电讯技术杂志

电讯技术杂志2022年第2期

• 基于特征融合卷积神经网络的FMCW雷达人体动作识别

  张丽丽,刘博,屈乐乐,刘雨轩

  针对微多普勒特征识别人体动作的局限性，基于调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW）雷达采用深度学习方法对人体动作识别，提出了一种特征融合卷积神经网络结构。利用FMCW雷达采样的人体动作回波数据分别构建出时间-距离特征和微多普勒特征图，将这两种特征图作为输入数据分别经由输入层进入卷积层，经Batch Normalization层、ReLU激活函数和最大池化层计算之后完成特征降维，然后对两种降维后的特征进行融合，融合后的特征图再经过卷积层和池化层计算获得更深层次的特征，最后经过两个全连接层，在输出层完成人体动作识别。采用英国格拉斯哥大学公开的数据集进行10折交叉验证，实验结果显示，与单一特征域的识别准确率相比，采用两种特征融合的结构进行人体动作识别的准确率提升了1%，验证了该模型的有效性。

• 面向毫米波透镜阵列的FNN天线选择算法

  钱蓉蓉,卢松琴,任文平,禄宇媛

  为了减少毫米波大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）系统在数据传输过程中所使用的射频链数目，解决高硬件成本和高功耗的问题，可以将透镜天线阵列作为一个实际有效的解决方案部署在毫米波MIMO系统的基站端。利用透镜天线阵列具有基于方向的能量聚焦特性，对透镜阵列进行天线选择，并为用户分配合适的天线进行数据传输，能够在维持一定的系统性能的同时减少射频链的使用。结合机器学习在数据处理及分类方面的优势，提出了一种基于全连接神经网络（Fully Connected Neural Network，FNN）的天线选择算法。仿真结果表明，所提方案能够达到和穷搜法基本一致的系统容量，且比逻辑回归、k-近邻算法的准确率分别高了7%、2%。

• 无人机辅助空地协同无定形组网仿真评估

  林尚静,田锦,马冀,庄琲,肖志勇

  现有无线通信网络正在从“以基站为中心的” 蜂窝化组网向“以用户为中心的” 无定形组网演进。然而，现有的无定形组网技术其组网的灵活性受限于地面基站的部署位置。针对现有无定形组网技术灵活性受限的问题，提出了空地协同无定形组网技术。通过采用以用户的需求驱动无人机中继悬停部署实现地理空间层面无定形组网，采用“控制覆盖与业务覆盖解耦”“上行覆盖和下行覆盖解耦”实现逻辑层面的无定形组网。仿真实验结果表明，采用无人机中继服务之后，边缘用户的控制平面时延平均下降了21%，业务平面时延平均下降了19%，证明了空地协同无定形组网能够提升小区边缘用户的业务体验。

• 低轨卫星通信系统下行链路设计

  苏曼,肖跃,刘垚圻,李民,孙加伟,陈宇

  针对低轨卫星通信系统特点，结合当前世界上应用最广泛的数字卫星电视广播(Digital Video Broadcasting，DVB)协议，对卫星通信下行链路进行设计与验证。介绍了协议整体架构的设计和链路模型的搭建，重点描述了同步模块中的预频偏估计过程的设计。频偏预估计实现了在进行精细的频偏估计和补偿之前对大频偏的估计和补偿，降低了对后面频偏估计模块估计范围的要求，从而提高了整个链路频偏估计和补偿的性能。通过对整个链路进行仿真测试，结果验证了链路的实际效果良好，适用于工程性开发。

• 一种低轨卫星通信终端的数字波控方法

  熊韬,陈崇森

  针对低轨卫星通信场景下地面终端需自动追星的问题，提出了基于相控阵的波束控制方法。首先利用卫星的位置以及终端的位姿信息计算终端对星的初始指向角，并用该指向角计算相控阵各阵元的移向量完成初始对星，然后利用相控阵在数字域进行圆锥扫描实现对星的精跟踪。仿真结果表明，所提方法能较好完成终端的对星工作。

