电信科学

专题导读

赵楠, 刘俊宇, 唐杰, 丁国如, 李春国

2022, 38(8): 1-2. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022237-1

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无人机辅助MEC系统：架构、关键技术与未来挑战

张天魁, 徐瑜, 刘元玮, 杨鼎成, 任元红

2022, 38(8): 3-16. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022237

摘要 ( 504 )

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摘要：随着5G加速部署和6G研究工作持续推进，无人机（unmanned aerial vehicle，UAV）辅助移动边缘计算（mobile edge computing，MEC）技术在克服复杂地域限制、解决终端设备计算需求和提高系统任务卸载速率等方面具有显著优势，得到了学术界和工业界的广泛关注。首先阐明了无人机辅助MEC系统的概念和技术优势，提出了一种无人机辅助MEC通用架构，并给出了各个功能模块定义；接着总结了典型应用场景，梳理了现有的关键性技术，获得了无人机MEC系统的设计方法；最后对未来的研究方向和存在的挑战进行了展望和阐述。

面向群体快速融合的仿生无人机集群架构

曾子鸣, 董超, 朱小军, 贾子晔

2022, 38(8): 17-27. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022240

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摘要：无人机集群作战是未来战场的重要组成部分。集群内的无人机通过协作，进行载荷的互补与任务协调，以提升系统整体性能。自然界中如蚂蚁、狼、鸽子、鱼等群体，其个体与单架无人机行为类似，而蚁群、狼群、鸽群又能依靠个体间的规则，通过协调与组织实现更为复杂的行为。不同生物集群展现的能力不同，在战场上能承担的任务也各不相同。从生物集群的群体特征出发，考虑生物间的拓扑和交流机制，提出了一种仿生无人机集群的融合架构。不同种类的仿生无人机集群自由地融合，增强了无人机集群的异构性，提高仿生无人机集群架构的协调能力。

基于5G无人机通信的多智能体异构网络选择方法

丁雨, 李晨凯, 韩会梅, 卢为党, 任元红, 高原, 曹江

2022, 38(8): 28-36. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022239

摘要 ( 184 )

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摘要：5G无人机通信网络和各种不同无线接入技术的结合使无线异构网络呈现多样化的发展趋势。然而，用户繁多且不同的业务请求对网络要求也不同，造成网络接入选择问题。提出了一种基于5G无人机通信的多智能体异构网络选择方法，将用户分为多个智能体，从用户端和网络端两个方面出发，将用户侧的时延和传输速率需求与网络侧的负载均衡需求综合考虑作为即时回报的相关参数，通过基于Nash Q-Learning的算法进行学习，得到异构网络环境下的网络选择决策模型。仿真结果表明，所提异构网络选择方法针对不同业务类型用户的需求均能选择合适的网络，同时均衡网络的负载，充分利用异构无线网络的资源。

无人机辅助无蜂窝大规模MIMO中的空地协同调度

邓丹昊, 王朝炜, 江帆, 王卫东

2022, 38(8): 37-44. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022242

摘要 ( 186 )

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摘要：无蜂窝大规模多输入多输出（multiple-input multiple-output，MIMO）技术采用大量接入点（access point， AP）为地面用户提供高效的通信服务，但在有高速移动用户的场景中，会加剧对信道状态信息的依赖。为了减少导频资源的消耗，提出了一种综合无人机（unmanned aerial vehicle，UAV）辅助通信和无蜂窝大规模MIMO通信的双系统架构，该架构能够预测高速移动用户的轨迹，利用无人机为其提供可靠通信；进一步提出了基于深度强化学习（deep reinforcement learning，DRL）的无人机轨迹设计和地面用户调度方案，在满足各类约束的前提下实现系统总和速率最大化。仿真结果表明，与现有方案相比，所提方案能够有效提升系统容量。

