(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111622829.1 (22)申请日 2021.12.28 (71)申请人 杭州电子科技大 学 地址 310018 浙江省杭州市杭州经济技 术 开发区白杨街道 2号大街1 158号 (72)发明人 武希豪　李沛　梁雪松　姚英彪　 吴俊　 (74)专利代理 机构 浙江千克知识产权代理有限 公司 33246 代理人 冷红梅 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/30(2012.01) G06N 20/00(2019.01) (54)发明名称 一种基于联邦学习资源分配优化方法及系 统 (57)摘要 本发明公开了一种基于联邦学习资源分配 优化方法及系统， 方法按如下步骤： S1.初始化训 练任务和全局模型， 并广播给所有用户； S2.用户 根据本地数据更新本地模型； S3.计算时延、 能 耗； S4.确定优化目标函数； S5.交替迭代求解发 射功率和计算频率； S6.检查模型精度是否满足 要求或达到本地最大迭代次数， 若是， 则执行S7； 若否， 则执行S2； S7.雾服务器接收本地模型， 聚 合所有用户并生成一个新的全局模 型， 广播至所 有用户； 判断全局损失函数是否达到收敛或达到 最大全局更新次数， 若否， 则重复S2 ‑S6； 若是， 则 结束。 本发明在联邦学习模型更新中利用N OMA技 术作为传输方案， 以减少传输延迟， 提高频谱效 率。 本发明根据实际要求， 考虑双用户的情况， 以 降低SIC的解码复杂度。 权利要求书7页 说明书15页 附图3页 CN 114219354 A 2022.03.22 CN 114219354 A 1.一种基于联邦学习资源分配优化方法， 其特 征是按如下步骤： S1.初始化训练任务和全局模型， 并广播给 所有用户； S2.用户根据本地数据更新本地模型； S3.计算时延、 能耗； S4.确定优化目标函数； S5.交替迭代求 解发射功率和计算频率； S6.检查模型精度是否满足要求或达到本地最大迭代次数， 若是， 则执行S7； 若否， 则执 行S2； S7.雾服务器接收本地模型， 聚合所有用户并生成一个新的全局模型， 广播至所有用 户； 判断全局损失函数是否达到收敛或达到最大全局更新次数， 若否， 则重复S2 ‑S6； 若是， 则结束。 2.如权利要求1所述一种基于联邦学习资源分配优化方法， 其特征是， S1具体如下： 在 初始阶段， 雾服 务器决定任务需求和目标应用程序； 初始化 一个全局模型 雾服务器将该 全局模型广播给 所有本地用户。 3.如权利要求2所述一种基于联邦学习资源分配优化方法， 其特征是， S2具体如下： 本 地移动用户i(i∈N)接收到全局模型参数 其中t为第t次迭代， 利用本地数据通过本地 计算， 对于给定的精确度 θ， 第i个用户寻找最小化局部损失函数 的最优参数 4.如权利要求3所述一种基于联邦学习资源分配优化方法， 其特征是， S3具体如下： 时 延主要集中在本地计算时延和由本地传输 至雾服务器的上 行时延， 本地时延表达为： 其中， I表示本地模型收敛下的最小循环次数， I＝llo g(1/ξ ),l表示与本地数据类型有 关的常数， ξ表示预设的局部精度； 本地时延与迭代循环次数有关， 并且 预设精度越高， 迭代 循环次数越多， 本地时延越大； Ci表示处理第i个用户一个数据样本的CPU周期数， Di表示第i 个用户数据大小， fi表示第i个用户的计算频率， 能动态调节； 定义 为第i个用户到雾服务器的信道增益， 在不失一般性的情况下， 用户的信道增益 排序为 假定SIC译码顺序是与信 道增益有关的递减序列， 即雾 服务器先解码第N个用户传输的信息， 在 解码第N‑1个用户， 直至第一个用户； 定义pi代表第 i个用户的传输功率， 则雾服 务器接收到第i个用户的信噪比为： 其中， σ2代表信道的中零均值复加高斯白噪声功率； 第i个用户实现的信道速率 为：权　利　要　求　书 1/7 页 2 CN 114219354 A 2进行上行传输时， 总传输 速率为： 此时传输时延为： 用户能量主要用于本地模型训练和无线数据传输， 用户处理单个CPU周期的能耗为 kfi2， 其中k代 表电容系数， 因此用于 本地计算的能耗表示 为： 其中， CiDi代表一次本地模型训练迭代所需的CPU周期数； 本地模型参数上传至雾服务 器的传输能耗表示 为： 考虑单小区中的NOMA雾网络， 所有用户在相同的传输时间将他们的数据传输到雾服务 器， 即 假设N个用户通过一个子通道同时将数据传输到雾服务器上， 根据N个用户 的信道增益按照增益递减 的顺序进行解码； 假设N个用户在相 同的传输时间将他们的数据传输 到雾服务器， 即： 也就是： 因为：权　利　要　求　书 2/7 页 3 CN 114219354 A 3