电讯技术杂志

电讯技术杂志2019年第11期

• 一种基于3D-BN-VGG网络的行为识别算法

  吴进,李聪,梁爽,闵育,吴汉宁

  针对当前人体行为识别准确率低、计算量大等缺陷，提出了一种基于三维卷积神经网络（3D Convolutionnal Neural Network，3D-CNN）结合批量归一化（Batch Normalization，BN）及改进的视觉几何组(Visual Geometry Group,VGG)网络的行为识别算法。该算法首先对3D-CNN结构进行优化，在三维空间采用了多个小卷积核卷积层堆叠的Block结构；同时在网络结构中引入BN算法，将卷积层输出的特征图每一维进行独立的批量归一化处理；之后在Block结构中增加了Dropout层以提高网络泛化能力以及将3D-CNN网络层数加深到了13层，提高了高层次抽象特征的提取能力；最终使用softmax进行分类得出结果。实验结果表明所设计的3D-BN-VGG网络在行为识别方面有较高的识别率。?

• 能量收集无线传感器网络中的排队分析

  寇名扬,叶通

  在能量收集无线传感器网络中，节点可充电电池的容量和缓存大小会直接影响系统性能。因此，正确理解电池容量和缓存大小对性能产生的影响，对节点的设计具有重要意义。然而现有文献通常把数据到达和能量到达简化成泊松过程，无法刻画传感器数据和能量到达均具有突发性的实际情况。为了准确刻画数据和能量的到达过程，采用两状态Markov调制的on-off流模型描述数据和能量的突发到达过程，利用虚拟队列刻画数据缓存的占用情况和能量状态之间的相关性，并对虚拟队列进行排队分析，得到丢包率和平均延迟的表达式。通过数值研究和仿真验证了不同数据缓冲区大小、电池大小对传感器性能的影响，并针对不同数据到达突发度提出了缓冲区大小和电池大小的设置建议。?

• 感知/传输帧结构下基于有效容量的多功率分配策略

  陈恬,杨守义,郑燕,付豪

  传统认知无线网络功率分配时，一般假定主用户（Primary User，PU)状态在一帧内不发生变化，并且未考虑传输时延的问题。在下一代移动网络中，由于主用户活跃程度的提高以及严格的时延要求，上述问题是功率资源分配时亟需考虑的重要方面。针对这种问题，以最大化认知用户可获得的有效容量为目标，采用基于感知/传输帧结构的四状态三功率传输策略，从而满足时延约束要求，且考虑了主用户的活跃程度。建立了系统以及状态转移模型，设计了使用服务质量(Quality of Service，QoS)约束的平均信道有效容量优化函数，采用Lagrangian方法详细分析推导了最佳有效容量的理论近似值，并对影响有效容量的不同因素进行了仿真分析。与传统的传输策略相比，在保证主用户正常通信的前提下，采用所提算法，认知用户的有效容量得到了显著提高。?

• 基于优化RBF神经网络的无线室内定位

  刘夏,莫树培,何惠玲,杨军

  针对径向基函数（Radial Basis Function,RBF）神经网络算法在无线网络室内定位中拓扑结构和网络参数难以确定，其定位效果不理想的问题，提出了一种用核主成分分析的模糊C均值聚类算法（Fuzzy C-Means clustering algorithm based on Kernel Principal Component Analysis,KPCA-FCM）和模拟退火自适应遗传算法（Simulated Annealing adaptive Genetic Algorithm,SAGA）优化RBF神经网络的无线室内定位算法。首先利用KPCA对原始训练数据样本进行数据预处理，再通过KPCA-FCM算法计算出最优聚类数目和聚类中心点；其次将聚类数目和聚类中心点作为隐含层神经元个数和中心值，创建RBF神经网络，并将其网络参数映射到SAGA算法中；再次由SAGA算法进行网络参数寻优，把最优的解映射回RBF神经网络；最后利用样本数据对RBF神经网络进行训练和测试，完成建立RBF神经网络算法模型。实验表明，在相同的环境中，所提算法比传统RBF神经网络定位精度提高了48.41%。?

