A Cyclic Placement Strategy for Multi-access Coded Caching
针对用户循环访问多个缓存的编码缓存问题，提出一种结合编码放置与循环放置的方案，可在多种参数下降低传输速率，并在特定条件下达到最优。
2023-12-08 cs.IT math.IT
On Coded Caching Systems with Decentralized Linear Coding Placement
University of Illinois Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）
本文研究了去中心化编码缓存系统中随机线性编码放置的极限，提出可实现和反向界限，证明在某些条件下这些界限相等。
2026-04-29 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
Shared Cache Coded Caching Schemes with known User-to-Cache Association Profile using Placement Delivery Arrays
这项工作认为，编码的缓存问题与共享缓存，用户共享的缓存，每个用户只能访问一个缓存。在放置阶段，假设用户到缓存的关联在服务器上是已知的。我们专注于使用布局交付阵列（PDA）的计划。PDA最初设计用于解决专用缓存设置中编码缓存的子分组化瓶颈。我们观察到，在本文的设置中，排列PDA的列会导致针对同一问题具有不同性能的方案，但子分组化级别保持不变。这与专用高速缓存网络所观察到的情况相反。我们提出了一个程序来确定列的顺序，给出了最好的性能可能为PDA用于给定的问题。此外，一些特定类别的PDA被选择和性能增益实现的列的PDA重新排序示出。
2022-01-27 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
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
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
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
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
Fundamental Structure of Optimal Cache Placement for Coded Caching with Nonuniform Demands
研究了多个缓存启用用户随机请求的缓存系统。在非统一的文件流行度下，我们彻底描述了编码缓存方案（CCS）的最佳未编码缓存放置结构。制定的缓存放置作为一个优化问题，以最大限度地减少平均交付率，我们确定的文件组结构的最佳解决方案。我们表明，无论文件的流行度分布，有\emph{at most three file groups}在最佳的缓存位置{，其中一个组内的文件具有相同的缓存位置}。我们进一步刻画了最优缓存位置的完整结构，并在三个文件组结构中获得了封闭形式的解决方案。一个简单的算法，以获得最终的最佳缓存放置通过比较一组候选人的封闭形式的解决方案并行计算。我们提供了对由最佳缓存放置形成的文件组的深入了解。最优放置解决方案还表明，与现有的次优文件分组方案相比，可以在交付期间探索文件组之间的编码。使用文件组结构的CCS的最佳缓存位置，我们提出了一个新的信息理论的逆界编码缓存，比现有的最好的。此外，我们的特点是在CCS中的文件子打包的最佳缓存位置的解决方案，并表明，在最坏的情况下规模为$\mathcal{O}(2^K/\sqrt{K})$为$K$用户的最大子打包级别。
2022-02-04 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
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
Fundamental Limits of Coded Caching: Improved Delivery Rate-Cache Capacity Trade-off
一个集中式编码缓存系统，包括一个服务器提供N个流行的文件，每个大小F位，K个用户通过一个无错误的共享链接，被认为是。假设每个用户都配备有具有容量MF位的本地高速缓存存储器，并且内容可以在低流量时段内主动地高速缓存到这些高速缓存中;然而，无需了解用户需求。在流量高峰期，每个用户从服务器请求单个文件。目标是在所有用户需求组合中，最小化服务器在共享链路上传输的比特数（称为传输速率）。提出了一种新的缓存容量为M=（N-1）/K的编码缓存方案。当K > N >= 3时，该方案比文献中已有的编码缓存方案具有更小的传输速率。此外，我们认为，所提出的方案的交付率是在一个常数乘法因子2的最佳交付率的缓存容量1/K <= M <=（N-1）/K，当K > N >= 3。
