On Cache-Aided Multi-User Private Information Retrieval with Small Caches
在本文中，我们提出了一个计划的缓存辅助多用户私人信息检索与小缓存的问题，其中$K$用户连接到$S$非共谋数据库通过共享链接。每个数据库都包含一组$N$文件，每个用户都有一个大小与$M$文件大小相等的专用缓存。所有用户都希望检索文件而不向数据库透露他们的需求。在非高峰时段，所有的用户将填补他们的缓存，并在需要时，用户将要求他们所需的文件，通过合作产生的查询集，为每个数据库。从数据库接收到传输后，所有用户都应该使用传输的数据及其缓存内容来获取所需的文件。文[X. Zhang，K. Wan，H.孙，M。Ji和G. Caire，\tqt{Fundamental limits of cache-aided multiuser private information retrieval}，IEEE Trans. Commun.，2021年]，其中作者提出了产品设计方案。在本文中，我们提出了一个计划，给出了一个更好的速率为特定值的$M$比产品设计方案。我们考虑一种稍微不同的方法用于放置阶段。不是数据库直接填充所有用户的缓存，而是数据库将在共享链接上为所有用户广播缓存内容，然后用户将统一决定广播内容的哪一部分将存储在每个用户的缓存中。这种变化有助于以降低的速率维持隐私约束。
2023-01-31 cs.CR cs.IR cs.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
Cache-Aided Full-Duplex Small Cells
在网络边缘缓存流行内容可以在几个方面积极影响无线网络的性能和未来的可持续性，例如，端到端接入延迟减少和峰值速率增加。在本文中，我们的目的是表明，不可忽视的性能增强，可以观察到的网络干扰足迹以及。为此，我们考虑一个全双工小小区网络组成的非合作缓存辅助基站，同时与下行链路用户和无线回程节点进行通信。我们提出了一种新的缓存模型，试图模仿地理政策的基础上，本地文件的流行程度，并计算相应的缓存命中概率。随后，我们研究了所考虑的网络的吞吐量增益方面的性能，其无缓存半双工对应。数值结果证实了我们的理论研究结果，并突出了显着的性能增益时，从无缓存到缓存辅助全双工小细胞网络。
2017-03-20 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
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
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
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
Cache-Aided Multi-User Private Information Retrieval using PDAs
研究了基于缓存的多用户私有信息检索（MuPIR）问题。在此问题中，$N$独立文件跨$S \geq 2$非串通服务器复制。有$K$用户，每个用户都配备有可以存储$M$文件的高速缓冲存储器。每个用户都想从服务器上检索一个文件，但用户不想让任何服务器获得有关其需求的任何信息。在用户决定他们的需求之前，用户缓存被填充了文件的一些任意函数，这被称为放置阶段。在决定他们的需求后，用户合作发送查询到服务器，以私下检索他们想要的文件。在接收到查询后，服务器广播编码传输，这是它们接收到的查询和文件的函数，称为交付阶段。将查询传送到服务器会导致用户的上传成本，并且下载由服务器广播的答案会导致下载成本。为了实现缓存辅助的MuPIR方案，每个文件必须被分割成$F$数据包。在本文中，我们提出了MuPIR计划，利用放置交付阵列（PDA）的特点放置和交付。建议MuPIR计划显着降低子分组化水平，同时略有增加下载成本。该方案还大大降低了用户的上传成本。对于基于{ \it Ali-Niesen}方案的集中式编码缓存的PDA，我们证明了我们的方案在下载成本方面是顺序最优的。我们恢复了{ \it Tian et al.}作为特例我们的方案也达到了最佳速率的单用户缓存辅助PIR设置报告R。唐登
2022-12-26 cs.CR cs.IR cs.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