• 墙体参数模糊下穿墙雷达运动目标成像

  孙延鹏,陈莉,屈乐乐

  针对墙参数模糊条件下运动目标成像速度慢、墙参数重建精度差等问题，提出了一种改进拟牛顿-粒子群优化(Limited Broyden Fletcher Goldfarb Shanno-Particle Swarm Optimization，LBFGS-PSO)算法，建立了LBFGS-PSO算法模型，解决了传统拟牛顿算法和粒子群算法计算速度慢、误差较大等问题。该算法与块正交匹配追踪（Block Orthogonal Matching Pursuit，BOMP）算法相结合不仅可以精确重建边墙位置，还能够准确地重建多径效应环境中的运动目标和静止目标，算法的计算速度和精度得到了一定程度的提高。仿真结果和数据分析验证了所提方法的性能。?

• 一种改进的外辐射源雷达直达波对消算法

  李坤合,芮义斌

  针对外辐射源雷达的直达波对消技术，传统的变步长对消算法依据参考信号或对消后瞬时误差进行步长调整，对于剩余的目标回波等信号也产生了抑制效果，同时影响了直达波信号的对消效果，为此，提出了一种基于对消信号与直达波的相关性的Sigmoid函数变步长最小均方(Variable Step Size LMS based on Sigmoid function，SVSLMS)算法，根据对消后的信号与直达波的相关性进行步长调整。理论分析与仿真结果表明，改进的SVSLMS算法对直达波对消有更快的收敛速度，同时对目标回波信号的影响更小。?

• 一种基于二重特征分解的稳健波束形成方法

  赵文彬

  针对强干扰背景下的弱目标被动探测与定位问题，提出了一种基于特征分解的稳健波束形成方法。首先搭建了一个由信号子空间与干扰方向导向矢量组合的特殊矩阵，理论推导了该矩阵特征向量与信号导向矢量间的内在关系，并证明这种数学关系仅与信号间相对方位有关，与信号能量无关；接着利用该关系，构造了能够抑制训练数据中期望信号并保证其余信号功率不变的预处理矩阵；最后对预处理后的训练数据，结合对角加载方法，获得最终波束形成方法的权向量。仿真实验证明，在干扰区间已知时，该算法在保证波束形成的稳健性同时，具有更强的干扰抑制能力。?

• 基于相控阵天线的空分复用技术及其容量分析

  杨亦韬,马正新,王毓晗,刘含宇

  无人机中继下行方式大多为时分复用（Time Division Multiplexing,TDM）。在TDM以时间资源划分用户的基础上，吸收现有的多波束通信系统的思想，利用相控阵天线技术引入空间资源，提出了一种基于点波束指向逐包快速调整的空分复用(Space Division Multiplexing,SDM)技术。该SDM技术根据数据包的目的地址实时调整点波束天线的指向，在所有波束使用相同频率、相同带宽、相同调制方式的情况下，中心站利用数量较少的波束与大量用户站的通信。在加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise,AWGN)信道下，通过计算和仿真分析验证了新型的SDM下行方式相对于TDM下行方式能够极大提高下行的信道容量。?

• 一种全空域电扫球面相控阵单脉冲角跟踪方法

  冯林高

  针对目前全空域球面相控阵测控系统在过顶跟踪时存在跟踪性能下降的问题，对角跟踪系统进行建模分析，得出了常规角跟踪系统过顶性能下降原因，提出了一种基于三维直角坐标系表示的方向矢量角跟踪方法。该方法通过优化角跟踪系统架构，设计合适的角跟踪环路滤波器参数，能够避免常规角跟踪方法跟踪变量的非线性转化，从而实现对全空域无盲区稳定跟踪。仿真验证显示该方法在全空域均有很好的跟踪性能，具有较好的工程应用价值。?