基于抛物方程的无人机通信场景传播特性分析

韩慧, 郝玉龙, 杨铖, 王健

2022, 38(8): 45-53. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022247

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摘要：为提高无人机（unmanned aerial vehicle，UAV）毫米波通信场景传播特性的分析精度，基于抛物方程（parabolic equation，PE）理论建立了一种无人机通信场景传播特性分析方法，并针对都市和郊区两种典型无人机空地通信场景下的传播特性进行仿真。结果表明，提出的方法能够有效地反映地形地物变化对无人机空地通信信号传播产生的影响，对比ITU-R统计预测方法，两种场景下预测结果趋势均保持一致。该方法可实现毫米波无人机应用场景传播特性有效预测，对无人机毫米波通信系统设计、研制、测试等环节提供支撑。

面向空天应急通信系统的空地连续覆盖技术研究与应用

陈盛伟, 李帆, 杨光平, 周剑, 苏郁

2022, 38(8): 54-64. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022241

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摘要：为了解决大型固定翼无人机应急基站覆盖范围小、覆盖不连续的问题，提出一种无人机应急基站连续覆盖的设计方案。通过对机载基站单天线覆盖能力的分析，提出内侧天线加边缘天线的多幅天线覆盖方案，并结合无人机飞行的滚转角、俯仰角等参数，设计保证连续覆盖的多天线挂装的安装方案。根据 3GPP 传播损耗模型进行链路预算，根据连续覆盖面积需求，规划无人机飞行方案。仿真和飞行测试结果表明，所提方案能在不使用云台智能控制天线角度的情况下，实现空中移动基站对地面50 km²面积的连续覆盖。

基于混合精度ADC量化的大规模MIMO系统能效联合优化算法

曹海燕, 汪忠亮, 徐好, 陈千鸿, 许方敏

2022, 38(8): 65-74. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022150

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摘要：针对在接收端采用混合精度的数模转换器（analog-to-digital converter，ADC）的大规模MIMO系统上行链路，提出一种能效优化算法。在采用最大比合并（maximum ratio combining，MRC）检测算法的基础上，推导得到系统上行链路能效的近似闭式表达式。首先确定高精度ADC的占比率，再以低分辨率ADC的量化精度、用户的发射功率和基站端天线数为优化目标的 3 个变量进行交替迭代得出最优的能效值；并进一步通过调整高精度ADC的占比率分析其对能效和频效的影响。仿真结果表明，所提算法具有较高的能效值，并且可以通过调整占比率实现能效与频效更好地折中。

5G通导融合高精度定位技术进展及仿真验证平台

贾兴华, 刘鹏, 齐望东, 刘升恒, 黄永明, 李佳璐, 徐佳

2022, 38(8): 75-85. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022164

摘要 ( 339 )

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摘要：利用广泛部署的5G网络基础设施为智能终端提供通信定位一体化服务是5G标准演进的重要特性，尤其在卫星导航信号不可达的室内环境中，5G通导融合的高精度定位将赋能智慧制造等众多垂直行业应用。目前，5G定位在实际部署场景中稳定达到亚米级精度仍然存在技术挑战，且缺乏一致的测试平台和环境。以实现亚米级5G定位部署应用为目标，分析了当前5G定位技术亟待解决的关键技术挑战，介绍了面向典型应用场景的5G定位专用仿真平台，通过仿真平台对5G测向技术进行评估，结果表明5G上行测向技术具有高精度定位的潜力。最后对5G室内高精度定位技术的产业化前景进行了展望。

基于LSTM流量预测的路由规划和切换

诸葛斌, 王林超, 宋杨, 邵瑜, 董黎刚, 蒋献

2022, 38(8): 86-100. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022172

摘要 ( 242 )

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摘要：随着近年网络技术的不断发展和演进，用户对网络资源的需求体量越来越大，内容越来越复杂，传统的网络架构很难满足当前灵活的网络需求。软件定义网络的革命性技术思想赋予了网络可编程性和可演进性，实现网络资源更灵活的管理。为了提高网络资源利用率，提出了基于LSTM模型的流量预测，为路由规划提供理论依据。通过提前预测网络流量，在流量激增之前进行防御措施保证网络的安全性和稳定性。实现基于流量预测的路由规划、无损路径切换等功能。

