电信科学

RIS辅助的无线通信：原型验证与实测进展

杨辰泓, 桑健, 李潇, 唐万恺, 金石

2024, 40(7): 1-12. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024189

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智能超表面（reconfigurable intelligent surface，RIS）具备以低功耗、低成本提升通信传输速率的特点，被视为6G的关键技术之一，近年来受到广泛关注。综述了RIS辅助的无线通信系统的信道测量进展，介绍了时域和频域测量系统的大致原理，并对大尺度衰落模型、小尺度衰落模型和信道互易性的原型验证工作进行了总结。进而，综述了RIS硬件特性方面的测量进展，分析了有源RIS以及RIS的功耗、比特数和极化等特性。此外，总结了RIS覆盖增强的测量进展，介绍了RIS的部署位置、相位设计和信道的有效秩对覆盖增强性能的影响。最后，展望了RIS辅助无线通信原型验证与实际测量的未来研究方向和可能面临的挑战。

RIS辅助多用户波束跟踪系统与硬件试验

丁陈龙, 许文俊, 张鸿涛

2024, 40(7): 13-24. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024186

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可重构智能表面（reconfigurable intelligent surface，RIS，也称智能超表面）通过智能调控电磁传播路径，有效提高了6G通信系统的性能。然而，RIS集成大量反射单元使得多波束调控复杂度高、码本搜索空间大，导致实时调控能力不足，难以应用于多用户波束跟踪。为提升RIS在多用户移动场景的适用性，创新基于逆衍射的场源迭代模型，快速生成近远场多用户调控码本，设计RIS辅助单基站定位方案，感知用户移动位置实时切换波束。研制RIS辅助多用户波束跟踪系统原型，实现多用户移动过程中快速波束对准。试验结果表明，毫秒级波束切换可实现移动多用户的实时信息传输。

面向6G的智能反射面辅助电磁隐身：最新进展与未来展望

马甜甜, 郑倍雄, 熊雪, 张瑞

2024, 40(7): 25-33. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024188

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无线技术的蓬勃发展推动了现代战争的高度信息化，开启了电子对抗的新篇章。随着先进雷达技术的不断革新，导弹、飞机等武器装备的生存能力面临前所未有的挑战。电磁隐身技术的发展和应用能够有效提高武器的生存能力，成为国防技术发展的重要方向。然而，传统电磁隐身技术往往受实际条件的限制，无法满足现代化战争对隐身作战的需求。为了应对这一挑战，提出智能反射面（intelligent reflecting surface，IRS）辅助电磁隐身技术，利用智能反射面抑制或重定向反射信号，实现自适应的透明式或欺骗式电磁隐身。为了充分挖掘智能反射面在电磁隐身领域中的广阔应用前景，讨论了智能反射面辅助电磁隐身系统的基本原理、系统模型、设计挑战和潜在的研究方向，旨在为未来电磁隐身技术的发展提供方向性的指导。

空中可重构智能表面辅助的全双工无人机安全通信

罗俊松, 黄平, 罗欣悦, 赖欢, 多滨, 袁晓军

2024, 40(7): 34-50. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024181

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针对传统的可重构智能表面（reconfigurable intelligent surface，RIS，也称智能超表面）在无人机辅助安全通信中存在的灵活性不足和系统安全保障能力不强的问题，以及当前无人机半双工通信系统普遍面临的频谱利用率低和通信效率低的挑战，提出了一种空中可重构智能表面（aerial reconfigurable intelligent surface，ARIS）与全双工无人机的双机协同解决方案，旨在提升面对地面窃听者时的通信安全性和效率。联合优化用户通信调度、传输功率、无人机发送的干扰功率及其飞行轨迹，以及ARIS的相移和轨迹，设计了一个旨在最大化最小平均可达安全速率的优化问题，并提出基于交替优化（alternating optimization，AO）、半定松弛（semi-definite relaxation，SDR）技术和连续凸近似（successive convex approximation，SCA）的迭代算法，以获得高质量的次优解。仿真结果验证了ARIS与全双工无人机结合的双机协作方案在提升通信质量和安全性能方面的有效性，展示了其在复杂安全通信环境下的优越性。

