（或IRS）处的无源反射系数来最小化AP和UL用户的加权和发射功率消耗，这受到UL和DL用户的速率约束和IRS反射系数的单模约束。首先，我们分析了在每个部署方案下的IRS辅助FD系统所需的最小发射功率，并将其与相应的半双工（HD）系统进行比较。我们发现，FD系统优于其HD对应的所有IRS部署方案，而分布式部署进一步优于其他两个集中式部署方案。接下来，我们将具有挑战性的功率最小化问题转换为等效但更易于处理的形式，并提出了一种基于块坐标下降（BCD）方法的高效算法来解决它。最后，数值结果验证了我们的分析以及所提出的被动波束形成设计的有效性。
2020-12-14 cs.IT eess.SP math.IT
Cache-Aided Modulation for Heterogeneous Coded Caching over a Gaussian Broadcast Channel
编码缓存是一种信息理论方案，通过在低高峰时段部分预取用户本地存储中的文件来减少高峰时段的流量。本文认为异构分散式缓存系统的用户和内容库文件的缓存可能有不同的大小。服务器通过高斯广播信道与用户通信。本文的主要贡献是一种新的调制策略，映射的编码缓存交付阶段产生的多播消息的信号星座的符号，使用户可以利用他们的缓存内容解调所需的符号具有更高的可靠性。为了简单起见，在本文中，我们只专注于未编码调制和逐符号的错误概率。然而，我们的方案结合多级编码调制可以扩展到信道编码在一个更大的块长度。
2020-01-16 cs.IT math.IT
Fluid Antenna-aided Full Duplex Communications: A Macroscopic Point-Of-View
本文基于随机几何开发分析框架，评估大规模流体天线辅助全双工蜂窝网络在信道估计误差和环路干扰下的中断与平均总速率性能，发现其较常规全双工通信提升约45%。
2023-04-10 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Throughput-Outage Analysis of Cache-Aided Wireless Multi-Hop D2D Networks -- Derivations of Scaling Laws
与传统分发方法相比，高速缓存辅助的无线设备到设备（D2 D）网络已经展示了用于视频分发的有前景的性能改进。因此，理解这种网络的基本标度行为至关重要。然而，现有的多跳网络的缩放定律还没有被发现是最佳的，即使是Zipf流行度分布的情况下（上限和下限之间的差距不是常数）;此外，有没有缩放定律的结果，这样的网络更实际的情况下的Mandelbrot-Zipf（MZipf）流行度分布。因此，在这项工作中，我们研究了采用多跳通信的高速缓存辅助无线D2 D网络的吞吐量中断性能，根据泊松点过程分布的文件请求和用户的MZipf流行度分布。我们提出了一个可实现的内容缓存和交付方案，并分析其性能。通过证明可达到的性能是紧的建议的外边界，最佳的缩放定律得到。此外，由于Zipf分布是MZipf分布的一个特例，本文还得到了考虑Zipf流行度分布的网络的最优缩放定律，填补了文献中的空白.
2020-10-09 cs.IT math.IT
Joint Cache-Channel Coding over Erasure Broadcast Channels
我们考虑一个高速缓存辅助通信系统中，一个发射机与许多接收机通过擦除广播信道进行通信。该系统作为一个基本模型，用于在高网络拥塞期间传送点播内容，其中一些内容可以预先放置在接收器附近的本地缓存中。我们制定的高速缓存辅助通信的问题作为一个联合高速缓存-信道编码的问题，并提出了一些信息理论的可靠的通信速率和高速缓存大小之间的权衡。我们表明，如果接收机经历不同的信道质量，然后使用不等的缓存大小和联合缓存信道编码提高系统效率。
2015-05-05 cs.IT math.IT
Cache-aided General Linear Function Retrieval
由Maddah-Ali和Niesen（MAN）提出的编码缓存（Coded Caching）具有通过在网络未充分利用时将内容预存储在用户的本地存储器中并且在高峰时段传输同时使许多用户受益的编码多播消息来减少网络流量的潜力。本文认为，线性函数检索版本的原始编码缓存设置，用户有兴趣检索的线性组合的数据点存储在服务器上，而不是一个单一的文件。这扩展了作者过去工作的范围，过去的工作只考虑了对文件进行元素操作的线性函数类。在观察到现有的缓存辅助标量线性函数检索方案不工作，在建议的设置，本文设计了一种新的编码缓存方案，优于未编码的缓存方案，无论是使用单播传输或让每个用户恢复库中的所有文件。
2021-04-12 cs.IT math.IT
On the Fundamental Limits of Cache-aided Multiuser Private Information Retrieval
我们考虑的问题，缓存辅助多用户私人信息检索（MuPIR），这是一个扩展的单用户缓存辅助PIR问题的情况下，多个用户。在MuPIR中，每个配备有$K_{\rm u}$高速缓存的用户希望从来自$N$数据库的$K$消息中私下检索消息，每个$N$数据库都可以访问整个消息库。隐私约束要求任何单独的数据库都不了解所有用户的需求。用户通过一个无错误的共享链接连接到每个数据库。在本文中，我们的目标是描述用户的内存和通信负载之间的最佳权衡，这样的系统。基于所提出的新方法的\emph{cache-aided interference alignment (CIA)}，第一，对于与$K=2$消息，$K_{\rm u}=2$用户和$N\ge 2$数据库的MuPIR问题，我们提出了可实现的检索计划，为未编码和一般的缓存放置。CIA方法在高速缓存放置未编码时是最佳的。对于一般的缓存放置，CIA方法是最佳的，当$N=2$和$3$验证的计算机辅助方法。其次，当$K,K_{\rm u}$和$N$是通用的，我们提出了一个新的\emph{product design}（PD），它将PIR代码的线性缓存代码。的产品设计示出的乘法因子为8内的顺序最优，并且是完全最优的用户缓存大小是大的。
2020-11-20 cs.IR cs.IT math.IT
Cache-Aided Interference Management in Partially Connected Linear Networks
研究了（K+L-1）× K部分连通无线线性网络中的缓存问题，其中K个接收端分别与K+L-1个发送端中的L个进行本地通信，缓存位于所有节点上.我们的目标是设计缓存和交付计划，以减少传输延迟，通过使用归一化的交付时间（NDT）的性能指标。对于小的发射机缓存大小（任何L发射机可以共同存储数据库只一次），我们提出了一个循环的缓存策略，使每L个连续的发射机缓存每个文件的不同部分;交付策略利用编码多播和干扰对齐引入虚拟接收机。所得到的NDT在整个缓存大小区域内与最优值之间的乘法差距为2，并且在某些区域内是最优的。对于大的发射机缓存大小（任何L发射机可以共同存储多个副本的数据库），我们提出了一个修改后的缓存策略，使每一个比特被重复缓存在连续的发射机;交付策略利用自干扰消除和干扰中和。通过结合这些方案，无损检测是最佳的在一个更大的区域。我们还将我们的结果扩展到具有异构接收器连接的线性网络和部分连接的圆形网络。
2019-10-11 cs.IT math.IT
Joint Beamforming and Power Allocation for RIS Aided Full-Duplex Integrated Sensing and Uplink Communication System
本文研究RIS辅助的全双工ISAC上行通信系统中的联合波束成形与功率分配问题，提出基于MM和PDD的迭代优化算法及基于ADMM的低复杂度解析算法，数值结果验证了算法有效性和RIS带来的性能提升。
2023-09-07 cs.IT eess.SP math.IT
