[發(fā)明專利]一種歷史數(shù)據(jù)缺失條件下的短波多信道聯(lián)合預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410331260.7
• 申請(qǐng)日: 2014-07-11
• 公開（公告）號(hào): CN105323195B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王金龍;沈良;丁國(guó)如;任國(guó)春;陳瑾;吳啟暉;高翔;高瞻;鄭學(xué)強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L25/02
• 分類號(hào): H04L25/02
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛;孟睿

本發(fā)明提出一種歷史數(shù)據(jù)缺失條件下的短波多信道聯(lián)合預(yù)測(cè)方法。包括：信道狀態(tài)數(shù)據(jù)的形式化表征；多信道聯(lián)合預(yù)測(cè)建模；多信道聯(lián)合預(yù)測(cè)；信道預(yù)測(cè)性能評(píng)估。本發(fā)明考慮了“歷史數(shù)據(jù)不完整”的實(shí)際應(yīng)用條件，具有更加廣泛的應(yīng)用范圍；利用了信道狀態(tài)在時(shí)間維度的相關(guān)性和頻率維度的相關(guān)性，具有更加可靠的預(yù)測(cè)精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)的短波通信與認(rèn)知無線電領(lǐng)域，具體涉及一種歷史數(shù)據(jù)缺失條件下的短波多信道聯(lián)合預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

信道預(yù)測(cè)是一種通過利用已知信道狀態(tài)(如信道占用情況，信道質(zhì)量情況等)之間的相關(guān)性來推測(cè)未知信道狀態(tài)的技術(shù)。可靠的信道狀態(tài)預(yù)測(cè)是實(shí)現(xiàn)短波通信組網(wǎng)中快速建鏈、吞吐量?jī)?yōu)化、拓?fù)淇刂坪吐酚蛇x擇的重要支撐技術(shù)。現(xiàn)有方法主要是利用信道狀態(tài)在時(shí)間維度(即連續(xù)多個(gè)時(shí)隙間)的相關(guān)性來進(jìn)行時(shí)域信道狀態(tài)預(yù)測(cè)。然而，現(xiàn)有方法具有如下局限性：

(1)這些方法主要集中于單信道狀態(tài)預(yù)測(cè)，僅利用時(shí)間維度信道狀態(tài)的相關(guān)性，導(dǎo)致預(yù)測(cè)精度有限。實(shí)際中大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析表明，信道狀態(tài)不僅在時(shí)間維度(即連續(xù)多個(gè)時(shí)隙間)上的演化具有規(guī)律性或相關(guān)性，而且在頻率維度(即相鄰多個(gè)信道)上具有規(guī)律性或相關(guān)性。

(2)這些方法運(yùn)行的一個(gè)基本前提是歷史數(shù)據(jù)是完整的，導(dǎo)致應(yīng)用范圍受限。實(shí)際中，歷史數(shù)據(jù)往往是不完整或殘缺的，比如考慮多信道場(chǎng)景，歷史數(shù)據(jù)主要靠頻譜感知獲得，由于感知設(shè)備硬件限制和感知時(shí)延約束等實(shí)際情況，感知設(shè)備往往僅感知部分信道，那么，沒有被感知的信道的頻譜數(shù)據(jù)就是殘缺的。

因此，現(xiàn)有短波信道預(yù)測(cè)技術(shù)存在著單維預(yù)測(cè)導(dǎo)致精度有限、依賴于完整歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)致應(yīng)用受限的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有短波信道預(yù)測(cè)方法存在的預(yù)測(cè)精度有限、應(yīng)用范圍受限的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種歷史數(shù)據(jù)缺失條件下的短波多信道聯(lián)合預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：

步驟1.信道狀態(tài)數(shù)據(jù)的形式化表征：

令m表示信道個(gè)數(shù)，n+1表示時(shí)隙個(gè)數(shù)，多信道狀態(tài)數(shù)據(jù)表征成大小為m×(n+1)的矩陣X；其中：

矩陣X中每個(gè)元素X_ij,i∈{1,...,m},j∈{1,...,n+1}表示第i個(gè)信道在第j個(gè)時(shí)隙的狀態(tài)數(shù)據(jù)；

矩陣X的每行X_i.:＝[X_i1,X_i2,...,X_in+1],i∈{1,...,m}表示第i個(gè)信道連續(xù)n+1個(gè)時(shí)隙的狀態(tài)數(shù)據(jù)；

矩陣的每列X_.j:＝[X_1j,X_2j,...,X_mj]^T,j∈{1,...,n+1}表示在第j個(gè)時(shí)隙m個(gè)信道的狀態(tài)數(shù)據(jù)；

步驟2.多信道聯(lián)合預(yù)測(cè)建模：

假設(shè)前n個(gè)時(shí)隙m個(gè)信道的狀態(tài)數(shù)據(jù){X_.j,j∈{1,...,n}}屬于歷史數(shù)據(jù)，第n+1個(gè)時(shí)隙m個(gè)信道的狀態(tài)數(shù)據(jù)X_.j,j＝n+1屬于待預(yù)測(cè)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，將多信道聯(lián)合預(yù)測(cè)問題建模為式(1)所示的問題：

式(1)中，P_w(X)為歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)矩陣，歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)矩陣可以如式(2)表示：

公式(2)中，X_ij屬于已知的歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)；M_ij屬于缺失的歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)；