电讯技术杂志

电讯技术杂志2019年第2期

• 融合信誉评估与巡查机制的WSN能量高效安全成簇算法

  胡向东,邢有权,何文祥

  无线传感网（Wireless Sensor Network,WSN）因节点众多、通信开放、资源有限，且通常部署在无人值守区域，表现出明显的安全脆弱性。提出了基于具有能量高效特征巡查机制的WSN安全应对模式，设计出了一种融合信誉评估与巡查机制的WSN安全成簇算法：首先构建簇化层次式网络模型，基于节点的剩余能量和簇质心距离选取簇头节点，提升节点能量消耗的均衡性；并建立节点信誉评估模型，通过巡查机制随机检测节点的通信行为，基于节点行为对信息安全的威胁程度，利用指数函数计算并及时更新节点的信誉值，放大性地惩罚节点的异常行为，有助于节能和快速发现恶意节点。仿真测试结果表明，算法能够均衡传感器节点的能量消耗，在不明显缩短网络生命周期的情况下，对无线传感网中恶意节点具有较高的检测速率和97%的检测率。

• 基于指导型盲源分离和非高斯准则的全双工认知

  骆忠强,李成杰,熊兴中

  为了克服半双工认知中存在的静态感知问题和常规全双工认知中残余自干扰限制的影响，提出了一种基于指导型盲源分离和非高斯准则的新型全双工认知方法。该方法将频谱感知和数据传输设计于同位置执行，避免在感知信息中的任何不匹配和资源损失，利用同位置配置中已知的次用户信号作为指导信号辅助执行盲源分离工作。在分离处理后，利用相关性识别出次用户自发信号，另一个信号通过非高斯准则判定，进而判决主用户的活动状态。仿真实验分析和讨论验证了所提方法的有效性，与基于自干扰消除的全双工频谱感知方案相比在计算复杂度和感知性能上具有明显的优越性。

• 一种试验场无线电辐射源模拟器测量与监视系统

  潘柳

  基于超宽带采集存储技术构建了测量与监视系统，实现了对无线电监测系统试验场中的模拟无线电监测目标信号群的测量与监视。重点研究了基于并行交替采样的超宽带信号高速采集技术、基于固态磁盘(Solid-State Disk,SSD)阵列流水拼接的海量数据实时存储技术和基于统一计算设备架构(Compute Unified Device Architecture,CUDA)的超宽带信号频谱分析技术等关键技术。测量与监视系统工作频率范围为1.5 MHz～22 GHz，单通道采集速率可达5 GB/s，三通道实时带宽达到6 GHz，最大存储容量达到48 TB，满足对无线电监测系统试验场中通信、导航、雷达等多路模拟无线电监测目标信号进行测量与监视的使用需求。

• 基于时间序列聚类的多雷达数据融合

  张乾君

  针对多雷达数据融合问题，提出了基于时间序列的聚类算法，用于实现航迹相关，即以时间序列为基础把聚类模型转化为基于特征匹配的聚类算法。进一步考虑到多目标密集时，部分来自不同目标的数据可能比来自同一目标的数据更接近，易导致关联错误，为此提出了基于时间序列的模糊聚类算法。对上述两种算法的聚类结果，应用卡尔曼滤波器实现滤波跟踪，在不同的情况下仿真后发现，在跟踪目标较少且相互位置较远的情况下，两种算法均有效，在跟踪目标较多且相互位置靠近的情况下，基于时间序列的模糊聚类算法更有效。

• WDM光网中的一种邻域加权累积的波长分配策略

  袁俊岭,张迪,张启坤,李旭红

  针对光核心传送网中单纤场景下的路由选择与波长分配（Routing and Wavelength Assignment,RWA）问题，提出了一种邻域加权累积的波长分配策略。在一条路径上为一个连接请求选择波长时，将网络的所有链路归入当前路径的不同邻域中，然后根据与路径之间的距离为不同邻域赋予不同的权重，进而对每个波长在全网中被占用的个数进行加权累积，最后选择累积值最大的可用波长建立连接。仿真结果表明，相对于现有的阻塞率最低的最大使用（Most-Used）波长分配策略，所提策略具有更低的阻塞率。