• 任意信息速率的GMSK信号调制解调方法

  唐智灵,李铖,李思敏

  高斯滤波最小频移键控（Gaussian Filtered Minimum Shift Keying，GMSK）具有较好的旁瓣衰减性能和恒包络特性，适用于航天通信领域，其通信信息速率可以任意设置无疑能够拓宽其应用范围。但因为GMSK调制采用的高斯滤波器的特性与信号的3 dB带宽、符号的持续时间有关，所以信息速率的任意性增加了GMSK调制与解调的复杂性。在利用Laurent分解法分析任意信息速率下GMSK信号调制、解调原理的基础上，提出了基于Cordic算法与查表法相结合的调制方法，以及基于改进的分组式Viterbi算法的解调方法。通过Matlab对提出的方法进行了仿真验证并利用FPGA硬件平台实现该算法，最后使用误码仪测试了信号的传输特性。实验结果表明，该方法可以实现任意信息速率的GMSK调制与解调，具有一定的工程应用价值。?

• 一种基于方向标记的有限反馈量化方法

  韩东升,刘叶,陈智雄

  随着天线数目和反馈比特数的增加，大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）信道向量量化的复杂度大幅增加。为此，提出了一种基于方向标记的有限反馈量化方法。该方法将码本中码字进行分组，每组选取一个向量作为方向标记向量，在进行量化时，信道向量首先与各组方向标记向量进行比较，将与信道向量最接近的方向标记向量所在组选为待选码本组；在待选码本组内进行下一步量化，最终选出与其最接近的量化向量为最优码字。复杂度分析与仿真结果表明，所提方法缩小了待选码字的数量从而降低了计算复杂度，是系统性能与计算复杂度的一种折中。?

• 一种小波变换下的ADS-B信号增强算法

  李佳芯,王伟,高勇

  S模式的广播式自动相关监视技术（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,ADS-B）是目前空中交通管制大力推广的技术，但ADS-B信号在远距离传输过程中，由于传输信道的影响，会出现幅度减小和能量衰减等问题，从而导致接收到的微弱ADS-B信号不能正确译码。针对这种情况，提出用小波变换对信号做增强处理的方法，首先改进小波系数，接着确定分解层数，再利用重构指数来选取最优小波基，最后对阈值进行改进，考虑在不同的小波分解尺度上选取不同的阈值。对实际数据进行测试的结果表明，该算法能有效地对ADS-B信号进行增强，对信号强度为-94 dBm的微弱信号也能正确译码，译码准确率明显提高，对空中管理、空间安全等实际应用有一定意义。?

• Multi-h CPM简化接收机研究

  上官泽胤,杨文革

  考虑到Multi-h CPM（Continuous Phase Modulation）最大似然接收机结构复杂难以工程实现，提出了一种基于Laurent分解和状态空间分类（State-Space Partitioning,SSP）的接收机结构。首先详细介绍了Laurent分解的基本原理，并通过对相位幅度调制（Phase Amplitude Modulation，PAM）脉冲截断和平均两步处理，大大减少了匹配滤波器的数目和网格状态；其次在倾斜相位基础上，介绍了状态空间分类原理，进一步简化网格状态，并引入判决反馈，提高了误码性能；最后给出了Laurent-SSP简化接收机的结构，并分析联合算法的优越性。对ARTM TierⅡ信号进行仿真，结果表明，Laurent-SSP简化接收机所需的匹配滤波器和网格状态数目分别为最大似然接收机的3/128和1/16,在10?－5误码率下的性能损失仅为0.2 dB。?

• 一种Mark XIIA模式5信号的分选方法

  吕敏

  针对复杂电磁环境下北约新型Mark XIIA模式5信号分选难度大的问题，提出了一种基于空域、时域特征的信号分选方法。通过方位角对脉冲序列进行聚类，研究前导脉冲偏移量生成规则，提出了基于通信安全有效性间隔与交错索引的框架识别算法。通过改进的脉冲重复间隔（Pulse Repetition Interval，PRI）变换法对信号进行周期估计，实现同向交错信号分离的目的。通过仿真对比，该框架识别算法对动态偏移的脉冲信号有很好的识别效果，能在更低信噪比条件下识别正确率达到90%。此外，改进的PRI变换法对抖动范围10%的周期信号，估计误差不超过2%。?

