电讯技术杂志

电讯技术杂志2023年第4期

• 基于关系图卷积神经网络的多标签事件预测

  高翔

  事件预测需要综合考虑的要素众多，现有预测模型多数存在数据稀疏、事件的组合特征及时序特征考虑不足、预测类型单一等问题。为此，提出了基于关系图卷积神经网络的多标签事件预测方法，通过节点特征聚合技术实现数据的稠密化表示。模型利用卷积神经网络的卷积和池化运算，提取预测数据的组合时间段特征信息，并结合长短期记忆网络的时序特征提取能力，进一步提取预测数据的时序规律特征；最后，模型通过全连接的多标签分类器，输出多种类型事件发生的概率值。实验结果表明，所提模型可以支持进行多日期、多类型事件预测，在特定数据集上最高F1值可以达到0.85。

• 密集异构网络中基于多目标优化的资源分配策略

  靳冬慧,陈硕,王占刚

  密集异构网络(Dense Heterogeneous Network,DHN)通过部署小基站可以提升网络容量和用户速率，但小基站的密集部署会产生巨大的能耗和严重的干扰，进而影响系统的能量效率(Energy Efficiency,EE)和频谱效率(Spectral Efficiency,SE)。在保证用户服务质量(Quality of Service,QoS)需求的前提下，为了联合优化系统的能量效率和频谱效率，研究了密集异构网络中下行链路的资源分配(Resource Allocation,RA)问题。首先，将频谱和小基站发射功率分配问题建模为联合优化系统能量效率和频谱效率的多目标优化问题；其次，提出了基于单策略多目标强化学习(Single-strategy Multi-objective Reinforcement Learning,SMRL)的资源分配算法求解所建立的多目标优化问题。仿真结果表明，与基于单目标强化学习的资源分配算法相比，所提算法可以实现系统能量效率和频谱效率的联合优化，与基于群体智能算法的资源分配算法相比，所提算法的系统能量效率提高了1%~?1.5%?，频谱效率提高了1.3%~2.5%。

• 球面全空域多波束天线的分析与验证

  唐军

  针对多星测控和高精度测量的需求，介绍了“半球面+柱面+全数字波束形成、收发一体的球形全空域多波束天线实现方案”的比较分析过程和实验验证结果。实验结果表明，采用该天线的测控系统能在实现多目标同时遥测遥控的同时大幅提高跟踪性能，测量精度与传统测控站相当，满足未来多星环境下全空域高可靠跟踪、高精度测量的要求。

• 多波束相控阵天线角度测量方法

  杨顺平,母王强,曾浩

  在雷达、通信、测控等领域中，基于相控阵天线的幅度和差单脉冲测角技术是基本方法，但该方法通过旋转法向方向图去近似表示子波束方向图，并用一阶泰勒公式近似表示子波束接收信号幅度，从而带来非噪声因素误差，最终导致目标角度估计精度不高。为此，通过相控阵天线同时产生两个形状相同但相互独立的子波束，旋转波束指向中心轴方向的方向图函数来确定两个子波束的方向图函数，并用高阶泰勒公式对子波束接收信号幅度进行近似，从而减少误差。仿真和硬件测试结果表明所提方法能够有效提高测角精度。

• 一种基于RFID标签阵列的室内定位方法

  谢良波,任彦,邵宇涛,姚旭东

  针对基于天线阵列测角的射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)定位系统成本高、无法估计目标姿态的问题，提出了一种基于标签阵列的姿态检索的定位算法。首先，分析了天线方向角、标签阵列姿态角和标签阵列信号到达角之间的关系，建立了标签阵列姿态检索的定位模型；其次，对标签阵列中相位误差来源进行了分析，利用标签间的相位差对标签阵列信号进行重构，降低了读写器收发电路、标签电路及多径效应引入的相位误差对定位精度的影响；同时，分析了标签阵列中的互耦效应对相位的影响，提出了互耦效应相位校正方法，提升了标签阵列的测角精度；最后，提出了一种标签阵列姿态估计算法，使用多个天线的方向角实现对标签阵列姿态角估计和定位。实验结果表明，系统在室内环境下平均定位误差为?0.2 m?，标签阵列的姿态角估计平均误差为4.35°。

