电讯技术杂志

电讯技术杂志2022年第4期

• 一种主从MEC服务器协作卸载与资源分配方案

  鲜永菊,宋青芸,郭陈榕,刘闯

  移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)通过将云计算能力下沉至用户侧，提高了用户的任务执行能力。但在热点小区中，MEC服务器存在计算资源有限的问题。为了减少热点小区内任务执行总代价，提出了一种基于主从MEC系统的任务联合卸载方案。首先，方案随机生成卸载集，然后将卸载集内的任务分配至目标MEC服务器执行。为此提出基于贪婪的多MEC选择算法(Greedy Based Multi?MEC Selection Algorithm,GBMS)，并通过求解凸函数完成计算资源分配。最后，根据任务的本地计算代价与卸载计算代价更新卸载集，进一步降低总代价。仿真结果表明，联合卸载方案可缓解热点小区计算资源有限的问题，相比其他方案可以有效降低热点小区内任务执行总代价。

• 基于改进ResNet的射频指纹识别方法

  谢跃雷,邓涵方

  在无线网络安全和可能存在的射频设备管理应用范围内，针对多个发射同种射频信号的高度相似射频设备的分类识别问题，提出了一种信号双谱与改进的残差神经网络（Residual Neural Network，ResNet）的射频指纹识别方法。首先，将采集到的不同设备的信号做双谱变换得到双谱等高图并打上设备标签，再使用搭建好的改进残差神经网络模型训练双谱等高图，通过反向传播（Back Propagation，BP）与梯度下降来更新网络权重得到最优化模型，最后使用另外一组双谱等高图验证识别性能。实验结果表明，基于信号双谱与改进的残差神经网络算法在实际电磁环境下识别率达到95.2%，是一种有效的射频指纹分类识别方法。

• 基于资源调度和深度学习的5G多用户定位

  雷继兆,李潇楠,秦浩

  由于5G通信网络具有结构异常庞大以及干扰情况异常复杂多变的特征，5G的空口资源调度面临着巨大挑战。基站准确获取用户位置不仅是许多应用场景的基本功能需求，还能指导基站在资源调度过程中有意识地规避或者抑制同频干扰，从而进一步提高系统容量。针对传统定位算法存在效率低、计算复杂度高等问题，提出利用介质访问控制(Media Access Control,MAC)层自然产生的资源调度信息作为位置指纹的思路，通过去相关技术构建指纹数据集，并利用深度学习拟合MAC层调度信息与用户位置之间的高度非线性关系，使基站在不产生额外信令开销的情况下实现多用户定位。实验结果表明，所提方法在定位精度为?10 m?时可以实现90%以上的定位准确率，能够满足5G的定位要求。

• 共轴双旋翼直升机卫星通信小型化终端设计与验证

  徐远超,李悦

  直升机卫星通信面临旋翼转动时卫星通信信号受旋翼遮挡带来的不同程度衰减的问题。共轴双旋翼直升机对卫星通信信号的遮挡特性相比传统单旋翼要更复杂，且国内研究相对较少。首先分析了共轴双旋翼对卫星通信信号的遮挡特性以及抗双旋翼遮挡卫星通信的关键技术，在此基础上设计了一种小型化的适应双旋翼遮挡的卫星通信机载终端，并在双旋翼遮挡模拟环境下完成了试验验证。结果表明其传输性能满足指标要求，对后续工程应用具有设计指导意义。

• 地下磁感应通信阵列天线传播特性分析

  刘宝衡,付天晖,侯文达

  针对地下磁感应通信系统中单个磁性天线路径损耗大、通信效率低、传输距离短的问题，研究了双线圈天线与3D天线两种协同式天线的电磁传播特性。基于Matlab对根据天线数学模型得到的磁感应强度进行了仿真和分析，并将两种天线的传输性能与单一磁性天线进行了比较。研究表明，两种天线的磁场强度都有很大提高，并具有方向性和对称性，双线圈天线的磁场强度分布受发射天线间距、摆放角度以及收发天线垂直距离影响较大，在间距较小情况下，传输距离大于3D天线；而3D天线磁场强度随传输距离衰减更慢，磁场分布范围更广。

