电讯技术杂志

电讯技术杂志2023年第5期

• 一种NOMA系统中的反馈深度神经网络检测算法

  王奕峰,周婷,徐天衡

  在上行非正交多址（Non-orthogonal Multiple Access,NOMA）系统中，针对传统基于串行干扰消除（Successive Interference Cancellation，SIC）检测存在同个时频块内用户间干扰的问题，提出了一种新型的NOMA检测算法。通过将SIC检测的反馈消除结构和深度神经网络结合起来，设计出了一种新型的反馈深度神经网络（Feedback Deep Neural Network,FDNN）结构。FDNN模型分为两个模块，检测模块通过深度神经网络实现非线性检测，反馈模块通过权重矩阵重构信号并消除用户干扰。通过重复检测和反馈过程，FDNN依次检测出各个用户的符号，并达到了良好的性能。仿真结果表明FDNN检测算法相较于SIC检测具有更低的误符号率和误比特率，并验证了其具有更良好的抗用户间干扰的性能。

• 一种基于先验生成对抗网络的人脸超分辨率重建方法

  杜延松,曹林,杜康宁,宋沛然,郭亚男

  针对人脸超分辨率算法中图像失真大、缺乏细节特征等问题，提出了一种基于先验知识的人脸超分辨率重建模型。通过在超分网络中加入纹理辅助分支，为重建过程提供额外纹理结构先验，以生成精细的面部纹理，恢复高分辨率纹理图。同时引入级联叠加模块对纹理辅助分支进行反馈。设计特征融合模块，将纹理特征图与超分分支特征图融合，获得更好的纹理细节；将纹理损失融入损失函数，以提高网络恢复纹理细节的能力。4倍放大因子下，该方法的峰值信噪比(Peak Signal-to-Noise Ratio，PSNR)、结构相似性指数(Structural Similarity Index，SSIM)比现有方法至少提升?1.082 5 dB? 和0.036，无参考图像质量评价(Natural Image Quality Evaluator，NIQE)至少降低1.690 2；8倍放大因子下，该方法的PSNR与SSIM值分别至少提升0.787 5 dB和0.046 85，NIQE值最小降低3.92。

• 一种信号调制识别网络的轻量化设计

  邵凯,朱苗苗

  神经网络在信号调制识别领域得到了广泛关注和研究。针对现有调制识别算法为提高识别准确率，导致模型尺寸过大、计算时间过长的问题，提出了一种调制识别神经网络的轻量化设计方案。该方案由信号失真校正模块和分类模块两部分组成。其中，信号失真校正模块通过参数估计器提取相位偏移信息，再经参数转换器对相位偏移进行参数校正，保证信号识别精度；分类模块由一维卷积神经网络(One-Dimensional Convolutional Neural Network，1D-CNN)、选通递归单元(Gated Recurrent Unit，GRU)和高斯衰减层构成，从时间和空间的角度有效提取信号特征，并减少冗余参数量以缩减模型大小。仿真结果表明，所提方案与同精度网络相比，平均识别准确率提升0.21%，计算时间缩减到1/3.4，模型尺寸缩减到1/7.77。

• 四维多极化天线阵

  孙超

  针对通信感知一体化应用，利用四维天线阵技术实现了能够同时辐射多个极化波的新型天线阵。该天线阵列由四维天线阵馈电网络和4端口圆环阵列组成。四维天线阵特有的时间调制特性可以在不改变天线结构且不引入移相器的情况下，在中心频率产生垂直极化全向辐射波束，在第一边带产生左旋圆极化定向辐射波束，在负一边带产生右旋圆极化定向辐射波束。相比于传统极化可重构、波束可重构天线，四维天线阵结构简单，且三种极化状态和两种辐射波束可以同时实现，更好地满足多功能一体化系统需求。

• 时序大数据流式计算处理在航天测控中心系统的应用

  符叶丹,张方圆,党琪,孙红梅

  大数据处理技术按照时效性可分为批处理与流处理两种模式。大量航天器工程测量数据经过测控设备的解码、译码等处理后形成原始数据发往测控中心，带有时间戳的这些原始数据、过程数据、处理结果数据及软件状态信息组成了时序大数据。通过对航天测控中心智能化决策模型的研究，设计了一种基于流式计算技术在航天测控中心系统的应用方法，指出了当前消息队列系统的瓶颈，并提出采用Kafka的消息通信机制来解决任务数量受限的问题。

