电讯技术杂志

电讯技术杂志2022年第5期

• NOMA物联网下多UAV辅助MEC系统的资源分配

  李海翠,刁宪邦,张校晨,尚志会,杨莲新

  为解决偏远地区或突发灾害等场景中的物联网（Internet of Things，IoT）设备的任务计算问题，构建了一个非正交多址接入（Non-orthogonal Multiple Access，NOMA）-IoT(NOMA-IoT)下多无人机(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)辅助的NOMA多址边缘计算（Multiple Access Edge Computing,MEC）系统。该系统中设备的计算能耗、卸载能耗和MEC服务器计算能耗直接受同信道干扰、计算资源和发射功率的影响，可通过联合优化卸载策略、计算资源和发射功率最小化系统加权总能耗。根据优化问题的非凸性和复杂性，提出了一种有效的迭代算法解决：首先，对固定卸载策略，计算资源和发射功率分配问题可通过连续凸逼近转化为可解的凸问题；其次，对固定计算资源和发射功率，利用联盟形成博弈解决卸载策略问题，以最小化IoT设备之间的同信道干扰。仿真结果表明，较OMA接入方式，NOMA接入方式减少本地计算能耗、卸载能耗及计算能耗约20%；较无卸载策略方法，包含卸载策略方法在减少系统加权总能耗方面效果较为明显。

• 基于最优路径选择的网络感知服务组合算法

  余建,林志兴,余高锋,肖香梅,刘孙发

  为满足用户的性能需求及服务质量保障，针对复杂网络服务组合的特点和用户个性化的服务质量(Quality of Service,QoS)需求，研究了云环境下的网络感知服务组合问题，利用云服务和网络服务的QoS属性，提出了一种基于最优路径选择（Optimal Path Selection,OPS）的网络感知服务组合算法。该算法可以提升网络服务质量水平，改善用户体验质量。仿真结果表明，该算法在求解时间和质量两个方面都表现出了良好的性能，而且能动态适应用户复杂的需求，能够有效地解决云计算环境下的服务组合问题。

• 面向宽带卫星通信的微波光子线性化技术

  宁婕妤

  微波光子技术凭借其带宽高、损耗低、重量轻、抗电磁干扰能力强等特点，有望突破传统技术瓶颈，满足未来卫星通信系统大容量、多功能、一体化的应用需求。针对宽带卫星通信系统中非线性失真问题，特别是未来通信系统的超宽带射频信号采集及超大规模的数据处理需求，基于偏振调制-相干I/Q解调，提出了一种光子带通采样且包含直接下变频功能的线性化方法，实现了系统三阶交调非线性失真下变频后30.55 dBm的失真抑制。实验证明了所提方法的有效性。此外，所提方法还可直接获取目标高频宽带的信息并将其数字化，避免了采用超宽带模数转换后所需的超大规模的数字处理，具有较好的应用潜力。

• 扩频体制低轨卫星通信信号捕获与跟踪系统设计

  朱国富

  针对扩频体制下低轨卫星信号的捕获及跟踪等系统设计实现问题，根据卫星信号模型进行了捕获及跟踪算法设计，重点对基于快速傅里叶变换的快速捕获算法、锁频环、锁相环和码跟踪环路进行了设计，并进行了工程系统实现。试验验证表明,该系统可以实现码分多址体制低轨卫星信号捕获、跟踪处理，工作性能参数满足系统需求。

• 一种导航信号频域干扰抑制方法及其FPGA实现

  陈静,任婵婵,刘金山,刘盛典,李立广

  针对双频导航接收机在导航战中面临的窄带干扰问题，提出了一种频域抑制压制式窄带干扰的方法，并把该方法应用在军用导航接收机中提高导航系统的抗干扰能力。介绍了基于快速傅里叶变换的干扰抑制算法，并对频域干扰抑制方法进行了加窗、混叠、数字自动增益控制处理等设计处理；考虑实际工程应用情况，在较小资源占用的前提下完成了现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）工程实现。将实现的频域抗窄带干扰工程移植到接收机基带中，完成了抗干扰试验，验证了其抗干扰性能，为导航接收机系统双频抗窄带干扰提供了理论和实际工程应用参考。

