論文の概要: Blind Federated Edge Learning
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.10030v1
- Date: Mon, 19 Oct 2020 16:22:28 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2022-10-05 21:41:04.817181
- Title: Blind Federated Edge Learning
- Title(参考訳): ブラインドフェデレーションエッジ学習
- Authors: Mohammad Mohammadi Amiri, Tolga M. Duman, Deniz Gunduz, Sanjeev R.
Kulkarni, H. Vincent Poor
- Abstract要約: フェデレーションエッジ学習(FEEL)について検討し,それぞれが独自のデータセットを持つ無線エッジデバイスでグローバルモデルを学ぶ。
そこで本研究では,デバイスがローカル更新を非符号化方式で送信する,アナログオーバ・ザ・エアのアグリゲーション方式を提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 93.29571175702735
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We study federated edge learning (FEEL), where wireless edge devices, each
with its own dataset, learn a global model collaboratively with the help of a
wireless access point acting as the parameter server (PS). At each iteration,
wireless devices perform local updates using their local data and the most
recent global model received from the PS, and send their local updates to the
PS over a wireless fading multiple access channel (MAC). The PS then updates
the global model according to the signal received over the wireless MAC, and
shares it with the devices. Motivated by the additive nature of the wireless
MAC, we propose an analog `over-the-air' aggregation scheme, in which the
devices transmit their local updates in an uncoded fashion. Unlike recent
literature on over-the-air edge learning, here we assume that the devices do
not have channel state information (CSI), while the PS has imperfect CSI.
Instead, the PS is equipped multiple antennas to alleviate the destructive
effect of the channel, exacerbated due to the lack of perfect CSI. We design a
receive beamforming scheme at the PS, and show that it can compensate for the
lack of perfect CSI when the PS has a sufficient number of antennas. We also
derive the convergence rate of the proposed algorithm highlighting the impact
of the lack of perfect CSI, as well as the number of PS antennas. Both the
experimental results and the convergence analysis illustrate the performance
improvement of the proposed algorithm with the number of PS antennas, where the
wireless fading MAC becomes deterministic despite the lack of perfect CSI when
the PS has a sufficiently large number of antennas.
- Abstract(参考訳): フェデレーションエッジ学習 (FEEL) について検討し, それぞれが独自のデータセットを持つ無線エッジデバイスで, パラメータサーバ (PS) として機能する無線アクセスポイントの助けを借りて, グローバルモデルを協調的に学習する。
各イテレーションにおいて、無線デバイスはローカルデータとPSから受信した最新のグローバルモデルを使用してローカル更新を行い、ローカル更新を無線のフェージング多重アクセスチャネル(MAC)を介してPSに送信する。
PSは、無線MAC経由で受信した信号に従ってグローバルモデルを更新し、デバイスと共有する。
無線MACの付加的な性質に触発されて,デバイスがローカル更新を非コードで送信する,アナログの<over-the-air'アグリゲーション方式を提案する。
オーバー・ザ・エア・エッジ・ラーニングに関する最近の文献とは異なり、ここではデバイスがチャネル状態情報(CSI)を持っていないと仮定する。
代わりに、PSは、完全CSIの欠如により悪化するチャネルの破壊効果を軽減するために複数のアンテナを備えている。
我々は、psの受信ビームフォーミング方式を設計し、psが十分な数のアンテナを持つ場合に完全なcsiの欠如を補うことができることを示す。
また,提案アルゴリズムの収束率から,完全CSIの欠如とPSアンテナ数の影響を明らかにする。
実験結果と収束解析は,PSのアンテナ数が十分に多ければ完全CSIが欠如しているにもかかわらず,無線フェードMACが決定論的になるPSアンテナ数による提案アルゴリズムの性能向上を示す。
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