电信科学

蜂窝车联网（C-V2X）技术发展、应用及展望

陈山枝, 葛雨明, 时岩

2022, 38(1): 1-12. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022007

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摘要：车联网作为产业变革创新的重要催化剂，正推动着交通管理模式、汽车产业形态、人们出行方式和能源消费结构的深刻变化。首先分析了智慧交通和智能驾驶等对车联网通信在通信速率、时延和可靠性等方面的需求与挑战，进而介绍了蜂窝车联网（cellular vehicle-to-everything，C-V2X）中LTE-V2X和NR-V2X的关键技术及其国际标准演进，并指出C-V2X在全球竞争中已形成超越态势。在此基础上，分析了应用C-V2X的车车协同和车路协同在智慧交通和智能驾驶中的应用优势。最后介绍了C-V2X在我国的示范应用情况和发展展望，指出中国发展智慧交通和智能网联汽车之路：将积极推进“5G+C-V2X”新型基础设施建设，探索基于车联网的“聪明的车、智慧的路、协同的云”发展模式，进而支撑我国达成“碳达峰”与“碳中和”战略目标。

低轨卫星通信遥感融合：架构、技术与试验

彭木根, 张世杰, 许宏涛, 张梦菲, 孙耀华, 程瑛

2022, 38(1): 13-24. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022021

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摘要：低轨卫星系统是获取空间信息和破解宽带数字鸿沟的重要基础设施之一，通信与遥感融合是解决现有遥感和通信分治、卫星重置、应急业务响应不及时等问题的有效途径。概述了低轨通信和遥感卫星系统的现状，针对通信和遥感融合需求，提出了通信遥感融合方案及体系架构，阐述了基于该体系架构的硬件组成及融合试验方案，最后探讨了相关挑战和未来发展。

基于频谱形状的低复杂度雷达信号分类

尹良, 林睿, 王晓雷, 姚宇亮, 周林, 何元

2022, 38(1): 25-35. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022011

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摘要：为解决雷达信号调制识别中存在的计算复杂度高、低信噪比环境识别准确率低和仿真数据真实度低等问题，提出了基于频谱形状的低复杂度雷达信号分类算法。对信号频谱进行归一化，按频谱采样的方法提取特征参数，训练机器学习分类模型。雷达信号源生成数据的测试结果表明，本算法对Barker码、Frank码、LFM、BPSK、QPSK 调制和常规雷达信号的分类准确率大于 90%（SNR≥3 dB），计算复杂度低，能适应信号参数变化，具有很好的泛化性。

IRS辅助的SWIPT系统中基于能效优先的波束成形设计与优化

许晓荣, 朱薇薇, 包建荣, 朱卫平, 冯维, 姚英彪

2022, 38(1): 36-46. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022001

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摘要：以智能反射面（intelligent reflecting surface，IRS）辅助的无线携能通信（simultaneous wireless information and power transfer，SWIPT）系统为背景，研究了该系统中基于能效优先的多天线发送端有源波束成形与IRS无源波束成形联合设计与优化方法。以最大化接收端的最小能效为优化目标，构造在发送端功率、接收端能量阈值、IRS相移等多约束下的非线性优化问题，用交替方向乘子法（alternating direction method of multipliers， ADMM）求解。采用Dinkelbach算法转化目标函数，通过奇异值分解（singular value decomposition，SVD）和半定松弛（semi-definite relaxation，SDR）得到发送端有源波束成形向量。采用SDR得到IRS相移矩阵与反射波束成形向量。结果表明，该系统显著降低了系统能量收集（energy harvesting，EH）接收端的能量阈值。当系统总电路功耗为-15 dBm时，所提方案的用户能效为300 KB/J。当IRS反射阵源数与发送天线数均为最大值时，系统可达最大能效。

双智能反射平面辅助无线携能通信系统的安全通信优化

陈健锋, 崔苗, 张广驰, 武庆庆, 曾慧

2022, 38(1): 47-60. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022015

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摘要：研究采用两个智能反射平面保障无线携能通信系统信息传输的物理层安全。通过联合优化两个智能反射平面的反射波束成形和基站的发射波束成形以最大化系统的总信息传输速率，同时满足基站的发射功率约束、能量收集用户的最小能量收集约束与最大窃听速率约束，以及智能反射平面反射系数的模一约束。由于存在两个智能反射平面之间的反射链路，所构建优化问题的优化变量高度耦合，难以直接求解。提出一种基于交替优化、半正定松弛和连续凸逼近的算法求问题的次优解。仿真结果表明，与现有的基准方案相比，所提算法能在保证信息传输安全和满足能量传输要求的情况下大幅提高系统的总数据速率。

基于图像描述算法的离线盲人视觉辅助系统

陈悦, 郭宇, 谢圆琰, 米振强

2022, 38(1): 61-72. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022014

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摘要：针对现有盲人视觉辅助设备存在的不便，探讨了基于模型剪枝的图像描述模型在便携式移动设备上运行的方法。回顾了图像描述模型和剪枝模型技术，重点提出了一种针对图像描述模型的改进剪枝算法。结果表明，在保证准确性的前提下，剪枝后的图像描述模型可以大幅降低工作时的处理时间和消耗的电源容量，能够随时随地快速准确地对环境信息进行描述及语音播报。

