物联网中能量收集供能的感知：时效性 versus 失真

我们考虑一个物联网（IoT）系统，其中能量收集供能的传感器节点监测感兴趣的现象，并通过高斯信道将其观测传输到远程监视器。我们使用信息年龄（AoI）来衡量监视器恢复信号的时效性，传输更多观测到监视器可降低该年龄。我们用均方误差（MSE）度量来评估相应的失真，若使用更大的发射功率和更大的信源编码速率，该失真会降低。然而，由于传感器节点收集的能量是随机且有限的，接收信号的时效性和失真无法同时优化。因此，我们将通过最小化所有可能发射功率和传输间隔下的平均加权和 AoI 与失真，来研究系统的时效性-失真权衡。首先，我们明确给出了性能极限可达的储存-传输策略与易实现的定功率传输策略的最优发射功率。其次，我们提出了一种基于逆向注水（backward water-filling）的离线功率分配算法和一种基于遗传的离线算法，以联合优化传输间隔和发射功率。第三，我们将在线功率控制建模为马尔可夫决策过程（MDP），并用迭代算法求解该问题，其逼近系统的权衡极限。此外，我们表明最优发射功率是关于当前 AoI 和失真的单调双值函数。最后，我们通过数值仿真展示结果，并将储存-传输策略的结果推广到衰落感知系统。