Comparison of MM and ML estimation of dead time period in Modulated MAP | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Upravlenie, vychislitelnaja tehnika i informatika – Tomsk State University Journal of Control and Computer Science. 2016. № 3(36).

Comparison of MM and ML estimation of dead time period in Modulated MAP

This paper considers the modulated MAP, which rate is a piecewise constant random process X(t) with two states: X(t) = X1 and X(t) = X2 (X1 > X1 > 0). The time when the process X(t) remains at the i-th state, i = 1,2, depends on two random values: 1) the first random value has the exponential distribution function F/- = 1 - e, i = 1,2, when the i-th state ends process X(t) transits with the probability equal one from the i-th state to the j-th one, i, j = 1,2 (i Ф j); 2) the second random value has the exponential distribution function F, = 1 - e, i = 1,2; when the i-th state ends, process X(t) transits with the probability P1 (Xj | X,) from the i-th state to the j-th one (i Ф j) by a flow event occurs or X(t) transits with the probability P0 (Xj | X,) from the i-th state to the j-th (i ^ j) by an event does not occur, or the process X(t) transits with the probability P1 (X, | X,) from the i-th state to the i-th one by a flow event occurs. Here P1 (Xj | X,) + P0 (Xj | X,) + P1 (X, | X,) = 1, i, j = 1,2, i Ф j. The block transition rate matrix for the process X(t) is as follows: - (1 +X1) a-1 +X1P0(X2| X1) a2 +X201 X22 +2 X1P1 (XJX1) X1P1 (X 2 | X1) X2P (XJX2 ) X2P1 (X2 | X2 ) = 1D0 | DJ|. D = Occurring an event generates the period of time called dead time, during which the flow cannot be observed. After this period ends, a new event also generates dead time. Having only a sample (tb..., tn) of events moments, we need to estimate the dead time period applying the two methods: method of maximum likelihood and method of moments. The ML-estimator can be found by maximizing the following function: L(,...x) = i\pT (xmax,Xmin > T > 0. 1=1 The moments equation is as follows: ^ ZxkXk+1 k1 = ^Pe^+*f)(1 - f(T)))-L--L] П - 1 k=1 V П k=1 ) z1 z 2 ^ z1 z 2) where the sample covariance is on the left part of the equation and the theoretical covariance is on the right one. The estimator of the dead time period can be obtained by solving the equation above. To compare the results of dead time period estimation for the two methods and to find dependencies between estimates quality and process parameters, the numerical experiments was performed. The results show that MM-estimate is better than ML-estimate when the observability time is small enough (10-25 points) and the parameter X2 is also small (X2 < 0,5). But as observability time or parameter X2 increases, ML-estimate becomes better than MM-estimator.

Download file
Counter downloads: 295

Keywords

модулированный MAP-поток событий, метод моментов, метод максимального правдоподобия, оценивание параметров, непродлевающееся мертвое время, modulated MAP, method of moments, method of maximum likelihood, parameters estimation, non-extendable dead time

Authors

NameOrganizationE-mail
Berezin Dmitriy V.Tomsk State Universityberezin14@mail.ru
Nezhel'skaya Lyudmila A.Tomsk State Universityludne@mail.tsu.ru
Всего: 2

References

Kingman J.F.C. On doubly stochastic Poisson process // Proc. of Cambridge Philosophical Society. 1964. V. 60, No. 4. P. 923-930.
Башарин Г.П., Кокотушкин В.А., Наумов В.А. О методе эквивалентных замен расчета фрагментов сетей связи // Изв. АН СССР. Техн. кибернетика. 1979. № 6. С. 92-99.
Башарин Г.П., Кокотушкин В.А., Наумов В.А. О методе эквивалентных замен расчета фрагментов сетей связи // Изв. АН СССР. Техн. кибернетика. 1980. № 1. С. 55-61.
Neuts M.F. A versatile Markov point process // Journal of Applied Probability. 1979. № 16. С. 764-779.
Lucantoni D.M. New results on the single server queue with a batch Marcovian arrival process // Communications in Statistics Sto chastic Models. 1991. No. 7. P. 1-46.
Дудин А.Н., Клименок В.Н. Системы массового обслуживания с коррелированными потоками. Минск : Изд-во БГУ, 2000. 175 с.
Горцев А.М., Нежельская Л.А., Шевченко Т.И. Оценивание состояний МС-потока событий при наличии ошибок измерений // Изв. вузов. Физика. 1993. № 12. С. 67-85.
Нежельская Л. А. Оптимальное оценивание состояний полусинхронного потока событий в условиях его частичной наблюда емости // Вестник Томского государственного университета. 2000. № 269. С. 95-98.
Леонова М.А., Нежельская Л. А. Вероятность ошибки при оценивании состояний обобщенного асинхронного потока собы тий // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2012. № 2. С. 88-101.
Nezhel'skaya L.A. Optimal state estimation in modulated MAP event flows with unextendable dead time // Communications in Computers and Information Sciences. 2014. V. 487. P. 342-350.
Горцев А. М., Нежельская Л. А. Оценивание параметров полусинхронного дважды стохастического потока событий методом моментов // Вестник Томского государственного университета. 2002. № 1. С. 18-23.
Горцев А.М., Нежельская Л.А. Полусинхронный дважды стохастический поток событий при продлевающемся мертвом времени // Вычислительные технологии. 2008. Т. 13, № 1. С. 31-41.
Gortsev A.M., Nezhel'skaya L.A. An asynchronous double stochastic flow with initiation of superfluous events // Discrete Mathematics and Applications. 2011. V. 21, No. 3. P. 283-290.
Леонова М. А., Нежельская Л. А. Оценка максимального правдоподобия длительности мертвого времени в обобщенном асинхронном потоке событий // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2013. № 2 (23). С. 54-63.
Горцев А.М., Леонова М. А., Нежельская Л. А. Сравнение МП- и ММ-оценок длительности мертвого времени в обобщенном асинхронном потоке событий // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2013. № 4 (25). С. 32-42.
Горцев А.М., Калягин А.А., Нежельская Л.А. Совместная плотность вероятностей длительности интервалов обобщенного полусинхронного потока событий при непродлевающемся мертвом времени // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2014. № 2 (27). С. 19-29.
Горцев А. М., Калягин А. А., Нежельская Л. А. Оценка максимального правдоподобия длительности мертвого времени в обобщенном полусинхронном потоке // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2015. № 1 (30). С. 27-37.
Калягин А. А., Нежельская Л.А. Сравнение МП- и ММ-оценок длительности мертвого времени в обобщенном полусинхронном потоке событий // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2015. № 3 (32). С. 23-32.
Нежельская Л. А. Условия рекуррентности потока физических событий при непродлевающемся мертвом времени // Изв. вузов. Физика. 2015. Т. 58, № 12. С. 168-175.
Нежельская Л. А. Оценивание длительности непродлевающегося мертвого времени в потоке физических событий методом максимального правдоподобия // Изв. вузов. Физика. 2016. Т. 59, № 5. С. 43-53.
 Comparison of MM and ML estimation of dead time period in Modulated MAP | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Upravlenie, vychislitelnaja tehnika i informatika – Tomsk State University Journal of Control and Computer Science. 2016. № 3(36).

Comparison of MM and ML estimation of dead time period in Modulated MAP | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Upravlenie, vychislitelnaja tehnika i informatika – Tomsk State University Journal of Control and Computer Science. 2016. № 3(36).

Download full-text version
Counter downloads: 768