Throughput Bound of XOR Coded Wireless Multicasting to Three Clients
众所周知，在$GF(2)$上构造码字以最小化单跳无线多播的传输次数是NP完全问题。当有限字段大小$q$大于或等于客户端数量$q\geq n$时，可以在多项式时间内为所有$n$客户端构造线性独立码字，称为最大距离可分离（MDS）码。在本文中，我们量化的确切的最小传输次数为多播网络使用纠删码时，$q=2$和$n=3$，使$q<n$。我们首先表明，使用马尔可夫链模型来获得这样的网络的传输的最小数量是有限的输入数据包的数量非常少。然后，我们使用组合的方法来推导出一个上界的确切的最小传输次数。我们的研究结果表明，使用XOR编码和MDS编码的预期传输次数之间的差异是可以忽略不计的$n=3$。
2015-12-16 cs.IT cs.NI math.IT
Multicast Beamformer Design for MIMO Coded Caching Systems
编码高速缓存（CC）技术已被证明可方便地应用于多输入多输出（MIMO）系统中。在具有在发射机处的$L$和在每个接收机处的$G$的空间复用增益的$K$ -用户网络中，如果每个用户可以高速缓存文件库的一部分$γ$，则可以并行地服务总数为$GKγ+ L$的数据流。在本文中，我们专注于改善MIMO-CC系统的有限SNR性能。我们首先考虑一个MIMO-CC方案，只依赖于单播单个数据流，然后，引入一个分解策略，设计一个新的方案，提供相同的数据流，通过多播的$G$并行码字。我们讨论了如何优化波束形成器可以设计为每个方案，并使用数值模拟来比较其有限的SNR性能。结果表明，虽然这两种方案提供相同数量的流，多播提供了显着的性能改善。这是因为，通过多播，传输矢量是用较少的波束形成器构建的，从而导致可用功率资源的更有效使用。
2022-11-02 cs.IT math.IT
Multicast Capacity of Optical WDM Packet Ring for Hotspot Traffic
具有热点的分组交换WDM环网传输单播、组播和广播业务，是高速城域网的重要组成部分。对于一个任意的多播扇出流量模型与统一的，热点的目的地，和热点源的数据包流量，我们分析了最大可实现的长期平均数据包吞吐量，我们称之为\textit{multicast capacity}，双向最短路径路由WDM环。我们确定了三个段，可以体验到最大的利用率，从而限制组播容量。我们通过边界和近似，我们通过模拟验证的段利用概率的特征。我们发现，最短路径路由可以导致一半以上的利用率为中等到大部分的热点源多和广播流量，因此组播容量小于两个同时进行的数据包传输。我们概述了一个副本的路由策略，保证至少有两个同时传输的任意热点源流量的数据包的多播容量。
2008-04-20 cs.IT math.IT
Optimized Network-coded Scalable Video Multicasting over eMBMS Networks
通过诸如3GPP高级长期演进（LTE-A）的第四代（4G）网络的多播视频服务的递送正在获得动力。在本文中，我们解决的问题，有效地多播分层视频服务定义一种新的资源分配框架，旨在最大限度地提高服务覆盖率，同时保持低的无线电资源足迹。在所提出的系统模式中的一个关键点是，通过网络编码（UEP-NC）方案的不等错误保护实现来确保多播视频服务的可靠性。此外，通信参数和UEP-NC方案联合优化所提出的资源分配框架。数值结果表明，建议的分配框架，可以显着增加服务覆盖率相比，传统的多速率传输（MrT）策略。
2015-01-20 cs.IT cs.MM cs.NI
Speeding up Future Video Distribution via Channel-Aware Caching-Aided Coded Multicast
未来的互联网使用将由消费的丰富多样的在线多媒体服务，从指数增长的多媒体能力的移动设备访问为主。因此，未来的互联网设计将面临挑战，以提供解决方案，可以提供带宽密集型，延迟敏感，点播视频为基础的服务，在日益拥挤，带宽有限的无线接入网络。无线网络运营商面临带宽压力的主要原因之一是，当无线用户或接入点很少经历相同的信道条件或同时访问相同的内容时，难以利用无线介质的多播性质。在本文中，我们提出并分析了一种新的无线视频传输模式的基础上结合使用的信道感知缓存和编码组播，允许同时服务多个缓存启用接收器，可能会要求不同的内容，并经历不同的信道条件。为此，我们重新制定的高速缓存辅助编码多播问题作为一个联合源信道编码问题，并设计一个可实现的方案，保留了高速缓存启用乘法吞吐量增益的无差错的情况下，通过保证每接收机的速率不受影响的接收器的存在与更差的信道条件。
2016-05-17 cs.IT math.IT
Joint Network Coding for Interfering Wireless Multicast Networks
干扰是无线网络容量限制的关键因素之一。ad-hoc无线网络的多播容量随着固定区域内发送和/或接收节点数量的增加而降低。数字网络编码（DNC）已被证明可以提高无干扰无线网络的多播容量。然而，最近提出的物理层网络编码（PNC）和模拟网络编码（ANC）已经表明，当冲突分组中的一个是先验已知的时，可以从两个分组的冲突中解码未知分组。利用这样的冲突解码方案，在本文中，我们提出了一个基于联合网络编码的合作重传（JNC-CR）计划，其中我们表明，ANC连同DNC可以提供一个更高的重传增益比通过ANC，DNC或自动重传请求（ARQ）为基础的重传。该方案可以应用于两个相互干扰的无线多播组。由于无线传输的广播性质，不同多播组的接收机可以机会性地监听并缓存来自干扰发射机的分组。这些缓存的数据包，以及接收器从其发送器接收的数据包，然后可以用于解码JNC数据包。通过仿真，我们验证了JNC具有更高的重传增益性能与最佳的DNC方案。
2011-12-18 cs.IT cs.NI math.IT
Dirty Paper Coded Rate-Splitting for Non-Orthogonal Unicast and Multicast Transmission with Partial CSIT