• 软件定义无人机自组网高效自适应路由维护机制

  周佳琦,黄璨,曹建玲,任丽丹,任智

  为解决软件定义无人机自组网路由维护存在的控制开销和数据包延迟偏大的问题，基于现有的OpenFlow协议提出了一种高效自适应的软件定义无人机自组网路由维护机制（Efficient and Adaptive Software-defined Unmanned Aerial Vehicle Ad Hoc Network Routing Maintenance Mechanism Based on OpenFlow Protocol，OpenFlow-EARM）。新机制采用基于距离估计的自适应转发策略，根据无人机节点的历史流表项信息估算并选择时延最低的方式转发流表项缺失数据包，降低数据包传输时延;同时在路由维护过程中采用了基于周期恢复的消息聚合策略，减少控制包的发包次数，从而降低网络控制开销。仿真结果表明，新机制的平均端到端时延、网络控制开销和丢包率等方面性能优于现有的最优化链路状态路由(Optimal Link State Routing,OLSR)协议和OpenFlow协议。

• 一种降低机体对天线方向图影响的多天线应用方案

  芮锡,钟志浩,李从周

  针对机载超短波通信的需求，为降低机体对超短波天线方向图的影响，提出了一种机载超短波多天线应用方法。通过多天线的使用和天线优化布局，改善天线装机后带来的辐射畸变的影响，保证天线空域覆盖率，提升超短波通信能力。

• 5G-SA模式下随机接入过程的监测与信息提取

  吴聪,石荣,邓科

  随机接入过程是移动通信终端入网验证的关键步骤，对5G终端接入过程的交互信号进行非合作解调解码及信息提取是实施5G终端精准管控的重要前提。针对5G随机接入过程的信号时频特点，在非合作条件下利用时频快速搜索匹配检测方法准确获取随机接入过程中交互信号的时频位置，采用通信侦察中包络检波和时频分析等手段快速完成前导码及随机接入响应(Random Access Response，RAR)的信息提取，在此基础上通过RAR中的上行授权信息完成Msg3、Msg4的解调解码，提取出携带的信令信息。针对实际的中国电信5G终端与5G基站开展实验，在独立组网(Stand Alone，SA)模式下成功完成了随机接入过程的信号监测与交互码流信息的提取，验证了所用方法的有效性，适用于5G-NR信号侦收的工程应用。

• 一种基于K-means聚类的跳频信号快速检测方法

  侯范,姚志成,杨剑,李昱婷,王自维

  为实现低信噪比条件下跳频（Frequency Hopping,FH）信号的快速检测，提出了一种基于K-means聚类的阈值选取方法。通过对时频矩阵中提取到的每一频率分量最大值进行K-means聚类确定阈值以及截断处理，依据跳频信号在驻留时间上的连续性与频域上的跳变性实现对跳频信号的检测。仿真结果表明，与同类方法相比，所提算法在低信噪比环境下依然有较高的检测概率，并且计算复杂度明显降低，实时性好，具有较高的工程实用价值。

• 一种单天线ADS-B交织信号分离算法

  别芳宇,高勇

  随着民航飞机数量的增多，接收到的广播式自动相关监视（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast，ADS-B）信号可能出现多条报文交织的情况，这将导致解码失败。针对单天线ADS-B二重交织信号，提出了一种投影算法与卷积神经网络（Convolutional Neural Networks，CNN）相结合的分离方法。首先将单天线ADS-B信号重构为虚拟阵列信号，接着利用投影算法对其进行分离，最后将分离信号通过CNN模型进行幅值修正。实验结果表明，通过该方法分离出的信号其解码成功率得到了提高。

• 一种二次雷达大气折射距离误差修正方法

  张银,王强,喻波,袁永亭

  大气折射误差是二次雷达测距误差中最主要的因素之一。针对目前还没有二次雷达在大气中的折射距离误差修正模型，根据工程中的检飞数据，提出了一种二次雷达大气折射距离误差修正方法。该方法根据二次雷达获得的C模式气压高度实时计算折射率，得到修正的雷达波速度，减小了大气折射误差，进一步减小了距离测量的误差，从而提高了测距精度。