• 测控通信系统球面相控阵的全空域覆盖波位设计

  陈颖,谢伟,卢长海,王娜

  针对现有测控通信系统球面相控阵的波位设计方法难以满足大空域或全空域条件下的高效波位编排问题，从波束覆盖模型入手，研究了波束以及相邻波位在空域覆盖上的若干几何性质，并以此为基础提出了一种用于球面相控阵的波位设计方法。该方法以天顶方向为起始，自顶向下分圈实现设计，利用波位覆盖的几何性质以及最大化波束利用率准则计算各圈次的具体波位，从而实现全空域无缝覆盖条件下的高效波位编排。最后给出仿真示例说明波位设计方法的有效性。

• 基于多样本GA-PSO算法的发射入轨段测控设备优化部署

  任猛,刘刚,何兵,李俊瑶,杨阳

  针对当前航天器发射入轨段地基测控设备部署中存在的效率不高、灵活性不足等问题，考虑最高仰角、地形遮蔽等约束条件，以定轨精度、测控覆盖、资源占用为优化目标，建立给定弹道下测控设备部署优化模型。提出基于多样本遗传-粒子群（Genetic-Particle Swarm Optimization,GA-PSO）算法的发射入轨段测控设备部署优化方法，通过目标权重自适应变换和一定强度的蒙特卡洛仿真实验获取Pareto最优解集，统计分析确定全局最优解。仿真结果表明，该方法可进一步提高发射入轨段定轨精度和测控覆盖率，减少设备冗余，为测控方案制定提供有效数据参考。

• 复杂信道环境下的多维策略智能抗干扰技术

  王震宇,刘友江,徐慧远,曹韬,杨大龙,李思敏

  针对当前智能抗干扰技术策略维度低、复杂环境应对性差的问题，提出了适应复杂环境的多维策略智能抗干扰技术。将单音信号作为探测信号，通过扫频方式减少探测阶段复杂度以实现快速实时的环境状态特征提取，之后设计了基于深度神经网络的实时智能决策引擎模型以提高决策速度和准确率。仿真结果表明所提方案能够准确地预测通信质量,最后根据目标函数在所有可通信策略中决策出最优策略，当探测信号扫频间隔选取合适时，该方案能够达到接近96%的决策准确率及较好的资源利用率，能有效进行抗干扰并取得较好的通信质量。

• 野战车载相控阵雷达综合抗干扰技术

  董金良,于群宁,仲启强,张宇萌

  因受限于武器平台，野战车载雷达对雷达载荷体积和重量有严苛限制。为此，提出了一种综合运用空、时、频域多手段精细化抗干扰方法，在有限设备量的前提下优化了雷达的综合抗干扰功能，并在某新型野战车载防空武器系统中得到应用。外场实测数据和试验结果验证了该方法的有效性。

• 软件定义小蜂窝网络中平衡调度缓存方案

  姚玉坤,任丽丹,张本俊,周杨,何亮

  在软件定义小蜂窝网络（Software-defined Small Cell Network,SDCN）中，面对小蜂窝间的干扰问题，现有基于编码和协作的缓存资源管理方案均未结合网络拓扑进行研究，也未考虑用户设备（User Equipment,UE）的接收缓存数，使得资源分配依旧面临不平衡的严峻挑战。针对上述问题，基于SDCN中的拓扑管理功能，运用贪婪算法以是否存在重叠干扰为判定条件对小基站（Small Base Station,SBS）进行划分。此外，以平衡UE接收编码缓存数量为目标，建立平衡调度缓存模型来调节不同区域SBS的分发时间，并借助二分搜索算法寻找其最优解。最后，通过设计自适应编码缓存策略，以应对网络负载的变化。仿真结果表明，所提方案在平衡资源分配与自适应方面性能优势明显，节约了网络资源，增加了网络的吞吐量。

• 基于重采样的分布式接收合成算法

  倪淑燕,徐菁

  针对分布式接收中合成信号的问题，提出了一种基于重采样的分布式接收合成算法。该方法首先利用重采样对输入不同的信噪比进行索引，去除低的信噪比值，复制高的信噪比值，提高输入的信噪比值；然后利用SUMPLE算法估计权值，并完成信号的合成，提高合成算法的性能。仿真结果表明，在分布式接收中，当输入不同的信噪比时，利用基于重采样的分布式合成算法提高了合成增益，在与原算法相近的合成损失下提高了收敛速度。

• LDPC-Polar级联系统的中间信道选择与分配

  黄胜,张寄林,张琴,昝继航,郑丹玲

  传统LDPC-Polar级联系统的中间信道选择方法对于非二进制擦除信道并不合适，并且没有考虑中间信道和LDPC码变量节点的对应关系。为此，提出利用关键集（Critical Sets,CS）构造新的中间信道挑选集合，并利用偏序和叶子集大小作为排序规则对中间信道可靠度进行排序。在所提出中间信道选择和排序方法的基础上，设计了一种中间信道和外码LDPC码变量节点的分配方法进一步提升级联系统的误码性能。仿真结果表明，当极化码码长为1 024，级联系统码率为0.5时，在误块率(Block Error Rate，BLER)为10??-3?处,所提方法相比于比特映射的方法约有0.14 dB的增益，与CA-SCL(Cyclic Redundancy Check Aided Successive Cancellation List)(?L?=2)译码算法相比约有?0.3 dB?的增益；并且相对于CA-SCL译码算法，该级联系统具有更低的译码时延。