非正交单播和多播（NOUM）传输系统允许在相同的时间-频率资源块中与单播流联合地发送旨在给所有接收机的多播流。虽然具有发射机处的完美信道状态信息（CSIT）的两用户多天线NOUM的容量是已知的并且通过具有叠加编码（SC）的脏纸编码（DPC）辅助的NOUM来实现，但是具有部分CSIT的多天线NOUM的容量和容量实现策略仍然未知。在这项工作中，我们专注于部分CSIT设置，并作出两个主要贡献。首先，我们表明，线性预编码的速率分割（RS），依赖于单播消息分成公共和私有部分，共同的部分与多播消息和线性预编码在发射机上一起编码，可以实现更大的速率区域比DPC辅助NOUM与部分CSIT。其次，我们研究了脏纸编码速率分裂（DPCRS），它结合了RS和DPC。我们发现，DPCRS辅助NOUM的速率区域扩大超过传统的DPC辅助NOUM和线性预编码的RS辅助NOUM与部分CSIT。
2020-12-14 cs.IT math.IT
Caching-Aided Coded Multicasting with Multiple Random Requests
在过去的几年中，缓存网络的容量受到了相当大的关注。一个特别研究的设置是共享链接缓存网络，其中一个单一的源访问一个文件库与多个用户进行通信，每个用户都有能力存储段（数据包）的库文件，在一个共享的多播链接。每个用户根据一个共同的需求分布从库中请求一个文件，服务器发送一个编码的组播消息，以满足所有用户一次。该问题包括找到最小可能的平均码字长度，以满足这样的请求。在本文中，我们考虑的情况下，每个用户的地方L >= 1独立的请求，根据相同的公共需求分布的推广。我们提出了一个可实现的方案的基础上随机向量（分组）缓存的位置和多个组播索引编码，示出的顺序最优的渐近制度，其中每个文件B的数据包的数量趋于无穷大。然后，我们表明，标量（B = 1）版本的建议方案仍然可以保持秩序最优时，每用户的请求数L是足够大的。我们的研究结果提供了一阶最优的表征共享链路缓存网络与多个随机请求，揭示了关键影响L的缓存辅助编码组播方案的性能。
2015-11-24 cs.IT math.IT
Fundamental Limits of Distributed Caching in D2D Wireless Networks
我们考虑无线设备到设备（D2D）网络，其中通信被限制为单跳，用户从可能的文件的有限库做出任意请求，并且用户设备以来自库中的文件的分组的线性组合的形式缓存信息（编码缓存）。我们认为在缓存和交付阶段的编码，实现“编码多播增益”，和空间重用，由于本地短程D2D通信的综合效果。有些违反直觉，我们表明，编码的多播增益和空间复用增益不累积，在吞吐量的缩放定律。特别地，在我们先前关于未编码随机缓存的工作中示出的空间重用增益和本文中示出的编码多播增益产生相同的缩放定律行为，但是通过使用编码缓存和D2D空间重用两者不能实现进一步的缩放定律增益。
2013-04-22 cs.IT cs.NI 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
SIC-free Multicast Scheduling for Multi-antenna Coded Caching
本文提出一种比特级多播调度方案，通过线性独立系数矩阵实现无SIC解码，并采用稀疏策略最小化并行流数量，结合连续投影优化用户排序，显著提升多天线编码缓存的对称速率。
2025-01-27 cs.IT math.IT
An Efficient Multiple-Groupcast Coded Multicasting Scheme for Finite Fractional Caching
编码多播已被证明可以提高内容分发网络的缓存性能，该网络在公共多播链路的下游具有多个缓存。然而，已经示出的实现顺序最优性能的方案需要将内容项划分成随着用户数量呈指数增长的多个分组[1]。本文首先将文献[2]中对可实现方案的分析扩展到异构缓存大小和需求分布的情况，给出了一个可实现的方案和当数据包数趋于无穷大而其余系统参数保持不变时的极限平均性能的上界。然后，我们展示了如何实现这个上限的方案可以很快松动有限内容分组的乘法缓存增益。为了克服这一限制，我们设计了一种新的多项式时间算法的基础上贪婪的本地图着色，同时保持相同的内容打包，恢复了显着的乘法缓存增益的一部分。我们的研究结果表明，可实现的计划提出的日期，以量化的限制性能，必须妥善设计的实际有限的系统参数。
2015-11-24 cs.IT math.IT
Coded Caching over Multicast Routing Networks
编码缓存计划最初提出的Maddah-Ali和Niesen（MAN）传输编码组播消息从服务器到用户配备缓存通过一个容量限制共享链路，并被证明是信息理论上最优的常数乘法因子内。这项工作扩展的MAN计划的一类两跳有线无线网络，包括一个服务器通过前传链路连接到一层的$H$助手节点（接入点/基站），这反过来又通过无线接入网络通信到$K$用户，每个配备有自己的缓存。两个变量被认为是不同的接入段的建模。这两种模型都应被视为在网络层上对物理场景（如局域网和蜂窝网络）的抽象，在空间上分布在某个覆盖区域上。我们的方法的重点包括通过网络的MAN型组播消息的路由和制定的最佳路由方案作为一个优化问题，可以精确地解决或我们给强大的启发式算法。我们的方法解决了许多开放的实际问题，这些问题被认为是编码缓存在实际场景中应用的绊脚石，即：异步流会话、有限的文件大小、该方案对大型和空间分布网络的可扩展性、用户移动性和随机活动（用户在任意时间加入和离开系统）、缓存内容的分散式预取、HTTPS请求的端对端加密、这使得帮助节点不注意用户需求。
2020-08-20 cs.IT cs.NI cs.SY
Multihop Caching-Aided Coded Multicasting for the Next Generation of Cellular Networks
Golrezaei等人提出的部署无线分布式毫微微缓存基础设施的下一代蜂窝网络。艾尔研究。通过利用每个小区中的多跳通信，显著减少了所需的毫微微缓存助手的数量。通过使用用户终端（UT）中未充分利用的存储和通信能力来实现毫微微高速缓存的这种减少，这导致降低分布式毫微微高速缓存的部署成本。提出了一种多跳索引编码技术，用于对助手中的缓存内容进行编码，以实现顺序最优容量增益。这可以作为Golrezaei等人提供的解决方案的有效内容交付算法。作为示例，我们考虑其中内容具有流行度分布的无线蜂窝系统。它已被证明，如果内容遵循高的内容重用流行度分布，我们的方法可以取代许多单播通信与组播通信。我们将证明，基于图着色算法的启发式算法发现的简单线性索引码可以在Zipfian内容流行度分布下实现顺序最优容量。
