电讯技术杂志

电讯技术杂志2020年第7期

• 基于人工智能的足迹识别与特征提取

  高毅,穆治亚,张群兴,仲元昌

  针对战场感知及侦破现场中传统人工主观经验检验与识别模式误差较大的问题，提出了一种基于人工智能的足迹识别与特征提取方法。采用三维形貌重构系统进行足迹图像采集，并将数字图像处理算法与传统足迹检验法结合，提取足迹的区域关系特征和形状长度特征，进而采用支持向量机的模式识别方法对提取的特征进行立体足迹身份鉴别对比实验。实验结果表明，所提方法准确率超过人工鉴别准确率，达到99.1%，可应用于战场感知及侦破现场足迹准确检测与识别，也可推广应用于人体身份鉴别的相关领域。

• 基于卷积神经网络自编码器结构的空时分组传输方案

  王旭东,吴楠,王旭

  为提高现有端到端通信系统的泛化能力和可靠性，提出了一种基于卷积神经网络的空时分组码（Space-Time Block Coding，STBC）多输入多输出通信系统物理层方案。该方案将通信系统物理层表述、调制和解调过程联合起来形成端到端自编码器系统，引入多层一维卷积层，分别构建发射机和接收机，并扩展为多天线模式。为进一步提高系统可靠性，合理规划网络结构和参数，联合信号的调制和编码方案，优化了系统模型。仿真实验表明，针对瑞利相关衰落下多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）信道应用场景，训练模型可以实现传统STBC系统的误码性能，两发两收系统在发送端相关系数为0和0.9时分别优于传统系统?0.5 dB?和?1 dB?。此外，经过优化后的系统可获得采用卷积编码的性能改善效果，其两发两收不同工作方式优于传统1/2码率卷积编码STBC系统1~?3 dB。

• “北斗”救生终端海上自适应功率退避算法

  杨航,程春华,李洪烈,方芳

  受海况、浸水、结冰、对星等因素影响，飞行员海上遇险后报位可靠性较低，工作时长较短。为此，提出一种自适应功率退避方法，在对报位影响因素分析基础上，利用深度神经网络，通过对经纬度、高度、俯仰角、方向、加速度、速度、浸水、信号、电量等多维度数据进行学习，拟合出覆冰、浪涌、液面等信号特征与环境特征联想模型，自适应控制信号发射时机，实现功耗的有效控制。试验表明，该方法将通信成功率及工作时长分别由36.3%、?6.0 h?提升至73.3%、?8.6 h?。

• 一款光学瞬时测频接收机

  杨一鸣,许方星

  采用时间波长映射技术，研制了一款?40 Gsample/s?高速光采样瞬时测频接收机原理样机。该样机摆脱电模数转换器的电子瓶颈，突破高速高品质光采样脉冲的产生、光电接口匹配和高效瞬时测频软硬件实现等关键技术，能够实现近?20 GHz?带宽内信号的采样、量化及瞬时测频。

• 基于Neo4j图数据库的人员关系挖掘

  丁洪丽

  针对重点关系人分析与确定问题，基于人员信息数据、话单数据和火车/航班出行数据构建多维关系网络，提出利用Neo4j图数据库的查询分析功能挖掘共同联系人、共同出行人和重点关系人，查找和发现密切接触者、嫌疑人及团伙等的方法，搭建了多维关系网络分析演示系统。实验结果表明，在保证准确率的情况下，所提方法的分析效率相较对比方法提高5倍以上。

• 采用分裂Bregman的空间邻近目标红外超分辨算法

  左芝勇

  利用红外成像系统跟踪空间邻近目标时，目标在红外像平面的成像相互交叠形成簇状像斑，导致跟踪系统无法有效分辨这些目标。基于稀疏重构的超分辨方法是一种将稀疏重构技术应用于处理邻近空间目标分辨的单帧超分辨方法，能够有效估计目标个数和位置等参数。针对二阶锥规划方法求解基于稀疏重构的超分辨模型计算复杂度大、效率低的问题，提出采用分裂Bregman方法求解该超分辨模型，先通过引入辅助变量将原问题转化为一系列易于求解的子优化问题，然后利用交替最小化方法求解每个子问题，最后分析正则化参数的合理设置，从而实现对超分辨模型的最优化求解。仿真实验结果表明，所提方法能够有效求解基于稀疏重构的超分辨模型，在保证分辨像斑中目标个数和位置参数的前提下，计算耗时缩短了8%，有效提高了求解效率，便于工程实现。

• 基于显著区域提取的红外图像舰船目标检测

  向涛

  针对复杂海面背景下红外图像舰船目标由于灰度不均匀、海杂波干扰大等因素造成的自动检测虚警率高、准确率低的问题，提出了一种显著区域提取和目标精确分割相结合的红外舰船目标检测方法。首先，利用基于图论的视觉显著性(Graph-based Visual Saliency ,GBVS)模型计算待检测图像的显著图，使得目标区域信息增强；其次，结合舰船目标先验信息（长短轴、面积等），利用多级阈值划分算法提取关注的显著区域，并确定原图中候选目标区域；最后，利用空间约束模糊C均值(Fuzzy C-Means,FCM)算法对候选区域进行分割，结合目标先验知识对分割区域筛选并输出目标位置。所提方法在公开数据集IRShips上与相关方法进行比较，结果表明，相比直接进行全图目标搜索的方法，所提方法不仅准确率高、执行速度快，且检测目标的位置更加精确。

