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
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
Delivery-Secrecy Tradeoff for Cache-Enabled Stochastic Networks: Content Placement Optimization
无线缓存技术是一种有效的内容传输技术。在本文中，通过考虑不同的文件保密级别，面向物理层安全的内容放置在一个随机的缓存启用蜂窝网络进行了优化。我们提出了一个分析框架，调查非平凡的文件传输保密权衡。具体来说，我们首先推导出封闭形式的表达式的文件命中和保密概率。全局最优的概率内容放置策略，然后解析推导出的文件保密约束下的命中概率最大化。数值结果证明，以验证我们的分析结果，并表明，有针对性的文件保密级别是至关重要的，在平衡文件传输保密权衡。
2018-09-10 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
Maximizing Information Freshness in Caching Systems with Limited Cache Storage Capacity
我们考虑一个缓存更新系统的源，一个有限的存储容量的缓存和一个用户。存在$n$文件。源保持文件的最新版本，这些文件以已知的速率更新。缓存从源获取新文件，但它只能存储$K$文件的最新下载版本，其中$K\leq n$。用户从缓存或源获取文件。如果用户从缓存中获取文件，则接收到的文件可能已过期，具体取决于源中的文件状态。如果用户直接从源获取文件，则接收到的文件总是新鲜的，但是源和用户之间的额外传输时间降低了用户处的新鲜度。因此，我们研究了在缓存中存储文件和以额外的传输时间为代价直接从源获取文件之间的权衡。我们发现这两种情况下，在用户的文件的平均新鲜度的分析表达式。然后，我们找到每个文件的最佳缓存状态（即，是否将文件存储在高速缓存中）以及高速缓存中相应的文件更新速率，以最大化用户处的总体新鲜度。我们观察到，当缓存的总更新率很高时，缓存文件提高了用户的新鲜度。然而，当缓存的总更新率较低时，用户的最优策略是直接从源获取频繁变化的文件和传输时间相对较小的文件。
2020-10-01 cs.IT cs.NI eess.SP
Novel Delivery Schemes for Decentralized Coded Caching in the Finite File Size Regime
本文分析了分散式缓存系统中缓存大小和下载速率之间的可实现的权衡与未编码的缓存放置最初由Maddah-Ali和Niesen提出。它提出了两个新的交付计划，利用多播的机会，出现时，一个文件是由多个用户的需求。这些交付方案是已知方案对文件大小有限的制度的扩展。数值评估的情况下，文件的均匀流行度表明，所提出的计划优于以前的所有值的缓存大小。
2017-05-24 cs.IT math.IT
On Coded Caching with Correlated Files
本文研究了相关文件的共享链接编码缓存问题的基本限制，其中具有$N$文件库的服务器与可以本地缓存$M$文件的$K$用户进行通信。给定一个整数$r \in [N]$，相关性建模如下：文件的每个r子集包含一个唯一的公共块。缓存大小和平均传输负载之间的权衡被认为是。首先，在未编码的高速缓存放置的约束下的逆边界（即，每个用户直接存储库位的子集）。然后，每个用户都要求一个不同的文件（可能为$N \geq K$）的情况下的高速缓存方案被证明是最佳的约束下的未编码的缓存位置。当（i）对于每个需求类型（即，当所要求的文件不一定是不同的时），以及（i i）当不同的所要求的文件的数量不大于四个时。最后，一个两阶段的交付计划的基础上干扰对齐被证明是最佳的，在一个因素为2的约束下，未编码的高速缓存放置的每一个可能的需求。作为一个副产品，所提出的干扰对齐方案，以减少（最坏情况下或平均）负荷的国家的最先进的计划的编码缓存的问题，其中用户可以请求多个文件。
2021-06-12 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
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
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
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
Joint Long-Term Cache Updating and Short-Term Content Delivery in Cloud-Based Small Cell Networks