2016-06-06 cs.IT math.IT
Efficient Operation of Coded Packet Networks
在几乎所有分组网络的设计中所面临的一个基本问题是有效的操作--以最小的资源使用成本在节点之间可靠地传送给定的消息。我们提出了一种解决编码分组网络的有效操作问题的方法，即，分组网络，其中输出分组的内容是接收分组的内容的任意因果函数。这种网络与传统的路由分组网络相反，在传统的路由分组网络中，输出分组被限制为接收分组的副本，并且通过使用重传来提供可靠性。本文介绍了编码分组网络的四个方面：1.效率，2。分组网络中缺乏同步，3.广播链接的可能性，以及4.丢包我们考虑到这些因素，并给出了一个处方的操作，是新颖的和一般的，但简单，有用，可扩展的。
2006-05-15 cs.IT cs.NI math.IT
Wireless Video Multicast with Cooperative and Incremental Transmission of Parity Packets
本文研究了一种基于随机分布空时码（R-DSTC）和分组级前向纠错（FEC）的协作组播方案。而不是发送源数据包和/或奇偶校验数据包，通过两个跳，使用R-DSTC在我们以前的工作中提出的，新的计划提供源数据包和奇偶校验数据包，只使用一跳。在源站（接入点，AP）首先发送所有源分组之后，AP以及已经接收到所有源分组的所有节点一起使用R-DSTC发送奇偶校验分组。随着更多的奇偶校验分组被传输，更多的节点可以恢复所有源分组并加入奇偶校验分组传输。该过程继续，直到所有节点确认接收到足够的数据包以恢复源数据包。对于每个给定的节点分布，确定源和奇偶校验分组的最佳传输速率，使得可以在所有节点处维持的视频速率最大化。与现有方法相比，该新方案可以支持显著更高的视频速率，以及相应地更高的解码视频的PSNR。三个次优的方法，不需要用户分布或反馈的全部信息，因此在实践中更可行。所提出的次优方案，只有节点计数的信息和没有反馈仍然优于我们以前的方法，假设全信道信息和没有反馈。
2014-01-15 cs.IT cs.MM cs.NI
Correlation-Aware Distributed Caching and Coded Delivery
高速缓存辅助编码多播利用边信息在无线边缘高速缓存，以有效地服务于多个组播需求，通过共同的多播传输，导致负载减少，是成比例的聚合高速缓存大小。然而，用户消费的内容的日益不可预测和个性化的性质对现有的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。本文将高速缓存辅助编码组播问题推广到一个源压缩与分布式边信息的问题，特别是占内容文件之间的相关性。它示出了如何在缓存和交付阶段的联合文件压缩可以提供超出现有方案实现的负载减少。这是通过一个基本的速率-内存权衡的下限，以及相关性感知可实现的方案，显着优于最先进的相关性不知道的解决方案，同时接近限制速率-内存权衡。
2016-09-19 cs.IT math.IT
Independent User Partition Multicast Scheme for the Groupcast Index Coding Problem
组播索引编码（GIC）问题是索引编码问题的推广，其中一个分组可以被多个用户请求。在本文中，我们提出了一个新的编码方案称为独立用户分区组播（IUPM）的GIC问题。与用户分区多播（UPM）（Shanmugam \textit{et al.}，2015）相比，该方案的新颖性在于通过消除线性相关编码分组来消除UPM解决方案中的冗余。我们还证明了UPM方案包含分组分区多播（PPM）方案（Tehrani \textit{et al.}，2012）。因此，IUPM方案是PPM和UPM方案的推广。此外，受联合考虑用户和数据包的启发，我们修改了近似分区多播（CAPM）方案（Unal和Wagner，2016），以实现一种新的多项式时间算法来解决一般的GIC问题。我们刻画了一类带有$\frac{k(k-1)}{2}$包的GIC问题，对于任意整数$k\geq 2$，IUPM方案是最优的.我们还证明，对于这个类，所提出的新的启发式算法的广播速率是$k$，而广播速率的CAPM计划是$\mathcal{O}(k^2)$。
2020-04-05 cs.IT math.IT
Multi-antenna Interference Management for Coded Caching
考虑多天线广播信道场景，其中基站向启用高速缓存的用户终端递送内容。提出了一种编码缓存（CC）和多组多播波束成形的联合设计，以同时受益于空间复用增益、改进的干扰管理和全局CC增益。所开发的一般内容交付策略利用由CC技术提供的多天线多播机会，同时最佳地平衡来自并行发送的编码消息的噪声和流间干扰的不利影响。引入了用于CC的灵活资源分配方案，其中通过改变在给定时间间隔期间服务的用户子集的大小以及并行发送的多播消息之间的重叠来控制多播波束成形器设计和接收器复杂度，所述重叠分别由参数$α$和$β$指示。自由度（DoF）分析表明，自由度只取决于$α$，而它是独立的$β$。所提出的计划被证明提供相同程度的自由度在高信噪比（SNR）的最先进的方法，并在一般情况下，执行显着更好，特别是在有限的SNR制度，比几个基线计划。
2020-01-01 cs.IT math.IT
FEBER: Feedback Based Erasure Recovery for Real-Time Multicast over 802.11 Networks
我们考虑的问题，广播数据流在无线网络上的多个接收器的可靠性和及时交付的保证。在我们的框架中，我们考虑需要在给定的时间间隔内交付的数据包，在此之后，数据包在应用层不再有用。我们设置的关键数据包的概念，并定期从接收器的反馈的基础上，我们提出了一个重传方案，将保证及时交付这些数据包，以及数据包，是创新的其他接收器。我们的解决方案在数据包传输率和带宽使用之间进行权衡，这与FEC和ARQ等现有方法形成鲜明对比，这些方法的重点是首先确保可靠性，不能保证及时传输数据。我们评估我们的建议在802.11无线网络测试床的性能。
