计算机科学 > 机器学习
[提交于 2025年1月16日
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标题: pFedWN:一种用于具有异构数据的D2D无线网络的个性化联邦学习框架
标题: pFedWN: A Personalized Federated Learning Framework for D2D Wireless Networks with Heterogeneous Data
摘要: 传统联邦学习(FL)方法通常在客户端之间的数据异质性上遇到困难,导致单个客户端的模型性能不佳。 为了解决这个问题,个性化联邦学习(PFL)作为一种解决方案,应对客户端之间非独立同分布(non-IID)和不平衡数据带来的挑战。 此外,在大多数现有的去中心化机器学习工作中,假设客户端和服务器之间的模型参数传输具有完美的通信信道。 然而,在无线链路上的去中心化PFL引入了新的挑战,例如资源分配和干扰管理。 为了克服这些挑战,我们制定一个联合优化问题,将底层设备到设备(D2D)无线信道状况纳入无服务器的PFL方法中。 所提出的方法,称为pFedWN,在考虑D2D无线信道变化的同时,优化每个客户端的学习性能。 为了解决制定的问题,我们将其分为两个子问题:PFL邻居选择和PFL权重分配。 通过在授权频谱带(如ISM频段)内的信道感知邻居选择来解决PFL邻居选择问题。 接下来,为了分配PFL权重,我们利用期望最大化(EM)方法评估客户端数据之间的相似性,并在选定的PFL邻居之间获得最优权重分配。 实证结果表明,pFedWN在非独立同分布和不平衡数据集上提供了高效且个性化的学习性能。 此外,它在学习效果和鲁棒性方面优于现有的FL和PFL方法,特别是在动态和不可预测的无线信道条件下。
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