In this work, we consider a federated learning model in a wireless system with multiple base stations and inter-cell interference. We apply a differential private scheme to transmit information from users to their corresponding base station during the learning phase. We show the convergence behavior of the learning process by deriving an upper bound on its optimality gap. Furthermore, we define an optimization problem to reduce this upper bound and the total privacy leakage. To find the locally optimal solutions of this problem, we first propose an algorithm that schedules the resource blocks and users. We then extend this scheme to reduce the total privacy leakage by optimizing the differential privacy artificial noise. We apply the solutions of these two procedures as parameters of a federated learning system. In this setting, we assume that each user is equipped with a classifier. Moreover, the communication cells are assumed to have mostly fewer resource blocks than numbers of users. The simulation results show that our proposed scheduler improves the average accuracy of the predictions compared with a random scheduler. Furthermore, its extended version with noise optimizer significantly reduces the amount of privacy leakage.


翻译:在这项工作中,我们考虑在一个拥有多个基站和跨细胞干扰的无线系统中采用联合学习模式。我们应用一个差别的私人计划,在学习阶段将用户的信息传送到相应的基站。我们通过得出最佳性差距的上限来显示学习过程的趋同行为。此外,我们定义了一个优化问题,以减少这一上限和全部隐私渗漏。为了找到这一问题的当地最佳解决办法,我们首先提出一个安排资源区块和用户的算法。然后我们通过优化差异性隐私人工噪音来扩大这个计划,以减少隐私全部渗漏。我们用这两个程序的解决方案作为联合学习系统的参数。我们假定每个用户都配备了一个分类器。此外,假设通信单元的资源块比用户的数量要少得多。模拟结果表明,我们提议的定时器与随机计时器相比提高了预测的平均准确性。此外,它使用噪声优化器的扩展版本大大降低了隐私渗漏的数量。

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