移动数据需求的爆炸式增长可能会给基于云的小蜂窝网络（C-SCN）的前传链路带来沉重的流量负担，从而降低用户的服务质量（QoS）并需要大量功耗。提出了一种有效的最大距离可分离（MDS）编码缓存框架，用于支持缓存的C-SCN，旨在降低长期功耗的同时满足用户在短期传输中的QoS要求。为了实现这一目标，需要通过考虑用户的内容偏好、SBS协作和无线链路的特性来合理地更新小小区基站（SBS）中的缓存资源。具体来说，在不假设任何先验知识的内容流行度，我们制定了一个混合的时间尺度问题，共同优化缓存更新，多播波束形成器在前传和边缘链路，SBS集群。然而，这个问题是反因果的，因为最优的高速缓存更新策略取决于未来的内容请求和信道状态信息。为了解决这一问题，通过适当地利用历史观测，我们提出了一个两阶段的更新方案，使用Frobenius-Norm惩罚和不精确块坐标下降方法。此外，我们推导出一个基于学习的设计，它可以获得有效的准确性和计算复杂度之间的折衷。仿真结果验证了所提出的两阶段框架的有效性。
2020-01-24 cs.IT eess.SP math.IT
Heterogeneous Demand-Private Coded Caching: Exact Characterization for Two Users and Two Files
Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）
该研究针对异构文件大小和缓存容量的两用户两文件需求隐私编码缓存场景，扩展虚拟用户归约技术，精确表征内存-速率权衡，推导信息论下界并量化需求隐私的额外传输成本。
2026-10-12 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
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 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
Information Freshness in Cache Updating Systems
我们考虑一个缓存更新系统的源，缓存和用户。存在$n$文件。源保留文件的最新版本，这些文件以已知速率$λ_i$更新。缓存从源下载并保存文件的最新版本，速率为$c_i$。用户从缓存中获取更新，速率为$u_i$。当用户获得更新时，它要么从缓存获得新的更新，要么缓存中的文件由于源处的文件更新而变得过时，在这种情况下，用户获得过时的更新。我们找到一个分析表达式的平均新鲜度的文件在用户。接下来，我们将我们的设置推广到源和用户之间有多个缓存的情况，并找到用户的平均新鲜度。我们提供了一种交替的基于最大化的方法来找到缓存的更新速率$c_i$和用户的更新速率$u_i$，以最大化用户处的文件的新鲜度。我们观察到，对于用户的给定更新速率集（分别为对于高速缓存）、用于高速缓存的最优速率分配策略（相应地，对于用户）是$threshold$ $policy$，其中在源处快速改变文件的最佳更新速率可以等于零。最后，我们考虑一个系统，多个用户连接到一个单一的缓存，并找到更新率的缓存和用户，以最大限度地提高总新鲜度超过所有用户。
2020-11-13 cs.IT cs.NI eess.SP
Rate-Memory Trade-Off for Caching and Delivery of Correlated Sources
本文研究了在高速缓存辅助广播网络中，由离散无记忆源任意联合分布产生的相关内容的内容传输的基本限制。每个接收器都配备了相同容量的高速缓存，并且所请求的文件通过共享的无错误广播链路传递。提出了一类基于两步信源编码方法的可实现的相关性感知方案。库文件首先被压缩，然后缓存和交付使用的相关性不知道多请求缓存辅助编码多播方案的组合。第一步使用Gray-Wyner信源编码通过私有描述和多个文件通用的描述来表示库。然后第二步变成了多请求缓存问题，其中需求结构由压缩库的配置决定，并且它本身很有趣。所提出的两步方案的性能进行评估，通过比较其可实现的速率与最佳的峰值和平均速率存储器的权衡在两个文件的多接收器网络的下限，并在三个文件的两个接收器网络。具体地，在具有两个文件和两个接收器的网络中，可实现的速率匹配显著存储器机制的下限，并且对于所有其他存储器值，它在文件的条件熵的一半内。在三文件两接收器网络中，两步策略实现了大缓存容量的下限，并且对于所有其他缓存大小，它在以第三个为条件的两个源的联合熵的一半内。
2018-06-19 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
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
Energy Costs for Traffic Offloading by Cache-enabled D2D Communications
设备到设备（D2D）通信可以卸载流量并提高蜂窝网络的吞吐量。通过在用户处缓存文件，如果助手用户愿意将缓存的文件发送给请求该文件的用户，则可以经由D2D链路卸载内容递送业务。然而，目前尚不清楚帮助用户需要消耗多少能量来支持流量卸载。在本文中，我们努力找到所需的最小能量消耗在一个助手用户，以最大限度地减少流量。为此，我们引入了一个以用户为中心的主动缓存策略，可以控制帮助用户传输文件的能源成本，然后优化缓存策略，以最大限度地减少流量。为了减少传输过程中的能量，我们优化了发送功率，以最大限度地减少帮助发送文件所消耗的能量。通过数值模拟分析了优化后的缓存策略和传输功率对流量卸载和能量消耗的影响，结果表明，在合理的能量消耗下，可以卸载大量的流量.
