Vertical federated learning (FL) is a critical enabler for distributed artificial intelligence services in the emerging 6G era, as it allows for secure and efficient collaboration of machine learning among a wide range of Internet of Things devices. However, current studies of wireless FL typically consider a single task in a single-cell wireless network, ignoring the impact of inter-cell interference on learning performance. In this paper, we investigate a simultaneous transmitting and reflecting reconfigurable intelligent surface (STAR-RIS) assisted over-the-air computation based vertical FL system in multi-cell networks, in which a STAR-RIS is deployed at the cell edge to facilitate the completion of different FL tasks in different cells. We establish the convergence of the proposed system through theoretical analysis and introduce the Pareto boundary of the optimality gaps to characterize the trade-off among cells. Based on the analysis, we then jointly design the transmit and receive beamforming as well as the STAR-RIS transmission and reflection coefficient matrices to minimize the sum of the gaps of all cells. To solve the non-convex resource allocation problem, we introduce a successive convex approximation based algorithm. Numerical experiments demonstrate that compared with conventional approaches, the proposed STAR-RIS assisted vertical FL model and the cooperative resource allocation algorithm achieve much lower mean-squared error for both uplink and downlink transmission in multi-cell wireless networks, resulting in improved learning performance for vertical FL.


翻译:在新兴的6G时代,无线FL研究是一个单一细胞无线网络的单一任务,忽视了细胞间干扰对学习绩效的影响。在本文件中,我们研究的是同时传输和反映可重新配置的智能表面(STAR-RIS),在多细胞网络中,协助基于空中计算基于垂直FL的纵向FL系统,在细胞边缘部署STAR-RIS,以促进完成不同细胞的不同FL任务。我们通过理论分析建立拟议系统的趋同,并引入最佳性差的Pareto边界,以说明细胞间交易的性能。在分析的基础上,我们共同设计传输和接收信号,以及STRAR-RIS传输和反映系数矩阵,以尽量减少所有细胞之间差距的总和。为了解决非convex资源分配问题,我们采用连续的Convex-RIS-corrl 系统,在基于合作性能配置的Flex-ARCRMMMMM中,我们采用连续的直线-B-A-Brassimational,在基于合作性变换式的VA中,我们联合设计了一种基于FVL资源实验,并展示了一种比较常规的常规的常规的常规学习模式-RVIL 。

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Explanation:无线网。 Publisher:Springer。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/journals/winet/
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