2016-12-13 cs.IT math.IT
Device-to-Device Coded Caching with Distinct Cache Sizes
本文考虑了一种缓存辅助的设备到设备（D2D）系统，其中用户配备有不同大小的缓存存储器。在低业务量时间期间，服务器将内容放置在用户的高速缓存存储器中，知道用户在高峰业务量时间期间请求的文件将必须仅通过D2D传输来递送。通过联合设计未编码的高速缓存放置和线性编码的D2D递送，最坏情况的D2D递送负载被最小化。接下来，提出了关于具有未编码放置的D2D递送负载的新的下限，并且用于针对若干感兴趣的情况明确地表征具有未编码放置的最小D2D递送负载（MD2D）。特别是，具有相等的高速缓存大小的MD2的特点，它示出了相同的交付负载可以实现在网络中与不相等的高速缓存大小的用户，只要最小的高速缓存大小大于一定的阈值。MD2 Cache还具有小缓存大小机制、大缓存大小机制和三用户情况的特征。提供了基于服务器的递送负载与D2D递送负载的比较。最后，高速缓存辅助的D2D系统和编码的分布式计算（CDC）系统之间的连接和数学上的相似之处进行了讨论。
2019-03-19 cs.IT math.IT
A Novel Scheme for Coded Caching with Coded Placement in Small Memory Regime
本文针对小内存场景下 N≤K 的编码缓存系统，提出一种放置与传输阶段均采用线性编码的新方案，通过多步传输实现干扰消除，在 K 与 N 相近时性能优于现有方法，并保持可控子分包水平和大小为 3 的有限域运算。
2024-06-10 cs.IT math.IT
Decentralized Coded Caching with Distinct Cache Capacities
分散式编码缓存研究的内容服务器与$N$文件，每个大小$F$位，服务于$K$活跃用户，每个配备有不同容量的缓存。假设用户的缓存在非高峰流量期间被提前填充，而不知道活跃用户的数量、他们的身份或特定需求。用户需求在流量高峰期显示，并通过无错误的共享链路同时提供服务。一个新的分散编码缓存方案提出了这种情况下，它被证明是改善后的国家的最先进的共享链路上所需的传输速率，当有更多的用户在系统中的文件的数量。数值结果表明，改善变得更加显着的用户的缓存容量变得更加偏斜。
2016-10-12 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
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
An Optimal Linear Error Correcting Delivery Scheme for Coded Caching with Shared Caches
经典的编码缓存设置有利于每个用户有一个专用的缓存。这被推广到更一般的共享缓存方案，并且在[E. Parrinello，A. Unsal，P. Elia，“Fundamental Limits of Caching in Heterogeneous Networks with Uncoded Prefetching，”available on arXiv：1811.06247 [cs.IT]，Nov. 2018].针对这种情况，提出了一种最优的线性纠错传输方案，并建立了相应的峰值速率表达式。此外，提出了一种新的交付计划，它给出了一个改进的速率的情况下，需求是不明确的。
2019-01-08 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
Decentralized and Online Coded Caching with Shared Caches: Fundamental Limits with Uncoded Prefetching
由Maddah-Ali和Niesen提出的分布式编码缓存方案假设缓存中没有协调。这项工作确定了一个分散的编码缓存方案-在未编码的放置的假设下-共享缓存网络，其中每个缓存服务于多个用户。每个用户只能访问一个缓存，并且缓存的数量小于或等于用户的数量。对于此设置，我们推导出任何用户到缓存关联配置文件的最佳最坏情况下的交付时间，其中每个此类配置文件描述了每个缓存服务的用户数量。使用索引编码的逆的最优性。此外，我们还改进了交付计划，以适应多余的需求。此外，提出了一个最佳的线性纠错交付计划的最坏情况下的需求情况。接下来，我们考虑最近最少发送（LRS）的在线编码缓存方案，其中缓存需要更新的基础上，由用户的需求序列。如果任何所需的文件未在用户处部分缓存，则会发生缓存更新。更新是通过用新文件替换最近最少发送的文件来完成的。但是，最近发送的文件不需要是唯一的。在这种情况下，需要对部分缓存的文件进行某种排序，否则必须假设不存在集中式协调。如果每个用户随机删除任何最近最少使用的文件，则下一个交付阶段将无法达到此目的。建议通过合并文件的排序对该方案进行修改。此外，所有上述结果与共享缓存扩展到在线设置。