• 一种自主可控ATCA平台的高速数据处理方案设计与实现

  高远,何赞园,李静岩

  随着国产处理器的不断成熟以及国家信息化建设的自主可控要求提高，基于国产处理器的先进通信计算机架构(Advanced Telecommunications Compute Architecture,ATCA)的产品平台设计成为潮流和趋势。FT-2000/4国产处理器凭借其稳定的性能表现被广泛应用于自主可控产品的设计中，但是ATCA平台下，FT-2000/4国产处理器由于传统网络I/O的过高开销，往往无法满足高速线路接入需求，极大限制了其应用场景。针对上述问题，提出了一种基于DPDK软件数据包加速处理技术的数据接入模块设计，并且改进了数据分发策略，提出了一种自适应流量控制算法。实验表明，该模块不仅极大提升了国产化ATCA单板的数据接入能力，自适应流量控制算法也能够通过动态调整数据匹配分发端口的方式，有效缓解流分发策略不合理带来的业务节点超负荷问题。

• 采用分段阈值的自由空间光通信性能优化

  周海军

  激光在大气信道中传输时易受到大气湍流等影响，导致接收机对开关键控（On-Off Keying,OOK）信号发生错误判决，进而产生误码率门限,严重恶化了自由空间光通信（Fee Space Optical Communication,FSOC）的传输性能。采用自适应阈值进行判决虽然能抑制误码率门限，但是需已知比特级(ns级)的信道状态信息（Channel State Information,CSI），在高速激光通信中难以实现。基于大气信道的缓慢变化特征，对接收信号按照亚毫秒级时隙（0.01 ms级）进行分段检测，降低了高速信号的检测难度，并通过优化误码率求解出了最佳的分段阈值，从而抑制了误码率门限现象。与此同时，提出了正交偏振态导频光与信号光同传的系统方案，以估计大气信道模型与接收信号的分段阈值。仿真结果表明，在Log-Normal大气信道模型下，该方法虽然引入了3~6 dB的光功率损耗，但是有效抑制了误码率门限，且仅需估计毫秒级的CSI，降低了阈值判决的实现难度。

• 太赫兹无线个域网公平高效的MAC层优化机制

  霍兵,周逊,任智

  针对太赫兹无线个域网双信道媒体访问控制（Medium Access Control,MAC）协议中存在的信道资源分配公平性差、数据帧重传效率低和控制开销较高的问题，提出了一种公平高效的MAC层优化机制。新机制采用基于历史时隙申请信息的信道资源分配策略优化时隙分配公平性，根据信道质量自适应选择数据帧重传机制，控制节点从申请时隙的节点发送的控制帧中的“duration”字段提取时隙申请信息，省略时隙申请帧的发送，从而降低数据帧排队时延和控制开销，提高吞吐量。仿真结果表明，与TAB-MAC和MDP-MAC协议的机制相比，所提机制的数据帧平均排队时延降低了15%，吞吐量提高了5%。

• 一种应用于低成本动中通天线的组合导航算法设计

  王青江

  卫星/微机电惯性组合导航系统具有体积小、成本低等优点，可以为动中通天线提供位置、速度以及姿态信息，然而其无法依靠自身完成航向初始化，除此之外在静态场景下由于航向可观测性较差，面临航向发散的问题。结合动中通天线的特征，设计并开发了一种应用于动中通天线的组合导航算法。通过该算法得到的跑车测试结果北向、东向以及天向的位置信息精度分别为?2.1 m?、?1.9 m?及?1.7 m?，北向、东向以及天向的速度精度分别为?0.05 m/s?、?0.05 m/s?、?0.04 m/s?，横滚角、俯仰角、航向角精度依次为 0.05°、0.08°、0.11°。长时间的摇摆台测试结果表明采用该方案场强跟踪信号强度均值为?8.93 dBW?，信号跟踪平稳。

• 基于动态噪底跟踪的宽带接收机信号检测

  李雨,梁先明,龙慧敏

  对不平坦噪声基底的准确估计是宽带接收机信号检测的关键，传统的宽带检测多采用基于迭代形态学运算的静态噪底估计方法，不同时刻的估计结果之间互不相关，存在分辨率低、迭代耗时和时间连续性差等问题。针对上述问题，提出了一种动态噪底跟踪方法。首先建立带内各频点噪声基底的时变模型，然后将其作为系统状态引入卡尔曼滤波框架进行时间维度的噪底连续估计，同时结合频率维度的高斯平滑，实现了时间-频率两个维度的噪底跟踪。通过实采宽带信号验证，所提算法相较传统方法在噪底估计分辨率、连续性、计算效率等方面均有明显提升。

