Federated learning (FL) in wireless networks is limited by straggler delays from unpredictable channel conditions. In this paper, we investigate the pinching-antenna system (PASS), which dynamically 'pinches' the radiator along a dielectric waveguide to shorten the worst links. In synchronous FL (SFL), we prove that PASS shortens the worst-link distance, and it increases the on-time completion probability in asynchronous FL (AFL). Accordingly, SFL exhibits stochastic dominance on round time, while AFL yields explicit latency and participation gains. We then pair physical-layer (PHY)-aware sampling with error-feedback compression and prove that pinching raises the minimum inclusion probability, thus shrinking both the sampling variability and compression-induced floors in a Lyapunov analysis. Simulations demonstrate consistent wall clock speedups and markedly shorter latency tails. By addressing stragglers at their PHY root, PASS complements higher-layer scheduling and accelerates wireless FL in both SFL and AFL.


翻译:无线网络中的联邦学习(FL)受限于不可预测信道条件导致的掉队者延迟。本文研究夹捏天线系统(PASS),该系统沿介质波导动态“夹捏”辐射体以缩短最差链路。在同步联邦学习(SFL)中,我们证明PASS能缩短最差链路距离;在异步联邦学习(AFL)中,则能提高准时完成概率。相应地,SFL在轮次时间上呈现随机占优性,而AFL则实现显式的延迟与参与度增益。我们进一步将物理层感知采样与误差反馈压缩相结合,证明夹捏操作能提升最小包含概率,从而在Lyapunov分析中同时降低采样变异性和压缩引起的误差平台。仿真实验显示系统获得持续的实际时间加速和显著缩短的延迟尾部。通过从物理层根源解决掉队者问题,PASS可补充高层调度机制,在SFL与AFL中共同加速无线联邦学习。

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