2021-01-23 cs.IT math.IT
Design of Placement Delivery Arrays for Coded Caching with Small Subpacketizations and Flexible Memory Sizes
编码缓存是一种新兴的技术，以减少数据传输负载在高峰流量时间。在这样的方案中，数据中心或库中的每个文件通常被划分为多个分组，以基于每个用户的缓存处的设计放置来追求低广播速率。然而，该方案的实现复杂度随着分组数量的增加而增加。关键是设计一种具有小的子分组化水平的方案，同时保持相对较低的传输速率。已知用户中的高速缓存的设计（即，放置阶段）和广播（即，递送阶段）可以统一在一个矩阵中，即放置递送阵列（PDA）。本文提出了一种新的PDA结构，通过选择适当的正交表（POA），它推广了一些已知的结构，但具有更灵活的内存大小。基于所提出的PDA构造，进一步提出了一种有效的变换，以使编码缓存方案具有较小的子分组化级别。此外，两个新的编码缓存计划与编码的位置被认为是。结果表明，所提出的方案产生一个较低的子分组化水平和传输速率比一些现有的计划。
2022-01-05 cs.IT math.IT
On the Placement and Delivery Schemes for Decentralized Coded Caching System
基于分布式内容缓存的网络是一种新的体系结构，以缓解对多媒体流量的持续爆炸性需求。在缓存网络中，编码缓存是最近提出的技术，实现显着的性能增益相比，未编码的缓存方案。在本文中，我们推导出一个平均速率的下限与内存约束的家庭的缓存分配位置和家庭的XOR合作交付。下限启发我们如何放置和交付影响的速率内存权衡。根据这些线索，我们设计了一个新的布局和两个新的交付算法。一方面，新的布局方案可以更灵活地分配缓存分组方案相比。另一方面，新的交付可以利用更多的合作机会相比，已知的计划。模拟验证了我们的想法。
2017-10-13 cs.IT math.IT
Shared Cache Coded Caching Schemes Using Designs and Circuits of Matrices
在本文中，我们研究了共享缓存编码缓存（SC-CC）：一组缓存服务于一组更大的用户，每个用户访问一个缓存，和缓存可能会为许多用户。对于这个问题，在未编码的放置下，Parrinello，Ünsal和Elia展示了一个最佳的SC-CC方案，其中子分组化级别取决于缓存的数量。我们展示了一个SC-CC方案，其中子分组化水平不直接取决于用户或缓存的数量;任何数量的缓存和用户可以容纳一个固定的子分组化水平。此外，可以添加新的高速缓存，而无需重新放置现有的高速缓存。我们表明，允许的子分组化水平的上限，我们的SC-CC方案可能会实现比其他相关的SC-CC方案的速率较低。我们的方案是使用矩阵和设计构造的。拟阵可以从有限域上的矩阵获得;我们的方案的放置由从矩阵构造的设计决定;从矩阵和设计获得的拟阵的回路用于决定交付。
2022-12-29 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
A Novel Transformation Approach of Shared-link Coded Caching Schemes for Multiaccess Networks
本文考虑Hachem等人提出的多址编码缓存系统，包括：中央服务器，其包含通过无差错共享链路连接到$K$无高速缓存用户的$N$文件;以及$K$高速缓存节点，每个高速缓存节点配备有$M$文件的高速缓存存储器大小。每个用户都可以访问具有循环环绕拓扑的$L$相邻高速缓存节点。Hachem等人提出的编码缓存方案存在$L$不划分$K$的情况，其中所需的传输次数（也称为load）至多是$L$整除$K$的情况下的load表达式的四倍。我们的主要贡献是提出了一种新的{ \it transformation}的方法，巧妙地扩展计划满足一些条件，众所周知的共享链接缓存系统的多路访问缓存系统。这样，我们就可以得到许多不同的子分组的多址编码缓存系统的编码缓存方案。这些得到的方案具有最大的本地高速缓存增益（即，存储在任何$L$相邻高速缓存节点处的高速缓存内容是不同的，使得每个用户从所连接的高速缓存节点检索分组的数量是最大的）和与原始方案相同的编码高速缓存增益。将变换方法应用于Maddah-Ali和Niesen提出的著名的共享链接编码缓存方案，我们得到了一个新的多路访问编码缓存方案，该方案实现了与Hachem等人的方案相同的负载。但是对于任何系统参数。在这种新的多路访问编码缓存方案中使用的缓存放置的约束下，当$K$足够大时，我们的交付策略是近似最优的。最后，我们还表明，所提出的方案的传输负载可以进一步减少压缩的…
