This paper investigates reducing sub-packetization of capacity-achieving schemes for uncoded Storage Constrained Private Information Retrieval (SC-PIR) systems. In the SC-PIR system, a user aims to retrieve one out of $K$ files from $N$ servers while revealing nothing about its identity to any individual server, in which the $K$ files are stored at the $N$ servers in an uncoded form and each server can store up to $\mu K$ equivalent files, where $\mu$ is the normalized storage capacity of each server. We first prove that there exists a capacity-achieving SC-PIR scheme for a given storage design if and only if all the packets are stored exactly at $M\triangleq \mu N$ servers for $\mu$ such that $M=\mu N\in\{2,3,\ldots,N\}$. Then, the optimal sub-packetization for capacity-achieving linear SC-PIR schemes is characterized as the solution to an optimization problem, which is typically hard to solve because of involving indicator functions. Moreover, a new notion of array called Storage Design Array (SDA) is introduced for the SC-PIR system. With any given SDA, an associated capacity-achieving SC-PIR scheme is constructed. Next, the SC-PIR schemes that have equal-size packets are investigated. Furthermore, the optimal equal-size sub-packetization among all capacity-achieving linear SC-PIR schemes characterized by Woolsey et al. is proved to be $\frac{N(M-1)}{\gcd(N,M)}$. Finally, by allowing unequal size of packets, a greedy SDA construction is proposed, where the sub-packetization of the associated SC-PIR scheme is upper bounded by $\frac{N(M-1)}{\gcd(N,M)}$. Among all capacity-achieving linear SC-PIR schemes, the sub-packetization is optimal when $\min\{M,N-M\}|N$ or $M=N$, and within a multiplicative gap $\frac{\min\{M,N-M\}}{\gcd(N,M)}$ of the optimal one otherwise. In particular, for the case $N=d\cdot M\pm1$ where $d\geq 2$, another SDA is constructed to obtain lower sub-packetization.


翻译:本文调查了用于未编码的存储保密信息检索系统(SC- PIR) 的容量实现机制的亚包化。 在 SC- PIR 系统中, 用户的目标是从 $N 服务器中从 $ 的文件中取回一个 $ 美元 的文档, 而不会向任何服务器透露任何有关其身份的 $ 美元 以未编码的形式存储在 $ 的服务器上, 每个服务器都可以存储到 $muK 等值文件, 其中$mP$是每个服务器的正常存储能力。 我们首先证明 存在一个 SC- PIR 的容量达到 SC- 美元 私募款计划 。 在使用指标功能时, AS- m- m liver 能力是一个新的 IMLILILIL 系统, 由 ASDR- diral- silal- silateal- silate- silviewal- sil is the national- silational- lifal- listal- listal- listal- lifal- listal- dal- dal- dal- disl) lad- disl) 由所有 SLisl) 由所有SD- supal- supal- supal- sal- dal- disl) commal- dal- disal- dal- dal- dal- disl) IM commal- dismal- disl) 的系统组成系统组成系统组成系统被调, 由一个新的智能功能被调。

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