基于灰色预测模型的IMT频谱预测研究

袁杨鑫

【摘要】 通过频谱资源的作用，促使IMT系统为用户提供高质量的服务，满足用户的需求，不过，IMT频谱资源有限，随着用户需求的不断提升，需要对IMT频谱进行准确的预测，从而有效的划分新的频谱，促进IMT的发展。在本研究中，以灰色预测模型为基础，建立IMT频谱预测系统，从而准确的预测IMT频谱需求，提升服务质量。

【关键词】 灰色预测模型 IMT 频谱 预测

前言：频谱资源属于稀缺战略性资源，归全球共有，支配使用权归国家所有，在国民经济建设、工业生产以及国防建设等多个领域中，应用十分广泛。在移动通信系统中，无线电频谱是必不可少的介质资源，保证移动通信系统的持续发展。

随着移动互联网、移动终端等的繁荣发展，用户对移动通信系统的需求越来越高，对此，就需要对频谱资源进行有效预测，从而进行重新分配，满足用户需求。

一、我国IMT频谱资源使用现状及面临挑战

1.1使用现状

当前，2G、3G为我国IMT系统中的主要频谱，同时，4GLTE系统也已经开始投入商用。在对使用的频段进行规划时，我国以国际的划分规则为主要依据，现今，150MHz、450MHz、1.8GHz为我国主要使用的频段。对于IMT系统，我国共将687MHz的频率划归其所有，目前，2G和3G已经使用327MHz。

1.2面临挑战

随着移动互联网的发展以及智能终端的普及，使用移动互联网的用户越来越多，由此促进移动通信数据业务的迅猛增长，在未来的一段时间内，这种快速增长的趋势仍会增加，我国的宽带无线网络所面临的压力将会越来越大[1]。在此种背景下，传统的电信运营商面临的挑战将会十分严峻，在无线数据需求不断增加的情况下，频谱资源将会越来越少，甚至完全消耗，届时，如果不能有新的频谱资源划分，那么中国的IMT系统发展将会停滞。鉴于此，就需要对IMT频谱资源进行准确预测，重新划分，保证IMT系统的持续发展。

二、基于灰色预测模型的IMT频谱预测系统

2.1预测模型

在基于灰色预测模型的IMT频谱预测系统中，TV频段上的设备为主要用户，这是因为其在占用频谱资源时，具有时间相关性，在不同时间序列的作用下，频谱可用性的影响因素均可以得到考虑，这样一来，建立起来的频谱预测模型具有比较高的有效性，从而提升频谱预测的准确性，提升IMT系统的服务质量[2]。次用户在占用频谱资源时，会对主用户产生干扰，为了避免此种情况，在预测模型中，通过发射器或功率探测器，次用户确定空闲区域，进而使用空闲区域的频谱资源，降低对主用户的干扰，提高频谱资源的利用效率。

2.3预测模块化实现

在本文中，假设只有主用户和次用户两个用户，同时信道也只有两个，而且在进行频谱预测之前，已经完成了频谱感知，感知结果准确。基于此种假设，首先进行初始化模块，将频谱感知结果输入到模块中，拟合原始数据，将每个信道中的频谱信息统计模型建立起来，建立时，由于主用户的时间相关性，因此将不同时间序列引入到模型中，并进行科学整合，这样一来，频谱可用性的全面特性就可以准确获得，模拟信道的参数时，依据自回归模型来近似，信道的可用性受到主用户出现概率的决定性影响，因此，在利用灰色预测模型进行预测时，将其作为主导因素考虑，用户在使用频谱资源时，其占用SP时间的长短影响了频谱的稳定性，因此，该因素同样为关键性因素[3]。其次是灰色系统预测模块，预处理初值模块给出的数据，在灰色预测模型的基础上，预测出频谱的可用性，并利用残差等检验预测的准确性，对预测值进行修正。最后是协调模块，主要的作用是对同一个地区的次用户进行协调，避免互相之间的干扰存在，提升频谱资源的利用效率。

2.4仿真验证

主要因素选择为主用户出现概率，建立GM（1，1）模型。在实际网络情况的基础上，设主用户出现概率为0.8，方差为0.1，此时，预测结果存在的偏差比较大。鉴于此，将相关联因素引入到模型中，对预测值进行修正。仿真的公式为G（1，N），N取值为3，计算出预测值。在VC++6.0基础上，建立仿真平台，对预测值进行仿真验证，仿真结果显示，通过此预测系统的预测，预测值准確性比较高，有效的提升了IMT系统的服务质量。

三、结论

随着移动互联网技术的发展，用户的需求量越来越大，且对服务质量的要求越来越高。IMT系统的频谱资源是有限的，通过基于灰色预测模型的IMT频谱预测系统的建立，提升频谱资源预测的准确性，从而有效地依据预测结果，对频谱资源进行重新划分，提升IMT系统的服务质量，促进IMT系统的持续发展。

参 考 文 献

[1]鲜永菊，吴东伟.认知无线电中基于灰色系统的频谱预测机制研究[J].计算机应用研究，2010，12：4726-4728+4731.

[2]聂博识，冯志勇，冯泽冰等.基于层次化频谱需求预测的IMT系统频率规划[J].电信科学，2012，05：30-36.

[3]邓微，吴东伟，李文等.基于灰色预测理论的频谱空洞特性分析研究[J].信息技术，2012，09：28-32.