2021-06-05 cs.IT math.IT
Efficient File Delivery for Coded Prefetching in Shared Cache Networks with Multiple Requests Per User
我们考虑一个集中式缓存网络，其中一个服务器服务于几组用户，每个用户都有一个共同的共享同质固定大小的缓存，并请求任意多个文件。采用现有的编码预取方案，其中每个文件被分成多个片段，并且每个高速缓存存储多个编码分组，每个编码分组通过对来自不同文件的片段进行异或而形成。对于这样一个系统，我们提出了一个有效的文件传输方案与明确的结构，由服务器，以满足任意多个请求的所有用户组。具体地，基于编码的文件片段的组成，将每个高速缓存的存储的编码分组分类为四种类型。提出了一种先分别传递每种类型数据包的一部分，然后在最后一级组合传递其余不同类型数据包的传递策略。分析了该方案的传输速率和最坏传输速率。我们表明，我们的缓存模型和交付计划可以将一些现有的编码缓存计划作为特殊情况。此外，对于统一请求和未编码预取的特殊情况，我们与现有的结果进行了比较，并表明我们的方法可以实现较低的交付率。我们还提供了所提出的计划的交付率的数值结果。
2018-08-02 cs.IT math.IT
An Improved Multi-access Coded Caching with Uncoded Placement
在这项工作中，我们考虑一个轻微的变化，众所周知的编码缓存问题，称为多访问编码缓存问题，其中每个用户都可以访问$z$相邻的高速缓存在循环环绕的方式。针对这一问题，我们提出了一种在未编码布局约束下的布局和投递方案。我们的工作是B. Serbetci，E. Parrinello和P. Elia。更准确地说，当我们的计划是专门为$z=\frac{K-1}{K γ}$，对于任何$K γ$，其中$K$是用户的数量和$γ$是归一化的缓存大小，我们表明，我们的结果与他们的结果一致。我们表明，在这项工作中考虑的情况下，我们的方案优于K. S. Reddy和N. Karamchandani，除了该文件中考虑的一些特殊情况。我们还表明，对于$z= K-1$，我们的计划达到了最佳的传输速率。
2021-02-12 cs.IT math.IT
On the Optimality of Uncoded Cache Placement
缓存是一种有效的方法，以减少高峰时间的网络流量拥塞，通过存储在用户的本地缓存的内容，而不知道以后的需求。Maddah-Ali和Niesen发起了对缓存系统的基础研究;他们提出了一个方案（使用未编码的缓存放置和线性网络编码交付），该方案可证明是最佳的，在12倍之内。在本文中，通过注意到，当缓存内容和需求是固定的，缓存问题可以看作是一个索引编码问题，我们显示了最优的Maddah-Ali和Niesen的计划，假设缓存的位置被限制为未编码和用户的数量不小于文件的数量。此外，这一结果表明，进一步改善Maddah-Ali和Niesen的计划，在这种制度下，只能通过编码缓存的位置。
2015-11-06 cs.IT math.IT
Combinatorial Multi-Access Coded Caching: Improved Rate-Memory Trade-off with Coded Placement
本文针对组合多接入编码缓存问题，提出两种基于MDS码编码放置的缓存方案，分别在高内存和低内存区域优于未编码放置最优方案，并推导信息论下界证明其最优性或常数因子近似最优。
2024-01-17 cs.IT math.IT
Maddah-Ali-Niesen Scheme for Multi-access Coded Caching
将具有专用高速缓存的用户的公知的Maddah-Ali-Niesen（MAN）编码高速缓存方案扩展用于多访问编码高速缓存方案，其中用户的数量不需要与系统中的高速缓存的数量相同。众所周知的MAN方案是可恢复的，作为所考虑的多址系统的特殊情况。该方案的性能进行了比较，与现有的多访问编码缓存的工作。为了能够比较对于相同数量的高速缓存具有不同数量的用户的不同多路访问方案的性能，使用在\cite{KNS}中引入的每用户速率（速率除以用户数量）的术语。
2021-05-13 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
Placement Delivery Arrays for Coded Caching with Shared and Private Caches
本文提出共享与私有放置交付阵列（SP-PDA）结构，统一描述辅助缓存、私有缓存和服务器传输，并利用两个 PDA 构造 SP-PDA，通过优化列置换在几乎不损失速率的前提下大幅降低子分包数。
2024-05-04 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