• 一种信号检测预处理的改进多尺度形态学滤波方法

  宁明峰

  通信信道冲击噪声干扰和宽带接收机非线性影响会导致接收的信号噪声基底不平坦，若不考虑噪声基底起伏而直接进行检测信号，可能会导致漏检。为提高信号检测精度，需估计信号噪声基底。为解决该问题，提出了一种信号检测预处理的改进多尺度形态学滤波方法。该方法采用多尺度开-闭组合运算对信号频谱进行形态学滤波，利用不同尺度的结构元素对不同带宽的信号进行局部滤波，并利用滤波后凸包的存在性作为滤波终止条件。仿真结果表明，该方法可以有效将不同带宽的信号滤除，有效提取噪声基底噪声，同时可消除频谱中低电平毛刺对噪声估计的影响。

• 一种快速低开销的移动节点分布式寻路RPL路由协议

  姚玉坤,何亮,任智,罗杰,李维政

  针对低功耗有损网络(Low Power and Lossy Network,LLN)中移动节点作为中继节点时，存在无线链路易断开、数据传输成功率较低和控制开销较高的问题，提出了一种快速低开销的移动节点分布式寻路RPL路由协议(Mobile Node Distributed Pathfinding RPL Routing Protocol，MNA-RPL)。首先，提出一种邻居表自适应更新机制，依据邻居表快速切换父节点；其次，提出一种父子节点双断开机制，能够有效减少数据包丢失；最后，提出一种基于速度动态管理的Trickle计时器，根据自身速度动态调整DIO广播周期。理论分析和仿真结果表明，与主流路由协议相比，该协议在数据传输和控制开销等方面的性能均有一定的提升。

• ESS模式下AN/APY-9雷达探测效能算法模型研究

  马世文,杨正,向智敏,林道远

  E-2D“鹰眼”预警机在对远距离目标进行重点探测与跟踪时，其机载AN/APY-9雷达通常工作在扇区重点扫描（Enhanced Sector Scan，ESS）模式，以保证方位全覆盖的同时能重点监控某一方向的战场情况。根据ADS-18天线阵面结构相关资料，推理分析了该型雷达的技术参数和ESS模式下的工作机理，综合考虑影响其探测能力的工作频率、阵元间距、目标雷达反射截、目标和波束数量等因素，区分重点扇区扫描和非重点扇区扫描构建了AN/APY-9雷达的远距离探测能力算法模型，可运用于对该新型雷达装备的作战实验仿真。

• 5G系统多目标优化小区预切换方法

  雷芳,李欣超,张航,韩才君

  为了减少5G蜂窝网络中不必要的小区切换次数并提高用户平均吞吐量，提出了一种基于熵权的多目标优化小区预切换方案。多目标优化法将下行链路信干噪比、时延、预测驻留时间和小区可用资源作为切换指标，引入向量归一化技术并使用不同的方法处理有益指标与非有益指标，分析并预测最优目标切换小区从而达到预切换目的。与现有的切换方法比较，所提方案降低了排名异常的概率，在提高用户平均吞吐量的同时极大地减少了不必要的切换。

• 机载多通道语音信号自适应合成

  黄钰,王立,雷志雄,张绪皓,史高翔

  机载环境下，超短波通信系统由于电磁干扰等诸多原因，容易导致接收到的语音出现断续。引入基于空-时模型的线性约束最小方差(Spatio-Temporal Linearly Constrained Minimum Variance，ST-LCMV)方法来对多通道的语音信号进行合成，保证话音的完整性，增强话音的稳定性。构建了多通道语音信号合成（Multi-channel Speech Signal Synthesis,MSSS）算法并使用真实的机载噪声进行仿真验证，结果表明，MSSS能保留完整的语音信息，并且在实验设置的机载噪声环境下具有普适性。MSSS输出信号的语音感知质量评估（Perceptual Evaluation of Speech Quality,PESQ）分数相对于等增益合并提高了?0.451 8?分。

• 一种动态密钥与DNA交错编码的多图像加密算法

  陈善学,杜文正,任丽丹

  针对目前多图像加密算法中置乱效果不佳、DNA编码模式固定及密钥更新方式实用性低等问题，提出了一种基于动态密钥更新与DNA动态交错编码的加密方案。首先，设计了一种利用SHA-256的动态密钥更新方案，通过限制新密钥中的明文信息量摆脱一次一密的密钥系统。其次，改进了三维循环移位置乱方法，并以此降低明文中的相关性。随后，根据混沌序列动态选取DNA编码规则及编码顺序，并在此基础上将图像矩阵逐像素动态交错编码为DNA序列。最后，将编码后的DNA序列与给定序列进行碱基运算完成对明文图像的加密。仿真实验表明，该算法密文图像的相关性可低至10??-3?，全局信息熵可达7.999 4。该算法能抵挡各种攻击方式，具有较高安全性。

