有限码长信源编码下联合提升无线物联系统信息时效性与保真度

来源：电子与信息学报杂志2026年第5期北京时间：

作者：段建新, 张天赐, 陈正川, 张迪, 朱旭, 田中, 王敏, 章吕天阳

单位：1.重庆大学 重庆 4013312.“认知无线电与信息处理”教育部重点实验室(桂林电子科技大学) 桂林 5410043.中山大学 深圳 5181074.哈尔滨工业大学(深圳)深圳 5180555.深圳市无线智联网通信重点实验室 深圳 5180556.重庆邮电大学 重庆 4000657.广西无线宽带通信与信号处理重点实验室(桂林电子科技大学) 桂林 541004

摘要：实时无线物联信息更新系统是时间敏感物联网应用的核心。维持终端侧信源过程感知信息的高时效与高保真对业务质量至关重要。该文基于监视终端侧信息年龄(AoI)与信源过程实时估计均方误差(MSE)，研究了有限码长信源编码下的信息时效与保真度。首先，考虑高斯-马尔可夫信源过程，建立有限码长信源编码与无线信息更新系统模型，精准推导时间平均AoI与时间平均MSE的解析表达式。其次，分析了二者关于信源编码失真容限、超限概率以及信息传输速率的单调性与凸性。最后，设计了优化算法联合优化失真容限、超限概率与传输速率，通过最小化时间平均AoI与时间平均MSE的加权和同步提升系统时效性与保真度。仿真与数值结果验证了所提理论分析的准确性与优化算法的有效性。仿真结果表明，所提优化方案在传输功率为20时，最高与最低失真容限方案相比，加权和性能提升约33.7%，且理论解析式与蒙特卡洛仿真的最大相对误差低于0.3%。

关键词：信息年龄, 均方误差, 有限码长信源编码, 无线物联系统

基金资助：国家自然科学基金(62271092)，重庆市自然科学基金(CSTB2023NSCQ-MSX0933, CSTB2025NSCQ-GPX1286), 认知无线电与信息处理教育部重点实验室基金(CRKL240203)，河南自然科学基金(242300421169)，中山大学启动经费(7616012256017, 7616012266015)，广东省国际科技合作项目(2025A0505020024)，广东省重点领域研发计划(2026B0909060001)，广西无线宽带通信与信号处理重点实验室基金(桂科