基于灰色預(yù)測(cè)模型的IMT頻譜預(yù)測(cè)研究

袁楊鑫

【摘要】 通過(guò)頻譜資源的作用，促使IMT系統(tǒng)為用戶提供高質(zhì)量的服務(wù)，滿足用戶的需求，不過(guò)，IMT頻譜資源有限，隨著用戶需求的不斷提升，需要對(duì)IMT頻譜進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，從而有效的劃分新的頻譜，促進(jìn)IMT的發(fā)展。在本研究中，以灰色預(yù)測(cè)模型為基礎(chǔ)，建立IMT頻譜預(yù)測(cè)系統(tǒng)，從而準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)IMT頻譜需求，提升服務(wù)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】 灰色預(yù)測(cè)模型 IMT 頻譜 預(yù)測(cè)

前言：頻譜資源屬于稀缺戰(zhàn)略性資源，歸全球共有，支配使用權(quán)歸國(guó)家所有，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、工業(yè)生產(chǎn)以及國(guó)防建設(shè)等多個(gè)領(lǐng)域中，應(yīng)用十分廣泛。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，無(wú)線電頻譜是必不可少的介質(zhì)資源，保證移動(dòng)通信系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展。

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)終端等的繁榮發(fā)展，用戶對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)的需求越來(lái)越高，對(duì)此，就需要對(duì)頻譜資源進(jìn)行有效預(yù)測(cè)，從而進(jìn)行重新分配，滿足用戶需求。

一、我國(guó)IMT頻譜資源使用現(xiàn)狀及面臨挑戰(zhàn)

1.1使用現(xiàn)狀

當(dāng)前，2G、3G為我國(guó)IMT系統(tǒng)中的主要頻譜，同時(shí)，4GLTE系統(tǒng)也已經(jīng)開(kāi)始投入商用。在對(duì)使用的頻段進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，我國(guó)以國(guó)際的劃分規(guī)則為主要依據(jù)，現(xiàn)今，150MHz、450MHz、1.8GHz為我國(guó)主要使用的頻段。對(duì)于IMT系統(tǒng)，我國(guó)共將687MHz的頻率劃歸其所有，目前，2G和3G已經(jīng)使用327MHz。

1.2面臨挑戰(zhàn)

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展以及智能終端的普及，使用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的用戶越來(lái)越多，由此促進(jìn)移動(dòng)通信數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的迅猛增長(zhǎng)，在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)，這種快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)仍會(huì)增加，我國(guó)的寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)所面臨的壓力將會(huì)越來(lái)越大[1]。在此種背景下，傳統(tǒng)的電信運(yùn)營(yíng)商面臨的挑戰(zhàn)將會(huì)十分嚴(yán)峻，在無(wú)線數(shù)據(jù)需求不斷增加的情況下，頻譜資源將會(huì)越來(lái)越少，甚至完全消耗，屆時(shí)，如果不能有新的頻譜資源劃分，那么中國(guó)的IMT系統(tǒng)發(fā)展將會(huì)停滯。鑒于此，就需要對(duì)IMT頻譜資源進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，重新劃分，保證IMT系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展。

二、基于灰色預(yù)測(cè)模型的IMT頻譜預(yù)測(cè)系統(tǒng)

2.1預(yù)測(cè)模型

在基于灰色預(yù)測(cè)模型的IMT頻譜預(yù)測(cè)系統(tǒng)中，TV頻段上的設(shè)備為主要用戶，這是因?yàn)槠湓谡加妙l譜資源時(shí)，具有時(shí)間相關(guān)性，在不同時(shí)間序列的作用下，頻譜可用性的影響因素均可以得到考慮，這樣一來(lái)，建立起來(lái)的頻譜預(yù)測(cè)模型具有比較高的有效性，從而提升頻譜預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，提升IMT系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量[2]。次用戶在占用頻譜資源時(shí)，會(huì)對(duì)主用戶產(chǎn)生干擾，為了避免此種情況，在預(yù)測(cè)模型中，通過(guò)發(fā)射器或功率探測(cè)器，次用戶確定空閑區(qū)域，進(jìn)而使用空閑區(qū)域的頻譜資源，降低對(duì)主用戶的干擾，提高頻譜資源的利用效率。

