电信科学

关于5G组网技术路线的分析与建议

王志勤,徐菲

2019, 35(7): 3-7. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2019180

摘要 ( 349 )

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2019年6月，工业和信息化部正式发布5G商用牌照，加快了我国5G网络部署进程。3GPP制定的5G 国际标准包含了非独立组网（non-standalone，NSA）和独立组网（standalone，SA）两种模式，鉴于两者的差异，介绍了NSA和SA的基本概念，从部署需求与性能、工作难点与重点等方面对两种组网模式的主要特点进行了对比，分析了从NSA到SA网络演进的两条路线和需要关注的两个问题，并针对我国5G产业的快速成长，特别是运营企业实施发展策略、选择合适的组网架构给出了建议。

5G非授权频段组网技术

徐珉, 胡南, 李男

2019, 35(7): 7-16. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2019178

摘要 ( 696 )

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随着移动通信业务需求的不断增长，授权频段的短缺日益明显，5G网络亦开始考虑在非授权频段的部署，即使用NR协议在非授权频段提供接入服务。5G非授权频段组网的主要挑战是在5G新技术特性下支持LBT机制，保障同已有非授权全频段系统（WLAN、LTE LAA等）的公平性，合理共享频谱。从LBT机制的演进入手，分析了LBT对5G非授权频段组网的影响，归纳了相关的标准化进展及挑战，并针对突出的关键技术问题提出可行的创新解决方案，保障5G非授权频段组网性能，最小化LBT失败带来的影响。

5G新空口设计：如何从LTE拓展与创新

童辉

2019, 35(7): 17-26. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2019184

摘要 ( 424 )

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在“万物互联”愿景的驱动下，国际电信联盟为5G提出了高速率、低时延、海量连接三大应用场景以及相关的性能指标需求。相应地，国际标准组织3GPP中完成了具体技术研究和标准化，形成了5G新空口的设计。首先，对于为何5G新空口设计可以重用LTE的基础设计进行了分析，亦即MIMO-OFDM的框架是如何满足国际电信联盟定义的三大需求的；其次，对5G新空口与LTE的重点差异进行了总结，包括新架构、新设计、新频段、新天线 “四新”的具体内容。最后对未来技术发展趋势做了简单的介绍。

面向5G的非正交多址接入技术

董园园, 张钰婕, 李华, 王春雷, 刘晓菲, 戴晓明

2019, 35(7): 27-36. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2019188

摘要 ( 621 )

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在频谱资源受限的情况下，非正交多址接入（non-orthogonal multiple access，NOMA）技术由于其良好的过载性能而受到广泛关注。首先，提出了基于复杂度受限的NOMA理论设计模型；接着，对目前主流的NOMA 技术方案进行了研究分析，并针对每种方案给出了其设计原理；进一步，设计了基于期望值传播（expectation propagation，EP）的低复杂度接收机；最后，通过仿真比较了 NOMA 与传统正交多址接入（orthogonal multiple access，OMA）技术的性能。结果表明，NOMA较传统的OMA技术能够显著提升系统容量和误码率（block error rate，BLER）性能。

面向5G mMTC的data-only竞争式免调度接入

张诗壮,袁志锋,李卫敏

2019, 35(7): 37-46. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2019177

摘要 ( 353 )

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基于参考信号的竞争式免调度接入，参考信号的碰撞会限制其性能。考虑了一种基于纯数据（data-only）的竞争式免调度接入方案，其盲检测接收机充分利用数据本身的特点来实现多用户检测，避免了参考信号的碰撞难题以及资源开销，因而可取得高得多的业务负载。另一方面，高负载接入性能还受限于小区间干扰。data-only 接入信号不包含小区级处理，每个小区基站的盲检测接收机会对所有接收到的用户信号，包括靠近本区的邻区用户信号，进行解调译码和干扰消除。这实质上实施了小区间干扰消除，因而能明显减少邻区的强干扰，进而提升系统的负载。而且data-only盲检测接收机实现小区间干扰消除并不用增加很多额外的复杂度，这是传统小区间干扰消除方法所不具备的优点。