基于超表面天线的自适应抗干扰方案

郭予泽, 金梁, 许晓明, 马克明, 裴宸

2024, 40(7): 51-62. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024185

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针对传统抗干扰方案无法根据不同类型干扰形式选择合适抗干扰策略的问题，提出了一种基于超表面天线的自适应抗干扰方案，根据期望信号和干扰信号的入射方向判断干扰的类型并制订针对性抗干扰方案。首先，设计了一种改进的稀疏度自适应匹配追踪（sparsity adaptive matching pursuit，SAMP）算法进行波达方向（direction of arrival，DOA）估计，可以利用超表面天线的多维观测能力在少快拍采样下实现高精度相干信号源的信源数与DOA联合估计。其次，利用信号的DOA信息判断主瓣干扰和旁瓣干扰的存在性并选择对应的抗干扰策略。当存在主瓣干扰时，利用超表面天线的多维观测能力将改进阻塞矩阵预处理结构配置在天线上实现主瓣干扰抑制。当存在旁瓣干扰时，采用一种二次不等式线性功率最小化算法实现抗干扰。当两种干扰形式同时存在时，采用阻塞矩阵和波束成形联合抵抗干扰。仿真结果表明，所提方案针对不同干扰类型均有较好的信干噪比（signal interference noise ratio，SINR）提升，当主瓣干扰和旁瓣干扰同时存在时，相较于传统方案最高可具有6 dB的增益提升。

IRS辅助的全双工通感一体化波束成形设计

刘期烈, 王龙, 辛雅楠, 方家成, 陈前斌, 陶宇

2024, 40(7): 63-75. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024180

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为了解决传统通感一体化（integrated sensing and communication，ISAC）场景中通信和感知系统收发信号的切换频率差异以及通信易受障碍物阻挡的问题，将全双工（full-duplex，FD）技术和智能反射面（intelligent reflecting surface，IRS）引入ISAC系统，研究ISAC场景下IRS辅助的FD波束成形设计。基于IRS相移约束、基站接收波束成形约束、基站最大发射功率约束、上行用户最大发射功率约束、雷达感知阈值约束，建立了上下行用户和速率最大化波束成形优化问题。利用交替优化、连续凸逼近、半正定松弛、变量替换、半正定规划将原非凸优化问题转换成凸优化问题进行求解。仿真结果表明，在所考虑的通信性能指标下，所提方案相比对应的半双工和随机IRS方案分别提升了89.02%和70.15%。

H-CRAN中IRS辅助的D2D系统资源分配与RCG波束成形优化

许晓荣, 薛纪守, 吴俊, 包建荣

2024, 40(7): 76-87. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024191

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以异构云无线电接入网（heterogeneous cloud radio access network，H-CRAN）中智能反射面（intelligent reflecting surface，IRS）辅助的端到端（device-to-device，D2D）通信系统为背景，研究了该系统中以和速率最大化为目标的资源分配与黎曼共轭梯度（Riemannian conjugate gradient，RCG）波束成形优化方法。以最大化系统和速率为优化目标，构造子信道复用系数、发射功率门限以及IRS反射系数模约束等多约束优化问题。对于该非线性混合整数规划问题，提出了一种基于相对信道强度的延迟接受算法，以获得信道复用系数。随后将目标优化问题分解为两个子问题进行交替优化。对于发射功率优化子问题，使用逐次凸逼近（successive convex approximation，SCA）方法进行求解。对于IRS波束成形子问题，将IRS相移约束转化为复圆流形后，采用RCG算法进行求解。仿真结果表明，当IRS反射阵源数为50、基站最大发射功率为46 dBm时，与现有信道分配方案和随机信道分配方案相比，所提信道分配方案的和速率性能分别提高了5.2 bit/(s·Hz)和14.6 bit/(s·Hz)。与无IRS通信场景相比，部署IRS的和速率性能显著提高约31.2 bit/(s·Hz)。