2016-03-15 cs.IT 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
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
Optimization-based Decentralized Coded Caching for Files and Caches with Arbitrary Size
现有的分散式编码缓存解决方案不能保证在具有任意文件大小和缓存大小的一般场景中的小负载。在本文中，我们提出了一个优化框架，分散编码缓存在一般情况下，以最大限度地减少最坏情况下的负载和平均负载（在任意文件流行度），分别。具体来说，我们首先提出了一类分散的编码缓存方案的一般情况下，这是指定的一般缓存参数，包括几个已知的计划作为特殊情况。然后，我们优化缓存参数，以最小化最坏情况下的负载和平均负载，分别。这两个优化问题都是具有不可微目标函数的非凸优化问题。对于每一个优化问题，我们开发了一个迭代算法，以获得一个稳定点，使用解决互补几何规划（GP）的技术。我们还获得了一个低复杂度的近似解决方案，通过解决一个近似问题的可微的目标函数，这是一个上界的原始不可微的，并表征的性能损失所造成的近似。最后，我们提出了两个信息理论的逆界的最坏情况下的负载和平均负载（在任意的文件流行度）在一般情况下，分别。据我们所知，这是第一个工作，提供了基于优化的分散编码缓存方案和信息理论的一般情况下的逆界。
2019-05-05 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
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
Freshness Based Cache Updating in Parallel Relay Networks
我们考虑一个系统组成的服务器，它接收更新$N$文件根据独立的泊松过程。服务器的目标是通过$K$缓存的并行网络向用户提供文件的最新版本。如果用户收到的文件版本与服务器上当前流行的文件版本相同，则我们认为用户收到的更新成功。我们推导出一个解析表达式的信息新鲜度在用户。我们观察到，新鲜度的文件增加了合并率跨缓存的增加。为了解决多缓存问题，我们首先解决单缓存系统的辅助问题。然后，我们通过尽可能多地将速率合并到单个路由来重新设计并行缓存网络的辅助解决方案。这产生了原始问题的近似（次优）解决方案。我们提供了一个上界的次优解和最优解之间的差距。数值结果表明，次优策略非常接近最优策略。
2021-05-11 cs.IT cs.NI eess.SP
Optimized Base-Station Cache Allocation for Cloud Radio Access Network with Multicast Backhaul
云无线电接入网络（C-RAN）的性能受到连接集中式处理器（CP）与基站（BS）的回程链路的有限容量的限制，特别是当回程在无线介质中实现时。本文提出了使用无线多播与BS缓存，其中BS预存储流行文件的内容，以增加C-RAN的回程。针对由单个基站集群和无线回程组成的下行链路C-RAN，研究了基站之间的最优缓存分配策略和CP处的最优组播波束赋形传输策略，使得用户请求的消息以最有效的方式从CP传送到基站。我们首先陈述基于联合高速缓存-信道编码方案的多播回程速率表达式，这意味着较大的高速缓存大小应当被分配给具有较弱信道的BS。然后，我们制定了一个两个时标的联合缓存大小分配和波束成形设计问题，其中缓存是离线优化的长期信道统计信息的基础上，而波束成形器的设计在文件传输阶段的基础上的瞬时信道状态信息。通过利用样本近似方法和交替方向乘法器（ADMM）的方法，我们开发了高效的算法优化缓存大小之间的BS分配，并量化多少缓存应该分配给较弱的BS。我们进一步考虑的情况下，多个文件具有不同的流行度，并表明，它通常不是最佳的完全缓存最流行的文件第一。数值结果表明，优化后的缓存大小分配方案的性能显着改善均匀分配和其他启发式计划。
2018-04-28 cs.IT math.IT
Two-level Transmission Scheme for Cache-enabled Fog Radio Access Networks
在本文中，我们研究的下行链路传输缓存启用雾无线电接入网络，旨在最大限度地提高交付率的限制下的前传容量，最大发射功率，和文件的大小。为了减少传输延迟和前传链路的负担，充分利用增强型远程射频头端（eRRH）的本地缓存和基带信号处理能力，提出了一种包括缓存级和网络级传输的两级传输方案。在高速缓存级传输中，仅将在本地高速缓存中高速缓存的请求文件传输给相应的用户。缓存级传输的持续时间是由基带单元（BBU）和eRRH之间的传输以及BBU处的信号处理引起的延迟。剩余的请求文件在网络级传输时被联合传输给相应的用户。对于缓存级传输，首先提出了集中式优化算法，然后提出了分散式优化算法，以避免eRRH之间的信令交换。同时，针对网络级传输的优化问题，提出了另一种集中式优化算法。所有算法都被证明收敛于问题的Karush-Kuhn-Tucker（KKT）解。数值结果验证了所提出的传输方案的有效性，以及评估系统的性能。