• 基于迭代自适应方法的跳频信号缺失数据恢复

  管金称

  在复杂电磁环境下，通信信号侦察系统在侦收跳频通信信号时经常存在数据缺失的严重现象，因此实现缺失数据恢复具有重要的军事应用意义。针对常规数据恢复算法随着缺失比例升高性能急剧降低的问题，提出了一种基于迭代自适应方法（Iterative Adaptive Approach,IAA）的跳频信号缺失数据恢复算法。根据跳频信号短时间内可作为平稳信号处理的特征，算法选择加权最小二乘准则，利用系统获取的有效数据采用迭代自适应方法进行信号谱估计，然后基于最小二乘准则进行缺失数据恢复处理。通过仿真分析比较，在同等信噪比、缺失率条件下，所提算法比常规缺失数据恢复算法MAPES（Misssing-data Amplitude and Phase Estimation）具有更优的缺失数据恢复性能。

• 采用USRP、RFNOC和Keras的信号盲识别

  徐胜,卢广阔

  随着信号采集设备的带宽越来越宽，大量感兴趣或者不感兴趣信号被捕捉，多信号的盲识别问题是一个难题，更是一个亟需解决的问题。传统的识别大都基于功率、频谱或相位等诸多先验知识进行模板匹配，但在全盲条件下对多信号进行自适应识别是一个更加复杂的问题。为此，提出了一种基于通用软件无线电外设（Universal Software Radio Peripheral,USRP）、片上射频网络（RF Network on Chips,RFNOC）和Keras的自适应信号盲识别算法。首先构造基于深度学习的神经网络，然后使用初始IQ数据、初始功率谱密度数据和快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)累积算法处理后的谱相关密度数据等三种不同的初始数据去训练它，利用其自适应性实现多信号的盲识别，最后通过基于USRP、RFNOC和Keras的软硬件验证了该算法的有效性和鲁棒性。

• 一种敌我识别辐射源暂态信号指纹特征提取方法

  吕敏

  信号的指纹特征是辐射源个体识别的重要依据。针对敌我识别辐射源的个体识别问题，提出了一种基于双树复小波和多重分形的信号暂态特征提取方法。该方法通过双树复小波变换实现信号多分辨率分解，求解分解信号Hilbert谱的信息熵和指数熵，计算信号的多重分形奇异指数和谱值，最终组成表征辐射源的特征向量。通过实验验证，提取的特征向量能充分代表辐射源个体之间的差异；被测信号的信噪比满足8 dB或9 dB的条件时，对辐射源的识别正确率能达到90%以上。统计分析表明该方法提取的特征具有很高的稳定性。

• 基于幅度调制畸变Wiener模型的OOK辐射源指纹特征提取

  张帅,黄渊凌

  通过分析生成On-Off Keying（OOK）信号的发射机系统的幅度调制畸变特性，阐明了OOK信号辐射源特征产生机理，建立了OOK辐射源的幅度调制畸变特性的Wiener模型，并根据信号模型应用差分进化算法完成OOK幅度畸变特性参数的估计，从而构建辐射源指纹特征完成对OOK信号辐射源的识别。仿真试验和实际数据测试表明，该算法具备OOK辐射源指纹特征提取和识别能力，对实测数据中4个OOK辐射源识别率为93%，优于基于暂态幅度特征的提取方法。

• 基于重叠缓冲预解跳的DS/FH扩频信号快速捕获

  袁田,刘田,苏新军

  DS/FH(Direct Sequence/Frequency Hopping)扩频信号捕获相对直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS)需要更多维度的搜索，捕获电路复杂。针对现有DS/FH扩频信号捕获算法复杂度高、电路结构与波形参数强相关，以及通用性差、灵活度低的问题，提出了一种基于重叠缓冲预解跳的DS/FH扩频信号快速捕获方法，利用双缓冲补零(Double Block Zero Padding，DBZP)缓冲单元与预解跳单元的灵巧结合，将时域-频域-多普勒域高度耦合的扩跳频图案搜索进行降维分离，在保证积分增益的同时降低了捕获实现的复杂度。数值分析与仿真结果表明，所提方法兼顾了捕获性能与运算资源，相比现有基于预解跳方法的DS/FH扩频信号捕获算法的运算量减小了50%。