基于智能超表面辅助的组网分析

刘秋妍, 李贝, 曹艳霞, 姚赛彬, 蒋振伟, 莫潇豪, 王亚峰

2024, 40(7): 88-95. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024174

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在5G-Advanced（5G-A）和6G阶段，智能超表面（reconfigurable intelligent surface，RIS）作为一种面向网络深度覆盖需求的辅助型技术，能够在满足网络稳定连续覆盖、多流增速等需求的基础上提供低成本、低功耗的解决方案。基于对RIS技术定位的分析，提出了基于智能超表面辅助的高低频协同组网架构，分析了基站与智能超表面协同部署的比例，针对智能超表面阵面引入邻频干扰的问题，提出了基于定制化带宽设计抑制邻频干扰方案，且面向基于基站与智能超表面协同组网，开展系统级仿真验证，验证不同终端分布条件下，智能超表面部署位置和阵元数对系统性能的影响。仿真测试结果表明，基于RIS辅助的网络能够明显提升边缘和弱覆盖区域，从而提升整个通信系统网络性能。

无源物联网定位技术发展现状及演进趋势

钱泓宇, 李源, 王晴, 王亚敏, 肖善鹏

2024, 40(7): 96-107. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024085

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基于无源物联网的定位系统具有低成本、可标记的特点，适用于需要对大量目标进行定位的场景。传统无源物联网定位多应用于资产管理、物料跟踪等室内场景，随着蜂窝无源物联网的兴起，无源物联网定位技术将拥有更广阔的应用空间。基于此背景，在分析不同定位技术的原理及特点的基础上，介绍了无源物联网定位的最新研究进展，并根据实现原理将无源物联网定位技术总结为基于几何测量、基于指纹特征和基于成像技术的3类定位方法。鉴于当前研究大多采用在传统无源物联网架构和协议下获取的数据进行定位，从架构、协议、数据3个层面分析无源物联网定位技术的未来发展方向，以期为无源物联网定位技术研究提供新的思路。

意图驱动的无人机集群网络：管理架构、关键技术与未来展望

李璇, 李海岩, 张璐, 张雨航, 张豪杰

2024, 40(7): 108-120. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024176

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作为空天地一体化网络的重要组成部分，无人机集群已在紧急搜救、攻防对抗、情报侦察与监视等复杂任务中展示出广阔的应用前景。无人系统技术的升级革新和多机协同智能应用的日益丰富对无人机集群网络的信息交互能力提出新的要求。意图驱动网络架构下，无人机集群自主管理网络，简化了网络管理的复杂性。将意图驱动网络引入无人机集群系统，亟须突破智慧自治网络技术，提升智能群体面对高动态性和不确定性环境的适应能力，这为无人机集群的协同操作和智能决策提供了新的视角和方法。围绕意图驱动的无人机集群网络管理架构、关键技术和未来展望展开了深入的分析和讨论，旨在为无人机集群网络的未来发展提供坚实的理论基础和技术参考。

基于可解释机器学习模型的电信行业客户流失预测研究

王圣节, 张庆红

2024, 40(7): 121-133. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024166

摘要 ( 175 )

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在电信行业中，客户流失的准确预测对于相关企业维持市场竞争力和增加收益至关重要。为此提出一个结合CatBoost算法和SHAP（shapley additive explanations）模型的客户流失预测框架，旨在提高预测的准确性，同时增强模型的可解释性。利用新疆某通信公司的实际营业数据，通过数据预处理及特征工程，构建预测模型，选取5种主要关键性能指标评估模型性能。实验结果显示，所提出模型在选取的评价指标上均优于当前主流机器学习预测模型。最后引入SHAP框架增强模型可解释性，揭示影响客户流失的关键因素，并提供具体的因素影响程度，为电信企业制定针对性的客户保留策略提供了科学依据。

一种提高配电网通信可靠性的智能切换方案

徐韬, 许圣, 全汉滨, 洪焕华, 侯婧媖, 陈小惠, 苏雷, 吴世帆, 邓亚芝

2024, 40(7): 134-143. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024179

摘要 ( 81 )