2012-02-15 cs.IT cs.MM cs.NI
Multicast Transmission Design with Enhanced DoF for MIMO Coded Caching Systems
本文研究缓存辅助MIMO系统，通过扩展MISO编码缓存方法并精细调整每次传输服务的用户数以最大化自由度，同时提出基于SCA的多播发射协方差矩阵设计，显著提升了系统DoF和对称速率性能。
2023-11-23 cs.IT math.IT
Multicast Outage Probability and Transmission Capacity of Multihop Wireless Networks
多播传输，其中相同的数据包必须被传递到多个接收器，是传感器和战术网络的一个重要方面，并有几个独特的特点，而不是更普遍研究的单播网络。特别地，这些包括（i）相同的分组必须被成功地递送到几个节点，（ii）在任何接收器处的中断要求分组至少被重传到该接收器，以及（iii）多播速率由具有最弱链路的接收器支配，以便最小化中断和重传。本文的第一个贡献是开发一个易于处理的多播模型和吞吐量度量，捕捉这些关键特征在多播无线网络。我们利用一个泊松簇过程（PCP）组成的一个不同的泊松点过程（PPP）的发送器和接收器，然后定义的组播传输容量（MTC）的最大可实现的组播速率每次传输尝试的最大强度的组播集群解码延迟和组播中断的约束下。多播集群是分组在其上被多播的连续区域，并且为了减少中断，可以将其细分为$v$更小的多播区域。本文的第二个贡献是分析了这个模型的几个关键方面，我们开发了以下主要结果。假设$τ/v$传输尝试允许每个细分区域中的多播集群，我们表明，MTC是$Θ(ρk^{x}\log(k)v^{y})$，其中$ρ$，$x$和$y$是$τ$和$v$的功能，这取决于网络的大小和强度，和$k$是预期的接收器在集群中的平均数量。我们推导出$\{ρ, x, y\}$的一些制度的利益，也表明，适当的重传次数可以显着提高MTC。
2010-10-24 cs.IT math.IT
Order-Optimal Rate of Caching and Coded Multicasting with Random Demands
我们考虑由源节点形成的规范{ \em共享链路网络}，该源节点托管$m$信息消息（文件）的库，经由无噪声公共链路连接到$n$目的地节点（用户），每个目的地节点具有大小为M的文件的高速缓存。用户根据给定的先验需求分布$\qv$随机且独立地请求文件。用于该网络的编码方案包括高速缓存放置（即，库文件到用户高速缓存的映射）和传递方案（即，将库文件和用户需求映射到公共多播码字中），使得在码字传输之后，所有用户都可以检索他们所请求的文件。该方案的速率被定义为相对于一个文件的长度归一化的{ \em average}码字长度，其中期望值被用于随机用户需求。对于同一共享链路网络，在确定性需求的情况下，最优最小-最大速率已被表征在一个统一的范围内，与网络参数无关。特别地，分段高速缓存（即，存储文件段）和使用线性网络编码已经被证明相对于诸如单播或“朴素”未编码多播的标准方案提供与1/M成比例的最小-最大速率降低。随机需求的情况下，以前考虑通过应用相同的顺序最优的最小-最大方案分别在组内的文件要求类似的概率。然而，在平均速率性能准则下，对于随机需求，没有提供阶数最优的保证。本文考虑了随机需求设定，给出了一般可解性和逆解。特别是，我们考虑一个家庭的计划，结合随机分数缓存根据概率分布$\pv$，依赖于需求分布$\qv$，与线性编码的交付计划的基础上.
2015-02-10 cs.IT math.IT
Resource Allocation Frameworks for Network-coded Layered Multimedia Multicast Services
移动内容的爆炸式增长，如视频流到移动设备，推动了对多媒体广播和组播方案的研究。已经提出了多速率传输策略作为向经历不同下行链路信道条件的用户递送分层服务的手段。在本文中，我们考虑点到多点分层服务交付在一个通用的蜂窝系统，并通过应用不同的随机线性网络编码的方法来改善它。我们推导出数据包错误概率的表达式，并使用它们作为性能指标的制定资源分配框架。这些框架的目的是传输方案的优化和每个下行链路信道上的广播分组的数量的最小化，同时向预定比例的用户提供服务保证。作为一个案例的研究，我们提出的框架，然后适应LTE-A标准和eMBMS技术。我们专注于提供基于H.264/SVC标准的视频服务，并展示了分层网络编码在多速率传输中的优势。此外，我们建立的网络编码技术和资源分配方法的选择起着至关重要的作用，对网络的足迹，每个接收到的视频层的质量。
2014-11-20 cs.IT cs.MM cs.NI
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
Delay Minimization in Varying-Bandwidth Direct Multicast with Side Information
我们研究的延迟最小化的直接组播通信方案中，一个基站希望发送一组原始数据包的客户端。每个客户端在其缓存中已经有原始数据包的子集，并请求所有剩余的数据包。基站通过向客户端广播信息来直接与客户端通信。假设工作站和不同客户端之间的带宽不同。我们提出了一种方法，以尽量减少基站满足所有客户端的请求所需的总延迟。
2013-01-28 cs.IT math.CO math.IT
Decentralized Asynchronous Coded Caching Design and Performance Analysis in Fog Radio Access Networks
在本文中，我们研究了异步编码缓存在雾无线接入网络（F-RAN）的问题。为了最小化前传负载，提出了编码集折叠规则和编码集划分方法，建立异步和同步编码缓存的编码组播内容之间的关系。进而提出了一种分散式异步编码缓存方案，针对不同的时延要求提供了异步和同步传输方式。对于每个时隙的请求数固定的特殊情况，建立了前传负载的闭式表达式;对于每个时隙的请求数随机的一般情况，给出了前传负载的上、下界.仿真结果表明，我们提出的方案可以创造相当多的编码多播机会，在异步请求的情况下。
2019-01-13 cs.IT math.IT