2018-09-03 cs.IT math.IT
Blind Updates in Coded Caching
我们认为集中式编码缓存系统中的文件库是在服务器和他们的子文件被缓存在客户端所规定的位置交付阵列（PDA）。我们感兴趣的问题是，库中的特定文件被服务器上的新文件替换，其内容与被替换的文件相关，并且这种更改需要传达给缓存。在替换时，服务器只能访问更新的文件，并且不知道它与原始文件的差异，而每个高速缓存可以访问由PDA指定的原始文件的特定子文件。我们通过假设这两个文件在最多$ε$子文件中不同来建模这两个文件之间的相关性，并旨在减少服务器更新缓存所广播的位数。我们设计了一种新的优雅的编码传输策略，服务器盲目更新缓存，并确定了一个简单的方案，基于MDS码。然后，我们推导出所有线性策略中最小通信成本$\ell^*$的逆界。对于两个著名的PDA家族- Maddah-Ali & Niesen的缓存方案和Tang & Ramamoorthy和Yan等人的PDA-我们的新方案在更新足够稀疏时具有$\ell^*(1 + o(1))$的成本，而使用MDS码的方案在更新密集时具有顺序最优成本。
2021-05-15 cs.IT math.IT
Effect of Retransmissions on Optimal Caching in Cache-enabled Small Cell Networks
在小型小区的存储中缓存流行内容被认为是一种有效的技术，以补充超密集异构蜂窝网络中小型小区的有限回程。小型小区的有限存储容量使得确定要放置在每个小型小区上的最佳文件集（高速缓存）变得重要。与以前的作品最佳缓存，在这项工作中，我们研究了静态和移动用户场景的最佳缓存放置策略的重传效果。随着被建模为Zipf分布和最大n次传输的文件的流行，即，n-1次重传，允许接收每个文件，我们确定最大化命中概率的文件的最佳缓存概率。我们的封闭形式的最优解具体表明，最佳缓存概率是非常敏感的重传次数。
2017-03-23 cs.IT cs.NI math.IT
Delivery Time Minimization in Cache-Assisted Broadcast-Relay Wireless Networks with Imperfect CSI
下一代通信系统的新兴趋势是为网络边缘提供附加能力，诸如以高速缓存形式的存储资源，以减少文件递送延迟。为了研究这种技术对延迟的影响，我们研究了由一个中央基站，$M$缓存配备收发器和$K$接收器组成的缓存辅助广播中继无线网络的传输时间有限精度信道状态信息（CSI）。我们使用归一化的传递时间（NDT）来捕获文件传递中最坏情况下的每比特延迟。推导了NDT的上下界，以了解$K,M$、缓存容量和通道质量对NDT的影响。特别是，NDT最优的制度进行了确定和讨论。
2018-03-11 cs.IT math.IT
Cache-Assisted Broadcast-Relay Wireless Networks: A Delivery-Time Cache-Memory Tradeoff
下一代通信系统的新兴趋势是为网络边缘提供附加能力，诸如以高速缓存形式的存储资源，以减少文件递送延迟。为了调查这方面，我们研究了一个中央基站，$M$缓存配备收发器和$K$接收器组成的缓存辅助广播中继无线网络的基本限制从延迟为中心的角度。我们使用归一化的传输时间（NDT）来捕获最坏情况下的文件请求模式的每比特延迟，相对于具有无限收发器缓存功能的参考无干扰系统进行归一化。目标是设计缓存放置和文件传输的方案，以最大限度地减少无损检测。为此，我们建立了一个新的逆和两种类型的可并行性计划适用于时变和不变的信道。第一种方案是用于任何$M$和$K$的通用一次性方案，其协同地利用多播（编码）缓存和分布式迫零机会。我们表明，所提出的一次性计划（i）获得收益归因于个人和集体收发器缓存（ii）是NDT最优的各种参数设置，特别是在较高的缓存大小。另一方面，第二种方案设计波束形成器以促进子空间干扰对准和在较低高速缓存大小下的迫零。利用这两种方案，我们能够表征为各种特殊情况下的$M$和$K$满足$K+M\leq 4$的最佳权衡之间的高速缓存存储和延迟。权衡表明，NDT是捕获系统延迟的首选，而不是常用的总和自由度（DoF）。事实上，我们的最佳权衡驳斥了流行的信念，增加缓存大小转化为增加可实现的总和自由度。
2018-03-11 cs.IT math.IT