• 自相似业务流下的星上交换全局优化缓冲分配算法

  彭聪,李瑞欣,赵尚弘,黎军,张韵,高航航

  针对空间信息网络星上交换节点缓冲资源有限，提出一种适用于星上交换的缓冲优化分配算法。采用了Crossbar交换模型，在此基础上建立了虚通道自相似排队模型，通过计算每个虚通道缓冲溢出概率并采用遗传算法来实现缓冲资源全局优化分配。仿真结果表明，与均匀分配算法和贪婪分配算法相比，新算法具有更好的延时性能，在同等分组平均时延、业务流自相似程度为0.6和0.8的情况下，新算法比均匀分配算法可分别节省24.5%和26.4%的缓冲资源，并且分配效率比贪婪分配算法提高约21.9%。

• 基于AD9361射频捷变收发器的GPS伪卫星设计

  吴桐,战兴群

  为了搭建用于室内定位的伪卫星室内定位系统，设计了一个伪卫星用于发射模拟GPS卫星定位信号。从伪卫星的硬件结构的角度详细说明了该伪卫星的各部分硬件组成以及相应的功能。该伪卫星使用了AD9361射频捷变收发器将时钟小数分频、数模转换、信号调制、上变频融为一体，简化了伪卫星的硬件结构。介绍了该伪卫星生成的信号的具体结构，采用时分多址（Time Division Multiple Access，TDMA）技术使得接收机接收伪卫星信号时不会被阻塞。利用示波器、频谱仪和嵌入式逻辑信号分析仪Signal Tap对伪卫星进行测试，包括时钟频率、伪码、BPSK调制、TDMA技术等，结果表明伪卫星工作正常，其信号能被ublox正常接收，可以利用其进行下一步伪卫星组网用于室内定位。

• 一种混合多边缘型LDPC码密度进化算法

  孙尔京,李学华,欧莹,姚媛媛

  在二进制输入加性高斯白噪声信道下，研究了基于多边缘型低密度奇偶校验码（Multi-edge Low Density Parity Check，MET-LDPC）的密度进化算法。针对高斯近似算法在前期迭代中的不准确问题，提出了一种改进算法。在分析MET-LDPC码的密度进化的基础上，将全密度进化与高斯近似算法结合，通过设置切换限制条件，弥补早期迭代的不准确，提高编码阈值估计的准确性。仿真结果表明,与MET-LDPC全密度进化算法相比，所提算法可以有效提高编码阈值估计的准确性，对LDPC编码的设计有一定的参考价值。

• 一种参量可调的多元LDPC译码算法及其能耗分析

  李梦雨,陈慧姣,陈海强

  在加权比特可靠度(Weighted Bit-reliability，wBRB)多元低密度奇偶校验(Low Density Parity Check，LDPC)译码基础上，提出了一种参量可调的译码算法。迭代过程中的比较参量不再使用固定的硬判决符号，而是基于大数逻辑准则选取最为可靠的外信息符号作为标准的比较参量，提高距离修正参数选取的准确性。在复杂度分析方面，提出了一种基于能耗的综合评判准则，将元素间的操作折算到相应的能量消耗指标上，可更加科学、直观地对不同算法的译码复杂度进行统一衡量。仿真结果显示，所提出算法的错误平层略低于原算法，其增加的能耗几乎可以忽略。

• 基于深度学习的跑道前视红外图像轮廓线提取

  袁雷,程岳,牛文生,罗午阳

  针对前视红外图像中的机场跑道检测问题，提出了基于深度学习的端到端的实时检测算法。算法首先利用深度学习在物体特征表达上的优点，采用当前主流端到端的YOLO（You Only Look Once）V2检测算法提取候选目标，寻找跑道所在位置；然后在已经获取跑道所在边框的基础上，在神经网络最后一层采用多尺度线段检测器(Line Segment Detector，LSD)进行精确的线段检测；最后对所检测的线段进行融合，提取轮廓线。真实实验数据表明，该算法基本上能满足机场轮廓提取实时性好、提取精度高、抗干扰性强等要求。

