无线 D2D 网络中缓存的基本极限

我们考虑一个无线设备到设备（D2D）网络，其中通信限制为单跳。用户从有限的文件库中发出任意请求，并在其设备上预缓存信息，受限于每节点存储容量约束。类似问题已在“基础设施”设置中被考虑，其中所有用户通过共享瓶颈链路从单个全知服务器（例如拥有库中所有文件的基站）接收公共多播（编码）消息。在本工作中，我们考虑该问题的 D2D“无基础设施”版本。我们提出了一种基于库文件子包确定性分配的缓存策略，以及一种编码交付策略，其中用户相互发送线性编码消息以共同满足其需求。我们还考虑了一种随机缓存策略，它更适合完全去中心化的实现。在某些条件下，这两种方法都能在常数乘数因子内达到信息论外界。在我们之前的工作中，我们表明，具有单跳通信、随机缓存和无编码交付的缓存 D2D 无线网络，在用户数量和库中文件数量较大的制度下，实现了与基于基础设施的编码多播方案相同的吞吐量缩放律。这表明 D2D 网络的空间复用增益与单基站传输的编码多播增益在阶上是等价的。因此，自然要问这两个增益是否累积，即同时具有本地通信（空间复用）和编码多播的 D2D 网络是否能提供改进的缩放律。有些反直觉的是，我们表明这些增益不会累积（就吞吐量缩放律而言）。