Decentralized Caching and Coded Delivery with Distinct Cache Capacities
在内容分发网络中研究了分散式主动缓存和编码分发，其中每个用户配备有不一定具有相等容量的缓存存储器。在非高峰业务时段期间以分散的方式提前填充高速缓存存储器，即，而不知道活动用户的数量、他们的身份或他们的特定需求。用户需求在流量高峰期显示，并通过无错误的共享链接同时提供服务。目标是找到在高峰交通期间足以满足所有可能的需求组合的最小交付速率。提出了一种基于组的分散式缓存和编码的交付方案，它被证明是改善后的最低所需的交付率方面的国家的最先进的系统中有更多的用户比文件。数值结果表明，随着用户的缓存容量变得更加偏斜，这种改善更加显著。一个新的下界的交付率也提出了，它提供了一个更严格的界限比经典的割集界。
2017-07-31 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
Optimal Cache Placement for Modified Coded Caching with Arbitrary Cache Size
我们认为内容缓存服务提供商和多个缓存启用用户之间，使用最近提出的修改编码缓存方案（MCCS），提供了一个改进的交付策略，随机用户请求。我们开发的MCCS与任意缓存大小的最佳缓存放置解决方案，制定的缓存放置作为一个优化问题，以尽量减少随机用户请求下的交付阶段的平均速率。通过转化，我们证明了该问题是一个线性规划问题。通过探索缓存约束的性质，我们得到了最优的缓存放置解决方案的封闭形式。我们验证，现有的高速缓存放置方案在特定的高速缓存大小是我们的解决方案的一个特例。数值研究表明，如何缓存增益变化的用户人口的增加，作为一个结果，不同的缓存放置模式。
2019-05-17 cs.DC cs.IT math.IT
PDA Construction via Union of Cartesian Product Cache Configurations for Coded Caching
本文提出一种通过基础PDA的m重笛卡尔积缓存配置并集构造新PDA的方法，实现用户数量和编码缓存增益的指数增长，同时保持负载恒定，并产生三种覆盖现有方案的新编码缓存方案。
2025-01-21 cs.IT math.IT
Multi-Access Coded Caching Schemes from Maximal Cross Resolvable Designs
我们研究了多路访问编码缓存（MACC）问题：一个中央服务器有$N$文件，$K$（$K \leq N$）缓存每个存储$M$出的$N$文件，$K$用户每个需要一个出的$N$文件，和每个用户访问$z$缓存.我们的目标是共同设计的放置，交付，和用户到缓存的关联，以优化可实现的速率。这个问题已经在文献中广泛研究的假设下，用户访问只有一个缓存。然而，当一个用户访问更多的高速缓存，这个问题已经被研究的假设下，用户访问$z$连续的高速缓存与循环环绕的边界。一个自然的问题是，其他用户到缓存的关联如何对抗循环环绕的用户到缓存的关联。二分图可以描述一般的用户到缓存关联。我们确定了一类二分图，当用作用户到缓存关联时，实现了比所有其他现有的MACC方案使用循环环绕用户到缓存关联更低的速率或更低的子分组化。我们的MACC计划的布局和交付策略构造使用一个组合结构称为最大交叉可分解设计。
2022-02-11 cs.IT 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
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
Coded Caching with Heterogeneous Cache Sizes and Link Qualities: The Two-User Case
集中式编码缓存问题研究了两个用户的情况下，考虑异构缓存容量的用户和私人通道从服务器到用户，除了一个共享的通道。最佳的缓存和交付策略，最大限度地减少了最坏情况下的交付延迟的任意数量的文件。相反的证明遵循文件索引对称缓存和交付代码的充分性，而可扩展性是通过一些特殊的内存容量对之间的内存共享。最佳方案是利用私人链路的能力，通过发送相应的用户的请求在一个未编码的方式。当没有私有链接时，这里给出的结果改进了文献中的两个已知结果，即i）相等的缓存容量和任意数量的文件;和ii）不等的缓存容量和$N=2$文件。结果，然后扩展到异构失真要求的缓存问题。
2019-01-04 cs.IT math.IT
On the Optimality of D2D Coded Caching with Uncoded Cache Placement and One-shot Delivery
