基于灰色預測模型的IMT頻譜預測研究

袁楊鑫

【摘要】 通過頻譜資源的作用，促使IMT系統為用戶提供高質量的服務，滿足用戶的需求，不過，IMT頻譜資源有限，隨著用戶需求的不斷提升，需要對IMT頻譜進行準確的預測，從而有效的劃分新的頻譜，促進IMT的發展。在本研究中，以灰色預測模型為基礎，建立IMT頻譜預測系統，從而準確的預測IMT頻譜需求，提升服務質量。

【關鍵詞】 灰色預測模型 IMT 頻譜 預測

前言：頻譜資源屬于稀缺戰略性資源，歸全球共有，支配使用權歸國家所有，在國民經濟建設、工業生產以及國防建設等多個領域中，應用十分廣泛。在移動通信系統中，無線電頻譜是必不可少的介質資源，保證移動通信系統的持續發展。

隨著移動互聯網、移動終端等的繁榮發展，用戶對移動通信系統的需求越來越高，對此，就需要對頻譜資源進行有效預測，從而進行重新分配，滿足用戶需求。

一、我國IMT頻譜資源使用現狀及面臨挑戰

1.1使用現狀

當前，2G、3G為我國IMT系統中的主要頻譜，同時，4GLTE系統也已經開始投入商用。在對使用的頻段進行規劃時，我國以國際的劃分規則為主要依據，現今，150MHz、450MHz、1.8GHz為我國主要使用的頻段。對于IMT系統，我國共將687MHz的頻率劃歸其所有，目前，2G和3G已經使用327MHz。

1.2面臨挑戰

隨著移動互聯網的發展以及智能終端的普及，使用移動互聯網的用戶越來越多，由此促進移動通信數據業務的迅猛增長，在未來的一段時間內，這種快速增長的趨勢仍會增加，我國的寬帶無線網絡所面臨的壓力將會越來越大[1]。在此種背景下，傳統的電信運營商面臨的挑戰將會十分嚴峻，在無線數據需求不斷增加的情況下，頻譜資源將會越來越少，甚至完全消耗，屆時，如果不能有新的頻譜資源劃分，那么中國的IMT系統發展將會停滯。鑒于此，就需要對IMT頻譜資源進行準確預測，重新劃分，保證IMT系統的持續發展。

二、基于灰色預測模型的IMT頻譜預測系統

2.1預測模型

在基于灰色預測模型的IMT頻譜預測系統中，TV頻段上的設備為主要用戶，這是因為其在占用頻譜資源時，具有時間相關性，在不同時間序列的作用下，頻譜可用性的影響因素均可以得到考慮，這樣一來，建立起來的頻譜預測模型具有比較高的有效性，從而提升頻譜預測的準確性，提升IMT系統的服務質量[2]。次用戶在占用頻譜資源時，會對主用戶產生干擾，為了避免此種情況，在預測模型中，通過發射器或功率探測器，次用戶確定空閑區域，進而使用空閑區域的頻譜資源，降低對主用戶的干擾，提高頻譜資源的利用效率。

2.3預測模塊化實現

在本文中，假設只有主用戶和次用戶兩個用戶，同時信道也只有兩個，而且在進行頻譜預測之前，已經完成了頻譜感知，感知結果準確。基于此種假設，首先進行初始化模塊，將頻譜感知結果輸入到模塊中，擬合原始數據，將每個信道中的頻譜信息統計模型建立起來，建立時，由于主用戶的時間相關性，因此將不同時間序列引入到模型中，并進行科學整合，這樣一來，頻譜可用性的全面特性就可以準確獲得，模擬信道的參數時，依據自回歸模型來近似，信道的可用性受到主用戶出現概率的決定性影響，因此，在利用灰色預測模型進行預測時，將其作為主導因素考慮，用戶在使用頻譜資源時，其占用SP時間的長短影響了頻譜的穩定性，因此，該因素同樣為關鍵性因素[3]。其次是灰色系統預測模塊，預處理初值模塊給出的數據，在灰色預測模型的基礎上，預測出頻譜的可用性，并利用殘差等檢驗預測的準確性，對預測值進行修正。最后是協調模塊，主要的作用是對同一個地區的次用戶進行協調，避免互相之間的干擾存在，提升頻譜資源的利用效率。

2.4仿真驗證

主要因素選擇為主用戶出現概率，建立GM（1，1）模型。在實際網絡情況的基礎上，設主用戶出現概率為0.8，方差為0.1，此時，預測結果存在的偏差比較大。鑒于此，將相關聯因素引入到模型中，對預測值進行修正。仿真的公式為G（1，N），N取值為3，計算出預測值。在VC++6.0基礎上，建立仿真平臺，對預測值進行仿真驗證，仿真結果顯示，通過此預測系統的預測，預測值準確性比較高，有效的提升了IMT系統的服務質量。

三、結論

隨著移動互聯網技術的發展，用戶的需求量越來越大，且對服務質量的要求越來越高。IMT系統的頻譜資源是有限的，通過基于灰色預測模型的IMT頻譜預測系統的建立，提升頻譜資源預測的準確性，從而有效地依據預測結果，對頻譜資源進行重新劃分，提升IMT系統的服務質量，促進IMT系統的持續發展。

參 考 文 獻

[1]鮮永菊，吳東偉.認知無線電中基于灰色系統的頻譜預測機制研究[J].計算機應用研究，2010，12：4726-4728+4731.

[2]聶博識，馮志勇，馮澤冰等.基于層次化頻譜需求預測的IMT系統頻率規劃[J].電信科學，2012，05：30-36.

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