Finite Length Analysis of Caching-Aided Coded Multicasting
在这项工作中，我们研究了一个无噪声的广播链接服务$K$用户的请求产生的$N$文件库。每个用户都配备了大小为$M$文件的缓存。已经表明，通过将所有文件分割成数据包，并以随机独立的方式将各个数据包放置在所有高速缓存中，对于来自库的任何一组需求，最多需要$N/M$文件传输。可实现的交付方案涉及线性组合不同文件的数据包后，贪婪集团覆盖解决方案的基础索引编码问题。当每个文件$F$的数据包数量扩展到无穷大时，已经在渐进机制中建立了随机放置和编码交付的这种显著乘法增益。在这项工作中，我们开始的随机缓存方案的有限长度分析时，数据包的数量$F$是一个函数的系统参数$M,N,K$。具体而言，我们表明，现有的随机布局和集团覆盖交付计划，实现最优的渐近制度可以有最多的乘法增益$2$，如果包的数量是次指数。此外，对于任何集团覆盖基于编码的交付和一个大类的随机缓存方案，包括现有的，我们表明，所需的数据包的数量得到一个乘法增益的$\frac{4}{3}g$是至少$O((N/M)^g)$。我们展示了一个随机的位置和一个有效的集团覆盖基于编码的交付方案，大约达到这个下限。我们还提供了紧密的浓度结果表明，平均（超过随机缓存所涉及的）数量的传输集中非常好，只需要多项式数量的数据包在其余的参数。
2015-08-21 cs.IT math.IT
A Coded Caching Scheme with Linear Sub-packetization and its Application to Multi-Access Coded Caching
针对集中式编码缓存系统中子分组数随用户数呈指数增长的问题，提出了一种新的编码缓存方案，该方案受对称相邻连续边信息索引编码问题的启发.该计划有一个放置策略，其中所需的子数据包的数量只与用户的数量线性增长，没有限制的文件大小，和一个交付政策，这是即时解码。此外，新的交付计划中的多访问编码缓存设置的应用进行了研究，并在该方向上的一些结果。特别是，在多路访问设置中，对于最优速率-存储器权衡特性可用的情况下，它示出了新的交付方案实现最优或接近最优速率。
2020-09-23 cs.IT math.IT
Achieving Spatial Scalability for Coded Caching over Wireless Networks
由Maddah-Ali和Niesen提出的编码缓存方案考虑了通过确定性无差错网络将给定内容库中的文件传递给用户，其中公共多播消息以固定速率发送给所有用户，与用户数量无关。为了将这种范例应用于无线网络，重要的是要确保公共多播速率不会随着用户数量的增加而消失。本文集中于针对所谓的组合网络连续提出的编码缓存的变体，其中多播消息进一步由最大距离可分离（MDS）码编码，并且MDS编码的块同时从不同的边缘节点（EN）（例如，基站或接入点）。每个用户配备有多个天线，并且可以选择解码所需数量的EN传输，同时根据其强度将其他用户归零或视为噪声。该系统让人想起所谓的演进型多媒体广播多播服务（eMBMS），在这个意义上，基本的底层传输机制是多点多播，其中每个用户可以独立地和单独地（以用户为中心的方式）决定解码哪个EN，我们研究了当用户和EN根据以下分布时，所提出的系统的性能：在平面上的齐次泊松点过程和传播的瑞利衰落和距离相关的路径损耗的影响。我们的分析允许相对于MDS编码速率的系统优化。此外，我们表明，所提出的系统是完全可扩展的，在这个意义上说，它可以支持任意数量的用户，同时保持非零的每用户交付率。
2018-03-15 cs.IT cs.SY eess.SY
Coded Packet Transport for Optical Packet/Burst Switched Networks
提出了一种新的光分组/突发交换（OPS/OBS）网络传输机制-编码分组传输（CPT）方案。CPT方案利用擦除码和路径分集的信源编码的组合益处，以提供用于从由于竞争和路径故障而导致的分组丢失中恢复的有效手段，并且提供非密码保密。在CPT方案中，在OPS/OBS入口节点处采用纠删编码以形成编码分组，该编码分组在网络中从入口节点到出口节点的不相交路径上传输。CPT方案通过将生存性、性能和保密性之间的交互联系起来，允许OPS/OBS网络中的服务质量（QoS）的统一视图。我们提供的分析模型，说明如何CPT的QoS方面的不相交的路径，数据包开销和处理延迟的数量的影响。
2016-01-26 cs.IT math.IT
On the Fundamental Limits of Device-to-Device Private Caching under Uncoded Cache Placement and User Collusion
在编码缓存问题中，最初由Maddah-Ali和Niesen提出，服务器通过无噪声共享广播链路与具有本地存储能力的多个用户进行通信。为了使用户能够从编码的多播传输中解码出其所需的文件，所有用户的需求必须是全局已知的，这可能会侵犯用户的隐私。为了克服这个隐私问题，Wan和Caire最近提出了几种方案，这些方案在获得编码多播增益的同时保证了用户需求的信息论隐私。在设备到设备（D2 D）网络中，需求隐私问题由于每个用户也是发送器的事实而进一步恶化，发送器看起来需要其余用户所要求的文件的知识以便形成其编码的多播传输。本文展示了如何解决这个看似不可行的问题。本文的主要贡献是开发新的可实现的和相反的界限D2 D编码缓存，是在一个恒定的因素，彼此的隐私时，用户的需求必须得到保证，即使在存在串通用户。
2022-05-05 cs.IT math.IT
Towards Practical File Packetizations in Wireless Device-to-Device Caching Networks
我们考虑具有单跳传输的无线设备到设备（D2 D）缓存网络。以前的工作已经证明，缓存和编码的组播可以显着增加每用户的吞吐量。然而，用于D2 D网络的现有技术的编码高速缓存方案通常是不切实际的，因为如果库和存储器大小都是固定的，则内容文件相对于用户的数量被划分成指数数量的分组。在本文中，我们提出了两种组合的D2 D编码缓存网络设计的方法，与传统的未编码的单播相比，减少了分组和所需的吞吐量增益。第一种方法使用“超立方体”设计，其中每个用户在该超立方体中缓存“超平面”，并且“超平面”的交叉点表示编码的多播码字。此外，我们扩展了超立方体的方法，分散的设计。第二种方法使用Ruzsa-Szeméredi图来定义缓存放置。该图上的不相交匹配表示编码的多播码字。这两种方法产生的打包的指数减少，同时提供每用户吞吐量，这是在文献中的最先进的设计相媲美。此外，我们应用空间复用到新的D2 D网络设计，以进一步减少所需的分组，并显着提高每个用户的吞吐量为一些参数制度。