• 基于SDN和MEC的5G VANET架构及其性能分析

  谷晓会,章国安,孔德尚

  为了在大规模的车载自组织网络（Vehicular Ad-hoc Network,VANET）中提供灵活的网络管理、控制和提高资源利用率，结合软件定义网络（Software Defined Network，SDN）、云无线接入网络（Cloud Radio Access Network，C-RAN）和移动边缘计算（Mobile Edge Computing,MEC），提出了一种分层的5G VANET架构（5G MEC VANET），能够支持智能交通系统各种功能和应用的动态特性，同时降低网络管理成本。此外，位于网络边缘的MEC框架避免了车辆与路边基站的频繁交互，减少了数据传播延时。仿真结果表明，与传统VANET和5G VANET架构相比，所提出的架构降低了传播时延，提高了网络带宽吞吐量，同时减少了控制器开销。?

• 单权值优化发射波束MIMO传输方案

  陈闽鄂,周渊平,苗荣臻,周鑫

  针对无线通信系统越来越高的传输速率需求，提出了一种新的多天线传输方案。该方案将非正交多址接入与波束形成相结合。在发射端，多路信号进行加权叠加，然后对该叠加信号加权形成波束。在接收端，将信号的能量、误码率等信息反馈到发射端用于权值优化。发射端收到反馈信息后，根据误码率对叠加权值进行调整，然后用单权值优化方法对波束权值进行调整，两部分联合优化提高系统的综合性能。实验仿真结果表明，与以往提出的多天线传输方案相比，该方案的传输速率和权值收敛速度都有所提高。?

• 外部信息自适应更新的SCMA系统译码方案

  邓晋,梁燕

  现有上行稀疏码多址接入（Sparse Code Multiple Access，SCMA）通信系统采用的译码算法中，基于串行策略的消息传递算法（Message Passing Algorithm，MPA）因其在每次迭代过程只选择单个消息进行更新，存在着收敛速度较慢等问题。针对以上问题，提出外部信息自适应更新的MPA算法，每次迭代过程中自适应选取多个残差值较大、相互独立的节点，更新其外部信息以达到提高计算效率的目的。仿真结果表明，该算法可有效提升译码性能，在计算复杂度与译码性能之间取得了较好的平衡。?

• 超密集组网下基于链路效率的多连接小区选择算法

  秦钰莹,孙长印

  在5G超密集网络场景下，通过用户双/多连接技术可提高用户吞吐量，降低频繁切换带来的链路失效率。但是，随着链接数的增加，链路管理和资源分配带来的控制信令开销将增加，多链路带来的边际效益递减。为此，提出了多连接链路效率的概念，据此设计了基于链路效率的小区选择算法。该算法基于最大化用户和平均链路速率问题，在基站端及用户端采用变量松弛和拉格朗日对偶分解法来求解。仿真结果表明，多连接的小区选择问题能提高系统吞吐量，在获得更大的用户和速率的同时，也带来链路使用效率的提升。?

• 双边滤波下局部强度与梯度融合的小目标检测

  张国峰,艾斯卡尔·艾木都拉

  针对红外小目标在复杂背景下难以检测的问题，提出了一种利用局部强度和梯度融合来增强目标抑制背景杂波的算法。首先通过双边滤波技术得到去噪图像，然后利用目标区域与局部邻域的强度差异和梯度向量获得融合图像，最后采用自适应阈值分隔技术成功检测出小目标。理论分析和实验评估结果表明，该算法能够很好地抑制高斯噪声和背景边缘，相比于传统的检测算法，其检测性能显著提高，鲁棒性能较好。?

• 调频连续波雷达泄漏信号抑制技术综述

  谭瑷军,谭泽富,燕曼君

  泄漏信号的抑制技术是提高调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW）雷达系统整体性能的关键点，一直受到业界以及学术界的广泛关注。综述了FMCW雷达泄漏信号抑制技术在国内外的发展历程及现状；分析了解决FMCW雷达中信号泄漏问题的关键技术，可归纳为基于收发天线控制的隔离技术、基于收发通道的对消技术以及基于现代信号处理的泄漏抑制技术，并详细讨论了各技术的原理、实际应用、优缺点；最后给出了FMCW雷达泄漏信号抑制技术研究的建议。?