• 融合改进FT显著性与Grabcut的图像目标分割算法

  王晓宇,杨帆,范海瑞,温洁,潘旭冉

  针对目前复杂度较大的图像中目标分割速度较慢、显著性边界分割不明确等问题，提出了一种融合改进的FT（Frequency-tuned）显著性检测与Grabcut的图像分割算法。该算法首先通过改进基于频率调谐的FT显著性检测方法得到图像中显著性较高的区域，并利用SLIC（Simple Linear Iterative Clustering）算法对显著图进行预处理得到超像素图，能够有效改善边界的分割效果，然后通过以图论GraphCut算法为基础改进的Grabcut算法建立高斯混合模型。为了提高算法效率，通过聚类以超像素代替原像素，并反复迭代高斯混合模型（Gaussian Mixed Model，GMM）参数，最后利用最大流最小割算法得到最优目标分割结果。实验结果表明所提算法能够更准确更高效率地分割图像中的显著性目标，对高分辨率图像也有很好的适用效果，相比于其他算法在分割精度上提高10%左右，并具有较高的分割效率。

• 结合像素域JND阈值空间相关性与图像块类型的残差滤波算法

  张斐然,何小海,卿粼波,田刚,熊淑华,吴小强

  为了更好地将人眼视觉感知特性应用于视频压缩系统，从而去除视频的视觉冗余成分，在利用像素域的恰可察失真(Just Noticeable Distortion,JND)阈值的基础上，结合JND阈值的空间相关性与图像块类型，提出了一种改进的残差滤波算法。该算法首先在像素域计算出每个像素的JND阈值，然后在变换单元(Transform Unit,TU)中挖掘每个像素JND阈值与其周围邻近像素JND阈值之间的空间相关性，再利用索贝儿(Sobel)边缘检测算子将TU分成不同类型的图像块，并且计算出对应的复杂度因子，最后结合上述像素JND阈值的空间相关性和TU复杂度因子对TU残差进行滤波。提出的算法模型可以嵌入到高效率视频编码(High Efficiency Video Coding,HEVC)框架。实验结果表明，在全I帧配置下，提出的算法与标准算法HM16.0相比，在人眼主观感知质量基本一致的情况下，平均可节省16.1%的码率。

• 基于平行因子分解的大规模MIMO盲信道估计

  赵凌霄,赵家乐,张建康,穆晓敏

  针对单小区大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）系统上行链路，提出了一种基于平行因子（Parallel Factor,PARAFAC）模型的信道估计方法。在基站端，将接收信号构造成PARAFAC模型，利用大规模MIMO系统中信道的渐近正交的性质，提出了一种基于约束二线性迭代最小二乘算法(Constrained Blinear Alternating Least Squares，CBALS)，从而实现了盲信道估计。理论分析及仿真结果表明，所提方法与传统最小二乘方法相比，不仅提高了频带利用率而且具有更高的估计精度；与已有的二线性交替最小二乘方法(BALS)相比，所提算法有更快的收敛速度。

• 一种基于CRS插值的频偏估计方法

  胡晓玲,张治中,程方

  针对正交频分复用系统对频率偏移异常敏感导致接收机无法正确解调信号的问题，提出了一种小区特定参考信号(Cell-special Reference Signal,CRS)改进的频偏估计方法。首先，对发送的CRS与接收的CRS进行互相关运算，得到信道估计值；然后，对CRS在频域进行插值，使得每个时隙中不同OFDM符号对应子载波位置的参考信号相同；最后，对两个不同OFDM符号中的参考信号部分进行相关性运算，求出频偏。与基于CRS的频偏估计方法相比，该方法用信道估计值做互相关运算，消除了噪声和多径干扰带来的影响；通过对CRS进行插值，提高了频偏估计精度；通过减小计算相关性的两OFDM符号间的距离，使频偏估计范围由\[-1 kHz,1 kHz\]扩大到\[-1.75 kHz,1.75 kHz\]。

