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1. 基于1‑bit压缩感知的高效无线联邦学习算法
章振宇, 谭国平, 周思源
《计算机应用》唯一官方网站    2022, 42 (6): 1675-1682.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2021061374
摘要389)   HTML20)    PDF (2504KB)(148)    收藏

在无线联邦学习(FL)的架构中,用户端与服务器端之间需要持续交换模型参数数据来实现模型的更新,因此会对用户端造成较大的通信开销和功率消耗。目前已经有多种通过数据量化以及数据稀疏化来降低通信开销的方法。为了进一步降低通信开销,提出了一种基于1?bit压缩感知的无线FL算法。在无线FL架构的上行链路中,这种算法首先在用户端记录其本地模型数据的更新参数,包括更新幅值和趋势;接着对幅值和趋势信息进行稀疏化,并确定更新所需的阈值;最后对更新趋势信息进行1?bit压缩感知,从而压缩上行数据。在此基础上,通过设置动态阈值的方法进一步压缩数据大小。在MNIST数据集上的实验结果表明:引入动态阈值的1?bit压缩感知过程能够获得与无损传输过程相同的效果,在FL应用的上行通信过程中能将用户端需要传输的模型参数数据量降低至不采用该方法的标准FL过程的1/25;而在全局模型训练到相同水平时,能将用户上传数据总大小降低至原来的2/11,将传输能耗降低至原来的1/10。

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2. 高速车联网场景下分簇式无线联邦学习算法
王家瑞, 谭国平, 周思源
计算机应用    2021, 41 (6): 1546-1550.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2020121912
摘要392)      PDF (912KB)(602)    收藏
现有无线联邦学习框架缺乏对实际的分布式高速车联网(IoV)场景的有效支持。针对该场景下的分布式学习问题,提出了一种基于随机网络拓扑模型的分布式训练算法——分簇式无线联邦学习算法(C-WFLA)。首先,该算法基于高速公路场景下的车辆分布情况设计网络模型;其次,该算法考虑了用户端进行上行数据传输时的路径衰落、瑞利衰落等因素;最后,该算法设计了基于分簇式训练的无线联邦学习方法。利用所提算法对手写体识别模型进行了训练与测试,仿真结果表明:在信道状态较好、用户发射功率受限较小的情况下,传统无线联邦学习算法与C-WFLA在相同的训练条件下损失函数均能收敛至相近的数值,且C-WFLA收敛更快;而在信道状态较差、用户发射功率受限较大的情况下,C-WFLA损失函数收敛值相较于传统的集中式算法可以降低10%~50%。可见,C-WFLA更有助于高速IoV场景下的模型训练。
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3. LTE系统多小区上行联合功控算法
张柔佳, 占庆祥, 朱宇航, 谭国平
计算机应用    2019, 39 (1): 33-38.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2018071624
摘要470)      PDF (866KB)(230)    收藏
针对传统的小区内开环功率控制算法通常以提升本小区的吞吐量性能为目标,忽略了当前小区用户对邻小区用户同频干扰的问题,为提升边缘用户性能的同时兼顾系统整体性能,提出了一种LTE系统小区间上行联合功率控制(UJPC)算法。该算法采用单基站三扇区为系统模型,以最优化系统吞吐量比例公平函数为目标,首先根据最小信干噪比(SINR)约束值和用户最大发射功率这两个约束条件得到相应的数学优化模型,然后采用连续凸近似的方法求解优化问题得出各个基站所管辖的小区内所有用户的最优发射功率。仿真结果表明,与基准的开环功控方案相比,联合功控方案在保证系统平均频谱利用率的情况下能够较大幅度地提高小区边缘频谱利用率,其最佳性能增益能达到50%。
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4. 增强现实场景下移动边缘计算资源分配优化方法
余韵, 连晓灿, 朱宇航, 谭国平
计算机应用    2019, 39 (1): 22-25.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2018071615
摘要639)      PDF (656KB)(338)    收藏

针对高速数据传输及计算所带来时延和终端设备能耗问题,提出了一种在上行链路采用等功率分配的传输方案。首先,依据增强现实(AR)业务的协作属性建立了针对AR特性的系统模型;其次,详细分析了系统帧结构,建立以最小化系统消耗总能量为优化目标的约束条件;最后,在保障延迟和功耗满足约束的条件下,建立了基于凸优化的移动边缘计算(MEC)资源优化求解数学模型,从而获得最优的通信和计算资源分配方案。与独立传输相比,该方案在最大延迟时间分别为0.1 s和0.15 s时的总能耗降幅均为14.6%。仿真结果表明,在相同条件下,与基于用户独立传输的优化方案相比,考虑用户间协作传输的等功率MEC优化方案能显著减少系统消耗的总能量。

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5. 长期演进网络中基于粒子群的天线下倾角自优化方法
连晓灿, 张彭园, 谭国平, 李岳衡
计算机应用    2017, 37 (1): 97-102.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.01.0097
摘要1104)      PDF (872KB)(459)    收藏
针对第三代合作伙伴项目(3GPP)中自组织网络(SON)的覆盖与容量自优化问题,提出了一种基于粒子群优化(PSO)算法的有源天线下倾角优化方法。首先,确定基站(eNB)中传输数据的用户设备(UE)数,用户测量上报邻小区参考信号接收功率(RSRP)信息和位置信息;然后,确定优化目标预设适应度评价函数为频谱效率(SE);其次,将下倾角同时优化问题看作是多维优化问题,选择天线下倾角为粒子集合,使用PSO算法求解得到天线下倾角的最优值;最后,通过系统自主调整优化下倾角,实现长期演进(LTE)网络中容量及覆盖的自优化。通过建模及仿真结果分析,此算法在优化目标不同时可以取得不同的优化效果:优化目标为用户平均频谱效率时,采用传统黄金分割优化算法频谱效率较初始设定提升12.9%,采用PSO算法可提升22.5%;调整优化目标为用户加权平均频谱效率时,对边缘用户,传统黄金分割优化算法并无明显提升,PSO算法取得了19.3%的优化提升。实验结果表明,该方法可提升用户吞吐量,改善系统性能。
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6. 基于干扰感知的无线自组网多播机制
谭国平 冯斐 彭新华 居美艳
计算机应用    2014, 34 (11): 3152-3156.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.11.3152
摘要183)      PDF (783KB)(472)    收藏

在采用网络编码的无线自组网多播场景中,为了有效地克服节点密度较大时干扰对多播整体性能的影响,提出了一种衡量路径干扰情况的路由度量标准。基于该度量标准,对网络编码机会和节点间干扰避免进行了均衡处理,构建出一种基于部分网络编码的无线自组网干扰感知多播路由机制。仿真结果表明,该机制在能耗、延时和吞吐量等性能方面均优于基于传统网络编码的多播方案,因此特别适用于节点密度较大的场合。

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7. 基于CSMA/CA的无线多跳网中干扰特征仿真
谭国平 唐璐瑶 花再军 刘修泉
计算机应用    2013, 33 (12): 3398-3401.  
摘要622)      PDF (606KB)(390)    收藏
近年来,无线多跳网络快速发展,冲突干扰作为影响无线多跳网络性能的关键因素,越来越受到研究者的重视。针对网络中干扰节点的不同分布情况,采用随机点过程的模拟方式,重点研究了在载波侦听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)协议下,节点基于不同随机点过程分布的累积干扰特征;并搭建基于NS2的干扰仿真平台,模拟实际网络干扰分布特征。最后,将两者进行对比,发现基于随机点过程的干扰分布特征与实际网络干扰分布特征存在一定差异,并指出了存在差异的原因。
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