DS-TWR算法室内定位批量测距系统的优化研究

孙宏伟, 曹雪虹, 焦良葆, 孟琳, 刘子恒, 袁枫

2022, 38(1): 73-82. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022018

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摘要：针对现阶段基于双边双向测距（double sided two-way ranging，DS-TWR）算法的超宽带（ultra wide band， UWB）室内定位系统存在通信次数较多、多标签环境下冲突率较高的问题，提出了一种改进的算法。该方法通过Hash算法对标签和基站的通信内容进行哈希分布，使得基站在每次测距流程中，能够对多个标签进行有规则的统一回复，大大减少了基站发送RES（responds）数据的次数。结果表明，改进算法后，单个标签和基站的通信次数较传统DS-TWR算法减少了15%，增加了基站接收状态在测距中的时间占比，由此降低了基站在接收RNG （range）数据包的冲突率，测距成功率提高了 43.6%。由于每个定位周期内所需要通信次数的减少且数据包之间冲突率的降低，将需要更小的信道容量，由此增加了定位系统的标签容纳量，具有较强的工程意义。

深度卷积神经网络的柔性剪枝策略

陈靓, 钱亚冠, 何志强, 关晓惠, 王滨, 王星

2022, 38(1): 83-94. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022004

摘要 ( 253 )

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摘要：尽管深度卷积神经网络在多种应用中取得了极大的成功，但其结构的冗余性导致模型过大的存储容量和过高的计算代价，难以部署到资源受限的边缘设备中。网络剪枝是消除网络冗余的一种有效途径，为了找到在有限资源下最佳的神经网络模型架构，提出了一种高效的柔性剪枝策略。一方面，通过计算通道贡献量，兼顾通道缩放系数的分布情况；另一方面，通过对剪枝结果的合理估计及预先模拟，提高剪枝过程的效率。基于VGG16与ResNet56在CIFAR-10的实验结果表明，柔性剪枝策略分别降低了71.3%和54.3%的浮点运算量，而准确率仅分别下降0.15个百分点和0.20个百分点。

交通应急通信中信道自适应的业务接入机制

王娇, 邱恭安, 张士兵

2022, 38(1): 95-101. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022009

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摘要：在高密度蜂窝车联网（cellular vehicle-to-everything，C-V2X）中，群集通信终端的有效阵列接入方法是多业务性能保障和有限频谱效率提升的前提。利用蜂窝车联网中终端计算能力，提出了信道自适应的业务接入机制。该机制由基站估计当前区域通信密度，生成通信密度关联的接入类别限制（access class barring， ACB）因子，并在通信区域内广播；随后，车载通信终端根据接收基站广播信号的信干噪比（signal to interference plus noise ratio，SINR）和ACB因子计算自适应信道状态的接入概率，并比较接入概率和ACB因子。当接入概率大于ACB因子时，通信终端以最小接入概率从前导码池中随机选择一个前导码上传到基站，以获得与信道状态匹配的接入机会。仿真结果表明，在高密度通信状态下，与S-ALOHA协议和M2M-OSA方案相比，所提方案平均接入碰撞概率降低了约5%～20%，有效地减小了平均接入时延。

基于服务质量的层次化结构资源分配算法

丁铖, 陈锦荣, 曹小冬, 王翊

2022, 38(1): 102-111. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022005

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摘要：无线传感器网络（wireless sensor network，WSN）具有节点体积小、成本低、感知能力强等优势，被广泛应用于物联网（internet of things，IoT）场景中。如何在保证WSN负载平衡的前提下，提高业务服务质量（quality of service，QoS）成为众多学者关注的问题。在研究WSN中基于启发式的资源分配方法和基于层次化结构的资源分配方法基础上，提出了一种基于服务质量的层次化结构资源分配算法（quality of service based hierarchical resource allocation algorithm，QoSHRA）。首先，利用基于低能耗自适应聚类层次（low-energy adaptive clustering hierarchy，LEACH）协议的资源分配方法使整个网络形成层次化结构；然后，利用QoSHRA进行资源分配。仿真结果表明，QoSHRA 在保证网络负载平衡的前提下，进一步节约了网络传输能耗，保障了业务分配的有效性，提高了网络资源的QoS需求满足率。

5G大气波导干扰分析与测试

宋心刚, 李行政, 赵志民, 王砚

2022, 38(1): 112-120. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022006

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摘要：时分双工（time division duplexing，TDD）组网的5G系统面临大气波导效应造成的远端干扰问题。首先，介绍了中国移动2.6 GHz频段5G系统面临的大气波导干扰风险和现状，总结了2.6 GHz频段5G大气波导干扰时频域干扰特征；然后，对5G大气波导干扰测试结果进行了验证分析，包括不同帧偏置、不同业务负载、施/受扰小区不同天线下倾角配置下的大气波导干扰影响分析；最后，通过结果对比得出指导 2.6 GHz频段5G大气波导优化方案的建议。

