基于超立方体组合缓存设计的缓存辅助干扰管理

我们考虑一个缓存辅助干扰网络，其包含一个由 $N$ 个文件组成的库、$K_T$ 个发射机与 $K_R$ 个接收机（用户），分别配备大小为 $M_T$ 和 $M_R$ 个文件的本地缓存，并通过离散时间加性白高斯噪声信道连接。每个接收机从文件库中请求任意文件。目标是在不知晓接收机请求的情况下设计缓存放置与通信方案，使传输的和自由度（sum-DoF）最大化。该网络模型已由 Naderializadeh 等人研究，他们提出了一种预取与传输方案，可实现 $\min\{\frac{{M_TK_T+K_RM_R}}{{N}}, K_R\}$ 的和自由度。该方案最大的局限之一是对高分包化水平的要求。本文（据我们所知）是文献中首次尝试降低此类网络中的文件分包化。具体而言，我们基于一种称为超立方体（hypercube）的组合设计，提出了预取与线性传输方案的新方法。我们表明，与 Naderializadeh 等人提出的最优方案或 NMA 方案相比，每个文件所需的包数可指数级减少。当 $M_TK_T+K_RM_R \geq K_R$ 时，使用该方法可实现的一次性和自由度为 $\frac{{M_TK_T+K_RM_R}}{{N}}$，这表明：1）一次性自由度随网络中聚合缓存大小线性缩放；2）其在信息论最优值的 2 倍因子之内。令人惊讶的是，使用超立方体方法能以低得多的文件分包化实现相同且近乎最优的和自由度性能。