电讯技术杂志

电讯技术杂志2019年第12期

• 机器学习在5G超密集网络切换中的应用

  张燕燕,王鹤鸣,姬天相,王军选

  超密集网络（Ultra-dense Network,UDN）作为5G网络架构的关键技术，其切换时延及无效切换等已成为网络发展的巨大挑战。提出了一种基于集成策略的机器学习算法，并结合用户的移动性数据，进行较高精确度的切换预测，减少切换时延及非必要切换等目标。仿真结果表明，采用结合改进机器学习算法的切换策略，不必要切换率降低了40.2%，平均时延降低了28.6%。?

• 一种基于无线携能通信的MEC与用户匹配算法

  陈智雄,肖楠,韩东升

  多接入边缘计算（Multi-access Edge Computing,MEC）和无线携能通信可有效提高用户的服务质量和体验。在计算、通信和能量等资源的约束条件下，用户匹配是优化MEC任务卸载时系统效用的重要方法。针对无线携能通信的MEC网络结构，综合考虑用户的需求差异性和多元化能量供给，建立了基于计算资源、传输资源和能量资源的系统效用函数；以系统效用最大化为目标，采用基于多维背包理论的多轮拍卖，提出了一种适用于多用户和多网络边缘服务器的用户匹配算法。仿真验证了所提用户匹配算法的有效性与可靠性，结果表明所提匹配算法可优化系统资源配置，有效提高整体性能。?

• 民航地空通信自适应抗干扰系统设计与性能分析

  姚元飞,杨巍,陈立强

  在复杂电磁环境下，由于民航地空通信大频偏的要求，滤波器无法滤除波道内的干扰。针对此问题，提出了一种自适应抗干扰系统设计方法。对于落在波道内且与地空通信信号有效频带不重叠的干扰，首先对通信信号进行载波频率估计，然后使用自适应滤波方法进行干扰抑制；对于落在波道内且与地空通信信号有效频带重叠的恒包络干扰，首先重构载波信号，消除对恒包络信号估计的影响，然后根据恒包络信号的特性重构干扰信号并进行干扰分离。实验结果表明，该系统设计方法在不改变民航地空通信架构的前提下，抗有效频带外干扰的能力最大可以提升23.8 dB，抗恒包络干扰的能力最大可以提升39.4 dB，从而可以大幅提高航空飞行安全水平。?

• 一种无人机载超视距通信系统

  王乐,吴平,胡秘

  针对中、高空长航时无人机超视距通信系统普遍采用Ku频段卫星中继存在信号可用带宽有限、干扰源众多、机载端设备较大的现状，提出了一种基于Ka频段卫星的无人机超视距通信系统总体与分系统工程实现方案，并给出了关键设计要素。在详细推导链路计算公式基础上，以前向速率为51.2 kb/s、返向速率为8 Mb/s为例进行了链路余量预算与数值仿真分析，并与传统Ku频段方案在传输速率、抗干扰能力、天线口径等方面进行了分析比较。结果表明，在同等条件下所设计的系统性能可提高20%左右。飞行试验结果验证了该方案的合理性、可行性、有效性和工程可实现性，为无人机超视距通信系统总体设计和工程实现提供了思路与参考。?

• 一种宽带零中频接收前端的设计

  宋嵩,饶浩,梁显锋

  设计了一种宽带零中频解调接收前端，用于实现无人机通信系统高集成度和简化电路方案等。零中频接收前端在925～2 175 MHz载波频段上直接解调10 Mb/s码速率的偏移四相相移键控调制信号，适用于L、S频段的数据传输链路系统。零中频接收电路在10 MHz带宽时，动态增益范围可达到76 dB，射频信号接收灵敏度为-74 dBm。?

