In this paper we study the problem of characterizing and computing the nonanticipative rate distortion function (NRDF) for partially observable multivariate Gauss-Markov processes with hard mean squared error (MSE) distortion constraints. For the finite time horizon case, we first derive the complete characterization of this problem and its corresponding optimal realization which is shown to be a linear functional of the current time sufficient statistic of the past and current observations signals. We show that when the problem is strictly feasible, it can be computed via semidefinite programming (SDP) algorithm. For time-varying scalar processes with average total MSE distortion we derive an optimal closed form expression by means of a dynamic reverse-waterfilling solution that we also implement via an iterative scheme that convergences linearly in finite time, and a closed-form solution under pointwise MSE distortion constraint. For the infinite time horizon, we give necessary and sufficient conditions to ensure that asymptotically the sufficient statistic process of the observation signals achieves a steady-state solution for the corresponding covariance matrices and impose conditions that allow existence of a time-invariant solution. Then, we show that when a finite solution exists in the asymptotic limit, it can be computed via SDP algorithm. We also give strong structural properties on the characterization of the problem in the asymptotic limit that allow for an optimal solution via a reverse-waterfilling algorithm that we implement via an iterative scheme that converges linearly under a finite number of spatial components. Our results are corroborated with various simulation studies and are also compared with existing results in the literature.


翻译:在本文中,我们研究了部分可观测的多变 Gaus-Markov 进程与硬平均值正方差错(MSE)扭曲限制的多变性高斯-Markov 进程如何定性和计算非对应率扭曲功能的问题。对于有限的时间跨度,我们首先得出这一问题的完整特征及其相应的最佳实现,这在目前时间的线性功能上足以对过去和当前观测信号进行充分的统计。我们表明,当问题严格可行时,可以通过半定时编程(SDP)算法来计算。对于具有平均超均MSE扭曲现象的时变化性平流性平流进程,我们通过动态反向填补水的方法形成一种最佳的封闭形式表达方式,我们也通过一个在有限的时间内线性趋近一致的迭代办法来实施这种办法,而封闭式解决方案在微调时间跨度(MSE)的制约下显示,对于观察信号的充足统计过程能够以固定状态的方式实现相应的逆差矩阵和将允许存在时间跨度的准确性结构解决方案的条件。当我们通过一个固定的变数的内,我们也可以通过精确的算算出一个固定的逻辑解决方案时,当我们通过Sqalalalalalalalalalal- 时,我们可以将一个在通过一个固定的解的解的答案作为一个在最强的答案。

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