基于聚类算法的6G典型应用场景研究

金宁, 王庆扬

2022, 38(1): 121-131. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022013

摘要 ( 281 )

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摘要：相比5G三大经典应用场景，6G典型应用场景的内容和种类将更为丰富与繁多，如何客观高效地提炼6G应用场景成为一大挑战。基于此，采用聚类算法研究6G应用场景，首先考虑6G业务及性能指标，然后对6G业务进行指标需求数值收集和各指标评分，最后利用不同聚类算法分析样本数据。根据聚类结果提出了6G八大典型应用场景，可为业界6G研究提供一定参考。

电力5G混合组网的安全风险分析

张小建, 费稼轩, 姜海涛, 姚启桂

2022, 38(1): 132-139. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022017

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摘要：5G通信技术为电力物联网提供了有力支持，同时也在电力行业应用过程中引入了新的安全挑战。基于电力5G业务的需求，首先，提出了5种5G组网部署建设方案，并对其安全性与成本进行对比分析；其次，提出了5G与电力通信网混合组网架构，对5G网络切片架构按业务场景重新切分；最后，从终端接入、边缘计算、网络通道以及核心网4个部分，对5G技术引入的安全风险进行具体分析。

SASE云安全研究与实践

叶朝阳, 王欣, 张士聪, 詹智勇, 刘伊莎

2022, 38(1): 140-149. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022019

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摘要：互联网发展到今天，与传统网络相比已出现了翻天覆地的变化，在当今网络的变革中，“云化”成了企业IT架构演进的主流方向，因此对云安全的要求也越来越高，主要介绍了通过SASE云安全架构的实践部署，解决客户上云安全问题。提出了独特完整的SASE解决方案，该方案将安全功能与SD-WAN功能结合，构建统一管控平台、集中部署核心安全资源池按需调用，实现对恶意软件或恶意活动的实时监控、智能分析和自动拦截。实践证明该方案在统一管控、入侵检测与防御、精细化访问控制等方面达到预期效果，能够充分保障企业的云上安全。

5G网络SSB 1+X波束技术应用研究

李贝, 胡煜华, 王鑫炎, 许国平, 刘光海, 肖天, 成晨, 李一

2022, 38(1): 150-158. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022012

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摘要：3GPP标准在5G中引入了波束扫描和空域的维度，信道状态信息（channel state information，CSI）是UE上报给eNodeB的信道状态信息，信道状态信息参考信号（channel state information-reference signal， CSI-RS）是UE用来获取信道状态信息的参考信号。终端接入时基站采用SSB波束轮发探测终端的最优波束，在终端接入后获取参考信号的配置信息后对信道状态信息进行反馈，基站采用CSI-RS波束轮发的最优波束。5G天线灵活配置波束个数并且兼顾水平维度、垂直维度的覆盖。结合广播波束发展、现网水平7波束面临的挑战，分析比较了水平7波束与1+X波束两种方案，并对两种方案进行测试分析。测试结果表明，1+X波束具有较水平 7 波束覆盖相当、控制干扰、降低资源开销和设备能耗的优势，结合自动优化工具的应用达到提升工作效率的效果。

基于量子保密通信及5G硬切片专网的配网应用研究

吴忠平, 王路杰, 许佳诺, 王彦博, 章立伟

2022, 38(1): 159-169. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022003

摘要 ( 249 )

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摘要：5G技术以其超低时延、超高带宽、超大规模连接的显著优势，有效弥补了配网领域传统光纤通信的弊端，为配电应用提供了一种全新的网络通信方式，然而5G技术的应用带来的信息安全问题也逐渐凸显。基于此，提出了一种基于量子保密通信及5G硬切片专网的配网应用方案，该方案为配网业务定制端到端5G硬切片专网，采用量子保密通信技术保障数据传输安全性，并在实际配网业务场景中进行方案的部署验证。结果显示配网业务5G硬切片专网的平均时延为16.89 ms，下行发送和接收速率分别为380 Mbit/s和371 Mbit/s，上行发送和接收速率分别为31.2 Mbit/s和30 Mbit/s，基本满足电力配网应用的通信要求，并且基于量子保密通信技术，量子态误码率为0.76%，传输数据能够进行正常加解密，验证了量子保密通信和5G硬切片技术在配网应用的可行性。

5G智慧校园业务场景中MEC分流方案研究

李伶, 王华

2022, 38(1): 170-178. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022002

摘要 ( 327 )

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摘要：多接入边缘计算（multi-access edge computing，MEC）技术是5G关键技术之一，通过通信与计算技术融合，实现业务本地化及近距离部署。当前，5G智慧校园催生出诸多新的应用场景，其建设的关键是如何将用户数据分流至MEC平台，实现技术与业务的深度融合。首先，介绍了5G智慧校园整体架构；然后，阐述了 3 种本地分流技术及其优、缺点，探讨了智慧校园中校内资源访问、电子资源访问、智慧教学和校园安防监控4种业务场景分流方案的选择，以期为即将到来的5G智慧校园专网建设提供理论支撑。

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