多状态衰落信道下状态更新的统计信息年龄优化

信息年龄（AoI）是评估信息新鲜度的有力指标，其中最小化平均统计量（如平均 AoI 与平均峰值 AoI）当前在指导相关应用的新鲜度优化中占主导。尽管最小化统计量确实从平均意义上改善了状态更新系统所接收信息的新鲜度，但无线信道时变的衰落特性常导致不确定却频繁的 Age 违例。近期提出的统计 AoI 指标能更好地刻画 AoI 动态的更多特征，其在给定年龄违例概率约束下评估可实现的最小峰值 AoI。本文研究多状态衰落信道下状态更新系统的统计 AoI 最小化问题，该问题可有效上界限制 AoI 违例概率，却引入了极高的计算复杂度。为解决此问题，我们采用双重方法处理。对于小 AoI 指数，该问题通过分式规划问题近似；对于大 AoI 指数，该问题被转化为凸问题。分别求解两问题后，我们推导了各类状态更新系统的近最优采样间隔。我们获得了关于采样间隔应如何作为信道状态信息（CSI）的递减函数被调节的深刻观察。令人惊讶的是，对于极严苛的 AoI 要求，采样间隔收敛为与 CSI 变化无关的常数。数值结果验证了我们所提方案的有效性与优越性。