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LEO衛星移動通信系統CSI預測分析

LEO移動衛星通信系統由于具有較短的在LEO衛星系統中,由于鍊路的長時延以及衛星的快速移動,為了保證自适調制編碼、波束賦形等技術的有效性,信道狀态資訊的預測擷取是必不可少的。

A.信道模型

衛星移動通信系統中接收信号可以表示為:

LEO衛星移動通信系統CSI預測分析
LEO衛星移動通信系統CSI預測分析

B.衛星移動信道的可預測性

在LEO衛星通信系統中,由于衛星所處位置較高,是以衛星通信系統中一般會都有直射路徑的存在,而反射等多徑分量比地面蜂窩通信系統中要少一些,在不考慮頻率選擇性的情況下,信道是可預測的。在不同的信道衰落狀态,多徑引起狀态内的信号頻率選擇性衰落,衰落過程可以采用瑞利分布進行描述,相對于由遮蔽引起的大尺度衰落來講,此過程是一個快衰落過程。多徑信号在使用者移動過程中會發生多普勒頻移,造成信道的時間選擇性衰落。多普勒頻移越大,信道相關時間越短,變化越快,此時信道的相關性将決定信道短時内的可預測性。隻要選擇合理的信道相關時間,對衛星信道的預測即是可行的。下面我們簡單介紹兩種較為常用的預測模型,ARIMA和HAllen提出的長時預測模型。

1)     ARIMA模型

ARIMA是一種常用的時間序列預測模型,這個模型一旦被識别後就可以從時間序列的過去值及現在值來預測未來值,包括移動平均過程(MA)、自回歸過程(AR)、自回歸移動平均過程(ARMA)以及ARIMA過程。這個模型已經被證明在進行短時預測時有很好的性能,并且具有嬌小的計算複雜度。但是,由于此模型是根據序列的相關特性來進行預測的,當所需預測時長增加時,由于相關性越來越差,得到的結果也越來越不準确。