我们考虑由Ji，Caire和Molisch [1]引入的类型的高速缓存辅助的无线设备到设备（D2D）网络，其中放置阶段由中央服务器编排。我们假设设备的缓存充满了未编码的数据，整个内容数据库包含在缓存的集合中。在缓存放置阶段之后，用户请求的文件通过设备间多播通信提供服务。对于这样的系统设置，我们提供了准确的表征的最佳负载内存权衡的假设下，未编码的位置和一次性交付。特别地，对于每个用户处置的给定的个体高速缓存存储器大小，我们导出D2D传输的最小平均值（在均匀分布的需求下）和最小最坏情况的总负载。此外，我们表明，该方案的性能是在信息理论的最佳因素$4$。利用一次性交付属性，我们还提出了一个扩展所提出的计划，提供对随机用户不活动的鲁棒性。
2021-06-12 cs.IT math.IT
On the Placement Delivery Array Design for Coded Caching Scheme in D2D Networks
编码高速缓存方案是作为在设备到设备（简称D2 D）通信中的峰值时间期间减少无线网络负担的解决方案的有效技术。在编码的高速缓存方案中，每个文件块应该被划分为$F$数据包。设计一种编码缓存方案，使缓存速率和$F$尽可能小，对于D2 D网络的实际应用具有重要意义。在本文中，我们首先通过一个简单的阵列称为D2 D放置交付阵列（DPDA在镜头）的D2 D网络的编码缓存方案的特点。因此，可以借助于适当的DPDA来讨论用于D2 D网络的一些编码缓存方案。其次，我们推导了DPDA的速率和$F$的下界。根据这两个下界，我们证明了先前已知的由Ji等人提出的确定方案，(IEEE Trans.通知。Theory，62（2）：849- 869，2016）达到我们的速率下限，但对于某些参数不满足$F$的下限。最后，对于这些参数，我们构造了三类DPDA，满足我们的两个下界。基于这些DPDA，针对D2 D网络获得了具有低速率和较低$F$的三类编码缓存方案。
2017-12-18 cs.IT math.IT
On Coded Caching with Heterogeneous Distortion Requirements
本文考虑异构编码缓存的用户有不平等的失真要求。服务器通过一个无错误的多播链接连接到用户，并根据总的内存预算设计用户的缓存大小。特别地，在放置阶段，服务器联合设计用户的缓存大小和缓存内容。为了满足用户的请求，在交付阶段，服务器发送满足用户失真要求的信号。提出了一个以最小化最坏情况下的传输负载为目标的优化问题，该优化问题的目标是满足总的缓存预算和用户的失真要求。未编码的位置和线性交付的最佳解决方案的特点明确，并表现出相对于总的高速缓存内存预算的阈值政策。作为研究的副产品，提出了一种用于具有固定缓存大小的系统的缓存方案，该方案优于最先进的技术。
2018-02-27 cs.IT math.IT
Multi-access Coded Caching with Optimal Rate and Linear Subpacketization under PDA and Consecutive Cyclic Placement
这项工作考虑了Hachem等人提出的多访问缓存系统，其中每个用户以循环环绕方式访问L个相邻高速缓存。我们首先提出了一个放置策略称为连续循环放置，它实现了最大的本地缓存增益。然后在连续循环放置下，从放置交付阵列（PDA）的角度推导出最优编码缓存增益，从而得到PDA速率的下界。最后，在连续循环放置下，我们构造了一类PDA，导致一个多路访问编码缓存方案与线性子分组化，这达到了我们推导出的下限的一些参数，而对于其他参数，实现编码缓存增益仅为1小于最佳的。分析和数值比较所提出的计划与现有的计划，以验证性能。
2022-09-07 cs.IT math.CO math.IT
The Exact Rate Memory Tradeoff for Large Caches with Coded Placement
Maddah-Ali和Niesen提出了内容分发网络的编码缓存思想，他们考虑了规范的$(N, K)$缓存网络，其中具有$N$文件的服务器满足$K$用户的需求（每个用户配备有大小为$M$的独立缓存）。在其他结果中，他们的工作提供了一个表征的确切速率内存权衡的问题时，$M\geq\frac{N}{K}(K-1)$。在本文中，我们改进了这一结果与$M\geq \frac{N}{K}(K-2)$大缓存。对于$\big\lceil\frac{K+1}{2}\big\rceil\leq N \leq K$的情况下，我们提出了一种新的编码缓存方案，并推导出匹配的下界，以表明所提出的方案是最优的。这将精确速率存储器折衷的表征扩展到$M\geq \frac{N}{K}\Big(K-2+\frac{(K-2+1/N)}{(K-1)}\Big)$的情况。对于$1\leq N\leq \big\lceil\frac{K+1}{2}\big\rceil$情形，我们导出了一个新的下界，证明了Yu等人提出的方案是最优的，从而将精确速率记忆折衷的特征推广到$M\geq \frac{N}{K}(K-2)$情形.