• 基于改进SBR算法的人脸特征点稳定检测

  王宇,胡哲昊,涂晓光,刘建华,蒋涛,许将军,原子昊,杜金花

  基于图像的特征点检测器在静态图像上取得了卓越的性能，然而这些方法应用于视频或序列图像时其精度和稳定性显著降低。配准监督（Supervision-by-Registration，SBR）算法利用光流算法（Lucas-Kanade，LK）追踪，可通过无标注视频训练针对视频的特征点检测器，已取得较好的结果，但LK算法仍存在一定局限性，导致检测的特征点序列在时空上的连贯性不强。为获得精准、稳定、连贯的人脸特征点序列检测效果，提出了平滑一致性损失函数、权重掩码函数对传统SBR网络模型进行改进。网络中添加长短期记忆网络（Long Short-Term Memory,LSTM）提高模型训练鲁棒性，在模型训练中使用平滑一致性损失函数提供稳定性约束，获得准确且稳定的人脸视频特征点检测器。在300VW、Youtube Celebrities数据集上的验证显示，SBR改进模型将人脸视频特征点检测的标准化平均误差（Normalized Mean Error，NME）从4.74降低至4.56，且视觉上人脸特征点检测的抖动显著减少。

• 基于身份感知模型的素描人脸识别方法

  段中钰,李玉涛,田澍,郭亚男,杜康宁,张帆

  针对素描图像和光学图像之间存在较大的模态差异这一问题，提出了一种基于身份感知模型的素描人脸识别方法，实现跨模态图像生成和素描人脸识别。该方法应用新的感知损失来监督图像生成网络，生成更好的跨模态图像，减少模态差异带来的识别精度损失，并通过三元组损失来正则化类内和类间距离，增强识别模型的性能，用联合训练策略提升素描人脸识别能力。在UoM-SGFSv2、e-PRIP等素描人脸数据集上的实验结果表明，该方法识别效果优于其他对比算法。

• 一种基于流量聚类性和切分性的改进异常检测模型

  吴航飞,张寒之,应雪莲,王则扬

  针对链路层异常检测中，由固定反馈时间点而导致的计算量积压以及大量无意义的采样流量数据等现象，提出了一种基于流量特征值的改进异常检测模型，重点探讨如何通过反馈计算机制实现周期内计算任务的合理优化和缩减采样数据。一方面，在对流持续时间的聚类性进行了深入分析并给出其可能聚类的最优簇基础上，将统一的反馈时间分散到各个聚类时间点；另一方面，基于流时序的可切分性对流量数据进行周期划分，并设计拟合函数对周期内流量特征进行量化表达。在此基础上，设计了改进反馈机制和异常检测算法流程。仿真实验表明， 所提出的模型和算法不仅通过优化反馈计算时间提高了检测精度，而且通过降低采样数据冗余提高了检测效率。

• 毫米波硅基SiP模块设计

  张先荣

  设计了一款采用硅基板作为载体的毫米波上变频微系统系统级封装(System in Package，SiP)模块。该模块利用类同轴硅通孔（Through-Silicon-Via，TSV）结构解决了毫米波频段信号在转接板层间低损耗垂直传输的问题。该结构整体采用四层硅基板封装，并在封装完成后对硅基射频SiP模块进行了测试。测试结果显示，在工作频段?29～31 GHz?之间，其增益大于?27 dB?，端口驻波小于1.4，且带外杂散抑制大于?55 dB?。该毫米波硅基SiP模块具有结构简单、集成度高、射频性能良好等优点，其体积不到传统二维集成结构的5%，实现了毫米波频段模块的微系统化，可广泛运用于射频微系统。

• 低截获雷达抗分选信号设计技术研究综述

  贾金伟,刘利民,韩壮志,解辉

  雷达是获取战场态势的关键装备，极易遭受电子攻击。低截获雷达能从根本上提高雷达电子防御能力，是当前雷达研究热点，其重点之一是抗分选信号设计。首先阐述了低截获雷达的概念，然后介绍了低截获雷达的应用需求，说明了低截获雷达抗分选信号设计的必要性和紧迫性。梳理了近年来低截获雷达抗分选信号设计的方法，重点分析了信号组合、信号参数调制、基于脉冲重复周期（Pulse Repetition Interval，PRI）、优化算法四种抗分选信号设计方法。最后展望了抗分选信号设计技术的发展方向。