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
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
Cyclic Wrap-Around Multi-Access Coded Caching with Private Caches
研究具有私有和访问缓存的循环环绕多址编码缓存问题，基于割集论证推导最优最坏情况传输速率下界，提出一种未编码放置方案，证明其在大内存机制下达到最优。
2024-08-23 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
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
Multiaccess Coded Caching with Private Demands
最近Hachem等人提出了一种多路访问编码缓存模型，该模型由一个通过无差错共享链路连接到$K$用户的中央服务器和$K$缓存节点组成。每个缓存节点配备有本地缓存，并且每个用户可以以循环环绕方式访问$L$相邻缓存节点。在本文中，我们考虑了用户需求的隐私性，即，每个用户只能得到自己需要的文件，而不能得到其他用户的任何需求信息。通过在缓存节点上存储一些私钥，我们提出了一种新的转换方法，将非私有多路访问编码缓存方案转换为私有多路访问编码缓存方案。
2021-06-30 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
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
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
Coded Caching with Shared Caches and Private Caches
研究用户同时配备私有和共享缓存的编码缓存问题，在非编码放置下设计了集中式方案，并证明其中部分方案在特定存储区间内最优。
2024-03-24 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
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
Cache-Aided Fog Radio Access Networks with Partial Connectivity
集中式编码缓存和交付研究了部分连接的雾无线接入网络（F-RAN），其中一组H边缘节点（EN）（无缓存），通过正交前传链路连接到云服务器，通过无线边缘为K个用户提供服务。云服务器被假设为保持N个文件的库，每个文件的大小为F比特;并且配备有大小为MF比特的高速缓存的每个用户被连接到不同的r个EN的集合;或者等效地，从EN到用户的无线边缘被建模为部分干扰信道。目标是最小化归一化交付时间（NDT），这是指最坏情况下的交付延迟，当每个用户从库中请求一个文件。提出了一种可实现的编码缓存和传输方案，该方案在放置阶段采用最大距离可分离（MDS）码，在传输阶段采用实干扰对齐（IA）码，并给出了在r = 2和任意缓存大小M时以及在缓存容量足够大时r为任意值时的可实现NDT。
2018-02-25 cs.IT math.IT
Reduce Transmission Delay for Cache-Aided Two-Layer Network
在本文中，我们考虑一个缓存辅助中继网络，其中一个单一的服务器组成的N个文件库连接K1中继通过共享的无噪声链路，每个中继连接K2用户通过共享的无噪声链路。每个中继器和用户分别配备有M1和M2文件的高速缓冲存储器。我们提出了一个集中式和分散式的编码缓存方案，利用空闲的传输时间资源，允许两层之间的并发传输。结果表明，这两种缓存方案是近似最优的，并大大减少了传输延迟相比，以前已知的缓存方案。令人惊讶的是，我们表明，当中继的缓存大小等于一个严格小于N的阈值（例如，M1=0.382N下的分散式设置和（K1-1）N/K1下的集中式设置，当K1=2），我们的计划实现了相同的延迟，如果每个中继访问完整的库。据我们所知，这是第一个结果，表明即使缓存大小严格小于库的大小，增加缓存大小在减少传输延迟方面是浪费的。
2020-10-19 cs.IT math.IT
