电讯技术杂志

电讯技术杂志2022年第6期

• 一种优化孪生网络的小样本辐射源个体识别方法

  梁先明

  针对信号辐射源个体识别小样本难以稳定收敛、识别准确率不足的问题，提出了一种基于优化孪生网络模型进行小样本辐射源个体识别的方法，分析了通过孪生网络实现不同类别样本对特征向量距离增大、相同类别样本对特征向量距离减小的弹簧模型，达到小样本训练损失函数的快速收敛的目的，并结合交叉熵实现损失函数优化，从而提升了小样本个体识别的准确率和稳定性。试验结果表明，针对每类不大于10个训练样本集的通信电台所提方法能够达到88%以上个体识别准确率。

• 一种基于博弈论的5G异构网络多目标优化干扰算法

  马天祥,贾伯岩,范伟,王强,李春海

  为解决高铁无线网络的通信干扰问题，提升高铁通信的吞吐量和能量效率，提出了一种基于博弈论的双目标优化干扰算法。首先，通过获取非理想信道的相应预编码矩阵和干扰抑制矩阵，计算包括延迟和衰落的非理想信道状态信息，实现干扰信号的空间对齐。其次，基于系统总功率、信干噪比，建立了功率分配双目标最佳博弈模型，实现吞吐量和能效的双重优化，并采用最大信噪比的干扰对齐算法，通过迭代计算实现干扰管理优化。最后，基于Matlab仿真平台与传统的干扰优化算法进行对比分析。实验结果表明，当信干噪比为30 dB、列车运行速度为300 km/h时，所提算法的吞吐量增加48.95%，能量效率增加53.02%，误码率减少14.37%；当信干噪比为30 dB、轨旁设备数量为5时，所提算法的吞吐量达到88.03%，能量效率达到71.58%；与其他算法相比，所提算法在系统吞吐量、能量效率和传输可靠性方面均具有显著优势。

• 一种间隔重访的低轨星座设计方法

  周李春

  在低轨电子侦察、遥感卫星领域，针对非连续覆盖条件下的星座优化设计问题，提出了一种间隔重访的低轨星座设计方法。通过改进极轨覆盖带设计方法，将对地覆盖区域等效为矩形；以对地目标的平均重访间隔时间为输入，从同轨卫星间和相邻轨道面间两方面分析,得到近似最优的星座参数。通过STK仿真验证，设计的星座可满足重访间隔时间要求。

• 低空超高速运动平台测高算法

  张文鑫

  针对传统线性调频连续波雷达在低空超高速运动平台的高度测量中高度表会受多普勒徙动和距离徙动影响的问题，提出了一种脉冲频移调频体制的发射波形，利用回波特性抵消多普勒徙动和距离徙动，结合移位能量归一化变换（Shift Normalized Energy Transform，SNET) 自适应测高算法，在满足系统测高精度的前提下大大提高了计算效率，满足系统实时性要求。软件仿真证明了所提的发射波形和算法的正确性。

• 基于狭窄通道路径树的快速航路规划算法

  冉华明

  针对无人机在障碍间存在狭窄通道的城市环境中进行低空航路规划的问题，根据障碍之间的空间几何关系确定障碍之间的狭窄通道，再综合所有狭窄通道生成复杂环境中的狭窄通道路径树。设计了结合狭窄通道路径树的双向快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Tree,RRT)算法，在两棵搜索树的扩展过程中，通过判断搜索树与狭窄通道路径树的位置关系，将狭窄通道路径树添加到搜索树上，实现搜索树在狭窄通道中的快速扩展，减少两棵搜索树的无用扩展，提升航路树生成的速度。仿真结果表明，该方法能够解决无人机在存在狭窄通道的复杂环境中进行快速有效航路规划的问题。

• 序贯检测在“北斗”卫星信号捕获过程中的应用

  单坤,宋晓鸥,李国彬

  为了提高“北斗”系统的捕获性能，解决在弱信号环境中无法有效捕获与检到卫星信号的问题，在“北斗”系统的捕获方法中采用序贯检测的方式进行了改进与优化。分析后得出，序贯检测通过双门限与待检测区，使得样本数灵活可变，可以有效应对不同信噪比的信号，在强信号与弱信号下都有良好的效果。通过仿真对序贯检测方式与传统检测方式进行了性能上的比较与分析，结果表明，序贯检测逻辑不仅达到了传统检测方法中预期的检测概率和虚警概率，同时具备更高的性能与灵活性，强信号下缩短了捕获时间，提高了捕获效率；弱信号下提高了2~3 dB信噪比增益与捕获性能；既保证了该检测逻辑的可行性，又为捕获检测过程提供了一种思路与方法。