• NB-IoT技术在ATCA监测系统中的应用

  邢留洋,何赞园,汤红波,高远

  为解决先进计算电信架构（Advanced Telecom Computing Architecture，ATCA）设备监测系统中存在的控制板卡自主可控度低、监测范围有限、部署实施难度大、运维成本高等问题，在实现智能平台管理控制器（Intelligent Platform Management Controller，IPMC）自主可控及监测界面设计的基础上，提出将现网中ATCA监测系统结构与近年备受关注的低功耗广域网（Low Power Wide Area Network，LPWAN）中的窄带物联网（Narrow Band Internet of Things，NB-IoT）技术相结合。通过对3种NB-IoT应用方案进行对比分析，结合目前现实情况，提出一种快速无线组网的可行方案，并基于此方案设计出一种能够进行数据处理及转发的传输节点，实现了智能平台管理接口（Intelligent Platform Management Interface，IPMI）消息在机箱管理控制器（Shelf Management Controller，ShMC）节点与NB-IoT模组之间的高效数据传输。

• 基于GNU Radio&USRP的IEEE802.15.4/6双协议收发系统

  瞿佳俊,王铭,徐大诚,刘昌荣

  随着无线传感网络技术的不断发展，面向不同应用场景的单协议通信系统已满足不了各种应用场景的需求，如远距离或者高速率等。充分利用IEEE802.15.4标准的远距离和IEEE802.15.6标准的高速率特征，采用GNU Radio+USRP软件无线电平台来实现双协议互补无线通信功能，主要工作包括两种协议的媒体访问控制层和物理层的帧结构和数据编解码、前向纠错、误帧检测、帧同步与调制解调等部分的解析与功能实现。在此基础上进行了基于GNU Radio+USRP平台下双协议通信功能的验证，证明了该系统的可行性。

• 基于压缩感知的OFDM稀疏信道估计中的导频设计

  李姣军,邱天,蒋扬,左迅,杨凡

  为了提高基于压缩感知的正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）稀疏信道估计性能，提出以互相关矩阵元素之间的距离立方和作为新的导频设计准则，更加准确地评价采样矩阵整体互相关性；针对传统导频搜索算法效率慢的问题，提出一种基于树的顺序替换导频间隔搜索(Tree-based Sequential Replacement Pilot Interval Search，TSS)算法,避免了间隔过大和过小的导频入选候选集，优化了导频搜索效率。仿真结果表明，与现有的导频设计方案相比，采用新准则设计的导频能够有效减小约4 dB的信道均方误差。同时，新提出的导频搜索算法复杂度更低，且具有更好的收敛效果。

• 大规模MIMO系统多用户PSK调制方案的优化

  张美晨,李双志,段雪飞,卢华,宗景杰,张建康

  针对超可靠低时延通信短包传输特征，在大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）上行链路系统中，利用较低导频开销来设计相移键控（Phase Shift Keying,PSK)调制方案，并对该方案进行优化兼顾无线链路传输的可靠性。首先，在接收端构建基于最小欧式距离的非相干检测器；然后，基于旋转PSK星座来设计多用户空时调制方案，以此构造信号可靠传输方案；最后，利用信号间最小欧式距离最大化准则设计发射功率与PSK星座旋转角度的联合优化机制。仿真结果表明，所提方案能够较大幅度地提升已有方案的性能：对于二进制相移键控（Binary Phase Shift Keying,BPSK)，当信噪比等于-6 dB且接收天线数目为128时，系统误符号率可降低至?10?－7?；对于4PSK，当信噪比为0 dB且接收天线数目为128时，系统误符号率可降低至?10?－3?。