On the Fundamental Limits of Fog-RAN Cache-aided Networks with Downlink and Sidelink Communications
Maddah-Ali和Niesen（MAN）在2014年的研究表明，单链路广播网络中的编码缓存允许为任意数量的配备缓存的用户提供服务，其总链路负载（每单位时间的比特数）不随用户数量而扩展。从那时起，编码缓存的一般主题产生了巨大的兴趣，无论是从信息理论和（网络）编码理论的观点，并从应用的观点。在MAN工作的基础上，本文考虑了一种特殊的网络拓扑结构，称为高速缓存辅助雾无线电接入网络（Fog-RAN），其中包括一个宏小区基站（MBS）与内容服务器，几个配备高速缓存的小小区基站（SBS），和许多用户没有缓存。一些用户直接由MBS广播下行链路服务，而其他用户由SBS服务。SBS还可以经由称为“侧链路”的侧信道经由多轮直接通信来交换数据。对于这种新颖的Fog-RAN模型，在标准最坏情况需求场景下，研究了（a）SBS处的高速缓存存储器的量、（b）下行链路上的负载（从MBS到直接服务的用户和SBS）和（c）侧链路上的聚合负载之间的基本折衷。几个现有的结果恢复作为该网络模型的特殊情况，并给出独立利益的副产品的结果。最后，拓扑感知与拓扑不可知的缓存的作用进行了讨论。
2019-05-23 cs.IT math.IT
Cache-aided Interference Management Using Hypercube Combinatorial Cache Designs
我们考虑一个缓存辅助干扰网络，它由一个图书馆的$N$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信道连接。每个接收器从库中请求一个任意文件。我们的目标是设计一个高速缓存的位置，而不知道接收器的请求和通信方案，使得交付的自由度（总和DoF）的总和最大化。Naderializadeh { \em et al.}已经研究了该网络模型，他提出了实现$\min\{\frac{M_TK_T+K_RM_R}{N}, K_R\}$的总和DoF的预取和递送方案。该方案的最大局限之一是要求较高的子分组化水平。本文是第一次尝试在文献中（据我们所知），以减少在这样的网络中的文件子打包。特别是，我们提出了一种新的方法预取和线性交付计划的基础上的组合设计称为{ \em超立方体}。我们表明，每个文件所需的数据包的数量可以指数减少相比，Naderializadeh { \em等人}提出的最新方案的状态，或NMA方案。当$M_TK_T+K_RM_R \geq K_R$时，使用该方法可实现的单次和DoF是$\frac{M_TK_T+K_RM_R}{N}$，这表明1）单次和DoF与网络中的聚合高速缓存大小线性缩放，以及2）它在$2$的因子内达到信息理论最优。令人惊讶的是，相同的和接近最佳的总和自由度的性能，可以实现使用超立方…
2020-08-15 cs.IT math.IT
Coded Caching with Private Demands and Caches
本文研究同时保护用户需求与缓存隐私的编码缓存，提出利用双服务器 PIR 构造私有方案，并反向由 MAN 方案构造阶最优 PIR，还给出放松缓存隐私时的负载阶增益方案。
2023-11-02 cs.IT math.IT
Combinatorial Multi-Access Coded Caching with Private Caches
本文研究用户同时连接私有缓存和多个接入缓存的编码缓存问题，提出一种未编码放置下的可实现方案并推导传输次数下界，同时给出最优最坏情况速率的上下界，数值结果表明在用户访问存储量较大时该方案接近下界。
2024-06-30 cs.IT math.IT
Rate-Memory Trade-Off for the Cache-Aided MISO Broadcast Channel with Hybrid CSIT
通信中的一个著名问题是广播信道中的所谓“PN”问题，其指的是这样的设置，其中固定的一组用户向多天线发射机提供完美的信道状态信息（CSI），而其余用户仅提供有限精度的CSI或不提供CSI。该设置的自由度（DoF）最近通过对齐图像集方法得到。在这项工作中，我们解决了这个问题的缓存辅助变体（即，具有边信息的“PN”设置），其中提供完美CSI的用户的数量小于或等于发射天线的数量。特别是，我们推导出最佳的速率-内存权衡的假设下，未编码的位置和特征相同的权衡内的一个因素为2.01的一般布局。结果证明，“PN”的影响保持相似，即使在边信息的存在下，但也是最佳的权衡是无法实现的，通过独立服务的两组用户。