• 基于多核DSP的矢量高效QR分解技术

  张宇帆,陈颖,方科,费霞

  以多核数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）作为计算节点的多核DSP集群系统成为一大发展趋势。当前阶段，由于多核DSP内核硬件资源利用不充分与访存带宽限制，峰值性能与实际性能间存在鸿沟。基于C66x内核丰富的指令集架构以及运算指令编排原则，结合编译器提供的汇编信息，设计并优化了QR分解算法，在充分挖掘DSP单核性能极致的同时减少了矩阵分解的计算时间。根据掌握的优化技术，设计并实现基于多核DSP集群系统的大规模并行QR分解模型，并在分布式计算框架上完成了分解任务。分析结果表明，优化后的QR分解计算效率以及C66x单核硬件资源使用率均提升了二十余倍，随着待分解矩阵规模的成倍增加，多核DSP集群相比于单核的计算性能提升也愈加明显。

• 一种基于改进Faster RCNN的通信网光交箱防尘帽智能检测方法

  朱辉,陈坚,袁建行

  光交箱防尘帽的检测对于通信网络的正常运行具有重要作用。提出了一种基于改进Faster RCNN(Region Convolutional Neural Network)的通信网光交箱防尘帽智能检测方法。首先，对输入图片进行去噪等预处理，通过残差网络(Residual Netwok,ResNet)进行特征提取，并通过区域生成网络(Region Proposal Network,RPN）初步识别出候选区域，然后经过RolAlign进行池化处理，最后经过特征金字塔网络(Feature Pyramid Network,FPN）对光交箱防尘帽进行二次识别。将该方法应用到光交箱防尘帽缺失的智能检测中，取得了很好的效果。

• 测量船工况技术船位研究与优化

  崔嵩

  测量船工况规划是执行海上测控任务的基础。在测量船工况船位、船向和船速的规划中，船位的规划尤为重要。介绍了测量船测量工况的总体业务流程，提出了各种情况下船位的计算方法，包括针对高轨和低轨空间目标提出不同的船位规划方法，满足在测量过程中避开岛礁陆地等不可部署区域，以比较有利的位置和测量仰角获取空间目标跟踪弧段。同时研究了多船多目标场景的测量船工况船位规划，提出了两种设计思路，为测量船工况规划复杂场景提供了解决问题的思路与方法。

• 一种电力线网络上防御潜在攻击的鲁棒性消息传递机制

  王正用,白桦,吴笛,褚如旭,王韬樾,林斌

  网络结构上的信息传递（Message Passing,MP）机制是理解大型网络结构，实现网络节点属性预测的重要工具。然而，在电力线通信网络中，无法在终端和链路上部署复杂的身份识别验证的计算模块，导致无法建立可信的电力线通信网络MP机制，从而无法杜绝潜在攻击者的恶意对抗攻击行为，例如恶意更改电表数据、恶意隐藏终端故障等。为此，以电力节点匿名为动机，将电力节点位置隐藏至高斯噪声中，从而使攻击者无法定位具体的目标节点，抵制潜在的攻击行为。首先证明了节点定位定理，给出了图信息在傅里叶域中传递的数学模型，从而展示主流MP模型（图神经网络）定位节点的具体量化指标；然后设计了一个从高斯噪声中生成节点位置的生成器，实现节点匿名；最后设计了一个对抗生成网络，用来实现精确的电力线通信网络建模。实验表明，即使完全隐藏电力线中节点的位置，通过端到端训练，依然可以实现精确的MP，从而构建更加可信的电力线通信网络理解机制。

• 5G NR小区搜索中一种频域相关快速同步算法

  孟凡军,邓炳光,秦启航,周维海

  5G系统中随着带宽的不断增大，信号所承载的数据也在不断增加，LTE中定时同步方法应用在5G中增加了计算量。为了解决这个问题，提出了叠加与频域快速相关联合检测算法。该算法利用PSS信号(Primary Synchronization Signal,PSS)M序列特性，将本地3组PSS时域信号相加运算，然后进行频域转换，通过频域快速相关运算得到峰值位置，可以检测出粗同步点，再经过运算得到精同步点和小区组内ID号。数据分析表明，叠加与快速频域相关算法与经典算法相比在低信噪比环境下检测概率提升了约10%，算法复杂度降低了94.86%。