• 一种差分高阶调制联合LDPC编码方案及其FPGA实现

  叶金才,李国勇,王国富,李灵巧

  针对复杂环境中通信系统误码率高和硬件实现复杂度高的问题，提出基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）时域差分和16进制幅度差分相移键控（16 Multilevel Differential Amplitude and Phase Shift Keying,16DAPSK）调制联合低密度奇偶校验码（Low Density Parity Check Code，LDPC）软译码的通信方案。充分考虑了差分调制对抗多径干扰的能力，分别通过单数据多位宽移位寄存器方案、查找表的方式以及公式法实现LDPC编码、16DAPSK调制以及16DAPSK软解调。仿真结果证明了该方案在误码性能和资源节省方面的有效性。

• 结合语音包络的变步长LMS语音自动增益控制

  蒋学仕

  针对现有最小均方误差（Least Mean Square,LMS）语音自动增益控制（Automatic Gain Control,AGC）算法其功率参量不能准确表示语音振幅、增益控制效率较低以及增益处理后语音失真较大等问题，提出使用语音包络作为参量的变步长LMS-AGC算法。首先按帧计算语音包络作为参量，提升参量表示语音振幅的准确度；然后利用递归平滑的语音包络误差平方，调节LMS算法的步长，提升算法的增益响应速度；最后将算法与低失真的限幅处理机制结合，解决现有LMS-AGC算法增益处理后存在过门限尖峰的问题。实验结果表明，相比现有基于功率的变步长LMS-AGC算法，基于语音包络的变步长LMS-AGC算法的增益响应速度更快，增益处理后客观语音质量评估(Perceptual Evaluation of Speech Quality,PESQ)平均提升0.4分，并且迭代运算量可以下降一个数量级。

• 改进的SSD算法在智慧交通中的应用

  杨艳红,钟宝江,徐云龙

  针对智慧交通管理系统中交通车辆监控、车流量统计、违法车辆追踪等问题，为了提高目标车辆检测的准确率和效率，提出了一种改进的SSD（Single Shot MultiBox Detector）目标检测算法。该算法将相邻的卷积层进行特征信息融合，提高准确率；通过减少部分卷积层的深度，提高计算效率；为了提高泛化能力，在减少1×1特征图的情况下对有效特征层增加归一化批处理后进行分类预测。改进的SSD目标检测算法能很好地检测出复杂场景下的多类交通工具，并且在训练过程中训练步数减少，正确率更高。实验结果表明，所提的改进的SSD算法在不改变VGG16图片大小的情况下，平均检测精度比原有的SSD算法提高了15.59%，同批次测试数据用时更短并且收敛速度更快，达到了预期效果。

• 轨道角动量天线波束控制技术的研究进展

  杨于飞,谢文宣,朱永忠,刘晓宇

  轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）因其模数的无限性与正交性在提升通信容量方面有着巨大的潜力，对解决频谱资源不堪重负的现状有很强的现实意义，而OAM波束自身的发散角限制了其远距离通信的能力。OAM波束控制技术作为OAM波束固有的发散角问题的解决方案，极具研究价值和发展前景。介绍了近年来OAM波束控制技术的研究进展，包括抛物面天线法、透镜天线法、谐振腔法、超表面法以及其他波束控制技术。OAM波束控制技术尚不成熟，针对不同类型以及不同应用领域还需进行不同侧重的研究。

• 油气长输管道伴行光缆状态监测及断点精确定位技术综述

  张涛,曹文琛,罗仁泽,孙啸,郑宇恒,沈忱,谢斐,邓治林

  油气长输管道点多、线长，周边环境复杂，伴行光缆成为为数不多的能长距离实时监测管道外界入侵状况和信号传输的途径。但是，光缆部署时间长、地质变形等导致光纤断芯时有发生，严重影响管道安全生产，而现有光纤断点监测及精确定位技术尚不能满足生产要求。通过大量文献分析了光纤状态监测原理，总结了光纤振动监测及断点精确定位方法，指出了油气长输智慧管道伴行光纤状态监测及断点精确定位的发展方向。