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一种RIS辅助稀疏联邦学习网络的传输方案设计方法及系统 

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申请/专利权人:武汉大学

摘要:本发明提出了一种RIS辅助稀疏联邦学习网络的传输方案设计方法及系统。本发明首先对本地梯度信息稀疏率建模并构建面向联邦学习性能最大化的传输方案设计优化问题。通过求优化问题对传输码长的二阶导数证明了优化问题关于传输码长为凸问题,进而采用KKT条件推导出最优码长闭式解,并基于此实现优化问题的降维。然后基于块坐标下降算法求解降维后的优化问题,并得到一种高效的编码速率、发射功率和RIS相位矩阵的设计方案。本发明显著提高了RIS辅助的稀疏联邦学习网络的性能,可广泛的应用于诸多实际应用场景且具有极高的可扩展性和经济效益。

主权项:1.一种RIS辅助稀疏联邦学习网络的传输方案设计方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:基于RIS辅助的稀疏联邦学习网络场景,结合有限码长理论计算通信系统的传输错误概率表达式,并获取本地梯度信息的稀疏系数表达式;步骤2:基于传输错误概率表达式和本地梯度信息的稀疏系数表达式构建优化问题的目标函数,并根据RIS处波束成形定义恒定模长约束,根据服务器与边缘设备的传输功率总和定义总传输功率约束构建面向联邦学习性能最大化的联合资源分配和波束成形设计优化问题;步骤3:获取编码速率最优解的解析表达式,并基于此对构建的优化问题进行降维将原问题转化为仅关于发射功率和RIS相位矩阵的降维后的优化问题;步骤4:求解降维后的优化问题,并获取边缘设备的编码速率、发射功率和RIS相位矩阵的高效解以获取传输方案;步骤5:基于步骤4中传输方案,边缘设备基于本地数据计算本地稀疏梯度信息,结合稀疏算法对本地系数梯度信息进行联邦聚合以获取全局梯度信息,通过广播的形式将全局梯度发送给所有边缘设备以进行模型更新。

全文数据:

权利要求:

百度查询: 武汉大学 一种RIS辅助稀疏联邦学习网络的传输方案设计方法及系统

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