一种数据自适应无线通信信道预测方法、存储介质及设备与流程

文档序号:24069271发布日期:2021-02-26 14:20阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种数据自适应无线通信信道预测方法,其特征在于,包括以下步骤:s1、存储通信系统从初始时刻到当前时刻接收端接收到的发射端发射的导频信号对应的信道状态信息;s2、基于ljung-box检验、brock-dechert-scheinkman检验以及augmented-dickey-fuller检验分析步骤s1保存的信道状态信息时间序列的随机性、非线性以及平稳性,得到信道序列的数据特征;s3、基于变分模态分解对步骤s2的信道序列数据特征进行预处理,提取信道序列数据的频域特征,得到多个不同频率的窄带模态信号;s4、结合步骤s2的信道数据分析方法和步骤s3的信道数据分解方法,基于不同模态信号的数据特征,对各个模态分别设计不同重量的自回归模型,得到对原始信道序列的预测结果。2.根据权利要求1所述的数据自适应无线通信信道预测方法,其特征在于,步骤s2中,通过信道估计方法得到信道状态信息,通过在一系列的导频信号处实施信道估计,得到信道状态信息序列,记为将信道估计得到的信道状态信息序列拆分为实部和虚部两部分,分别记为t为导频信号的长度。3.根据权利要求2所述的数据自适应无线通信信道预测方法,其特征在于,随机性检验具体为:针对实部信道序列首先利用lb方法对序列的随机性进行检验,即信道序列滞后相关的存在性分析,确定原假设h0和备择假设h1;构造检验统计量t为信道序列的样本数量,统计量服从自由度为m的卡方分布,给定显著性水平α,对应的拒绝域为原假设h0成立意味着信道序列是白噪声序列,否则认为信道序列间存在相关性,可预测;非线性检验具体为:借助ar模型拟合信道序列,将模型的拟合残差序列记为r=[r1,r2,

,r
t
];对线性模型拟合的残差r分析其独立性,这一步采用bds检验法,设用于信道序列检验时的原假设h0和备择假设h1;根据关联积分给出最终的bds检验统计量:σ(δ)是的标准差,统计量的渐进分布为n(0,1);平稳性检验具体为:根据平稳信道序列的一阶矩以及二阶矩的特征,确定原假设h0和备择假设h1如下:h0:ρ=1h1:ρ<1其中,ρ是adf检验估计模型中的参数,原假设h0成立时信道数据中存在单位根,即信道数据非平稳,否则信道数据是平稳的。
4.根据权利要求1所述的数据自适应无线通信信道预测方法,其特征在于,步骤s3中,利用希尔伯特滤波器将信道序列模态信号u
k
(t)变换为解析信号,只有正频率部分被保留;利用傅里叶变换的性质,通过频谱搬移将得到的解析信号频谱迁移至基带;对得到基带信号求导,对二范数的取平方来计算某一模态k的带宽,求和得到所有模态的总带宽;使用增广拉格朗日乘子法引入二次惩罚项和拉格朗日乘子松弛,得到无约束优化模型,利用plancherel-fourier等距定理把信道从时域变换到频域,进一步利用交替方向乘子法进行求解,得到多个不同频率的窄带模态信号。5.根据权利要求4所述的数据自适应无线通信信道预测方法,其特征在于,无约束优化模型如下:其中,α是用来调整模态的总带宽和约束条件间的权重,二次惩罚项用于信道数据去噪,最后的拉格朗日乘子项用于约束模态信道序列可以无损的恢复原始的信道序列,u
k
表示分解得到的第k个模态信号,ω
k
表示第k个模态的中心频率,δ(t)表示冲激函数,j为虚数单位,λ表示拉格朗日乘子。6.根据权利要求4所述的数据自适应无线通信信道预测方法,其特征在于,利用交替方向乘子法进行求解的迭代方式如下:向乘子法进行求解的迭代方式如下:向乘子法进行求解的迭代方式如下:算法的终止条件为:其中,τ和∈分别是拉格朗日乘子迭代的步长和算法终止的阈值,表示第k个模态在第n+1次迭代过程中得到的频域信号,α是一个预定义的惩罚因子,表示第k个模态通过第n次迭代得到的重心频率,f(ω)表示为信道序列经傅里叶变换得到的频域信号,λ
n
(ω)为通过第n次迭代得到的拉格朗日乘子。7.根据权利要求1所述的数据自适应无线通信信道预测方法,其特征在于,步骤s4中,第k个模态信道序列建模如下:其中,p
k
为第k个ar模型的阶数,z
k,t
为高斯白噪声。8.根据权利要求7所述的数据自适应无线通信信道预测方法,其特征在于,对于分解得
到的第k个模态信号,建立自回归模型,具体为:y
k
=x
k
α
k
+z
k
其中,表示第k个模型的参数,模型的参数,对于分解得到的第j个模态对应ar模型的定阶,使用hic准则定义为:其中,k=0,1,

,p
j
,σ2(k)是给定阶数p
k
=k时白噪声方差的估计值;最后选择使hic最小的k作为对应模态ar模型的阶数。9.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质,其特征在于,所述一个或多个程序包括指令,所述指令当由计算设备执行时,使得所述计算设备执行根据权利要求1至8所述的方法中的任一方法。10.一种计算设备,其特征在于,包括:一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序,其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行,所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1至8所述的方法中的任一方法的指令。
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