一种基于多跳D2D和社交感知的新颖中继选择算法

李良, 杨新杰

2022, 38(8): 101-110. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022235

摘要 ( 117 )

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摘要：将社交域引入蜂窝网络场景中的多跳设备到设备（device-to-device，D2D）通信中，并提出了一种用于蜂窝网络下多跳D2D通信的新颖中继选择算法。不同于以往的中继选择算法，所提出的算法以反向顺序选择每一跳的中继，减少了算法执行所产生的信令开销。在算法中引入了社交域信息，研究了社交域信息在多跳D2D通信中的作用。研究结果表明，终端用户之间的社交关系对算法性能具有不可忽略的影响，从而为实际系统的算法实现提供了一定的指导意义。另外，通过大量的蒙特卡洛仿真得到的结果表明，所提算法在不考虑社交关系信息时吞吐量和能量效率均优于对比算法，在考虑社交关系信息时，尽管其吞吐量会自然降低，但其能量效率远远优于对比算法。

5G核心网业务模型的智能化预测研究

冯楠, 刘贺林, 周泉, 杨海俊, 付蜜能, 钟大平

2022, 38(8): 111-119. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022046

摘要 ( 161 )

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摘要：核心网业务模型的建立是5G网络容量规划和网络建设的基础，通过现有方法得到的理论业务模型是静态不可变的且与实际网络存在偏离。为了克服现有5G核心网业务模型与现网模型适配性较差以及规划设备无法满足用户实际业务需求的问题，提出了一种长短期记忆（long short-term memory，LSTM）网络与卷积LSTM （convolution LSTM，ConvLSTM）网络双通道融合的 5G 核心网业务模型预测方法。该方法基于人工智能（artificial intelligence，AI）技术以实现高质量的核心网业务模型的智能预测，形成数据反馈闭环，实现网络自优化调整，助力网络智能化建设。

广义正交码索引调制系统的性能分析

卞李娜, 冯会真, 金小萍, 楼维中, 瞿崇晓

2022, 38(8): 120-128. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022166

摘要 ( 121 )

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摘要：为了提高码索引调制（code index modulation，CIM）系统的传输效率，提出了一种具有更低复杂度的单输入单输出（single input single output，SISO）的广义正交码索引调制（generalized orthogonal code index modulation，GQCIM）系统。CIM 系统使用扩频码和星座符号传输信息，但只能激活两个扩频码索引和一个调制符号。而 GQCIM 系统以一种新颖的方式克服了只激活一个调制符号的限制，同时充分利用了调制符号的正交性，增加扩频码索引以传输更多的额外信息位，提高了系统的传输效率。此外，分析了GQCIM系统的理论性能，推导了误码率性能的上界。通过蒙特卡罗仿真验证了GQCIM系统的性能，对比发现GQCIM系统的理论和仿真性能一致。而且在相同的传输效率下，结果显示GQCIM系统的性能优于同样具有正交性的调制系统，如广义码索引调制（generalized code index modulation，GCIM）系统、CIM系统、码索引调制-正交空间调制（code index modulation aided quadrature spatial modulation，CIM-QSM）系统、码索引调制-正交空间调制（code index modulation aided spatial modulation，CIM-SM）系统、脉冲索引调制（pulse index modulation，PIM）系统。

5G网络大数据智能分析技术

李爱华, 吴晓波, 陈超, 魏彬, 史嫄嫄

2022, 38(8): 129-139. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022052

摘要 ( 241 )

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摘要：5G业务呈现形态多样化、需求个性化、体验极致化的特性，要求网络能够高效感知业务特性并满足业务需求；同时，5G切片、边缘计算、多接入协同等复杂技术的引入增加了端到端资源管理和调度的复杂性。5G核心网作为网络的拓扑中心和业务汇聚点，需融合人工智能技术，提升网络大数据分析能力，实现网络的自动化和智能化。首先介绍了国际标准化组织在5G网络智能化领域的研究进展，然后提出了5G网络大数据智能分析系统的架构及特征，最后进一步分析了网络大数据智能分析的3项潜在关键技术。