• 基于二维双树复小波变换的无人机个体识别

  罗正华,李霞,杨耀如,向博,罗晓笛

  在无人机个体识别中，直接用双谱矩阵进行个体识别要计算复杂的二维模板，运算效率低。针对这一不足，提出了一种基于二维双树复小波变换的二次特征提取算法。该算法将双谱分解成多个方向子带图并计算其能量和能量偏差，将维度较高的双谱矩阵高效地转换为维数较低的图像纹理特征，再将其送入支持向量机实现无人机个体识别。采用实采的Phantom 3 Advanced与Mavic Pro图传信号对算法进行验证，结果表明，基于二维双树复小波变换比直接用双谱矩阵进行分类的运算效率高21倍，准确率相较于基于积分双谱、基于灰度共生矩阵、基于小波变换法有不同程度的提升，满足准确性和实时性的需求。

• 一种面向小型无人机自组网的路由判据

  张倩,胡曦月,刘颖

  针对小型无人机自组网节点数量多、位置动态变化、续航时间有限等特点，对经典航空路由协议（The Aeronautical Routing Protocol，AeroRP）中的判据进行改进，设计了一种基于节点生存时间的路由判据，综合考虑网络内无人机节点的剩余飞行时间、当前矢量速度、相关节点间距离和单跳最大传输距离等参数，通过对上述参数的无纲化处理得到判距，进而选取最优的下一跳节点。利用ns-3网络软件对改进判据进行仿真实现和性能分析，结果表明,新的路由判据在AeroRP中应用后，网络的传输吞吐量、准确度和时延等指标都明显好于经典的主动式路由协议——优化链路状态路由协议（Optimized Link State Routing Protocol，OLSR）；并且相比经典AeroRP协议中的判据，改进判据在数据传输准确度提高的前提下，当网内节点数量超过70个时网络数据传输的吞吐量明显提升，更适合节点数量较多的应用场合。

• 一种协同问答信号配对规则提取方法

  龙慧敏,余博,冯志斌

  针对通信协议未知或部分已知条件下询问和应答信号配对难、配对准确度不高等问题，利用询问与应答信号间时序的模式规律，提出了一种询问应答信号配对规则提取方法，实现了问答信号精准配对。以非合作侦察获得的询问和应答信号特征参数时间序列为基础，首先根据询问、应答节点定位信息和侦察节点位置信息估计时间窗，在此基础上以询问信号到达时间为起始，在应答信号序列中搜索时间窗范围内的应答信号，交叉构建询问-应答信号2-项候选项集；再采用DBSCAN(Density-based Spatial Clustering of Applications with Noise)算法对候选项集进行特征聚类并挖掘频繁项集，通过频繁项集中问答信号频率、到达时间、脉冲宽度等参数，提取信号时序和特征配对规则;最后利用规则进行问答信号配对。计算机仿真和实采数据验证了该方法的有效性，当设置时间窗大小符合信号传播时间差且规则偏差小于50%时，置信度可达90%以上。

• 基于VMD的调频连续波雷达生命信号提取

  屈乐乐,刘淑杰,杨天虹,张丽丽,孙延鹏

  针对生命探测雷达心跳信号能量微弱难于准确提取的问题，提出了一种基于变分模态分解（Variational Mode Decomposition，VMD）的调频连续波雷达生命信号提取算法。该算法首先利用距离维快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，FFT）获得距离剖面图，然后通过最大方差法得到目标所在距离门，接着对低通滤波后的相位信号使用VMD进行分离，并采用模态判别准则对生命信号进行重构，最后对重构信号进行FFT得到呼吸和心跳频率。雷达实测结果表明，相比于应用聚类经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition，EEMD），所提生命信号提取算法能够有效抑制雷达回波中的呼吸谐波和噪声，更加准确有效地提取生命体征信号。

• 一种实时多尺度目标检测识别算法

  朱佩佩,吴元,赖作镁

  无人机目标检测与识别任务中，目标随着飞行高度的改变尺寸发生显著变化。常规目标检测模型中，获取的小目标细节信息有限，检测精度较低；而适用于小目标的实时检测模型往往容易丢失大目标的背景信息，降低大目标的检测精度。针对以上多尺度目标检测识别任务难点，提出一种基于改进特征金字塔网络(Feature Pyramid Network,FPN)结构的实时多尺度目标检测识别模型。该模型通过增加特征金字塔层级覆盖更广的目标尺度，获取更为丰富的目标信息；同时，利用跨连接增加不同尺度特征融合的多样性，降低特征传导距离，保留更加完整的尺度特征来提高模型检测识别多尺度目标的性能。通过实验发现,相比于原始网络结构和相同特征层级的四层特征金字塔结构，加入改进特征金字塔结构的多尺度目标检测模型识别性能得到了提升。