• 基于自适应搜索的绝对矩块截断编码的图像压缩

  张茗茗,周诠,呼延烺

  针对现有的固定大小的绝对矩块截断后图像质量不高的问题，提出了基于自适应搜索的压缩算法。首先根据中值确定范围搜索出图像中心阈值，使得图像中心阈值最能代表图像基本内容；然后根据图像中心阈值分段搜索出上下中心，这样在图像块中所有像素与上下中心距离偏差之和最小。该算法确定的上下中心与理想的上下中心一致，与绝对矩块截断编码（Absolute Moment Block Truncation Coding，AMBTC）算法的峰值信噪比最佳值相同，同时耗时较少，可以做到实时处理。仿真结果表明，提出的自适应搜索算法能够较好地提升图像的质量，同时复杂度较低。?

• 一种正前视宽扇区高分辨雷达扫描成像方法

  蒋运辉

  合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）只有照射到飞行方向左、右两侧的感兴趣成像区域时才能处理出高分辨率SAR图像,飞行方向正前方的成像区域就成为了SAR成像的固有盲区。三通道（和、方位差、俯仰差）毫米波单脉冲成像雷达能够实现对正前视场景的二维成像，获取单脉冲图像。提出对SAR/单脉冲图像进行图像配准和融合拼接的方法：首先利用多尺度多方向二维Gabor滤波器组分别对SAR/单脉冲图像进行特征提取，然后对两组特征矩阵进行归一化互相关匹配，对匹配好的图像进行像素级融合处理，得到完整的正前视宽扇区高分辨雷达图像。试验数据成像处理结果表明，所提复合成像算法能够对飞行正前方宽扇区范围内进行高分辨成像，有效解决了工程实际中碰到的正前视高分辨成像盲区的难题，对于前视雷达成像侦察、弹载雷达目标区域景象匹配、飞行器夜航、盲降等具有一定的工程实际意义。?

• 基于CVD和Radon变换的旋翼无人机识别

  蒋留兵,姜风伟,车俐

  在无人机的检测与识别过程中特征提取尤为重要。针对在低信噪比下由于提取特征困难且鲁棒性较差导致的识别效果不理想的问题，提出了一种基于改进的CVD（Cadence-Velocity Diagram）和Radon变换的特征提取方法应用于识别旋翼无人机。该方法通过提取目标的频率信息、峰值信息和边缘信息作为特征，运用K近邻分类器进行分类识别。仿真结果显示，在信噪比为-15 dB的条件下能够达到96.67%的识别精度。所提方法在低信噪比下识别效果明显优于SVM和朴素贝叶斯等算法。?

• 基于多尺度残差网络和小波变换的LPI雷达信号识别

  刘赢,田润澜,董会旭

  针对复杂战场电磁环境下的低截获概率（Low Probability of Intercept,LPI）雷达信号识别问题，提出了一种基于小波变换和多尺度残差网络的识别方法。首先利用离散小波变换提取LPI雷达信号的时频特征；然后利用多尺度残差网络的多层特征提取网络对输入信号进行深层自主学习，以获取原信号时频数据的分布式特征，从而实现对雷达信号的识别预测。在不同信噪比条件下对不同调制样式信号进行实验，证明了所提方法的可行性与有效性，以及较高的识别率和泛化能力。?

• 窗口大小自适应的空间耦合LDPC码译码算法

  周华,王雪

  空间耦合低密度奇偶校验（Spatially-Coupled Low-Density Parity-Check,SC-LDPC）码具有接近香农限性能，基于置信传播译码算法，窗口译码（Windowed Decoding,WD）能够获得较小延时的同时也存在一定的局限性。为了进一步提高WD的译码性能，对SC-LDPC码的窗口译码算法提出了提前终止译码和动态调整窗口大小相结合的改进方法。该方法监测窗口大小的动态变化及相应窗口的平均迭代次数，通过加性高斯白噪声信道下的仿真分析，与传统窗口译码相比，其误码率降低，且计算复杂度更低。?