2021-01-24 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
Stochastic Coded Caching with Optimized Shared-Cache Sizes and Reduced Subpacketization
本文研究了具有$Λ$缓存的$K$ -用户广播信道，当用户和缓存之间的关联是随机的，即，对于每个用户可以出现在基于给定概率分布的特定高速缓存的覆盖区域内并且随后由特定高速缓存辅助的情况。缓存受累积内存约束的约束，该约束等于库大小的$t$倍。我们提供了一个计划，包括三个阶段：存储分配阶段，内容放置阶段，和交付阶段，并表明，一个优化的存储分配跨缓存连同修改后的未编码的缓存放置和交付策略，通过显着减少由于随机性的乘法性能恶化的缓存负载不平衡的不利影响。简而言之，我们的工作提供了一个计划，管理，以大大减轻缓存负载不平衡的随机网络的影响，以及--与最著名的现有技术相比--通过显示其在确定性设置中的可应用性（对于该确定性设置，其实现相同的递送时间）--这被证明对于$t$的有界值接近最优--来解决著名的子分组化瓶颈，在子分组化中具有指数减少。
2021-12-28 cs.IT math.IT
Coded Caching in the Presence of a Wire and a Cache Tapping Adversary of Type II
本文将缓存挖掘的概念引入到编码缓存的信息论模型中。窃听通道II在多个接收器配备有固定大小的高速缓存存储器的存在下，和一个对手，它选择的符号挖掘到从缓存的位置和/或交付介绍。合法终端既不知道是否放置、递送或两者都被窃听，也不知道它们被窃听的位置。只有整个抽头集的大小是已知的。对于两个接收器和两个文件，强保密能力-最大可实现的文件速率，同时保持整个库非常安全-被确定。当库中有两个以上的文件时，导出了强保密文件率的上下界。可验证性依赖于结合了窃听编码、安全嵌入代码、一次性密钥和编码缓存的代码设计。一个genie-aided上限，其中发射机提供了用户的需求之前，放置，建立了两个文件的情况下，相反。对于两个以上的文件，上界由三个连续的通道转换构造。我们的研究结果建立了可证明的安全保证，对一个强大的对手，优化其窃听在两个阶段的通信中的缓存辅助系统。
2021-02-12 cs.IT math.IT
Fundamental Limits of Caching: Improved Bounds with Coded Prefetching
我们考虑一个高速缓存网络，其中一个单一的服务器连接到多个用户通过共享的错误免费链接。服务器可以访问具有等长$F$的$N$文件的数据库，并为每个$K$用户提供$MF$位的高速缓存。针对用户数大于文件数$N\leq K$且缓存容量满足$\frac{1}{K}\leq M\leq\frac{N}{K}$的情况，提出了一种新的集中式编码缓存方案.所提出的方案优于文献中已知的最佳速率记忆区域，如果$N\leq K\leq\frac{N^{2}+1}{2}$。
2017-05-23 cs.IT math.IT
Cascaded Coded Distributed Computing Schemes Based on Placement Delivery Arrays
Li { \it et al}.在MapReduce等通用分布式计算框架中，引入了编码的分布式计算（CDC）方案来降低通信负载。他们还提出了级联CDC方案，其中每个输出函数被多次计算，并证明了这种方案实现了计算负载和通信负载之间的基本权衡。然而，当计算节点的数量变大时，这些方案需要指数数量的输入文件和输出函数。本文利用布局传递阵列（PDAs）的结构，构造了无限多类级联CDC方案。我们还证明了在所有新方案中输出函数的数目只是计算节点数目的一个因子，并且在我们的新方案中输入文件的数目远小于Li { \it et al}导出的CDC方案中的输入文件的数目.
2021-11-24 cs.IT math.IT
Proactive Coded Caching Scheme for D2D Networks
Fujian Normal University（福建师范大学）；Guangxi Normal University（广西师范大学）
本文提出一种安全编码缓存方案，用于D2D网络，以保障文件隐私和安全交付，且在文件较大和缓存充足时实现最优性能。
2026-01-20 cs.IT math.IT
Multi-Access Coded Caching with Secure Delivery
多访问变量的编码缓存问题中存在的外部窃听器进行了研究。提出了一种由$K$用户、$K$缓存和$N$文件组成的多路访问编码缓存方案，其中每个用户以循环环绕的方式访问$L$相邻的缓存，该方案对窃听器是安全的.传统的不安全方案中的每个传输现在将由随机密钥加密。该方案使用了一种新的技术，在高速缓存中的关键位置。它还表明，所提出的安全多路访问编码缓存方案是一个恒定的乘法因子从信息理论的最优速率为$L\geq \frac{K}{2}$和$N\geq 2K$。
2021-05-12 cs.IT math.IT