• 利用相位差变化趋势的多源信号关联

  张萌

  针对多源信号关联难度大、关联准确率低的问题，利用同一目标平台上搭载的多个辐射源信号具有一致的动态变化趋势这一特点，提出一种利用相位差特征的多源信号关联方法。已知阵列形式和侦测点位置，通过对侦收到的多个辐射源信号进行处理，获取相位差信息并累积形成相位差变化趋势；对比提取疑似相似段，根据相似性判决策略进行有效关联。该方法能有效避免不同传感器对位置测量的误差影响，相比传统基于位置信息关联的方法，能有效提升关联准确率。仿真和实测数据分析证明了该方法的有效性，在阵列形式和侦测点位置已知的条件下该方法具有重要工程意义。

• 一种带辅助译码比特的Polar码译码方法

  方毅仁,陈海强,王留洋,邓贤恩

  在传统的Polar码译码的基础上，引入辅助译码比特，构造了一个辅助的Polar码字以提高译码性能。辅助比特由信道选择辅助窗口内的信息位决定。接收端如译码失败，将进行二次译码尝试。译码方案分两阶段进行：基于相同结构的扩展生成矩阵，将辅助译码比特译出；结合译出的辅助比特，对原码字进行译码，提高译码成功率。仿真结果显示，使用所提方法进行译码，其译码性能明显优于普通串行抵消译码方法；与两种传统的自动重传请求方案相比，能分别获得?1 dB?和?1.9 dB?的性能增益。

• 大规模MIMO系统中基于CNN的延迟CSI反馈改进算法

  王月,段红光,郑兴林

  在大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）系统中，基站根据用户反馈的信道状态信息进行自适应编码调制以提高频谱效率，因此需要将用户侧估计到的信道状态信息反馈到基站。由于反馈过程存在的延迟会降低系统性能，因此在考虑延迟的情况下，对基于深度学习的信道状态信息自编码器CsiNet进行改进，使用下行信道的延迟状态信息作为信道状态信息自编码器的期望输出信号来对自编码器进行训练，减少了反馈延迟误差的影响。仿真结果表明，在延迟为1时隙时，所提方案的归一化均方误差(Normalized Mean Square Error,NMSE)仅为自回归-主成分分析方案、基于压缩感知的方案和基于卷积神经网络的CsiNet方案的1/8~1/7，并且随着时隙增加，NMSE性能提升越明显。

• 用于大规模MIMO系统的改进CG检测算法

  李晨,邓炳光,张治中

  针对大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统中近似最优线性最小均方误差(Minimum Mean Square Error,MMSE)算法复杂度过高问题，提出了RC-CG(Region Constellation-Conjugate Gradient)低复杂度近似最优信号检测算法。该算法首先利用共轭梯度(Conjugate Gradient,CG)迭代算法避免MMSE信号检测算法的高维度矩阵求逆，降低计算复杂度；其次引入二分查找算法对星座图进行区域分块，优化迭代初始解，使算法在保证原来检测性能的基础上加快收敛速度。仿真结果表明，该算法不仅可以达到近似MMSE算法的检测性能，而且适用于高阶调制，算法复杂度从?O(K?3)?降低到?O(K?2)?。

• 改进Cholesky分解算法的设计与FPGA实现

  李丽,张巍

  针对大规模数字阵列的空域信号处理以及空时信号处理的要求，提出了一种高速并行的基于Cholesky分解的协方差矩阵反问题求解算法。相对于其他现有算法，所提算法具有更高的并行度与更低的处理延迟。在算法实现方面，提出了一种基于脉动阵列+反馈环的矩阵迭代结构来实现该算法，并在现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）平台上验证了该结构的有效性。电子设计自动化(Electronic Design Automatic,EDA)工具的综合与实现结果表明，所提算法实现结构具有高并行性、低延迟等优势，尤其在矩阵规模相对较大时优势明显。

• 一种新的超低剖面数传电台天线

  张亮贤,林福民,李晓鹏

  基于由低介电常数电介质组成的平行板电容加载，设计了一种新颖的数传电台天线，运用新型馈电结构和加载方式将天线的总高度限制在0.015?λ???0?（?460 MHz?真空波长）以内，水平方向全向辐射，具有良好的应用前景。该天线工作频率为?460 MHz?，极化方式为垂直极化。电磁仿真结果表明，天线谐振频率处的反射系数在?-20 dB?以下，天线在水平方向上的增益均值高于?1.5 dBi?，在水平方向上全向辐射。该天线在工作频率上具有良好的辐射效果。

• 毫米波大规模MIMO技术与海上雨衰模型综述

  王力杰,李晖,程杰,张弛,宋选安?

  将毫米波大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术应用于海上通信中，可以提供相比传统海上通信更高的传输速率和更多的通信服务。采用基于毫米波大规模MIMO技术的通信基站进行海上通信时，降雨衰减不可忽略。预测性能良好的雨衰预测模型是考虑降雨问题的关键。从降雨衰减预测模型、大规模MIMO技术、毫米波通信、无线电波海上衰减特性四个方面阐述了相关原理与国内外研究现状，分析了上述研究方面与雨衰相结合的技术特点与未来发展趋势，为研究雨衰模型应用于毫米波大规模MIMO海上通信提供了理论参考。