电讯技术杂志

电讯技术杂志2020年第6期

• 模型剪枝与低精度量化融合的DNN模型压缩算法

  吴进,杨雪,胡怡青

  拥有庞大参数量的网络模型很难部署在智能手机、可穿戴智能设备等资源受限的移动设备上。从深度神经网络模型的基本原理出发，在现有压缩算法的基础上，采用优化剪枝策略与参数量化的方法相融合，提出了一种结果导向的数据驱动剪枝算法，利用低精度的量化算法来进一步压缩模型。使用VGGNet作为原始模型，在Kaggle猫狗图像和Oxford102植物样本集上进行微调。实验数据表明，使用本实验改进的方法，模型压缩的存储容量下降到113.1 MB，识别率提高到86.74%。

• 基于图论的认知无线网络频谱动态分配

  刘鹏,张国翊,舒放,付博,曹凯,罗洋

  在认知无线电网络中，图论与量子遗传算法相结合的频谱分配策略能够提高频谱利用率，但存在早熟和收敛精度不够等缺点。为了解决该问题而实现算法的优化，对图着色理论的频谱分配模型进行数学建模，并针对该模型提出了改进的量子遗传算法。首先，通过使用小生境技术初始化种群，使种群分布更加广泛、算法的收敛度更高；其次，根据进化代数对量子旋转角进行实时动态调整，对染色体进行阈值变异，防止个体陷入早熟，跳出局部解；然后，对干扰约束条件进行重新设计，有效地避免盲目性，提高了网络的公平性和网络效益。仿真结果表明，所提算法有效地提高了频谱利用率，极大地增强了网络系统的性能。

• 基于Radon-CPF-Fourier变换的机动目标ISAR成像

  陈清刚,刘文魁,梁晨光,杨峻巍,余湋,王鑫涛,曾操

  由于机动目标的逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar，ISAR）成像中存在多普勒扩散现象，易导致成像分辨率降低。针对此问题，在多分量三次相位信号（Cubic Phase Signal,CPS）模型基础上，提出一种基于Radon-CPF-Fourier变换（Radon-Cubic Phase Function-Fourier Transform,RCFT）的机动目标ISAR成像方法。RCFT可实现CPF中自项能量的相干积累，减轻多普勒扩散带来的影响。与现有的基于时频分析和参数估计的ISAR成像算法相比，RCFT的主副比性能提升了至少2 dB，在时频分辨率无损失时具备更好的自项能量积累能力，可获得更高质量的成像结果。仿真验证了所提方法的有效性。

• 大跨度天基数据链的TDD时隙调度分析与优化

  梁荟萃,袁田,王森

  针对天基数据链系统卫星间的传播时延较大且节点间距离变化较大等特点，提出了一种提高时频资源利用率、提升系统容量、减小时延的方法。在时分多址与空分多址相结合的接入方式下，进行了时隙调度的分析与优化，利用卫星星座的空间复用与大跨度传播时延特性，采用时隙编排、收发状态调整、帧格式优化等手段，将信道利用率和系统容量提升了1倍，将卫星节点在某一方向获得服务的平均等待时间缩短为原来的1/4，提高了天基数据链系统的服务质量。

• 一种无人机双模宽带测控链路设计

  解成超,张皓琳,张捷,律会丽

  针对传统无人机通信链路模式单一、通信带宽与设备简化相互制约、设备可替换性差等缺点，基于频分双工和时分多址通信体制、软件无线电技术、双天线自适应抗遮挡技术，设计了一套可用于直通模式和中继模式的宽带双模测控链路。该双模测控链路解决了传统机载设备必须换装才可切换飞机模式的难题，同时具有集成度高、可靠性高、小型化、通用性强等特点，适应测控链路小型化通用化的发展趋势。

• 基于球谐变换的无人机蜂群RCS快速分析算法

  杨峻巍,王向伟,贾建生,袁浩波,曾操

  为了获取目标的雷达截面积(Radar Cross Section,RCS)，传统的方法是采用矩量法（Method of Moment,MOM）或多层快速多极子方法(Multi-level Fast Multipole Algorithm,MLFMA)，尽管对目标的RCS计算精确，但其要求计算机的存储量大且计算耗时。而对于由上百成千个小型无人机组成的无人机蜂群而言，若采用上述方法来计算其RCS，计算量巨大，甚至无法计算。针对上述问题，提出了采用球面波展开技术与球谐变换相结合的方法来提升对无人机蜂群RCS的仿真效率，其关键技术是通过改变球谐函数中的求和次序，利用快速傅里叶变换来计算偏心球面上离散点的电场分布。数值实例表明,相比于高精度的MLFMA，所提方法获取蜂群无人机RCS的结果与其吻合良好，但对计算机内存的需求远远小于MLFMA，且随着无人机数量的增加，其计算速度可提升几个数量级。