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配电网侧的终端通信接入方式多样，但多种通信接入方式之间并未完全实现互联互通，导致通信可靠性较差，因此，实现终端多种通信接入方式自动切换与多网融合，进而提高配电网通信网可靠性具有重要意义。基于对双向转发检测（bidirectional forwarding detection，BFD）链路双向监测、单刀双掷隔离、旁路（Bypass）技术及隧道技术等多种成熟技术在通信网络中广泛应用的研究，提出了提升配电网可靠性的关键技术和相融合的方法，并搭建实物仿真环境验证所提方案的可行性。仿真验证结果表明，所提方案能够很好地适用于复杂的配电网通信网络，从而提升其自愈能力，满足物理隔离要求以及业务传输对时延的要求，进而提升整个配电网通信网络的可靠性。

基于流量大数据采集分析的互联网流量疏导策略研究与实践

马蕴颖, 王晟寰

2024, 40(7): 144-153. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024177

摘要 ( 151 )

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随着我国数字经济的发展，互联网流量呈现稳步增长态势。针对互联网流量分布不均，将影响网络长期稳定发展的问题，论述了互联网流量获取、识别的方法，构建了实现流量采集的网络架构，以及完成流量分析的软件架构，提出了调节疏导互联网流量的可行性市场化策略。该策略经过运营商的实践，已经取得了初步效果，为引导互联网流量合理分布提供了解决思路和参考依据。

5G承载网数字孪生典型场景与应用方案探索

王郁, 崔潇, 朱剑, 周晓慧, 李芳

2024, 40(7): 154-163. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024165

摘要 ( 112 )

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近年来，数字孪生技术在承载网智能化管控领域的应用成为一个新的热点和研究方向。国内外各研究机构纷纷开展相关应用场景的探索、标准化研究等工作，产业生态正逐步形成。基于当前的信息通信领域数字孪生技术研究，分析了5G承载网管控面临的新挑战，探索了数字孪生技术在5G承载网的应用场景和需求。基于这些典型应用场景，提出了数字孪生应用服务方案设计，以及仿真器和模拟器组件的功能和数据描述。最后列举了5G网络切片资源划分和变更仿真功能的应用案例。

基于RPA技术的网络安全运营自动化实践应用研究

周映

2024, 40(7): 164-174. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024190

摘要 ( 101 )

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研究了围绕网络与信息系统的全生命周期，面向网络安全运营全流程场景，以机器人流程自动化（robotic process automation，RPA）技术和自适应网络安全技术建立能力框架，以期解决网络安全运营工作人工依赖性高、网络安全能力平台相对割裂、网络安全运营工作要点缺失等普适性痛点问题。构建了基于RPA技术的网络安全运营自动化平台，实现主要日常性网络安全工作的自动化转型，并将剩余人力资源配置到暂时不能自动化的领域，如业务层网络安全分析、业务网络安全渗透、漏洞挖掘、自动化运营脚本编制等方面，最终达到缓解人力不足，解决人员缺失，避免网络安全工作覆盖面不全、效能不高等目的。

低碳目标下计及电动汽车V2G的虚拟电厂优化调度方法

于卓, 门进宝, 王军, 吕海, 欧阳红

2024, 40(7): 175-184. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024175

摘要 ( 76 )

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促使风电、光伏等分布式能源和电动汽车保有量快速增长。考虑电动汽车到电网（vehicle to grid，V2G）能量互动对多元化能源发电出力随机性及波动性的平抑作用，以及提升风/光电的消纳水平，采用虚拟电厂（virtual power plant，VPP）技术实现对二者的统一协调管理，进而结合电动汽车全生命周期碳排放数量和分布式能源运行时碳排放数量，构建电动汽车参与的虚拟电厂整体多目标优化模型，采用粒子群优化算法对该模型进行求解，从而优化系统运行成本及碳排放成本。在结合真实数据配置的算例模型上进行实验分析，实验结果表明，提出的优化模型可以有效调度虚拟电厂各要素，充分发挥电动汽车V2G入网充放电带来的运行和碳排放收益，可以为低碳目标背景下电网系统的安全稳定运行提供技术参考。

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