2019-10-13 cs.IT math.IT
Asymmetric Stream Allocation and Linear Decodability in MIMO Coded Caching
University of Oulu（奥卢大学）
本文研究了一种单次线性可解的MIMO缓存交付，允许任意用户流分配。通过推导一个流数可解条件，扩展了对称公共流可行性规则，并开发了一种贪心多播调度程序，实现非对称流分配，从而提高DoF的粒度并提升有限SNR对称速率。
2026-09-16 cs.IT eess.SP math.IT
Transversal GRAND for Network Coded Data
本文研究了一种采用随机线性编码（RLC）对数据包进行编码的发射机.所生成的编码分组被广播到一个或多个接收器。如果接收器收集了足够数量的编码数据包，则可以恢复数据包。我们假设，接收机不放弃其努力，以恢复数据分组，如果RLC解码已不成功，而是，它采用校正子解码，在尝试修复错误接收的编码数据包之前，它再次尝试RLC解码。大多数解码技术（包括校正子解码）的关键假设是错误在接收到的编码分组内独立且相同地分布。出于“猜测随机加性噪声解码”（GRAND）框架，我们开发横向GRAND：一种算法，利用统计依赖性的错误的发生，补充RLC解码，并实现了增益综合征解码，在接收机将恢复原始数据包的概率。
2022-05-04 cs.IT math.IT
Fundamental Limits of Caching in Wireless D2D Networks
我们考虑无线设备到设备（D2D）网络，其中通信被限制为单跳。用户从有限的文件库中发出任意请求，并在其设备上预先缓存信息，但受到每个节点存储容量的限制。类似的问题已经在"基础设施“设置中考虑过，其中所有用户从单个全知服务器接收公共多播（编码）消息（例如，具有库中所有文件的基站）通过共享瓶颈链路。在这项工作中，我们考虑D2D的“无基础设施”版本的问题。我们提出了一种基于确定性分配的库文件的子数据包的缓存策略，和一个编码的交付策略，用户发送线性编码的消息，以集体满足他们的需求。我们还考虑了随机缓存策略，这更适合于完全分散的实现。在一定条件下，这两种方法都能在一个常数乘因子内达到信息论的外界。在我们以前的工作中，我们表明，缓存D2D无线网络与一跳通信，随机缓存，和未编码的交付，实现相同的吞吐量缩放定律的基础设施为基础的编码组播方案，在大量的用户和文件的制度在图书馆。这表明D2D网络的空间重用增益与单个基站传输的编码多播增益是阶等价的。因此，很自然地会问这两个收益是否是累积的，即，如果具有本地通信（空间重用）和编码多播两者D2D网络可以提供改进的缩放定律，有些违反直觉，我们表明，这些收益不累积（吞吐量缩放定律）。
2014-05-21 cs.IT math.IT
On Sub-Packetization and Access Number of Capacity-Achieving PIR Schemes for MDS Coded Non-Colluding Servers
考虑分布式存储系统上的私有信息检索（PIR）问题，其中通过使用$[N,K]$ MDS代码跨$N$服务器存储$M$记录。为了简单起见，这个问题通常被称为编码PIR问题。2016年，Banawan和Ulukus设计了第一个实现容量的编码PIR方案，该方案具有子分组化$KN^{M}$和访问数$MKN^{M}$，其中容量表征每单位数据检索的最小下载大小，子分组化和访问数是与实现复杂度密切相关的两个度量。在本文中，我们专注于最小化的子分组和访问数量的线性容量实现编码PIR计划。我们首先确定子分组化和访问数的下限，分别是$Kn^{M-1}$和$MKn^{M-1}$，在非平凡的情况下（即$N\!>\!K\!\geq\!1$和$M\!>\!1$），其中$n\!=\!N/{\rm gcd}(N,K)$。然后，我们设计了一个一般的线性容量实现编码PIR计划，同时达到这两个界限，这意味着两个界限的紧密性。
2019-01-17 cs.IT math.IT
Multi-access Coded Caching Scheme with Linear Sub-packetization using PDAs
我们考虑Hachem等人提出的多址编码缓存问题，其中每个用户可以以循环环绕方式访问$L$相邻高速缓存。我们专注于确定性计划的一类特定的多访问编码缓存问题的PDA的概念的基础上。我们构造新的PDA，指定本文中讨论的多访问编码缓存问题的特定类的交付方案。对于所提出的方案，编码增益是大于国家的最先进的，而子分组化水平只与用户的数量呈线性变化。因此，我们实现了较低的传输速率与最少的子分组化水平相比，现有的计划。
2021-02-25 cs.IT math.IT
Error Floor Analysis of Coded Slotted ALOHA over Packet Erasure Channels
我们提出了一个框架的错误地板的分析编码时隙ALOHA（CSA）有限帧长度的数据包擦除信道。错误平层是由相应的二部图中的停止集引起的，其计数通常不是一个平凡的问题。因此，我们确定了最主要的停止集的分布的实际利益。推导出的解析表达式，使我们能够准确地预测在低到中等的信道负载的错误地板和CSA固有的不平等的错误保护的特点。
2014-12-09 cs.IT math.IT
Polar Coding for Efficient Transport Layer Multicast
在本文中，我们阐明了如何在传输层的自适应，高效的错误编码有助于确保应用程序的要求。我们回顾了MDS码的使用，并表明，二进制编码可以显着降低复杂性，从而增加嵌入式设备的适用性。我们利用极化码中生成矩阵的全对称结构，建立了信道（极化效应）和分组（多播传输所需的一般性）上的分散的对偶性，从而构建了用于增量冗余的系统极化码，其性能尽管复杂度低得多，但接近于用于中程剩余丢失率的MDS码。