• 一种新颖的无人机编队拓扑形成与信道接入机制

  班亚龙,王翔,康荣雷

  针对全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）高精度相对定位的无人机编队飞行应用中的信息交互与通信时延问题，首先优化设计了编队飞行网络拓扑，实现所有成员的信息交互且通信代价最小；其次，基于优化设计的网络，提出一种新的通信信道接入机制；最后对16机编队飞行场景进行了仿真分析，评估通信网络及相对定位性能。结果表明，编队成员端到端通信时延小于20 ms，且当通信与载波相位差分处理的总时延小于相对位置感知时间间隔时，相对位置感知精度可达到亚分米级，且感知误差与时延和载体运动状态相关。

• 相关信噪比对天线组阵相位估计性能的影响

  焦义文,马宏,吴涛,陈永强

  传统天线组阵理论为了简化分析，均假设反正切相位鉴别器是一种最大似然估计器，其估计方差能够达到克拉美-罗下界。然而当相关信噪比在中等值以下时，这一假设条件不再适用。为此，分析了相关信噪比对相位估计性能的影响。针对传统天线组阵合成性能分析方法在描述低相关信噪比条件下相位估计性能方面存在的问题，通过引入修正因子，得到了相位估计方差的理论公式，实现了对低相关信噪比条件下相位估计性能的准确描述。

• 多组多播集中式大规模MIMO系统的安全性能分析

  张先玉,何华,安康,高立,王华宇

  分析了主动攻击下的多组多播集中式大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统的安全性能。基于上行导频训练估计的信道状态信息，系统采用功率限制下的共轭波束成形方案实现下行多播传输。通过分析合法用户安全速率的下界和窃听者信息速率的上界，得到了系统安全速率下界的闭合表达式。进一步，推导出基站天线数趋于无穷大情况下此安全传输系统能获取的极限安全速率。实验仿真验证了所得结果的正确性。

• 基于天线选择和功率分配的联合迭代优化算法

  杨静,张丽萍,吕倬凯

  当使用所有天线进行无线数据传输时，大规模多输入多输出（Multiple-Input multiple-Output,MIMO）系统中的基站需要使用与天线数相同的射频链路，导致系统的实现复杂度增加，降低了系统的能效。针对能效降低的问题，提出了一种天线选择和功率分配的联合迭代优化算法。该算法在给定初始发送功率的条件下，随机生成一个天线集合作为内循环的初始值，内循环每次从余下的天线集合中选择一根具有最大能效的天线进行替换，得出最优天线集合，求出相应的最优发送功率，并以此作为下次外循环发送功率的初始值。仿真结果表明，所提算法在降低计算复杂度的前提下，几乎可以达到近似于最优穷举搜索算法的能效性能。

• 5G系统小区搜索PSS定时同步方法

  孙倩楠,张治中

  针对5G主同步信号检测对频率偏移异常敏感导致移动通信系统无法实现精确的定时同步问题，提出了差分与快速频域相关联合检测算法。该算法首先对本地信号和接收信号进行差分处理，以降低频偏影响；其次基于快速频域相关算法，将时域互相关转换为频域相乘运算，降低计算复杂度；最后通过比对相关峰值检测同步点。算法分析和仿真结果表明，在频偏较大的条件下，改进算法可精确、快速地检测同步点。相比于传统互相关算法，该算法的运算复杂度降低了89.99%，频偏值为0.6时，正确检测概率接近0.9。

• 基于NeiMu的雷达信号聚类分选

  彭刚,董健,袁晓,王旭蛟

  针对雷达信号分选中常见的聚类数目难确定、数据簇形状识别、异常数据敏感等问题，提出了基于NeiMu(Neighboring Mutually)的雷达信号聚类分选算法。该算法首先以信号脉冲为点、各点间的欧氏距离为线构建距离矩阵，然后在进行干扰数据剔除的情况下选定合适?k?值完成聚类矩阵的构建，最后采取遍历聚类矩阵的方法输出聚类结果，在删除无效的聚类后实现了雷达信号的聚类分选。通过仿真可知该算法在选取合适?k?值的情况下具有极高的正确率，证明了其有效性和可靠性。

• 同频段混合信号中的无人机信号盲检测识别

  曾政智,周嘉伟,罗正华

  无人机信号的探测识别技术是应对无人机黑飞滥用的关键技术之一。在实际信号监测环境中，经常会接收到多个信号的混合信号，它们在时域和频域上混叠且各信号分量调制样式相同。为解决在同频段混合信号中检测识别出无人机信号的问题，提出了一种通过谱特征分析判断无人机信号存在性的方法。分别采用基于二次方谱特征的无人机图传和WiFi混合信号检测识别算法以及基于频谱带宽特征的多无人机混合信号检测识别算法，通过对射频电路采集的信号进行仿真验证，实现了从同频段混合信号中检测识别出无人机信号分量。理论分析和实验测试结果证实了所提检测识别算法的有效性。