5G移动通信特殊成形基站天线设计

黄建军,黄晓明

2019, 35(7): 47-51. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2019186

摘要 ( 395 )

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针对5G大范围覆盖的应用场景进行了设计探讨，提出通过对基站天线垂直面进行余割平方成形、以保证大范围覆盖应用场景下信号的均匀性的方法。首先通过算法推导，证明余割平方成形的功率辐射波束可满足5G信号均匀覆盖的要求；其次，采用约束最优化方法，把天线的方向性系数作为目标函数，把指定区域的波束电平作为约束函数，求解基站天线辐射单元的权值，得到满足余割平方成形的辐射方向图。在MATLAB环境下开发了实现此算法的程序。本文的创新之处在于用实际的单元方向图和约束最优化方法，在保证天线增益最优的前提下，综合出需要线阵列天线方向图。引入仰角单元与其他正常单元一起综合方向图，解决顶盲问题，是这个方法的一个应用实例。最后，仿真验证该方法，并设置场景对应用余割平方成形的天线与常规天线的信号覆盖进行比较，证明该方法对信号均匀性有极大的改善。

5G中的超宽带阵列天线及其小型化技术

张申科,杨丰旭,尹应增

2019, 35(7): 52-59. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2019185

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研究了超宽带阵列天线的设计及其低剖面技术。将ADS电路仿真软件与电磁场全波仿真软件Ansoft HFSS相结合，利用具有紧耦合的偶极子天线单元设计具有宽带工作的低剖面强耦合阵列天线。研究结果表明，在工作频率范围0.67~3. 78 GHz频段内，该天线阵列的电压驻波比优于2. 0，相对带宽为139. 78%，天线阵列的剖面仅有40.25 mm。其次，研究了加载人工磁导体结构实现阵列天线的低剖面技术。采用构成高阻抗地的人工磁导体结构改善了天线高频谐振性能，从而降低了天线的剖面高度。全波电磁仿真结果表明，该天线阵列在1. 1 ~ 2. 8 GHz范围的工作频率中电压驻波比优于2. 0，天线的剖面高度仅为24 mm，相对带宽78%。该技术可拓展应用到5G天线的开发。

面向5G雾计算中基于Q-learning的安全中继节点选择方法

涂山山,于金亮,孟远,WWAQAS M,刘雷

2019, 35(7): 60-68. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2019176

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提出了一种基于 Q-learning 的最优双中继节点选择方法。首先构建了基于社会意识的安全雾计算结构模型，然后在该模型下设计了基于 Q-learning 算法的最优双中继节点选择方法，实现了在动态环境下对最优双中继节点的选择，最后对密钥生成速率、双中继节点选择速度和动态环境中双中继节点的选择准确率进行了分析。实验结果表明，该方案能有效地在动态环境中选择最优双中继节点，算法迅速收敛达到稳定，最优中继节点选择速度得到有效提升。

基于开放平台小基站的5G数字室分解决方案

方绍湖,李馨,卜斌龙

2019, 35(7): 69-77. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2019187

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从5G时代室内覆盖的挑战与趋势进行分析，提出应对该现状的基于开放平台小基站的5G数字室分解决方案，并提出该方案的核心设计要素。基于5G技术可能对于各行各业带来的影响，探讨了5G开放平台小基站对几个典型行业应用的技术赋能研究。

企业级视频会议动态时间槽多播带宽提前预留算法

廖志文,张凌

2019, 35(7): 78-86. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2019148

摘要 ( 197 )

