基于EGARCH过程的电磁频谱占用状态波动特性分析

王 磊 苏东林 谢树果 王国玉

(北京航空航天大学电子信息工程学院 北京 100191)

1 引言

无线电频谱的占用(空闲)状态是衡量电磁频谱利用程度和电磁环境变化特性的重要指标。根据大量电磁频谱感知数据，建立反映频谱占用状态变化规律的数学模型，进而实现频谱占用度的精确拟合与预测，对于提高无线电管理中频率分配的准确性，深入掌握空间电磁环境变化规律，以及提升认知无线电中动态频谱接入效率具有重要价值。受电磁辐射源频谱参数变化、电波传播的衰落特性以及无线电监测设备的性能差异等因素影响，频谱占用状态表现为与时间、空间和频率等相关联的非平稳随机过程，采用确定性方法难以准确刻画频谱行为和电磁环境变化的内在特征。

当前国内外对电磁频谱状态的建模和变化研究基于两种随机时序分析方法展开。一是将无线电信道随时间变化描述为在占用和空闲两个离散状态之间转换的马尔科夫过程，并利用信道状态转移概率反映信道状态在时域上的相关性[1-3]。这种方法在解决信道状态随时间长度增加呈指数增长的问题时遇到很大困难，而且单纯提高马尔科夫阶数并不能带来频谱状态预测准确度的显著改善[4]。二是基于无线电业务频段采用频谱占用度等统计量来描述频谱状态的时域变化，形成以时间先后顺序排列的频谱占用状态时间序列。这种方法在不需要先验知识的前提下，能够根据频谱状态的样本时序建立相关时间序列模型，定量刻画频谱状态的动态变化规律，进而预测和控制频谱状态的未来行为。……