• 虚拟CPU负载预测算法性能评估

  万成威,王霞,王猛

  准确的虚拟CPU负载预测是提高虚拟机CPU调度性能的重要前提，然而，虚拟机操作系统环境下，虚拟CPU负载预测方法需要尽可能简单、有效。针对虚拟机CPU调度应用场景，以实际CPU负载为研究对象，选取五种简单的时间序列预测算法，详细评估其虚拟CPU负载预测性能，为虚拟机CPU调度的实现提供了研究基础。结果表明，平均移动法、线性递减加权平均移动法、一次指数平滑法等具有良好的CPU负载预测性能，并基于反馈控制思想改进了一次指数平滑法，进一步提高了其CPU负载预测性能。

• 基于LSTM网络和特征融合的通信干扰识别

  魏迪,曾海彬,洪锋,马松,袁田

  针对现有通信干扰信号识别方法识别效果不佳的问题，提出了一种基于长短时记忆网络（Long Short?Term Memory，LSTM）和特征融合的通信干扰识别方法。该方法利用LSTM网络提取干扰信号的特征，通过LSTM强大的序列特征提取能力提升干扰信号特征提取的性能；通过提取信号的时域和频域特征后进行特征融合，使用全连接分类器对干扰信号进行分类识别，提升特征提取的完整性和干扰识别的性能。仿真表明，所提方法的干扰识别性能相比于现有的基于卷积神经网络的干扰识别方法提升了6 dB，可用于通信干扰信号类型的识别。

• 一种基于运动分析的行人异常行为检测

  秦彬鑫,路红,邱春,万文明

  提出了一种基于运动分析的行为检测方法，用于行人异常行为的检测。利用HSV色彩空间变换法抑制阴影，利用三帧法建立初始化背景模型。将所提取的连续三帧图像的背景像素进行填充融合以实现背景图像的重构，进而更新背景图像，最终完成背景图像的建立。将大津法（Otsu）和背景差分法进行融合以自适应检测前景目标，将目标区域的质心差值、矩形宽高比和倾斜角度的多个特征进行融合，判定异常目标的异常行为。采用国际视频以及自己拍摄的视频进行实验，结果表明该方法能够准确判别行人的行走、跌倒、奔跑行为，并对可能发生的异常行为进行预警，检测准确率最高可以达到97%。

• IRS辅助的多天线系统下行链路低复杂度信道估计

  李素月,郝红婷,王安红

  智能反射面(Intelligent Reflective Surface,IRS)是未来6G通信增强网络覆盖和信道容量的潜在技术之一。然而由于智能反射面的无源设计使得大量的反射单元不具备发送、接收或处理信号的能力，对下行链路低复杂度的信道估计造成较大挑战。考虑IRS辅助的多天线系统下行链路信道估计，采用Gauss?Seidel（GS）迭代方法避免系统矩阵求逆，大大降低估计的复杂度。相比最小二乘（Least Squares,LS）算法，该算法计算复杂度阶数从基站天线数的立方降到基站天线数的平方。为了进一步评估性能，推导了相应的信道估计参数的Cramer?Rao下界，最后通过仿真验证了所提算法的有效性。仿真结果表明,只需要较少的迭代数，GS就可以实现与LS算法相同的估计误差性能。

• 小生境粒子群算法在多信号DOA估计中的应用

  朱任,庄铭杰

  多重信号分类（Multiple Signal Classification,MUSIC）算法是波达方向（Direction of Arrival,DOA）估计领域中的经典算法之一，但其谱峰搜索过程的巨大计算量降低了算法的实时性。经典进化算法虽能降低搜索时间，却仅能搜索到一个解，当存在多个入射信号时便无法搜索全部解。为了解决该问题，在粒子群算法的基础上，借鉴小生境思想提出了小生境粒子群算法，利用顺序聚类算法将粒子划分到不同的小生境，并根据小生境的迭代数选择不同搜索策略，兼顾了搜索广度和深度。仿真结果表明,改进粒子群算法在进行多谱峰搜索时能大幅降低搜索时间并搜索到全部解，与同类算法相比具有更高的精度和较少设置参数，其精度可以达到10??-3?，用时可以达到网格搜索的?1/7 000?，在基于MUSIC算法的多个信号DOA估计中有重要的应用价值。