• 一种ADC不同步下的数字干涉仪校正方法

  孙洪波,韩学涛,王传根,王超

  干涉仪测向具有测向精度高、算法简单、设备量适中的优点。随着宽带高速模数转换器（Analog-to-Digital Converter，ADC）的应用，通道间多芯片ADC采集的同步越来越难实现，通道间ADC不同步导致了通道间时变的群延迟，这个不确定的群时延附加了额外的时变相位差，最终使得干涉仪应用受到了限制。针对这种ADC器件不同步的情况，提出了一种容易实现的系统校正方法，有效消除了ADC不同步的影响，取得了高精度相位差测量。

• 5G系统中基于相位补偿的半盲检测算法

  高锦盟,程方,邓炳光

  由于物理上行控制信道格式2发送的解调参考信号所占发送信号比例较小，精确检测发送数据具有一定难度。针对现有半盲检测算法在有相位干扰情况下性能较差的问题，通过加入相位补偿过程，利用信号的相关性最小化损失函数，结合现有算法提出了基于相位补偿的半盲检测算法。仿真结果表明，所提算法在信噪比为-10 dB的情况下信号检测误码率相比传统算法下降了48.49%，并且所提算法的适用性相较基于信道复用的半盲检测算法得到了提升，适合实际工程应用。

• 大规模MIMO相关信道下的联合天线分组和天线选择

  冀笑伟,李莉,魏爽,张铭

  在大规模多输入多输出系统中，针对密集部署的大型天线阵列之间的强相关性会抑制天线选择增益效果的问题。在系统下行链路场景下建立空间相关信道模型，提出了基于天线分组的天线选择算法。根据瞬时信道相关矩阵将天线阵列划分为若干组，保证各组内天线之间相关性较强。在完成天线分组的基础上，基于信道矩阵列范数准则在各组发射天线与接收天线之间构成的子信道矩阵中选择天线，进而构造有效发射天线与接收天线之间的信道矩阵。仿真分析了所提天线选择算法对系统遍历和速率的影响，结果表明，在基站天线数为32、接收天线数为2、选择天线数为2、天线相关因子为0.9的假设下，当信噪比为10 dB时，与基于相邻天线分组的天线选择算法相比，所提算法使系统和速率约提高了27.5%，且所提算法若要与最优天线选择算法达到相同的和速率，仅需将其信噪比提升1~2 dB即可。

• RS与STBC级联编码的可见光MIMO系统

  邓兰鸽,赵黎,张峰

  针对采用空时分组编码(Space-Time Block Coding,STBC)的多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)可见光通信(Visible Light Communications,VLC)系统复杂度和天线数难以平衡的问题，为了在一定天线数的条件下获得更多的编码增益，结合正交设计的思路，设计了适合于多阵列协同信息传输的STBC编解码方案，并将RS（Reed-Solomon）码作为外码，STBC编码作为内码，设计了RS-STBC串行级联编码的VLC-MIMO通信系统。仿真和分析表明，该级联系统在天线数较小的条件下能够弥补STBC编码在编码增益上的损失，系统的误码率性能得到了进一步提升，且系统具有较高的可靠性。

• 一种新架构的数字预失真系统及其实现

  张红升,易胜宏,孟金,卫中阳,马小东

  针对当前数字预失真系统的软核处理能力较差、速度较慢等问题，提出了一种基于Zynq和AD9361联合预失真的架构。该架构具有高集成度、高计算效率的特点。功率放大器的数字模型采用记忆多项式模型，并采用新提出的基于查找表和卷积模块的硬件实现方法，更易于工程实现。自适应算法采用归一化最小均方误差算法，结合正交频分复用技术调制信号，分析、仿真和实验证明，在记忆深度为Q、非线性阶数为K、运算单元延迟分别为P与M时，新提出的预失真器结构的硬件乘法器消耗相较于目前常用的多项式与查找表结构分别减少了Q个和2Q+3个，同时其运算周期相较于目前常用的记忆多项式与查找表实现方式分别降低了(3K－1)P与M个。通过频谱仪观察预失真后的信号，其邻信道功率比改善了10 dBc左右。