• RapidIO在分布式机载传感器系统中的应用

  张洪亮,张晓

  针对分布式机载传感器对设备内外一体化的大规模网络传输需求，提出了一种结合大数据平台设计思想的RapidIO网络架构。通过多星网络集群、RapidIO节点虚拟、网络资源抽象与网络切片管理等设计，将以往RapidIO在设备内部的简单应用扩展为多个设备互联的大规模分布式复杂应用。设计的网络具备可靠性高、支持多种计算模型、快速伸缩等特点。该网络已经在某分布式机载传感器样件中完成了部署、实验室验证、环境试验验证、交付验收以及性能评估，初步验证了RapidIO技术在分布式机载传感器系统工程化的可行性，为后续不同飞机平台型号工程使用分布式RapidIO 技术奠定了基础。

• DCGAN信道下的端到端通信系统设计

  程芳芳,王旭东,吴楠

  针对通信系统中长序列建模存在维度诅咒的问题，提出了一种基于深度卷积生成对抗网络（Deep Convolutional Generative Adversarial Networks，DCGAN）信道建模的端到端通信系统改进方案。该方案将卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）和条件生成对抗网络（Conditional Generative Adversarial Network，CGAN）结合，利用CNN与全连接层（Fully Connected Layer,FC）的局部连接特性对传输长序列的信道进行建模。通过对参数重新设计及网络结构调整，获得了适应不同调制方式和信道类型的学习网络，将其应用端到端通信系统中，作为收发机之间梯度反向传播的桥梁。仿真实验表明，改进的DCGAN能够以减小的网络规模以及计算量成功地实现长序列建模，并且表现出良好的泛化能力。此外，将建模结果运用到端到端通信系统设计中，可以获得与传统数字调制系统相近的误比特率性能。

• 透地通信磁性接收天线设计

  刘宝衡,付天晖,侯文达

  磁感应透地通信通过准静态磁场耦合的方式实现信息传输，可以有效解决传统电磁波通信中信道不稳定、传输距离近、天线尺寸大等问题。磁性天线尺寸小，灵敏度高，不易受电场信号干扰影响，适用于复杂的地下环境。基于磁性天线的基本工作原理，得出了灵敏度和信噪比的表达式，并根据磁芯与线圈不同参数对天线接收特性的影响提出了磁性接收天线的优化设计方案，最后通过公式计算与实验测量验证了天线优化设计方案的正确性与可行性。

• 组合跳变随机平移宽间隔混沌跳频序列设计

  黄琪,杨宇晓,江陈卓

  为进一步提高宽间隔跳频序列的性能，基于混沌跳频序列，针对随机平移替代法存在的“窄点”平移与序列平衡性的矛盾问题，提出了一种新的组合跳变随机平移法。该方法在随机平移替代法的基础上取消“窄点”修正，引入组合跳变序列控制频点宽间隔映射。为兼顾组合跳变随机平移法产生序列的平衡性、汉明自相关性和宽间隔特性，构造了跳频序列的复合目标优化函数，引入粒子群算法计算得到最优的序列控制参数。仿真结果表明，组合跳变随机平移法可构造更多的序列，且产生的宽间隔混沌跳频序列具有更好的平衡性、汉明相关性和复杂度，采用粒子群优化获取的控制参数可以实现序列性能的均衡最优。

• 宽带多载波微波光链路多源非线性数字补偿方法

  宁婕妤,王群

  随着数据通信容量需求的不断增长，微波光子技术在未来宽带卫星通信发展中具有良好的应用潜力。针对宽带多载波微波光链路系统中多种非线性失真共存问题，提出了一种数字线性化方法，通过在数字域进行非线性失真算法补偿，实现了系统多载波射频信号的互调非线性失真、三阶交调非线性失真的共同抑制。实验证明了所提方法的有效性。

