The effects of quantization and coding on the estimation quality of Gauss-Markov processes are considered, with a special attention to the Ornstein-Uhlenbeck process. Samples are acquired from the process, quantized, and then encoded for transmission using either infinite incremental redundancy (IIR) or fixed redundancy (FR) coding schemes. A fixed processing time is consumed at the receiver for decoding and sending feedback to the transmitter. Decoded messages are used to construct a minimum mean square error (MMSE) estimate of the process as a function of time. This is shown to be an increasing functional of the age-of-information (AoI), defined as the time elapsed since the sampling time pertaining to the latest successfully decoded message. Such functional depends on the quantization bits, codewords lengths and receiver processing time. The goal, for each coding scheme, is to optimize sampling times such that the long-term average MMSE is minimized. This is then characterized in the setting of general increasing functionals of AoI, not necessarily corresponding to MMSE, which may be of independent interest in other contexts. We first show that the optimal sampling policy for IIR is such that a new sample is generated only if the AoI exceeds a certain threshold, while for FR it is such that a new sample is delivered just-in-time as the receiver finishes processing the previous one. Enhanced transmissions schemes are then developed in order to exploit the processing times to make new data available at the receiver sooner. For both IIR and FR, it is shown that there exists an optimal number of quantization bits that balances AoI and quantization errors, and hence minimizes the MMSE. It is also shown that for longer receiver processing times, the relatively simpler FR scheme outperforms IIR.


翻译:考虑量化和编码对 Gaus- Markov 进程估测质量的影响,特别注意 Ornstein- Uhlenbeck 进程。 样本是从这一过程中获得的, 量化, 然后通过无限增量冗余( IIR) 或固定冗余( FR) 编码方法编码传输。 接收器在解码和向发送器发送反馈方面耗用固定的处理时间。 解码信息用于构建一个最小平均平均平方差( MMSE) 对流程的估算, 这是一种时间函数。 这表明, 这在Onstein- Uhlenblebecker 程序( AoI) 之前, 显示时间越快, 自与最新成功解码消息有关的取样时间过后, 样本样本的功能越短, 越久, 越久, 越久的 越久, 越久的 越好, 越好的 也越好。

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