• 面向ICN的非合作博弈优化缓存策略

  郭建宇,周金和

  针对信息中心网络（Information-Centric Network，ICN）的缓存分布问题，提出了一种基于非合作博弈算法(Non-cooperative Game)的优化缓存策略。算法将ICN网络建模成复杂网络，采用非合作博弈框架，兼顾用户服务质量（Quality of Service,QoS）的情况下，综合缓存节点距离、能效和流行度对网络中每个节点构建相应的效用函数，采用分布式迭代算法解出非合作博弈的纳什均衡解，得到全局最优的效用函数值，获取最佳的缓存分配结果。仿真结果表明，在用户请求次数和请求内容流行度不断增加的情况下，使用非合作博弈算法可以减少网络整体能耗，提高平均缓存命中率，减少平均响应跳数。?

• 无线Ad Hoc网络中基于活跃节点数预测的时隙ALOHA算法

  黄盛

  针对采用时隙ALOHA算法的无线Ad Hoc网络，考虑数据包到达的动态性与数据包传输的随机性，以最大化吞吐量为目标，同时满足数据队列稳定性，构建了关于接纳控制与竞争接入的随机优化问题。由于在时隙ALOHA算法中数据包传输的最优概率取决于无线Ad Hoc网络中数据队列非空的活跃节点数，提出了一种基于活跃节点数预测的时隙ALOHA算法。该算法要求无线Ad Hoc网络中的所有发送节点实时地侦听通信信道的忙闲状态，计算基于信道状态的活跃节点数条件期望，从而动态地预测无线Ad Hoc网络在不同时刻的活跃节点数，达到网络节点依据局部网络状态信息自适应地优化数据包传输概率的目的。仿真结果表明，所提算法能够有效估计无线Ad Hoc网络在每个时隙的活跃节点数，从而显著提升网络吞吐量并且降低数据包的平均排队时延。?

• 节点影响力下的改进SIR传播模型

  陈紫扬,张月霞

  研究不同影响力的节点在复杂网络信息传播过程中产生的作用，对于分析舆论传播、预防谣言扩散、引导信息传递等方面具有重要意义。针对传统易感-感染-移出（Susceptible-Infected-Recovered，SIR）模型认为网络中所有节点性质相同，在信息传播中具有相同的接触感染率和恢复率的问题，提出了节点影响力下的改进SIR传播模型——NI-SIR（Node Influence SIR），并对其阈值推导过程展开深度分析。首先，将复杂网络中的节点按照影响力的不同进行分类，不同类别的节点赋予其不同的接触感染率及恢复率，达到模拟真实信息传播过程的目的；其次，对NI-SIR模型的阈值进行推导，从而为进一步判断疾病是否流行或信息扩散的趋势打下理论基础；最后，通过在真实数据集的实验对比，证明NI-SIR模型的偏差率明显低于传统SIR模型，在真实网络中有更好的适用性。?

• 一种适用于D2D通信的启发式接入算法

  宋选安,李晖,张瑞清,郭云翔,王天赐

  直通通信（Device-to-Device，D2D）技术是5G移动通信的关键技术之一，蜂窝网络中的D2D通信用户接入技术及其性能研究等已成为热点问题。基于一种新型随机几何网络模型，通过研究D2D用户对蜂窝用户的上行链路频谱资源的复用，提出了一种D2D通信启发式接入算法，并同随机接入算法进行了比较分析。仿真结果表明，随机几何模型易于分析链路的信干噪比，更符合未来移动通信密集组网和用户分布特点；该模型下的启发式算法比随机算法的性能更优，算法具有收敛快、接入性能好和接入简单的特点，具有更好的实用价值。?

• 基于参数选择的数字预失真处理

  缪翔,万发雨,王磊,李彬鸿

  数字预失真系统中，高精度预失真通常需求高阶多项式，而高阶多项式会导致预失真计算量的急剧上升。针对记忆多项式级数与预失真精度的矛盾，提出了一种基于参数选择的数字预失真结构，使用低阶多项式实现了对复杂度高的功率放大器高精度预失真处理，同时避免了计算量的上升。基于一组功率放大器的实测数据进行仿真，验证了参数选择方法相比于传统方法在同计算量的条件下精度的提升；并以正交频分复用信号作为输入信号进行仿真，得到了21 dB的邻近信道功率比抑制效果，相比于传统方法有6 dB的提升。?