5G网络自动化：从人工运维到全自治

詹勇, 吴枫

2022, 38(8): 140-150. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022088

摘要 ( 347 )

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摘要：通过数字化和智能化实现自动化管理已成为千行百业削减运维成本的关键技术。作为数字化和智能化的“赋能者”，5G 移动通信系统已经从早期的人工运维网络演进到人工协助的自动运维网络。在研究 5G网络自动化技术的基础上，重点分析了3GPP提出的L0～L5自治网络等级，深入探讨了包含意图全生命周期维护和意图冲突管理等若干意图驱动的5G自治网络关键技术。最后，提出了一个意图驱动的5G自治网络落地实践方案：意图驱动的业务体验保障方案。

电信运营商知识图谱技术体系研究及应用实践

赵东明

2022, 38(8): 151-162. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022145

摘要 ( 422 )

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摘要：知识图谱在电信运营商业务及运维场景的知识搜索、工单处理、智能服务、故障分析等领域发挥着重要作用，以中国移动业务运营场景为依托，体系化地研究了知识图谱技术体系，基于应用场景、服务对象可分为问答检索类知识图谱、工单分析类知识图谱、系统运维类知识图谱和业务运营类知识图谱，并介绍其技术架构、业务架构及构建方法，引出知识图谱演进与发展的规划目标。

基于AI的全场景智能基站节电系统设计与实现

赵伟, 李贝, 孟宁, 王廷伟, 林俊钒, 陈乐, 胡煜华, 杨汉源

2022, 38(8): 163-170. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022169

摘要 ( 167 )

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摘要：在集约化网络的建设背景下，如何实现自动化、智能化、保体验的基站能耗管理，成为当前运营商的运营管理痛点。创新地提出一种全智能检测、全场景建模、全流程自助的3G/4G/5G智能基站节电方案，通过动态时间规整算法区分覆盖场景，利用SARIMA模型预测时间框构建自适应模型，实时监控指标保证用户感知，自动下发节电策略，短信告警及时拉起。在用户无感知的情况下，实现小区粒度级最大限度节约基站能耗。该方法已在某省网络试点推行，试点区域单站平均节电效率可达9.24%每日，具备实际生产指导意义。

运营商级SD-WAN组网NTP时钟同步方案

赵乾艮, 王羽, 汤凌, 颜永明

2022, 38(8): 171-177. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022092

摘要 ( 215 )

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摘要：SD-WAN 发展势头迅猛，电信运营商与互联网企业都在不断扩大布局。作为形态多样化的技术， SD-WAN 中并未对时钟同步做出明确规范。分析了时钟同步对 SD-WAN 技术实现和业务运行的重要性。简述了在SD-WAN被广泛采用的互联网公共NTP服务时钟同步方案的利弊，由此展开讨论在不同场景可实现的自建NTP服务时钟同步方案，并设计了基于自建NTP服务利用管理隧道加密传输NTP同步数据的时钟同步方法，使SD-WAN平台和设备在时间同步时获得更高的安全性与稳定性。

基于知识库的制造业能耗优化平台技术研究

杨伟伟, 王思宁, 郑贵德, 宋亚琼

2022, 38(8): 178-185. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022142

摘要 ( 89 )

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摘要：我国制造业在经济比重、规模巨大，企业通过数字化技术逐步实现制造企业能耗优化具有现实意义。以汽车制造为例，提出了基于知识库实现能耗优化的方案，包括制造业能耗的特点分析、能耗优化的关键技术及应用实践呈现。从企业生产设备入手，通过企业制造执行系统信息及设备运行状态寻找影响能耗的规律、构建知识库，并通过神经网络、关联分析等机器学习算法，实现能耗优化。

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