We consider the problem of optimizing the decisions of a preemptively capable transmitter to minimize the Age of Incorrect Information (AoII) when the communication channel has a random delay. In the system, a transmitter observes a Markovian source and makes decisions based on the system status. Time is slotted and normalized. In each time slot, the transmitter decides whether to preempt or skip when the channel is busy. When the channel is idle, the transmitter decides whether to send a new update. At the other end of the channel is a receiver that estimates the state of the Markovian source based on the update it receives. We consider a generic transmission delay and assume that the transmission delay is independent and identically distributed for each update. This paper aims to optimize the transmitter's decision in each time slot to minimize the AoII with generic time penalty functions. To this end, we first use the Markov decision process to formulate the optimization problem and derive the analytical expressions of the expected AoIIs achieved by two canonical preemptive policies. Then, we prove the existence of the optimal policy and provide a feasible value iteration algorithm to approximate the optimal policy. However, the value iteration algorithm will be computationally expensive if we want considerable confidence in the approximation. Therefore, we analyze the system characteristics under two canonical delay distributions and theoretically obtain the corresponding optimal policies using the policy improvement theorem. Finally, numerical results are presented to illustrate the performance improvements brought about by the preemption capability.


翻译:本文考虑了在通信信道存在随机延迟时,优化具备抢占能力的发射机决策以最小化错误信息年龄(AoII)的问题。在该系统中,发射机观测马尔可夫信源,并根据系统状态做出决策。时间被划分为标准化时隙。在每个时隙中,当信道忙时,发射机决定是否抢占或跳过;当信道空闲时,发射机决定是否发送新更新。信道另一端为接收机,其根据接收到的更新估计马尔可夫信源的状态。我们考虑一般的传输延迟,并假设每次更新的传输延迟独立同分布。本文旨在优化发射机在每个时隙的决策,以在通用时间惩罚函数下最小化AoII。为此,我们首先利用马尔可夫决策过程对优化问题进行建模,推导两种典型抢占策略下预期AoII的解析表达式。随后,我们证明最优策略的存在性,并提供一种可行的值迭代算法来逼近最优策略。然而,若需获得较高近似置信度,值迭代算法的计算开销将十分巨大。因此,我们分析了两种典型延迟分布下的系统特性,并利用策略改进定理在理论上获得了对应的最优策略。最后,通过数值结果展示了抢占能力带来的性能提升。

0
下载
关闭预览

相关内容

强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
106+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | CFP:Special Issue of NLP and KG(JCR Q2,IF2.67)
开放知识图谱
1+阅读 · 2022年4月4日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年3月29日
Arxiv
0+阅读 · 2023年3月27日
VIP会员
最新内容
驱动军事决策变革的顶尖人工智能指挥系统
专知会员服务
8+阅读 · 8月11日
非对称防御中的自组织临界性:俄乌战争
专知会员服务
10+阅读 · 8月10日
《战争中的大语言模型监管》
专知会员服务
14+阅读 · 8月10日
《边缘计算关键技术分析及美军作战实践应用》
边缘计算的军事应用
专知会员服务
12+阅读 · 8月9日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | CFP:Special Issue of NLP and KG(JCR Q2,IF2.67)
开放知识图谱
1+阅读 · 2022年4月4日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员