2.3預(yù)測(cè)模塊化實(shí)現(xiàn)

在本文中，假設(shè)只有主用戶和次用戶兩個(gè)用戶，同時(shí)信道也只有兩個(gè)，而且在進(jìn)行頻譜預(yù)測(cè)之前，已經(jīng)完成了頻譜感知，感知結(jié)果準(zhǔn)確?；诖朔N假設(shè)，首先進(jìn)行初始化模塊，將頻譜感知結(jié)果輸入到模塊中，擬合原始數(shù)據(jù)，將每個(gè)信道中的頻譜信息統(tǒng)計(jì)模型建立起來(lái)，建立時(shí)，由于主用戶的時(shí)間相關(guān)性，因此將不同時(shí)間序列引入到模型中，并進(jìn)行科學(xué)整合，這樣一來(lái)，頻譜可用性的全面特性就可以準(zhǔn)確獲得，模擬信道的參數(shù)時(shí)，依據(jù)自回歸模型來(lái)近似，信道的可用性受到主用戶出現(xiàn)概率的決定性影響，因此，在利用灰色預(yù)測(cè)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，將其作為主導(dǎo)因素考慮，用戶在使用頻譜資源時(shí)，其占用SP時(shí)間的長(zhǎng)短影響了頻譜的穩(wěn)定性，因此，該因素同樣為關(guān)鍵性因素[3]。其次是灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)模塊，預(yù)處理初值模塊給出的數(shù)據(jù)，在灰色預(yù)測(cè)模型的基礎(chǔ)上，預(yù)測(cè)出頻譜的可用性，并利用殘差等檢驗(yàn)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，對(duì)預(yù)測(cè)值進(jìn)行修正。最后是協(xié)調(diào)模塊，主要的作用是對(duì)同一個(gè)地區(qū)的次用戶進(jìn)行協(xié)調(diào)，避免互相之間的干擾存在，提升頻譜資源的利用效率。

2.4仿真驗(yàn)證

主要因素選擇為主用戶出現(xiàn)概率，建立GM（1，1）模型。在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)情況的基礎(chǔ)上，設(shè)主用戶出現(xiàn)概率為0.8，方差為0.1，此時(shí)，預(yù)測(cè)結(jié)果存在的偏差比較大。鑒于此，將相關(guān)聯(lián)因素引入到模型中，對(duì)預(yù)測(cè)值進(jìn)行修正。仿真的公式為G（1，N），N取值為3，計(jì)算出預(yù)測(cè)值。在VC++6.0基礎(chǔ)上，建立仿真平臺(tái)，對(duì)預(yù)測(cè)值進(jìn)行仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果顯示，通過(guò)此預(yù)測(cè)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)值準(zhǔn)確性比較高，有效的提升了IMT系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。

三、結(jié)論

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，用戶的需求量越來(lái)越大，且對(duì)服務(wù)質(zhì)量的要求越來(lái)越高。IMT系統(tǒng)的頻譜資源是有限的，通過(guò)基于灰色預(yù)測(cè)模型的IMT頻譜預(yù)測(cè)系統(tǒng)的建立，提升頻譜資源預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，從而有效地依據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，對(duì)頻譜資源進(jìn)行重新劃分，提升IMT系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量，促進(jìn)IMT系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]鮮永菊，吳東偉.認(rèn)知無(wú)線電中基于灰色系統(tǒng)的頻譜預(yù)測(cè)機(jī)制研究[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2010，12：4726-4728+4731.

[2]聶博識(shí)，馮志勇，馮澤冰等.基于層次化頻譜需求預(yù)測(cè)的IMT系統(tǒng)頻率規(guī)劃[J].電信科學(xué)，2012，05：30-36.

[3]鄧微，吳東偉，李文等.基于灰色預(yù)測(cè)理論的頻譜空洞特性分析研究[J].信息技術(shù)，2012，09：28-32.