[论文解读] Coded Caching for Combinatorial Multi-Access Hotplug Networks from $t$-Designs

Dhruv Pratap Singh, Anjana A. Mahesh+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 15, 2026

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一句话总结

这篇论文开发了基于 t-design 的组合多访问热插拔网络的编码缓存方案，提出了基于设计的构造及理论性能洞见。

ABSTRACT

We study hotplug coded caching in combinatorial multi-access networks, which generalizes existing hotplug coded caching models by allowing users to access multiple caches, while only a subset of caches is online during the delivery phase. We first generalize the Hotplug Placement Delivery Array (HpPDA) framework to the combinatorial multi-access setting. Based on this generalized framework, we propose a t-design-based coded caching scheme for combinatorial multi-access networks. We characterize a class of design parameters under which every active user has access to a sufficient number of coded subfiles to decode its requested file, and show that appropriate parameter choices allow for the elimination of redundant multicast transmissions. As a result, the proposed scheme achieves a family of rate memory trade offs with flexible subpacketization. We present numerical comparisons illustrating that the proposed t-scheme outperforms existing hotplug coded caching schemes in certain memory regimes.

研究动机与目标

• 激发在组合多访问热插拔网络中研究编码缓存的兴趣。
• 引入基于 t-design 的网络模型与缓存框架。
• 提出基于设计的缓存构造并分析理论性能参数。
• 提供所提方案可实现的缓存增益的特征描述。

提出的方法

• 利用组合 t-design 结构化热插拔网络中的多访问缓存。
• 使用基于设计的划分与子集选择（如 ζ_j(I)、τ_j(I)）来构造缓存方案。
• 建立理论性能指标并推导将设计参数（如 λ^t_2）与缓存增益联系起来的条件。
• 描述一个基于矩阵的表示（P_c 及相关子结构）用于缓存布局和数据放置。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何利用 t-design 构建用于组合多访问热插拔网络的编码缓存方案？
• RQ2 在此类网络中，基于设计的构造能实现哪些缓存增益和理论性能保证？
• RQ3 要达到期望的缓存性能，需要哪些设计参数（如 λ 参数）？
• RQ4 与传统多访问热插拔设定下的缓存方案相比，所提框架有何不同？

主要发现

• 提出了一种面向组合多访问热插拔网络的基于设计的缓存构造。
• 该框架通过理论表征（如 λ 参数）将设计参数与缓存性能联系起来。
• 使用矩阵/数组表示法来描述网络区块中的缓存布局与数据放置。
• 通过推论和基于设计的表达式（如子集 ζ_j(I) 与 τ_j(I)，以及 B_j）来形式化缓存分配与传输过程。