• 基于STPA的机载平视显示系统安全性分析

  王鹏,李浩,赵长啸,邢培培

  平视显示（Head-up Display，HUD）系统属于航电安全关键系统，可以提高低能见度下的飞机运行安全，需要在系统研制过程中开展完善的风险识别与分析。随着系统复杂性的增加，传统方法很难捕获系统组件交互带来的危险。为此，采用系统理论过程分析（Systematic Theory Process Analysis，STPA）对HUD进行分析，充分考虑系统的多方交互，识别系统潜在的不安全控制行为，同时利用时间自动机理论及其工具UPPAAL对系统进行建模，验证STPA识别的不安全控制行为；最后设计了一个路径算法，对导致其发生的危险路径进行检索。结果表明，该方法能够识别出系统潜在的危险及其原因，减少了人为因素对分析的影响。?

• 平面近场诊断在相控阵天线通道幅相性能测试中的应用

  杨顺平,朱晓林

  传统的平面近场诊断在通道测试时由于互耦，得到的检测值为所有通道叠加的结果，不利于单个通道信息的提取。为了去除互耦，提出了矢量旋转和近场口面诊断相结合的方法，理论上能实现对相控天线单个单元的幅度相位的检测。对该方法进行误差分析，得到了各个误差源对该方法的影响大小。通过实验验证，证明了该方法有效地减小了互耦影响，能提取单个通道的近场、远场信息，并能为相控阵天线通道校准和故障检测提供有效的手段。?

• 相控阵雷达T/R组件的效费比随机petri网维修模型

  蒋伟,盛文,王挺,鲁力

  针对T/R组件在备件库存、保障模式以及维修策略方面的特点，建立了两级维修保障体制下相控阵雷达的效费比随机Petri网模型。首先对随机Petri网性能存在的不足进行分析，并对其进行改进，引入抑制弧和全局时间，建立了多部件条件下不同连接方式的系统Petri网模型；其次以多部件当中的k/N系统连接方式为基础，建立了相控阵雷达系统的Petri网模型并进行实例验证；最后对模型中的使用可用度和单位时间维修费用进行分析。实例仿真表明，该Petri网模型可信度高，可以分析基层级和基地级初始备件数量、维修策略参数(m,N?G)对系统保障效能的影响，克服了传统解析方法建模的局限，更加贴合实际。?

• 飞机监视应用系统、航迹融合与ADS-B In应用

  王洪

  来自地面、他机和本机的多种航迹数据源为飞机的监视系统带来了新的应用，这些应用在飞行的各个阶段，辅助飞行员更加安全、有效地操作，减轻管制员对每架飞机的负荷。介绍了飞机监视应用系统的架构、组成和作用，讨论了航迹融合的过程以及对多种数据源的整合，总结了建立在ADS-B In基础上的8种应用，梳理了飞机监视应用系统、航迹融合和ADS-B In之间的关系，对飞机监视应用形成了概略的认知。?

• 海面舰船SAR成像全动态模拟研究综述

  祝明波,丁向荣,孙铭浩

  开展海面舰船合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)成像模拟具有重要的军事应用价值。为解决模拟的逼真性问题，从模拟方法、场景构建、动态考虑等方面介绍了海面舰船SAR成像模拟的国内外研究概况，总结了全动态场景构建与实时性解决方法这两大实现全动态模拟的关键技术，指出目前国内外对于海面舰船SAR成像全动态模拟的研究基本处于空白，关键在于全动态场景构建与实时性实现，相关工作基础较好。最后对下一步研究工作进行了展望。?