• 非周期长码直扩信号扩频码盲估计中的时窗划分准则

  盛世强,杨文革,吴涛

  针对非周期长码直扩信号扩频码盲估计研究中缺乏时窗划分准则的问题，从时窗宽度和重叠宽度两个方面提出了时窗划分的基本准则。首先，通过分析时窗宽度、扩频比和扩频码周期对信息码跳变概率的影响，推导了时窗宽度、信息码跳变概率与误码率间的函数关系，从而确定了时窗宽度的选择依据；其次，以扩频码子段相位模糊的无误判决为原则，通过构造的相位模糊判决函数，推导出重叠宽度的选择依据。上述研究为扩频码子段的盲估计和相位模糊消除提供了理论支撑，进一步完善了非周期长码直扩信号的扩频码盲估计方法。

• 一种适用于强脉冲噪声下的对数型恒模盲均衡算法

  李彬,陈凯,喻俊浔,钟华,陈明亮

  针对脉冲噪声下恒模算法(Constant Modulus Algorithm,CMA)失败的问题，通过分析脉冲噪声的影响，提出了一种基于最小均方（Least Mean Square,LMS）准则的对数型恒模算法（Logarithmic-type CMA,LT-CMA）。LT-CMA利用对数函数的非线性变换特性自适应地抑制强脉冲噪声对误差函数的影响，并且利用l2-范数进行信号归一化处理以增强算法的稳健性。仿真结果表明，所提出的LT-CMA可以适应于高斯噪声环境和脉冲噪声环境；与经典自适应均衡算法相比，在收敛速度和稳健性两方面上，所提出的LT-CMA都有显著的提升。

• 一种16倍采样的Gardner定时同步方法

  韩孟来,倪永婧

  DVB-S2X(The second generation Digital Video Broadcasting by Satellite Extensions)标准给出了高至256阶的APSK(Amplitude Phase Shift Keying)调制方式，对解调端的符号定时同步、帧同步和载波恢复都提出了更高的要求。结合DVB-S2X技术手册的建议，在经典的基于4倍符号速率采样的Gardner定时同步的基础上，提出了一种在定时同步环路前端加预滤波器并将原来的单路插值扩展到4路插值的基于16倍采样的同步方法。介绍了该方法的思想和结构并进行了仿真实验，结果表明该方法相比于经典Gardner方法有更好的误码性能，在高阶调制的情况下表现尤为突出。

• 改进AHM-CRITIC赋权的雷达装备保障性灰色综合评估

  程杨,胡冰

  针对雷达装备保障性评估指标的不确定性与多层次性问题，在梳理整合雷达装备保障性评估内容构成要素的基础上，构建了雷达装备保障性评估指标体系，改进了标准间冲突性相关性（Criteria Importance Through Intercriteria Correlation,CRITIC）赋权法，结合属性层次模型（Attribute Hierarchy Model,AHM），提出了AHM-CRITIC综合赋权法，设计了基于改进AHM-CRITIC赋权的雷达装备保障性灰色综合评估模型及算法，通过实例验证了该方法的合理性和有效性。

• 船载雷达动态滞后误差修正定轨结果变差问题分析

  陈红英,郭才发,李辉芬,王旭良

  针对测量船在某型号任务中雷达测量数据在修正动态滞后误差后定轨结果变差的问题，阐述了动态滞后误差产生的原因及误差特性，分析了全球定位系统(Global Positioning System,GPS)数据标定定向灵敏度、轴系参数等对定轨结果的影响，梳理了历次任务数据处理情况，通过对测量数据与GPS数据的系统误差、随机误差比对残差分析，逐项排查问题，定位了雷达测量数据在修正动态滞后误差后定轨结果一致性变差的原因，为后续任务动态滞后误差修正提供了依据。

• 毫米波大规模MIMO系统混合波束成形技术综述

  徐华正,朱诗兵,席有猷

  毫米波通信和大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）技术是5G的关键候选技术，在提高5G系统各项性能指标上潜力巨大。混合波束成形作为毫米波大规模MIMO系统中的关键点，能在系统性能和实现复杂度上取得较好平衡，受到业界和学术界广泛关注。首先给出了混合波束成形经典系统模型和常用信道模型，根据信道状态信息获取方式的不同，从基于理想信道条件和基于波束配对两个方面分析和归纳了现有的混合波束成形方案，最后指出了混合波束成形未来发展趋势以及尚未解决的难点。