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[提交于 2025年1月10日
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标题: 空中FEEL与集成感知的联合调度和波束成形设计
标题: Over-the-Air FEEL with Integrated Sensing: Joint Scheduling and Beamforming Design
摘要: 利用具有双传感和通信功能的无线系统在下一代无线网络中变得至关重要。 在本文中,我们提出了一种鲁棒设计用于空中联邦边缘学习(OTA-FEEL),该设计利用参数服务器(PS)的传感能力来减轻目标回波对模拟模型聚合的影响。 我们首先推导了目标响应的Cramer-Rao界的新表达式以及估计全局模型的均方误差(MSE),分别用于衡量雷达传感和模型聚合的质量。 然后,我们开发了一个联合调度和波束成形框架,在保持传感和通信质量的同时优化OTA-FEEL性能,传感和通信质量分别根据Cramer-Rao界和可实现的下行链路速率来确定,并保持在期望范围内。 所得的调度问题简化为一个组合混合整数非线性规划问题(MINLP)。 我们开发了一种基于匹配追踪算法的低复杂度分层方法,该算法广泛用于压缩感知文献中的稀疏恢复。 所提出的算法使用一种逐步策略,在每次迭代中根据捕捉系统聚合和传感质量的指标省略效果最差的设备。 它进一步调用交替优化方案,通过在每次迭代中对它们进行边际优化来迭代更新下行链路波束成形和上行链路后处理。 给出了所提出算法的收敛性和复杂性分析。 在MNIST和CIFAR-10数据集上的数值评估证明了我们所提算法的有效性。 结果表明,通过利用精确的传感,可以有效抑制上行链路信号上的目标回波,确保模型聚合的质量不受干扰的影响。
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