2021-02-25 cs.IT math.IT
Cache-Aided Non-Orthogonal Multiple Access for 5G-Enabled Vehicular Networks
对丰富多媒体服务的需求不断增长以及物联网（IoT）的出现对下一代车载网络提出了具有挑战性的要求。这些挑战在很大程度上与大规模内容交付和增加的连接性的背景下的高频谱效率和低延迟要求有关。在这方面，高速缓存和非正交多址接入（NOMA）范例最近已经被提出作为有效地解决这些关键挑战中的一些的潜在解决方案。在目前的贡献，我们介绍了缓存辅助NOMA作为车载网络的一种使能技术。在这种情况下，我们首先考虑完整的文件缓存的情况下，每个车辆缓存和请求使用NOMA原则的整个文件。不失一般性，我们考虑了双Nakagami $-m$衰落条件下的两用户车载网络通信场景，并提出了一个最佳的功率分配策略。为此，制定和解决最大化在每个车辆处成功解码文件的总概率的优化问题。此外，我们考虑拆分文件缓存的情况，其中每个文件被分成两部分。提出了一个联合功率分配优化问题，研究了车辆间和缓存分割文件间的功率分配。所提供的分析结果证实了广泛的计算机模拟结果和有趣的见解。指示性地，它示出，建议的缓存辅助NOMA优于传统的NOMA技术。
2019-06-14 cs.IT eess.SP math.IT
Fundamental Limits of Cache-Aided Private Information Retrieval with Unknown and Uncoded Prefetching
我们认为私人信息检索（PIR）从$N$非串通和复制的数据库时，用户配备了一个高速缓存，持有未编码的部分$r$从每个$K$存储在数据库中的消息的问题。我们假设数据库不知道缓存内容。我们调查$D^*(r)$的最佳下载成本规范化的消息大小作为$K$，$N$，$r$的函数。对于一个固定的$K$，$N$，我们开发了一个内界（逆界）的$D^*(r)$曲线。内界是由$K$线段组成的$r$中的分段线性函数。对于可扩展性，我们开发了明确的计划，利用缓存位作为边信息，以实现$K-1$非退化的角点。这些角点在用于生成一侧信息方程的高速缓存位的数量上不同。我们获得了一个外边界（可扩展性）的任何缓存率通过这些角落点之间的内存共享。因此，外边界也是由$K$线段组成的$r$中的分段线性函数。内边界和外边界通常对于非常低的高速缓存率（$r \leq \frac{1}{1+N+N^2+\cdots+N^{K-1}}$）和非常高的高速缓存率（$r \geq \frac{K-2}{(N+1)K+N^2-2N-2}$）的情况匹配。作为一个推论，我们充分表征的最佳下载成本缓存比权衡$K=3$。对于一般的$K$，$N$和$r$，我们表明，最大的差距之间的可扩展性和逆界是$\frac{1}{6}$。我们的研究结果表明，下载成本可以降低内存共享以外，如果数据库不知道缓存的内容。
2017-09-04 cs.CR cs.IT math.IT
Optimal Bandwidth Allocation for Multicast-Cache-Aided on-Demand Streaming in Wireless Networks
我们认为一个混合的流媒体内容传输方案，结合缓存启用的正交多点组播（OMPMC）和按需单点单播（SPUC）传输异构网络。OMPMC服务通过整个网络向感兴趣的用户发送缓存的文件，并且将该服务不满意的用户分配给SPUC服务以单独地服务。SPUC从核心网络获取所请求的文件，并使用蜂窝波束成形传输将它们单播到UE。我们优化的交付方案，以最大限度地减少网络中的平均资源消耗。我们制定了一个约束优化问题的缓存放置和资源分配的OMPMC组件，以及多用户波束形成方案的SPUC组件。我们应用路径跟踪方法来找到最佳的流量卸载解决方案。该解决方案描绘了消耗的资源总量和服务中断概率之间的对比。仿真结果表明，该混合方案提供了一个更好的权衡网络范围内消耗的资源量和服务中断概率，从文献中的计划相比。
2022-05-18 cs.IT eess.SP math.IT
A New Design of Cache-aided Multiuser Private Information Retrieval with Uncoded Prefetching