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
On D2D Caching with Uncoded Cache Placement
我们考虑一个缓存辅助的无线设备到设备（D2D）网络的约束下的一次性交付，其中的放置阶段是由一个中央服务器编排。我们假设设备的缓存中充满了未编码的数据，并且服务器上的整个文件数据库都可以在缓存集合中使用。在此阶段之后，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负载内存权衡，通过推导出最小平均和最小峰值总和负载的设备之间的链接，对于一个给定的个人内存大小在处置每个用户。
2021-06-11 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
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
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
Order-Optimal Coded Caching With File and Demand Privacy
Southeast University（东南大学）
本文提出一种阶最优的编码缓存方案，在文件和需求隐私下实现最坏情况速率至多9/2倍最优，并给出下界与精确权衡。
2026-10-07 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
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
Cache-enabled Device-to-Device Communications: Offloading Gain and Energy Cost
通过在用户处缓存文件，如果助手用户愿意将缓存的文件发送给请求该文件的用户，则可以经由设备到设备（D2D）链路卸载内容递送业务。在实践中，用户设备具有有限的电池容量，并且可以在其电池几乎没有剩余能量时终止D2D连接。因此，考虑助手用户支持D2D所允许的电池消耗引入了可能的卸载量的减少。在本文中，我们研究了系统的卸载增益和每个辅助用户的能量成本之间的关系。为此，我们引入了一个以用户为中心的协议来控制帮助用户传输文件的能源成本。然后，我们优化的主动缓存策略，以最大限度地提高卸载的机会，并优化在每个助手的发送功率，以最大限度地提高卸载概率。最后，我们评估了卸载到D2D链路的流量的总量，并评估了每个助手的平均能耗，以及优化的缓存策略和发射功率。仿真结果表明，即使在能量成本保持较低的情况下，也可以卸载大量的流量。
2016-06-09 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
Cache-Enabled Broadcast Packet Erasure Channels with State Feedback
我们考虑启用缓存的K用户广播擦除分组信道，其中具有N个文件的库的服务器希望向配备有有限存储器M的缓存的每个用户递送所请求的文件。假设发射机有状态反馈和用户缓存可以填充在非高峰时段可靠地分散的缓存放置，我们的特征在于最佳速率区域作为一个函数的内存大小，擦除概率。基于Gatzianas等人提出的方案，利用在放置阶段期间建立的接收器侧信息。我们的研究结果使我们能够量化存在擦除的分散编码缓存的净效益。状态反馈的作用被发现是有用的，特别是当擦除概率是大的和/或归一化的内存大小是小的。
2015-09-07 cs.IT math.IT
Content Placement in Cache Networks Using Graph-Coloring
小型小区密集化是解决蜂窝网络中对更高容量的需求的有效想法之一。这种网络面临的主要问题是无线回程链路及其有限的容量。将大部分流行文件缓存在小小区基站（SBS）的存储器中是解决这个问题的有效方法。缓存的主要挑战之一是选择要存储在SBS内存中的文件。在本文中，我们描述的缓存问题作为一个图形模型。该图分为四个子图，包括放置图、访问图、SBS图和交付图。通过对SBS图进行一些修改，我们将其转换为可以着色的图。对生成的图进行着色是NP难的，我们采用了一种在图着色领域提出的算法对生成的图进行着色，为了克服上述着色技术的复杂性，我们提出了一种简单的基于Matern核I型和II型两点过程的图着色方法。我们用一个新的加权图来建模我们的网络，这个图可以简单地着色，然后相应地缓存文件。我们通过模拟评估我们提出的方法的性能。我们的研究结果表明，通过采用所提出的方法在一个典型的考虑SBS网络中，宏基站上的负载可以减少约$25 \%$，在文件的流行度的分布参数等于$0.6$，与传统的策略，其中缓存最流行的内容的每一个地方。