2022-02-21 cs.IT cs.NI math.IT
Asymptotic Performance of Coded Slotted ALOHA with Multi Packet Reception
在这封信中，我们开发了一个逆界的渐近负载阈值的编码时隙ALOHA（CSA）计划与K-多包接收能力在接收机。密度演化被用来跟踪分组段丢失的平均概率，并且应用区域匹配条件来获得相反的结果。对于任何给定的CSA速率，归一化到K的逆随K增加，这与迄今为止针对基于连续干扰消除的时隙ALOHA方案获得的结果相反。我们展示了如何导出的绑定可以接近使用空间耦合CSA。
2017-10-12 cs.IT math.IT
Algorithms and Throughput Analysis for MDS-Coded Switches
网络交换机和路由器需要以挑战最先进的存储器技术的速率提供数据包写入和读取。因此，缩放交换速率通常通过使用多个存储器单元并行化分组I/O来完成。为了提高读取速率，可以用[n，k] MDS码对分组进行编码，从而在读取时提供更大的灵活性，以实现存储器单元的更高利用率。本文研究了[n，k] MDS码在交换环境中的应用。特别是，我们研究的算法问题，最大限度地提高瞬时读取速率给定一组数据包的请求和当前布局的编码数据包在内存中。从实际的角度来看，最有趣的结果表明，如何达到最佳的读取速率的复杂性强烈依赖于编码数据包的写入策略。
2015-04-24 cs.IT math.IT
Optimizing Point-to-Multipoint Transmissions in High Speed Packet Access Networks
本文提出了一种新的无线资源管理（RRM）算法，其目的是在提供多媒体广播多播业务（MBMS）的情况下，提高高速分组接入（HSPA）的系统容量和服务质量。建议的RRM算法利用信道质量指示来建立点到多点的连接到多播用户的子组，并选择合适的调制和编码方案的下行链路。子组的数量是通过优化技术确定的，该技术还考虑到用户满意度。一个详尽的模拟活动进行比较，该算法与文献中最有前途的方法。比较的目的是评估所提出的RRM算法的能力，有效地管理面向组的服务，通过提供一个增量的用户满意度。
2016-06-06 cs.IT cs.NI math.IT
Probabilistic Forwarding of Coded Packets on Networks
我们考虑的情况下，通过无噪声通信链路连接的节点的网络广播信息。网络中的源节点具有要广播的$k$数据分组，并且大部分网络节点接收广播就足够了。信源使用最大距离可分离（MDS）码将$k$数据分组编码成$n \ge k$编码分组，并将它们发送到其一跳邻居。网络中的每一个其他节点都遵循概率转发协议，在该协议中，它以一定的概率$p$将先前未接收到的分组转发给其所有邻居。“接近广播”是当接收到$n$编码分组中的至少$k$的节点的预期分数接近于$1$时。选择转发概率$p$，以便最小化近距离广播所需的传输的预期总数。在本文中，我们分析了两个特定的网络拓扑结构：二叉树和正方形网格编码数据包的概率转发。对于树，我们的分析表明，对于固定的$k$，预期的传输总数随着$n$的增加而增加。另一方面，在网格上，我们使用的想法从渗流理论表明，明智的选择$n$将显着减少预期的总数量的传输需要一个近广播。
2019-01-22 cs.IT math.IT
Network-Coded Multiple Access
本文提出并实验演示了第一个无线局域网（WLAN）系统，联合利用物理层网络编码（PNC）和多用户解码（MUD），以提高系统吞吐量。我们将这种多址接入模式称为网络编码多址接入（NCMA）。以往对PNC的研究主要集中在中继网络上。NCMA是第一个实现的多址接入方案，它建立了PNC在非中继设置中的有用性。NCMA允许多个节点同时向接入点（AP）传输数据，以提高吞吐量。在非中继设置中，当两个节点A和B同时向AP发送时，AP旨在获得分组A和分组B两者而不是它们的网络编码分组。一个有趣的问题是，网络编码，特别是提取数据包（A XOR B）的PNC，在这样的设置中是否仍然有用。我们提供了一个肯定的答案，这个问题与一个新的两层解码方法适合实时实现。我们的USRP原型表明，NCMA可以提高吞吐量的100%，在中高SNR制度（>=10dB）。我们相信，通过允许两个以上的用户一起传输，可以进一步提高吞吐量。
2013-07-05 cs.IT cs.NI math.IT
Coded Cooperative Data Exchange in Multihop Networks
考虑一个由n个节点组成的连接网络，所有节点都希望恢复k个所需的数据包。每个节点从所需分组的子集开始，并与其邻居交换编码分组。本文提供了必要和充分条件，其特征集的所有传输方案，允许每个节点最终学习（恢复）所有k个数据包。当网络满足一定的规律性条件和数据包随机分布，本文提供了严格的浓度结果所需的传输次数，以实现普遍的恢复。对于全连通网络的情况，推导出计算最优传输方案的多项式时间算法。讨论了一个应用程序的保密生成。
2012-03-15 cs.IT math.IT
Minimal Network Coding for Multicast
我们给出了一个信息流的多播使用网络编码的解释。这概括了用于表示流向单个接收器的流体模型。使用广义模型，我们提出了一个分散的算法，以尽量减少数据包的数量进行网络编码。我们还提出了一个分散的算法来构建容量实现多播代码时，在某些节点的处理被限制为路由。所提出的算法可以与现有的分散计划，以实现最小成本组播。
2005-06-12 cs.IT math.IT
Guessing Random Additive Noise Decoding of Network Coded Data Transmitted over Burst Error Channels
针对突发错误信道中的网络编码数据传输，提出T-GRAND算法，利用错误统计依赖性，以高于伴随式解码的概率恢复数据包，并降低计算复杂度。
2024-02-12 cs.IT math.IT
Coded Retransmission in Wireless Networks Via Abstract MDPs: Theory and Algorithms
