Graph neural network (GNN) is an efficient neural network model for graph data and is widely used in different fields, including wireless communications. Different from other neural network models, GNN can be implemented in a decentralized manner with information exchanges among neighbors, making it a potentially powerful tool for decentralized control in wireless communication systems. The main bottleneck, however, is wireless channel impairments that deteriorate the prediction robustness of GNN. To overcome this obstacle, we analyze and enhance the robustness of the decentralized GNN in different wireless communication systems in this paper. Specifically, using a GNN binary classifier as an example, we first develop a methodology to verify whether the predictions are robust. Then, we analyze the performance of the decentralized GNN binary classifier in both uncoded and coded wireless communication systems. To remedy imperfect wireless transmission and enhance the prediction robustness, we further propose novel retransmission mechanisms for the above two communication systems, respectively. Through simulations on the synthetic graph data, we validate our analysis, verify the effectiveness of the proposed retransmission mechanisms, and provide some insights for practical implementation.


翻译:图形神经网络(GNN)是图表数据的一个高效神经网络模型,广泛用于不同领域,包括无线通信。与其他神经网络模型不同,GNN可以分散实施,与邻国之间的信息交流不同,使其成为无线通信系统分散控制的潜在强大工具。然而,主要的瓶颈是无线频道缺陷,这使GNN的预测力更强。为克服这一障碍,我们分析并增强分散在本文不同无线通信系统中的GNN的稳健性。具体地说,我们以GNN二进制分类器为例,首先开发一种方法,以核实预测是否稳健。然后,我们分析非编码和编码无线通信系统中分散的GNN二进制分类器的性能。为了补救不完善的无线传输,加强预测的稳健性,我们进一步提议上述两个通信系统的新型再传输机制。我们通过对合成图表数据的模拟,验证我们的分析,核实拟议的再传输机制的有效性,并为实际实施提供一些见解。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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