Sampling multidimensional Wiener processes
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Sampling multidimensional Wiener processes
给出了多维维纳过程下event-triggered的采样策略是optimal的,finite/infinite horizon,以及具体的采样策略
- “For one-dimensional Brownian motion, the original problem is converted to an optimal multiple stopping problem, and the optimal sampling strategy is obtained iteratively.”(finite horizon) (Nar和Basar, 2014, p. 3426)
PROBLEM STATEMENT
其中
优化目标:找到适应于过程
其中
SOLUTION OVER FINITE HORIZON
通过假设演绎+动态规划逐步递推采样时间。
- 对于 finite horizon,优化目标为
- 根据 Wiener 过程的独立零均值增量特性,易知根据采样的最优估计为上一次的采样值:
- 对于无采样情形(或者
)
- 通过上述式子假设 MSE 与采样之间间隔平方成正比(
表示 次采样)
“taking only (n − 1) samples is assumed to be proportional to the square of the length of the interval” (Nar和Basar, 2014, p. 3427)
- 利用 DP 原理,假设
为 n 次最优采样策略, 为其中第一次采样时刻,那么在 的最优采样 应与 一致
那么个样本中第一个采样时刻最优即最小化
- 利用伊藤公式得到等价问题
- 通过定义 Snell envelope
将该问题转化为最优停时问题,可解得
从 n-1 次最优采样推出上式 n 次最优采样的 MSE,与 4 中采样间隔平方成正比的假设一致,因此假设成立。
8. optimal stopping time
那么以此类推 the optimal time
其中
SOLUTION OVER INFINITE HORIZON
通过扩展 finite horizon 的结论得到在 infinite horizon 的性质。固定
The optimal sampling policy that minimizes (1) subject to (2) is the following constant threshold rule:
通过 (12) 式带入可得到 MSE:
首先由于
- 证明
随 单调递减至 0(Lemma 1) - 对(16) 式推导得到如果
存在且有限则 (Lemma 2)
- (Lemma 3) 证明
- 将 Lemma 2,3 的结果带入到最优停时即得到(20) 式