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为了保证视频会议的服务质量和提高企业网络资源利用率，研究了企业级视频会议系统带宽提前预留问题。在企业级网络中经常出现同时在线会议数量多达数百个量级的情况，而且任意两个会议成员之间都有可能视频通信。为会议提前预留带宽将导致未来可用带宽随时间而呈细粒度变化，特别是同时出现大量会议请求时，时间开销和带宽使用将大幅度增长。为解决此问题，提出了动态时间槽多播带宽提前预留算法。该算法综合考虑了IETF XCON工作小组提出的两种不同会议场景。仿真结果表明，相比其他算法，该算法能够有效地给大数据会议申请预留带宽，解决时间开销瓶颈问题。

基于边缘计算的数据密集型服务部署

高永梅,程冠杰

2019, 35(7): 87-99. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2019170

摘要 ( 331 )

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日益增长的数据量对数据处理的要求越来越高，于是出现了数据密集型服务。在解决复杂问题时，多个数据密集型服务通常会形成一个服务组合。由于服务组件之间存在大量的数据传输，巨大的传输时延会对系统的整体性能造成影响。在边缘计算环境中，基于否定选择算法，为降低服务组合中的数据传输时间提出了一种优化部署策略。首先，给出了此类数据密集型服务组件部署问题的定义，并为该部署问题构建优化模型；然后，设计了一种否定选择算法来获取最佳的部署方案；为了评估该算法的适用性和收敛性，使用遗传算法和模拟退火算法与其对比，结果显示，提出的算法在这种数据密集型服务组件的部署问题中表现得更为出色。

基于语谱图提取深度空间注意特征的语音情感识别算法

王金华,应娜,朱辰都,刘兆森,蔡哲栋

2019, 35(7): 100-108. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2019052

摘要 ( 310 )

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从语音情感特征的提取和分类建模出发，以混合卷积神经网络模型为基础，改进特征提取中的 Itti模型，包括：增加通过局部二值模式提取的纹理特征；结合听觉敏感度权重提取情感强相关特征。然后提出通过特征约束条件提取标定权重特征的约束挤压和激励网络结构；最后形成以 VGGnet 和长短时记忆网络混合网络为基础的微调模型，进一步提升了情感表征能力。通过在自然情感数据库和柏林德语数据库上进行验证，该模型在情感识别率上有明显的上升，相较于基准模型提升了 8. 43%，同时对比了本模型在自然数据库（FAU-AEC）和柏林数据库（EMO-DB）上的识别效果，实验结果证明模型具有良好的泛化性。

223~235 MHz频段离散载波聚合宽带系统频率使用可行性分析

伉沛川,戴慧玲,潘瑜,方箭

2019, 35(7): 109-114. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2019169

摘要 ( 276 )

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为提高223~235 MHz频段频谱的使用效率，满足行业用户宽带应用需求，在该频段引入了离散窄带载波聚合宽带系统。为解决系统间电磁兼容问题，对宽带系统和带内窄带无线数据传输系统进行了单站干扰分析和集总干扰分析，还对宽带系统和带外广播电视系统进行了确定性计算干扰分析。最后，基于干扰计算结果提出了频率使用的可行性建议。

基于分段STC的音频隐写算法

张雪垣,王让定,严迪群,林昱臻

2019, 35(7): 115-123. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2019071

摘要 ( 473 )

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在隐写领域中，STC（syndrome-trellis code）隐写编码是时下最为先进的隐写算法之一。提出了一种基于STC的隐写算法——分段STC。该算法利用分段、局部优化，可有效降低载体失真。首先对音频最低有效位（least significant byte，LSB）载体流进行了分段切割，随后利用最佳子校验矩阵将分段的密信嵌入分段载体中。该隐写算法在现有的语音样本库TIMIT库以及通过网络歌曲自制的样本库上进行了隐写实验。实验结果表明，该思路下的算法可以有效地降低载体的失真元素个数和提高隐写算法的不可检测性。本文算法相较于传统STC算法，失真元素个数的优化程度最高可达到24%；对比同类音频隐写算法，本文算法生成的隐写后音频具备更加优秀的不可感知性能。