• 应用双线性模型的离格波达角估计方法

  王友顺,高童迪,袁正道,丁永春

  针对离格波达角估计（Direction of Arrival,DOA）问题，提出了一种基于双线性向量化近似消息传递（Bilinear Vectorization Approximate Message Passing,BAd?VAMP）的解决方法。该方法首先将DOA估计问题建模为双线性模型，利用BAd?VAMP算法进行迭代估计；其次通过误差向量和来波信号的相同稀疏特征，缩减矩阵维度，以降低迭代算法的复杂度；最后提出一种基于残差的冷/热重启机制，避免BAd?VAMP算法陷入鞍点，提升算法的鲁棒性。仿真结果表明，相比已有算法，所提方法在快拍次数较少的情况下具有显著的性能增益，使其更适于机载雷达等快时变场景。

• OFDM系统中基于SNR估计的改进DFT信道估计算法

  周维海,程方,邓炳光,吴婷

  为提高目前无线通信系统中正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技术下的信道估计性能，分析了基于离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform，DFT)的信道估计算法存在的缺陷。针对传统DFT信道估计算法没有考虑循环前缀内噪声的影响和非整数倍时延信道下存在能量泄露的问题，提出了一种基于信噪比（Signal?to?Noise Ratio，SNR）估计的改进DFT信道估计算法。在最小二乘（Least Square，LS）算法的基础上，经过频域加窗处理后利用导频序列估计系统信噪比，将其转化为循环前缀内的降噪阈值门限，并进行两次降噪操作。仿真结果表明，改进后的算法不但可以有效地消除循环前缀内的噪声，而且在非整数倍时延信道下能够抑制能量泄露的影响，具有比传统DFT信道估计算法更好的性能。

• 一种“北斗”三号精密单点定位的三频模糊度解算方法

  劳源基,熊泽凯,王靖君,覃团发

  精密单点定位（Precise Point Positioning，PPP）利用接收机收到的载波相位测量值进行定位，载波相位整周模糊度的固定影响着PPP的收敛速度和定位精度。采用B2a信号替代B2I信号，与B1I、B3I组成三频信号观测值组合，在此基础上对传统Boot?strapping方法加以改进，提出了一种改进的三频模糊度解算方法。该方法采用了超宽巷-超宽巷-宽巷-窄巷的解算策略，通过比较选择波长较长、电离层延迟较小、测量噪声较小的三频观测值组合，分别用于解算超宽巷组合、宽巷组合和窄巷组合的模糊度。当电离层延迟无法忽略时，所提方法通过引入额外的伪距观测量来消除在解算组合模糊度的过程中出现的电离层参数和几何参数的影响。实验表明，所提方法与传统方法在完成一次模糊度解算的时间上相差无几，但是相比于传统方法，所提方法具有更高的模糊度解算成功率。

• 基于ST-UKF的高动态GPS载波参数估计

  王小会,李晓青,薛延刚

  为了克服高动态引起的多普勒效应，解决传统跟踪环路容易失锁的问题，提出了一种基于强跟踪无迹卡尔曼滤波(Strong Tracking Unscented Kalman Filter，ST?UKF)参数估计器的高动态全球定位系统（Global Positioning System，GPS）载波跟踪环路，采用非线性滤波算法取代了传统GPS载波跟踪环路结构中的环路滤波器。此外，设计了ST?UKF参数估计器，应用该方案分别在高动态、高载噪比和高动态、低载噪比环境下对高动态GPS载波进行跟踪，并应用多个非线性算法在高动态GPS载波跟踪环路中进行比对。实验结果表明，随着环路载噪比的增大，从?20 dB?Hz?至?30 dB?Hz?，ST?UKF参数估计器对相位、多普勒频率及其一阶、二阶导数估计的均方根误差分别减小?1.219 2 rad、??2.880 5 Hz?、?8.959 0 Hz/s?和?17.480 3Hz/s?2?，证明了ST?UKF参数估计器的有效性，以及跟踪环路可以完成高动态GPS载波跟踪。

