In the Internet of Things, learning is one of most prominent tasks. In this paper, we consider an Internet of Things scenario where federated learning is used with simultaneous transmission of model data and wireless power. We investigate the trade-off between the number of communication rounds and communication round time while harvesting energy to compensate the energy expenditure. We formulate and solve an optimization problem by considering the number of local iterations on devices, the time to transmit-receive the model updates, and to harvest sufficient energy. Numerical results indicate that maximum ratio transmission and zero-forcing beamforming for the optimization of the local iterations on devices substantially boost the test accuracy of the learning task. Moreover, maximum ratio transmission instead of zero-forcing provides the best test accuracy and communication round time trade-off for various energy harvesting percentages. Thus, it is possible to learn a model quickly with few communication rounds without depleting the battery.


翻译:在“物联网”中,学习是最突出的任务之一。在本文中,我们考虑了一种“情况互联网”情景,即同时传输模型数据和无线电力,同时使用联合学习;我们调查通信周期和通信周期数量之间的权衡,同时收集能源以补偿能源支出;我们制定和解决优化问题,方法是考虑设备上的当地迭代次数,传输模型更新和获取足够能源的时间;数字结果显示,在设备上优化本地迭代的最大比率传输和零硬化是大大提升了学习任务的测试准确性;此外,最高比率传输而不是零叉化提供了最佳测试准确性和通信周期交换率,以补偿各种能源收获率。因此,可以快速学习一个模型,在不耗用电池的情况下,以几轮通信回合进行快速学习。

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