• 太赫兹网络中基于中继协作转发的高效双信道MAC协议

  姚玉坤,周杨,张本俊,付泽亮,朱其政

  针对现有多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）太赫兹通信网络双信道MAC协议存在波束重叠干扰和冗余控制开销等问题，提出了一种太赫兹网络中基于中继协作转发的双信道MAC协议（High Efficiency Dual channel MAC Protocol Based on Relay Cooperative Forwarding in Terahertz Networks，HE-RCFMAC）。HE-RCFMAC协议包含动态帧聚合、基于位置信息自适应协作转发和精简RTS(Request To Send)/CTS(Clear To Send)帧三种机制。经三种机制处理后，可有效提升信道利用率，同时减小控制开销，提高数据传输成功率和整体网络吞吐量。仿真结果表明，所提协议与现有的MIMO太赫兹双信道MAC协议相比，MAC层吞吐量、数据传输成功率和信道利用率分别提升了12.82%、12.28%和8.73%，证明了所提协议的有效性。

• 能量收集多跳D2D无线传感网络中的中继选择算法

  叶剑锋,夏林中,管明祥

  针对无线功率传输技术的能量收集效率有限造成信噪比下降进而引发通信中断率增加的问题，在能量收集多跳D2D(Device to Device)无线传感网络中，提出一种基于改进K-means聚类的中继选择方法。首先，推导得到能量收集下的信噪比因子，使其作为K-means聚类特征。然后，利用最小欧氏距离原则得到距离聚类中心最近的实际节点的位置。最后，根据距离重排序得到中继节点，形成从源节点到目的节点的通信链路。仿真实验结果表明，相比最短路径算法和随机中继协作方案，所提出的改进算法链路信噪比更大，能够减小通信中断率，具有更好的中继性能。

• 一种改进两步加权最小二乘的TDOA定位算法

  孟天次,张贞凯,林云航

  现有的两步加权最小二乘水下声源定位算法中，两步法处理均存在平方以及开方等非线性运算忽略了二阶误差项，导致定位精度下降。提出了一种改进的两步加权最小二乘算法，首先引入时差方程，构建新的定位方程，初步估计出声源位置；接着引入中间变量并进行泰勒展开，利用中间变量与声源位置误差之间的非线性关系构建定位方程，对声源位置初步估计值进行校正，有效避免了二阶误差项的丢失，得到了更加精确的估计结果。通过与克拉美罗下界进行比较，验证了算法性能的同时进一步提升了算法定位精度。

• 一种应用位置预测的动态寻呼框架

  陈发堂,张杰棠,贾俊文

  移动通信系统里评估系统的一项重要指标是用户在移动过程产生的信令消耗。在现行4G网络中，当核心网向目标终端发送寻呼时，在跟踪区域列表里的所有小区都要发送寻呼信令，造成了不必要的信令浪费。为减少寻呼信令的消耗，提出了一种移动性管理的框架，此框架可以分为预测部分和回落部分，其中预测部分提供了移动性管理与预测算法有机结合的方案，回落部分则使用马尔科夫链对寻呼过程进行分析，在预测失败时采取动态寻呼的方式。对该框架进行建模和仿真可以看出，所用的寻呼方案能有效减少移动终端的非接入层处于空闲态时进行移动性管理中寻呼信令的开销。

• 基于烟花爆炸式混合蛙跳算法的LoRa网络参数分配策略

  周超,章辉,杨茂恒,郑天宇,姜美君

  为了改善LoRa传输过程中的干扰冲突问题，提出了一种基于烟花爆炸式混合蛙跳算法的LoRa网络参数分配策略。首先，针对混合蛙跳算法存在易早熟、易陷入局部最优等不足，改变分配种群方式，同时引入反向学习、自适应烟花爆炸机制和高斯变异算子提高算法的搜索性能。其次，以最大化节点平均传输成功率为优化目标，并将接收灵敏度作为约束系数，保证信息能够被接收的前提下分配最佳参数。仿真结果表明，所提的分配策略优于其他分配方案，能显著降低节点碰撞概率，提高节点信息接收率。

