論文の概要: Wireless Federated $k$-Means Clustering with Non-coherent Over-the-Air Computation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.06371v1
• Date: Fri, 11 Aug 2023 20:12:26 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-15 17:40:54.790658
• Title: Wireless Federated $k$-Means Clustering with Non-coherent Over-the-Air Computation
• Title（参考訳）: 非コヒーレントオーバーザエア計算によるワイヤレスフェデレーション$k$-Meansクラスタリング
• Authors: Alphan Sahin
• Abstract要約: OACスキームは、バランスの取れた数系における数値の表現を利用するエンコーダに依存している。 非効率なセンチロイドの再初期化法を提案し、不均一なデータ分散のための提案手法の性能を向上させる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.087062902871212
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In this study, we propose using an over-the-air computation (OAC) scheme for the federated k-means clustering algorithm to reduce the per-round communication latency when it is implemented over a wireless network. The OAC scheme relies on an encoder exploiting the representation of a number in a balanced number system and computes the sum of the updates for the federated k-means via signal superposition property of wireless multiple-access channels non-coherently to eliminate the need for precise phase and time synchronization. Also, a reinitialization method for ineffectively used centroids is proposed to improve the performance of the proposed method for heterogeneous data distribution. For a customer-location clustering scenario, we demonstrate the performance of the proposed algorithm and compare it with the standard k-means clustering. Our results show that the proposed approach performs similarly to the standard k-means while reducing communication latency.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,無線ネットワーク上で実装された場合の通信遅延を低減するために,フェデレートk平均クラスタリングアルゴリズムに対してoac(over-the-air computation)方式を提案する。 OAC方式は、バランスの取れた数系における数値の表現を利用するエンコーダに依存し、無線マルチアクセスチャネルの信号重畳特性を介して連合k平均の更新の総和を非整合的に計算し、正確な位相と時間同期の必要性をなくす。 また,不有効利用したセンチロイドの再初期化手法を提案し,不均一なデータ分散のための提案手法の性能向上を図った。 ユーザロケーションクラスタリングのシナリオでは、提案アルゴリズムの性能を実証し、標準のk-meansクラスタリングと比較する。 提案手法は,通信遅延を低減しつつ,標準的なk-meansと同様の動作を示す。

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