2017-12-30 cs.IT math.IT
Age of Information With Non-Poisson Updates in Cache-Updating Networks
我们研究年龄的信息在多跳多播缓存启用网络的链接上的更新时间不一定是指数分布。我们专注于一组非算术分布的更新时间，其中包括连续的概率分布作为一个子集。我们首先描述了任意网络中每个节点的瞬时信息年龄。然后，我们阐述了递归方程的瞬时年龄的信息在多跳网络中，并得出封闭形式的表达式预期年龄的信息在最终用户。我们发现，在多跳网络的预期年龄表现出一种加性结构。此外，我们表明，在每个用户的预期年龄是直接成比例的方差在用户和源之间的所有链接的更新时间。我们希望在这项工作中的分析，以帮助减轻过度依赖泊松过程的未来工作中的信息时代。
2023-01-31 cs.IT cs.NI eess.SP
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
Security and Privacy in Cache-Aided Linear Function Retrieval for Multi-access Coded Caching
由$N$文件、$C$高速缓存、$K$用户组成的多路访问网络，其中每个用户可以访问唯一的一组$r$高速缓存，最近已经由Muralidhar等人引入（“Maddah-Ali-Niesen Scheme for Multi-access Coded Caching”，在\textit{Proc. ITW}，2021年）。它考虑单文件检索（SFR），即每个用户需要从服务器的任意文件。它提出了一种编码的缓存方案，该方案在Brunero和Elia（{ \textit{arXiv:2110.07426} }中的“Fundamental Limits of Combinatorial Multi-Access Caching”）的未编码放置的假设下被证明是最优的。上述多路接入网络被称为组合拓扑，在本工作中考虑其具有三个附加特征：a）线性函数检索（LFR），即，每个用户对检索服务器库中的文件的任意线性组合感兴趣; b）安全性即，库的内容必须对获得由服务器发送的信号的窃听者保持安全; c）保密性即，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。提出了可验证的安全私有LFR（SP-LFR）方案、安全LFR（S-LFR）方案和改进的S-LFR方案。作为特殊情况，我们的工作恢复了Yan和Tuninetti（“Key Superposition Simultaneously Achieve…
2023-01-18 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
Robust, Secure and Private Cache-aided Scalar Linear Function Retrieval from Distributed System with Blind and Adversarial Servers
本文研究具有鲁棒、盲和对抗服务器的分布式系统中安全私有的标量线性函数检索问题，通过将 Shamir 秘密共享和密钥叠加引入 PDA 框架提出编码方案，实现了存储和通信负载在乘法间隙内最优。
2024-07-24 cs.IT math.IT
Interference Networks with Caches at Both Ends
研究了一种$K_T \times K_R$高速缓存辅助的无线干扰网络，在该网络中，发射机和接收机都装有高速缓存。每个用户从$N$流行文件库中请求一个文件。目标是在不了解特定用户需求的情况下设计高速缓存内容，使得可以在干扰信道上可靠地满足所有可能的需求组合。可实现的和自由度（$\mathrm{sDoF}$）和归一化的交付时间（NDT）的集中式和分散式网络结构，分别进行了研究。首先，使用干扰对齐（IA），迫零（ZF）和干扰消除（IC）技术的组合，一种新的高速缓存和传输方案的集中式网络的介绍，它被证明是提高$\mathrm{sDoF}$后，国家的最先进的。然后，NDT进行了研究时，在接收机缓存的内容放置在分散的方式进行。我们的研究结果表明，对于这种特定的网络架构，位于接收器侧的缓存比那些在发送器侧，以减少NDT更有效。
2017-03-13 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
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
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