考虑一种在故障广播信道上具有单个发射机和多个接收机的传输方案。对于每个接收器，发送器具有唯一的无限数据包流，其目标是以尽可能高的吞吐量传递数据包。虽然这样的多单播模型一般是未解决的，几个基于网络编码的方案被建议。在这样的方案中，发射机可以发送未编码的分组，或者发送作为几个分组的函数的编码分组。发送的数据包可以被指定的接收器接收（有一定的概率），也可以被其他接收器听到和存储。考虑两种功能模式;第一种假设存储时间是无限的，而在第二种模式中，它受到给定的到期时间（TTE）参数的限制。我们将传输过程建模为无限时域马尔可夫决策过程（MDP）。由于大的状态空间使精确的解决方案计算不切实际，我们引入政策限制和诱导MDPs显着减少状态空间，并证明了与适当的奖励函数，他们有相等的最佳价值函数（因此相等的最佳吞吐量）。然后，我们推导出一个强化学习算法，学习的最优策略诱导MDP。这种诱导MDP的最优策略一旦应用于策略限制的策略，就比未编码的方案显着改善。接下来，我们通过分析所得奖励函数的结构特性来增强算法。我们证明了我们的方法可以很好地扩展用户的数量，并自动适应分组丢失率，事先未知。此外，将性能与Wang最近的约束进行比较，该约束假设更强的编码（例如，会话内和编码分组的缓冲），但被示出是可比较的。
2015-10-26 cs.IT cs.NI math.IT
Probabilistic Forwarding of Coded Packets on Networks
我们考虑的情况下，通过无噪声通信链路连接的节点的网络广播信息。网络中的源节点有一些数据包要广播。它将这些数据分组编码成$n$编码分组，使得网络中接收到$n$编码分组中的任何$k$的任何节点将能够检索所有原始数据分组。源将$n$编码的分组发送到其单跳邻居。网络中的每一个其他节点都遵循概率转发协议，在该协议中，它以一定的概率$p$将先前未接收到的分组转发给其所有邻居。如果至少接收到$n$编码分组的$k$的节点的预期分数接近于$1$，则我们说来自源的信息经历“接近广播”。选择转发概率$p$，以便最小化近距离广播所需的传输的预期总数。我们研究如何，对于一个给定的$k$，这个最小的转发概率和相关的预期的数据包传输的总数随$n$。我们具体分析了两种网络拓扑结构：二叉树和正方形网格编码数据包的概率转发。对于树，我们的分析表明，对于固定的$k$，预期的传输总数随着$n$的增加而增加。另一方面，在网格上，明智地选择$n$可以显著减少近距离广播所需的预期传输总数。在其他的连通网络拓扑结构中也观察到类似于网格的行为，例如随机几何图和随机正则图
2020-02-11 cs.IT cs.SI math.IT
Approximating Throughput and Packet Decoding Delay in Linear Network Coded Wireless Broadcast
在本文中，我们研究了无线分组广播系统，使用线性网络编码（LNC），以帮助接收器恢复数据包丢失，由于数据包擦除。我们研究了两个交织的性能指标，即吞吐量和平均分组解码延迟（AVDD），并建立强/弱近似关系的基础上，是否近似持有的每个接收器的性能（强）或所有接收器的平均性能（弱）。我们证明了强吞吐量近似和强APDD近似之间的等价性。我们证明，吞吐量最佳的LNC技术可以强烈近似APDD，基于分区的LNC技术可能会弱近似吞吐量。我们还证明了无记忆LNC技术，包括即时可解码的网络编码技术，不是强吞吐量和AVDD近似，也不是弱吞吐量近似技术。
2017-01-17 cs.IT math.IT
Coded Distributed Computing over Packet Erasure Channels
编码计算是一种在分布式计算系统中提供冗余以加速大规模任务的框架。虽然大多数现有的作品假设在一个主-工人设置的无差错的情况下，链路故障是常见的，在当前的有线/无线网络。通过将主节点和工作节点之间的链路建模为数据包擦除通道，研究了链路失效情况下编码分布式计算中的掉队者问题。当主机未能检测到接收到的信号时，每个工作者都需要重新传输，这增加了完成任务的总运行时间。我们首先调查预期的整体运行时间在此设置中使用（n; k）最大距离可分离（MDS）代码。我们得到的上下限的延迟在封闭的形式和指导方针，设计MDS码取决于数据包的擦除概率。最后，我们考虑一个设置中的重传次数是有限的，由于带宽的约束。通过制定有关延迟，传输带宽和成功计算的概率的实际优化问题，我们得到可实现的性能曲线作为数据包擦除概率的函数。
2019-01-11 cs.IT math.IT
Joint Optimization of Throughput and Packet Drop Rate for Delay Sensitive Applications in TDD Satellite Network Coded Systems
在本文中，我们认为吞吐量和丢包率（PDR）优化的问题作为两个性能指标的延迟敏感的应用程序在网络编码时分双工（TDD）卫星系统与大往返时间（RTT）。我们采用随机线性网络编码（RLNC）在两种不同的情况下，反馈和反馈，我们的目标是共同优化系统中的用户的平均吞吐量和PDR。为此，我们提出了一个系统的框架，并开始制定和优化这些性能指标的单用户的情况下。这个框架使我们能够分析比较不同的系统参数和设置下的性能指标。通过比较RLNC方案下的反馈和反馈的情况下，不同的RTT，我们表明，无反馈的方案优于有反馈的方案在TDD系统与大RTT。然后，我们将无反馈RLNC方案的研究扩展到多用户广播的情况。在这里，我们考虑了一些不同的广播场景，并优化系统参数，以实现最佳的整体性能。此外，复杂的相互作用的平均吞吐量和PDR的不同用户与不同的数据包擦除条件在每个考虑的广播方案进行了讨论。
2013-04-03 cs.IT cs.NI math.IT
Dynamic Coded Distributed Computing with Joint File Placement and Reduce Function Reassignment
ShanghaiTech University（上海科技大学）；Guangxi Normal University（广西师范大学）
针对动态系统中工作节点离开和集群加入的场景，提出基于笛卡尔积的集群级PDA方案，实现通用MapReduce任务的编码分布式计算，并推导精确负载及近似最优性能保证。
2026-11-03 cs.IT math.IT