• 低轨卫星测控系统三轴12 m反射面天线系统的结构设计

  刘健泉,周昊天,何翠瑜,梁成壮,王奥雨,蒋立坤,牛耕

  针对高码率低轨卫星测控的需求，给出了一种新型三轴12 m X/Ka频段天线的设计思路，通过优化反射面结构型式、材料选择、力学分析、减轻重量，提高天线反射体的精度；进行天线座架驱动链路设计和刚度设计，提高天线系统的谐振频率；通过优化伺服控制与伺服选型设计，提高伺服跟踪控制性能。基于Nastran/Patran有限元软件，对多种工况下的天线承载结构进行了刚度分析、强度分析、面型精度分析与结构固有频率等分析，结果表明典型仰角下的天线主面精度、承载能力及谐振频率均满足要求。依据有限元分析结果，采用高精度碳纤维天线反射体、高刚度A-E-T三轴天线座架、大动态伺服控制的设计方案，合理设计了12 m反射面天线的整体结构形式以及连接形式，并进行了天线实物的加工。所设计加工的12 m反射面天线满足高精度、高刚度、过顶跟踪的性能指标要求，对中大口径天线的设计具有一定的参考意义。

• 对角馈电的SIW单腔体双极化领结形缝隙天线

  邹雄,何缓,钱欢,艾盼

  多极化天线能够有效利用电磁波的空间维度，使无线通信或雷达系统容量得到很大提高。从对角馈电的基片集成波导腔体的场分布出发，分析其传输模式。通过在腔体表面设置正交缝隙，可以实现两种相互垂直的极化方式。在分析正交矩形缝隙和领结形缝隙的尺寸对天线性能影响的基础上，获取了TE120模谐振频率的经验计算公式，从而设计了两种双极化天线并比较了两者的工作性能。测试和分析结果表明，双极化领结形缝隙天线具有更大的带宽和更小的缝隙尺寸，测试的工作带宽为200 MHz，天线增益为5.2 dBi，具有广阔的应用前景。

• 一种采用改良基-26算法的低复杂度高吞吐量FFT处理器设计

  于建

  面向无线个人局域网应用设计了一种高吞吐量、低复杂度的2 048点快速傅里叶变换处理器。提出了新型改良基-2?6算法用于降低硬件实现复杂度，采用多路径负反馈架构来提高数据吞吐量。为了减少硬件成本，采取正则有符号数常数乘法器替代布斯乘法器完成除旋转因子W?2048外所有旋转因子的复数乘法运算。另外，采用了一种减少存储旋转因子W?2048系数只读存储器空间的方法，将其存储空间减少为原来的一半。基于QUARTUS PRIME平台的仿真结果显示，工作频率为320 MHz时，最高数据吞吐速率达到了2.6 Gsample/s,而且对比以往的研究方案至少可节约逻辑单元使用量23%,记忆体单元使用量12%。

• 海战场态势生成技术发展综述

  李归,伍光新,薛慧,郭加赐,曾利凯

  未来的战争必将是多兵种、多域联合作战，战场态势作为未来联合作战的重要支撑，旨在为联合作战提供精准、高效的统一态势图，而如何将多平台、同/异构传感器信息及其他情报信息与战场环境融合生成准确可靠的战场态势是亟需解决的技术难题。鉴于现代海战场对高精度、强实时、全要素战场态势图的迫切需求，对海战场态势生成技术进行了综述。首先梳理了海上态势生成项目的发展历程及能力水平；然后详细介绍了通用作战图/通用战术图等典型项目，在态势生成部分中通过态势图的要素组成、态势生成流程及关键技术对态势生成技术进行了阐述；最后对未来海战场态势生成技术的发展趋势进行了预测，希望可以为态势生成相关研究提供参考。

• 基于AI的无线网络感知技术研究综述

  章广梅

  在无线通信网络中使用感知技术，可以从海量网络数据中提取所需特征信息，以便实现网络的智能管理。传统感知技术往往与感知对象密切相关，依赖使用者的经验与知识，有很大的局限性。未来无线通信网络结构将会日益庞杂异构，海量数据、快速变化的业务使得传统信息感知技术无法有效实现感知需求，而人工智能（Artificial Intelligence，AI）技术兴起后也逐渐应用于无线通信领域，因具有高效、灵活等优势，所以利用AI技术在无线网络中实现感知需求成为可能。综述了无线通信中的AI感知技术的概念、机制、关键技术，对比分析了不同算法的性能，并探讨了AI感知技术未来可能面临的挑战。