物联网天线技术研究进展

吕文俊,郁剑,朱洪波

2019, 35(7): 124-135. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2019171

摘要 ( 363 )

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分别从射频识别天线、可穿戴/可植入天线、多物理量传感天线、能量收集天线、基于先进材料及工艺的片上封装天线等角度，系统介绍了目前物联网中的天线技术研究进展。进而结合近年在天线领域科研和教学实践，提出基于“单腔多模”思想、面向物联网应用的多谐天线设计理论，最后列举基于该理论的若干应用实例。

机器学习在物联网虚假用户识别中的运用

张溶芳,许丹丹,王元光,潘思宇,李正茂

2019, 35(7): 136-144. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2019090

摘要 ( 318 )

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随着通信技术的发展，物联网卡和5G技术将得到大规模应用，但存在个别企业利用物联网卡资费便宜、没有实名制等特点从中非法牟利、破坏社会稳定的问题，不利于行业健康发展。因此如何识别虚假用户成为物联网行业研究的重要课题。主要研究了在实时海量的物联网终端数据中，如何运用机器学习模型高效地识别疑似虚假用户。具体来看，通过研究相关数据的特征，采用基于正样本和未标记样本的半监督式学习模型建立实时监控异常行为的模型，达到识别物联网行业中潜在虚假用户的目的。本研究成果体现在节约大量人力物力的同时，可以帮助相关部门、人员及时发现用户的异常行为，采取相应的措施避免产生较大损失，具有广泛的行业应用前景。

5G传输网络承载方案分析

王丽莉,姚军

2019, 35(7): 145-151. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2019174

摘要 ( 593 )

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5G时代3类典型场景的业务需求对承载网络在容量、时延和组网灵活性方面提出了更高的要求，同时针对无线网和核心网架构的变化提出了网络切片、增强路由转发功能等要求。首先分析5G的承载需求，重点考虑5G的3类典型业务场景、无线和核心网的架构变化；然后结合现网100GE PTN的实际应用情况，重点围绕容量、时延等维度完成需求与网络现状的对标；最后提出了网络回传、机房配套的演进方案。

电子商务平台的演化逻辑和运营机理

鲁泽霖,李强治

2019, 35(7): 152-158. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2019173

摘要 ( 227 )

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数字经济时代的电子商务平台已演化为一种围绕着数据资源和数据技术体系而构建的数据化平台生态系统，极大地降低了交易成本，提高了生产效率，优化了经济结构。首先介绍了电子商务发展的宏观环境和电子商务平台的概念，然后对中国电子商务平台的演化和电子商务平台的运营机理进行了分析。

IPTV用户体验异常的自动化检测

谭晓敏,方艾,金铎,李长江

2019, 35(7): 159-164. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2019051

摘要 ( 360 )

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IPTV系统架构复杂，涉及大量终端、网元和连接等。为此，运营商建立了较为完善的监控体系，特别是采集了海量的EPG体验数据，形成多维度的监控指标，旨在监控用户体验水平。然而，监控指标繁多，导致运维人员监察各项指标费时费力，无法及时发现异常，也难以确定异常原因。为解决上述人工运维的痛点，采用一种智能异常检测方法，并根据实际应用进行改进，高效地实现对海量数据的实时分析。实践表明，该方法计算成本较低，适应现网异常变化，快速准确地检测异常，从而减少人力成本，提高运维效率，推进智能运维。

一种基于决策树终端换机间隔的研究

崔羽飞,魏进武,潘思宇,张溶芳,王笑,贾子翔

2019, 35(7): 165-172. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2019098

摘要 ( 288 )

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随着移动互联网的快速发展，运营商人口红利逐渐饱和，用户移动终端的换机节点成为运营商关注的重点。主要根据用户历史的消费信息和移动终端的更换信息，通过决策树算法来预测用户的换机频率，为移动终端的精准营销、用户的存量经营提供数据支撑。

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