在高速缓存辅助多用户私有信息检索（MuPIR）问题中，一组配备有高速缓存的$K_{\rm u}$用户希望从$N$分布式数据库中私有地下载一组消息，每个分布式数据库都保存有$K$消息库。该系统分两个阶段工作：{ \it高速缓存放置（预取）阶段}，其中用户填满他们的高速缓存存储器，以及{ \it私人递送阶段}，其中用户的需求被揭示，并且他们从每个数据库下载答案，使得他们想要的消息可以被恢复，而每个单独的数据库不知道所请求的消息的身份。我们的目标是设计放置和私有传递阶段，以便在给定任何用户内存大小的情况下，最小化\emph{load}（定义为按消息大小标准化的下载位总数）。本文考虑了具有两个消息、任意数量的用户和数据库的MuPIR问题，其中假设预取是未编码的，即，用户直接从库中复制一些位作为其高速缓存的内容。我们提出了一种新的MuPIR计划的灵感来自Maddah-Ali和Niesen（MAN）编码缓存计划。所提出的方案实现了较低的负载比任何现有的计划，特别是产品设计（PD），并被证明是最佳的$8$的一个因素内，在一般和精确的最佳在非常高或低的内存制度。
2021-02-03 cs.IR cs.IT eess.SP
Fundamental Limits of Cloud and Cache-Aided Interference Management with Multi-Antenna Edge Nodes
在雾辅助蜂窝系统中，可以通过联合优化边缘缓存和传输策略来最小化内容交付延迟。为了解决边缘节点（EN）处的高速缓存容量限制，传输通常涉及从能够访问内容库的云处理器到EN的前传传送以及从EN到用户的无线递送。在本文中，从信息理论的角度研究了由此产生的问题，通过作出以下实际相关的假设：1）EN具有多个天线; 2）只允许未编码的部分缓存; 3）前传链路用于发送内容的部分;以及4）EN被约束为在无线信道上使用一次性线性预编码。假设离线主动缓存，并专注于高信噪比（SNR）的延迟度量，最佳的信息理论性能的串行和流水线的前端传输模式下进行了研究。该分析根据最坏情况下用户需求的标准化交付时间（NDT）来表征最小高SNR延迟。该表征对于系统参数的子集是精确的，并且对于串行情况在3/2的乘法因子内和对于流水线情况在2的乘法因子内通常是最优的。研究结果揭示了雾辅助无线网络中边缘和云处理之间的最佳相互作用，作为系统资源的函数，包括EN的天线数量，EN的缓存容量和前传容量。
2018-03-21 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
Combinatorial Multi-Access Coded Caching with Private Caches under Intersecting Index Constraints
研究相交索引约束下的组合多访问编码缓存系统，提出集中式编码缓存方案并刻画速率-存储器折衷，推导下界并通过数值比较验证性能。
2025-06-30 cs.IT math.IT
Fundamental Limits of Cache-Aided Interference Management
我们考虑包括$N$文件库（例如，电影）和具有$K_T$发射机和$K_R$接收机的无线网络，其中每个发射机配备有$M_T$文件大小的本地高速缓存，每个接收机配备有$M_R$文件大小的本地高速缓存。每个接收者都将请求库中的一个$N$文件，该文件需要交付。我们的目标是设计缓存的位置（没有接收器的未来请求的先验知识）和通信方案，以最大限度地提高吞吐量的交付。在这种情况下，我们表明，总和自由度（总和自由度）的$\min\left\{\frac{K_T M_T+K_R M_R}{N},K_R\right\}$是可以实现的，这是在一个因素的2的最佳，根据一次线性计划。该结果示出了（i）单次和DoF与网络中的聚合高速缓存大小线性缩放（即，在所有节点处可用的累积存储器），（ii）发射机和接收机的高速缓存在单次和DoF中贡献相等，以及（iii）高速缓存可以提供与网络的大小线性缩放的吞吐量增益。为了证明这一结果，我们提出了一种可实现的方案，该方案利用发射机缓存中内容的冗余性来协作地将一些传出干扰归零，并利用接收机缓存中非预期内容的可用性来消除（减去）一些传入干扰。我们开发了一种特殊的模式，高速缓存的位置，最大限度地提高整体增益的高速缓存辅助发送和接收干扰消除。对于相反的，我们提出了一个整数优化问题，最大限度地减少所需的通信块的数量提供任何一组所请求的文件的接收器。然后，我们提供了这个优化问题的值的下限，…
2016-04-20 cs.IT math.IT