• 面向ICN切片的视频缓存与传输服务

  李云扬,周金和

  随着视频流量爆炸式地增长，为了降低密集区域用户的视频检索时延和网络负载，利用网络功能虚拟化技术提出了一种将5G切片与信息中心网络（Information Center Network,ICN）相结合的内容分发服务系统集成的架构，并改进基于ICN的缓存策略。该缓存策略依据特定区域用户一个月与一周内的历史访问记录构建视频主题的兴趣函数,并结合互联网视频流行度构建ICN切片的有效缓存函数，为密集区域用户针对性地缓存视频内容。仿真结果表明，所提算法能够有效降低视频检索时延和提高视频缓存的命中率，ICN切片的视频检索时延最多低于IP传输系统时延11.1%；相比虚拟类聚类的最流行缓存策略最多可提升16%的缓存命中率，最多可降低20.9%的检索时延；相比移动边缘计算分组的协作缓存策略最多可降低15.5%时延并提高19.3%的缓存命中率。

• 基于改进CRITIC的灰色关联网络安全态势评估方法

  陈龙,吕磊,杨旭东

  针对灰色关联分析算法无法定量评估样本、没有充分考虑到待评估指标间的关联性和决策者的期望问题，提出了一种基于改进的CRITIC(Criteria Importance Through Intercriteria Correlation)的灰色关联网络安全态势评估算法，借助于改进CRITIC的主客观赋权与TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)的思想来客观衡量当前的网络安全态势。在公开数据集与实际应用中的充分对比试验证明了所提方法的有效性与实用性。

• 基于部件直方图和随机文本选择的无载体信息隐藏

  曾笛,黄华军

  目前利用传统文本搜索式进行的无载体信息隐藏方法中，信息隐藏容量小,隐藏成功率低。为此，提出了一种基于部件直方图和随机文本选择的无载体信息隐藏方法。首先对文本数据库构建部件直方图，利用哈希算法生成文本标签作为文本索引，并根据给定的阈值随机选择一定量的文本对象作为载体文本集；然后对秘密信息进行转换，得到“部件+运算符”的组合，在载体文本集中检索包含有秘密信息的部件集合的载体文本，得到秘密信息索引；最后对文本索引和秘密信息索引进行哈夫曼编码(Huffman Coding)形成二进制序列，作为密钥索引发送给接收方，以实现秘密信息的隐藏。实验结果表明该算法隐藏成功率可达到 98.33%，证明了该方法的有效性。

• 毫米波宽带高增益介质超透镜天线设计

  彭麟,赵智华,廖欣,郑天成,姜兴

  基于相位补偿原理设计了一款全介质超透镜，同时使用喇叭天线作为馈源对透镜进行馈电。通过改变介质单元的高度和介质孔的深度实现了足够的相位补偿范围。该透镜共有506个单元，口径尺寸为?44.6 mm?×?46.6 mm?，该传输阵天线的焦径比为1。天线使用全介质结构，因此使用3D打印技术加工该全介质透镜，可以降低加工成本。仿真与实测结果显示，在?82 GHz?该介质超透镜天线增益达到?29.7 dBi?，口径效率为52.55%，?1 dB?增益带宽为20.5%(73.2~90 GHz)。

• 美航母编队侦察预警体系现状及发展趋势

  曾利凯,李归,薛慧

  航母编队是美国“维持海上优势”、应对“大国竞争”、实现“重返制海”的重要保障，航母编队侦察预警体系是航母编队作战能力的核心组成和制胜关键,与美国海军发展一脉相承。结合美海军发展战略和航母编队典型编成，重点介绍了美航母编队侦察预警体系的能力需求、建设思路、功能组成和装备组成，并简要分析了其体系能力和未来发展趋势。

• 卫星相干激光通信系统与技术发展

  叶紫晴,丁宸聪,周海军

  自由空间光通信（Free Space Optical Communication,FSOC）尤其是基于相干体制的卫星激光通信，正逐渐成为突破微波通信瓶颈、建设天地一体化网络、实现高速数据传输的重要手段。总结了欧空局、德国、日本及国内卫星相干激光通信的重要进展，给出了成功验证的相干激光通信系统的激光器、传输速率、多普勒频移补偿范围等参数，重点分析了基于Costas光锁相环（Optical Phase?Locked Loop，OPLL）技术的零差相干激光通信系统，并提炼出关键技术以及未来星间相干激光通信的发展趋势，可为卫星相干激光通信的研究提供一定的参考。