• 一种应用收发一体功分器设计收发馈电网络的方法

  朱舜辉

  为了实现高密度的天线集成，通常会将多个天线单元紧密排列，因此需要设计连接各个单元的收发馈电网络。应用收发一体功分器级联成收发馈电网络，收发一体功分器在设计时就采用多层结构，并考虑网络层叠的影响，可以确保发射和接收互不干扰。此外，采用通孔结构，并将电阻置于底部可以降低加工难度和成本。应用该方法设计了一种收发一体双8路的馈电网络，在工作频带内，测试的反射系数小于?-22 dB?，隔离度高于?61 dB?，各个通道间的幅度一致性?小于0.2 dB?，相位一致性小于2.3°。该方法可缩短设计周期，提高研发效率，而且设计的馈电网络具有高隔离和低成本等优点，可用于平板阵列天线中。

• 双层空气型高性能精确导航天线设计

  李锐雄,林福民,周冬跃,李红涛,王媛媛

  基于层叠式结构，设计了一款双频全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）贴片天线。天线采用空气介质、层叠式圆形辐射片结构，实现双频带、低轴比、高增益的性能。双层辐射片共用一组馈针进行耦合馈电，能够减少一半馈针，有效简化了馈电网络的复杂性，同时保证了良好的圆极化性能。引入的4个馈电电容片可以抵消长馈针引入的电感，从而扩大工作带宽。而且对称的四馈针馈电技术和宽带相移网络的应用保证了天线相位中心稳定性。实测结果表明，该天线?S???11?<-10 dB的频带范围为?980~1 920 MHz?（带宽?940 MHz?），增益大于?3 dBic?的频带范围为?1 106~1 304 MHz?(带宽?198 MHz?)、?1 420~1 986 MHz?(带宽?566 MHz?)，而轴比在以上频带范围内均小于?3 dB?。实测频谱显示，该天线工作频段覆盖目前在运行的四大导航系统的工作频点，满足GNSS精确测量与定位系统终端设备应用需求。

• Ka频段高灵敏度检波器研制

  朱贵德

  介绍了一种高电压灵敏度、低切线灵敏度检波器的设计方法。在建立检波二极管简化物理模型的基础上，进行了检波二极管Ka频段阻抗参数的提取，再根据提取的阻抗参数，通过仿真优化了射频匹配网络，使得检波器能够较好地工作在23~34 GHz。实测表明，在1.2 kHz视频带宽下，当输入功率为-30 dBm时，23~34 GHz范围内电压灵敏度高于6 000 mV/mW，切线灵敏度优于-56 dBm，对应等效噪声功率（Noise Equivalent Power,NEP）估算为11.5~?36 pW/Hz1/2。对比实测与仿真结果较为一致，证明了阻抗参数提取的有效性。

• 密集群目标跟踪的研究进展

  陈雨迪,武敏,焦义文,马宏,周扬

  随着“无人机蜂群”作战理念的提出，密集群目标成为各国测控、军事专家研究的热点领域。首先给出了群目标的定义并解释了其内涵，同时界定了密集群目标的范畴。通过分析密集群目标跟踪的流程和关键环节，总结并对比分析了密集群目标的分群技术、空间外形估计算法、分离与合并检测模型和目标状态滤波技术的相关研究。最后，结合目前密集群目标跟踪的研究热点，展望了未来密集群目标跟踪的研究方向。

• 国外航天电子侦察装备发展及启示

  李永波

  航天电子侦察装备已逐渐由传统战略侦察向战术应用转变，在现代战场上具有极其重要的作用。通过对美俄等航天电子侦察装备的发展历程和现状能力进行分析，结合我国航天电子侦察装备的需求，从中思考我国未来航天电子侦察装备的技术发展方向，提出了航天电子侦察装备战场化、协同化、实时化、智能化和小型化等技术发展方向，以满足现代信息化战场对航天电子侦察装备的情报需求。

• 机械天线通信技术研究现状

  王龙飞,李丽华,修梦雷,侯文达

  与电调天线相较，机械天线具有全新的电气参数定义，其信号的频率只与携带辐射场的物质机械运动的频率相关，因而克服了电调天线信号频率对天线尺寸的依赖，可以用小型设备产生低频信号，应用于水下和地下便携式低频通信设备的设计中。从辐射场特性、辐射场发生装置以及信息加载三个方面介绍了机械天线通信系统的研究现状，总结了机械天线发展需要重点解决的技术难点。