• 一种干扰最小化协作波束形成节点选择方法

  鞠涛,黄高明,满欣

  针对无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）对周围无关基站造成干扰的问题，提出了一种基于禁忌搜索的协作波束形成节点选择方法。该方法以协作节点的组合方式为优化变量,以降低无关基站方向的波束能量增益为优化目标,能够在约束节点个数的条件下优化协作节点集，减小WSN对无关基站的干扰。仿真结果表明，所提方法能够有效降低协作波束形成在无关基站方向上的能量增益，与随机搜索算法、遗传算法和免疫算法相比,参数设置简单,寻优效率更高。

• 多载波系统中一种基于预编码的改进PAPR降低方案

  罗锐

  针对多载波系统中峰均功率比（Peak to Average Power Ratio，PAPR）普遍较高的问题，首先给出预编码技术抑制PAPR的基本思路和预编码矩阵的一般性设计规则;然后将降低信号峰值的问题转化为在信号瞬时功率均值不变的条件下最小化信号瞬时功率方差的优化问题;最后，为了使预编码矩阵能够联合改善载波的相位和发送信号的非周期自相关性以提高PAPR的抑制效果，基于梯度搜索算法提出一种将非周期自相关性和相位共同优化的算法求解上述最小化问题，通过互补误差函数（Complementary Cumulative Distribution Function，CCDF）表示对PAPR的抑制效果。仿真结果表明，该算法在不影响甚至稍微提高系统误码率性能的前提下，相比于预编码方法改善约?0.8 dB。

• 一种LAMBDA整周模糊度解算正确性的评估算法

  王冠朝,卢建川

  针对基于经典假设检验理论的模糊度正确性评估算法的缺陷，提出了一种依据概率指标的LAMBDA（Least Square Ambiguity Decorrelation Adjustment）整周模糊度解算的正确性评估算法。该算法能够有效解决实时动态差分定位中模糊度解算值的可信度问题，降低系统完好性风险。通过对跑车实验中GPS差分定位数据的直接处理及引入多径误差后处理，该评估算法可以在置信水平为99.5%的条件下实时有效地评估模糊度解算值的正确性。

• 民用飞机CNS系统电磁兼容分析与设计

  陈世浩

  民机无线电通信、导航、监视（Communication，Navigation，Surveillance,CNS）系统集中了几乎所有的无线电收发设备，设备种类多，工作频段宽且不同设备的工作频率范围重叠，由于天线多，受机体空间约束、空间辐射等因素影响使得电磁兼容（Electromagnetic Compatibility,EMC）问题突出。为此，首先分析了CNS系统的无线电收发设备和天线配置，然后开展电磁兼容性分析找到CNS系统潜在的电磁兼容问题，最后提出从全机天线布局设计、前端电磁兼容加固、频率管理等方面系统解决电磁兼容问题的设计方法。

• 一种移动定位型智能巡检系统

  高雨翔,蔡奇新

  针对信息化车间运行遇到的巡检人员作业强度大和处理问题反应不及时两大问题，利用基于移动定位技术的多功能手环及手持终端，实现故障隐患信息毫秒级实时接收与实时远程处理；利用单元故障智能诊断技术、协同故障智能诊断技术和多指标分析评价风险预警技术，实现故障解决措施自生成、隐患预警与定制化推送。经试验验证,所设计的智能巡检系统室内定位误差较小,故障智能诊断结果和风险预警结果准确，满足实际生产需求。

• LoRa在电子价签系统中的应用与实现

  潘兵,连晓峰,MALAKABIDALIKHAN,谭励

  传统无线局域网组网方式存在通信距离近、功耗高等问题，不能满足大型超市电子价签系统的通信要求。为此，提出一种基于LoRa（Long Range）通信技术的电子价签系统设计方案。采用具备LoRa调制方式的SX1278芯片作为系统LoRa模块的主芯片，以STM32单片机作为网关和节点价签的主控MCU，采用星型拓扑结构组网，并通过对通信过程中信噪比和接收信号强度两个参数值进行融合计算来分析信道状态，以此实现对数据传输速率的自适应调整。经实验测试，该系统通过服务器可经LoRa无线网络稳定传输数据，最终对电子价签显示内容进行更改，并有效提高了通信距离和降低功耗，可满足大型超市的实际需求。

• 可重构轨道角动量天线的研究进展

  刘晓宇,朱永忠,彭国豪

  可重构轨道角动量（Orbital Angular Momentum，OAM）天线技术是突破通信瓶颈的关键技术之一，其在视距（Line of Sight,LOS）通信中的优势可以广泛应用于数据中心的信息交换、无人机空对地通信、无线回程通信和雷达探测等领域。总结了目前常见的模数、极化、方向图和混合可重构OAM天线及其实现形式，比较了当前可重构OAM天线的性能，展望了未来可重构OAM天线在无线通信领域的发展方向，为新型可重构OAM天线的研究与优化提供参考。可重构OAM天线的研究对无线通信系统的发展具有重要意义，在可重构OAM天线下一步的发展中，需要将新型材料与金属结构相结合，基于均匀环形阵列（Uniform Circular Array,UCA）原理的新型可重构OAM天线仍是研究重点。