• 应用梯度提升树的小区域无线网络多标签流量预测

  杜施默,陈国军,陆敏,张晨,周海骄

  当前无线网络流量地理分布不均且可用网络资源有限，因而开展拆闲补忙工作极为必要。为合理投放无线网络资源以保证网络性能，提出了一种针对小区域范围的多标签流量预测算法。该算法结合历史流量信息，根据无线用户偏好特性建立多标签流量预测模型，并通过梯度提升树算法得到预测结果。仿真结果表明，相比于广泛应用的移动平均自回归(Autoregressive Integrated Moving Average,ARIMA)和神经网络预测方法，多标签预测模型在对小区域突发性流量的预测上具有很大的优越性。

• 正弦平滑时间幅度调制的低抖动时钟信号产生

  苏燕婷,宋茂忠,崔畅,沈通,严峰

  针对低抖动时间幅度调制时钟信号引入滤波失真的问题，提出了一种正弦平滑改进的时间幅度调制方法，对时间幅度调制时钟信号进行正弦函数平滑处理，在保持过零点抖动较小前提下，改善时钟信号的频谱特性。仿真分析和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)硬件实现结果表明，产生的正弦平滑时间幅度调制时钟信号有效抑制了带限失真，优于普通的数字压控振荡器和原始的时间幅度调制时钟信号。

• 小型化低功耗机载显示器图形系统设计与实现

  张锋,杨粤涛,高伟林,祁伟,樊涛,杨炳伟

  为了满足机载显示器图形生成系统的小尺寸、低功耗需求，提出了一种基于龙芯2K1000的全国产图形生成与处理方案。该方案以2K1000为核心构建硬件平台，使用2K1000内部集成的中央处理器、图形处理器、显示控制器，以及外部的内存实现图形的计算生成和双缓存显示，配合国产可编程逻辑器件实现图形与外视频的叠加显示及机载通信总线扩展。软件上采用航空专用的国产天脉操作系统，基于天脉操作系统设计了关键的图形显示驱动、帧存驱动、显示控制器驱动。实验结果表明，在输出1 024 pixel×768 pixel分辨率显示时，典型机载图形画面帧率达到35 frame/s，整体功耗约?10 W?。该方案扩展性强、功耗低，满足实时显示需求，在机载显示器领域有着广泛的应用空间。

• 舰载平面相控阵天线安装倾角的设计方法

  梁宇宏,何海丹,张云,温剑,侯禄平

  利用舰载惯性导航系统提供的姿态信息，对处于静态和动态姿态下的舰载平面相控阵天线的波束指向变换进行了分析，得到了平面相控阵天线的扫描角。在此基础上，以相控阵天线最大扫描角度最小为目标，给出了天线随舰载安装平台处于运动姿态条件时的安装倾角的设计方法。该方法能够在给定的舰船纵摇和横摇范围内，针对相控阵天线需求的空域扫描覆盖范围，实现对任意多面旋转布阵的平面相控阵天线安装倾角的计算。由该方法计算得到的天线安装倾角能够使平面相控阵天线有最小的最大扫描角，从而提高相控阵天线的电气性能。

• 空中分布式作战概念及关键技术分析

  杨斌

  空中分布式作战是美军为应对“反介入/区域拒止”挑战提出的重要作战概念，具备分布式、智能化、高动态、大规模等特点,是未来美军空中作战平台在体系支持下作战样式的发展趋势。首先，按照提出时间梳理了美军空中分布式作战概念及典型研究项目,分析了空中分布式作战内涵、特点、工作机理以及发展趋势；然后，结合空中作战平台典型构型，提出了全域作战体系支撑下的空中分布式作战样式设想；最后，设计了空中分布式作战体系技术框架，并讨论了相应的关键技术。

• 压缩感知理论在空管数据处理技术中的应用综述

  夏朝禹,裴锡凯,钟建华,杨春嵘,黄子浣,何宇晨

  智能化空管运行系统需要形成基于空管运行数据的管制运行安全态势感知能力。结合压缩感知新体制数据处理技术以及团队近期研究成果，展望未来空管运行数据处理主要研究方向，重点论述压缩感知在机场场面监视、场面视频实时追踪、广播式自动相关监视系统缺失数据恢复、管制运行语音增强、低空域航空器定位等方面的应用,可为制定未来空管运行数据处理总体框架及实施路线图提供新参考，为智慧空管的科学研究和工程应用提供数据支撑。