2020年第04期-《电子技术应用》杂志

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2020年第04期

刊出日期：2020-04-06

邮发代号： ISSN 0258-7998

CN11-2305/TN

邮发代号：2-889

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技术专栏-5G共建共享技术

5G共建共享语音业务解决方案研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200190

作者：李皛1，李志军2，周阅天1，朱雪田3

作者单位：1.中国电信股份有限公司研究院，北京102209；2.中国电信集团有限公司，北京100033； 3.中国联合网络通信有限公司网络技术研究院，北京100048

摘要：共建共享成为5G移动网络提质降本的关键举措，而传统语音业务的需求则是5G网络建设的基础业务。针对不同5G组网方式下的语音业务解决方案进行探讨，深入研究了5G NSA接入网共享组网方式下VoLTE语音业务能力，提出了VoLTE承载在承建方的4G共享锚点小区或承载在归属4G小区两种技术方案。

关键词：
5G

NSA

共建共享

VoLTE

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5G网络共建共享技术研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200194

作者：张志荣1，李志军2，陈建刚2，张新2，朱雪田3

作者单位：1.中国电信股份有限公司研究院，北京102209；2.中国电信集团有限公司，北京100033； 3.中国联合网络通信有限公司网络技术研究院，北京100048

摘要： 5G网络投资巨大，运营成本超高，国家积极推动5G基础设施共建共享，实现降本增效。中国运营商积极响应国务院提出的“5G领先”战略要求，努力探索5G网络共建共享技术和方案，通过“创新、开放、共享”方式，打造全国性5G网络，满足不同地区、不同发展阶段的人民需求。从5G共建共享战略、意义和分类、国外案例、技术方案、演进路线、网络规划、站点建设、4G/5G配合和协同以及语音解决方案等方面，系统化地阐述了5G网络共建共享所涉及的重要方面。

关键词：
5G网络

大规模多输入多输出

共建共享

共享载波

独立载波

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5G NSA单锚点共享下多频段组网互操作策略研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200191

作者：赵晓垠1，李志军2，朱雪田3

作者单位：1.中国电信股份有限公司研究院，北京102209；2.中国电信集团有限公司，北京100033； 3.中国联合网络通信有限公司网络技术研究院，北京100048

摘要：针对近期运营商进行5G非独立组网(NSA)共建共享的现状，介绍了5G单锚点基站共享下多频段组网互操作总体策略，包括基于频率优先级的差异化选网、频率优先级配置方案。并从2.1G独立载波和1.8G共享载波两个方面阐述了包括用户空闲态重选及连接态切换的多频组网互操作具体策略及实现方式。

关键词：
5G

NSA

单锚点

多频段组网

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5G无线接入网共享与演进技术研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200193

作者：周阅天1，李志军2，陈建刚2，张新2，朱雪田3

作者单位：1.中国电信股份有限公司研究院，北京102209；2.中国电信集团有限公司，北京100033； 3.中国联合网络通信有限公司网络技术研究院，北京100048

摘要：共建共享技术是一种快速建成覆盖广、技术优、投资省、感知好、体验佳的5G网络的有效手段。重点介绍5G接入网共建共享技术方案，研究多种技术方案优缺点与适用场景，并对NSA共享向SA共享演进的能力和实现方案进行了分析，从而保证了5G共享网络的未来竞争力。

关键词：
5G

接入网共享

单双锚点

独立共享载波

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综述与评论

Wi-Fi6之后的Wi-Fi技术趋势

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191372

作者：成刚，杨志杰

作者单位：上海诺基亚贝尔股份有限公司，上海200127

摘要： Wi-Fi6标准将在2020年之后成为主流的Wi-Fi技术。但为了满足日益增长的业务带宽需求和用户接入数量，Wi-Fi技术及性能仍然需要得到进一步的演进和发展。就最新的IEEE 802.11be标准制定过程中涉及的关键技术进行介绍和讨论，阐述相关的物理层和数据链路层技术的发展趋势，并分析其中受到较多关注的多AP协作技术，混合自动重传请求机制和Wi-Fi全双工模式。另外对于802.11ax下一代版本和802.11be将采用的最新的免授权的6 GHz频率开放的进展及相关Wi-Fi功能的影响给予介绍。

关键词：
802.11ax

Wi-Fi6

802.11be

多AP协作技术

HARQ

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人工智能

基于特征融合的K-means微博话题发现模型

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191367

作者：李海磊1，杨文忠1，2，李东昊1，温杰彬1，钱芸芸1

作者单位：1.新疆大学信息科学与工程学院，新疆乌鲁木齐 830046； 2.中国电子科学研究院社会安全风险感知与防控大数据应用国家工程实验室，北京 100041

摘要：针对传统话题检测方法在微博短文本上存在高维稀疏的缺陷，提出了一种基于特征融合的K-means微博话题发现模型。为了更好地表达微博话题的语义信息，使用在句子中共现的词对向量模型（Biterm_VSM）代替传统的向量空间模型（Vector Space Model，VSM），并结合主题模型（Latent Dirichlet Allocation，LDA）挖掘出微博短文本中的潜在语义，把两个模型得到的特征进行特征融合，并应用K-means聚类算法进行话题的发现。实验结果表明，与传统的话题检测方法相比，该模型的调整兰德系数（Adjusted Rand index，ARI）为0.80，比传统的话题检测方法提高了3%~6%。

关键词：
话题检测

词对向量模型

LDA

特征融合

k-means

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铁路道岔故障的智能诊断

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191123

作者：可婷1，葛雪纯2，张立东1，吕慧1

作者单位：1.天津科技大学理学院，天津300457；2.北京华铁信息技术有限公司，北京100081

摘要：传统的道岔故障检测方式不仅会耗费大量人力、物力、财力，而且检测结果完全依赖于个人工作经验。随着人工智能的飞速发展，研究铁路道岔的智能诊断器是亟待解决的问题。提出一种智能检测系统，该系统从预处理数据、特征提取、构建不均衡数据的智能识别器以及设计更符合要求的评价标准方面进行了具体而深入的研究。最后，通过MATLAB软件对广州钟村站W1902#和W1904#型号的道岔动作电流数据进行仿真实验。实验结果显示，智能检测系统不仅具有非常高的识别性能和泛化能力,而且识别时间仅为0.04 s, 满足铁路实时性要求。

关键词：
铁路道岔

故障检测

支持向量机

不均衡问题

主成分分析

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微电子技术

基于InP HBT的SFDR>63 dB 12位6 GS/s高速数模转换器

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191424

作者：王铭1，2，张有涛1，2，3，叶庆国2，罗宁2，李晓鹏1，2

作者单位：1.南京电子器件研究所，江苏南京210016；2.南京国博电子有限公司，江苏南京210016； 3.微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室，江苏南京210016

摘要：基于0.7 μm、ft=280 GHz的InP异质结双极晶体管(HBT)工艺设计了一款12位6 GS/s的电流舵型数模转换器(DAC)。通过改进电流源开关结构，增大了输出阻抗和稳定性;在DAC输出端引入去毛刺(Deglitch)电路，可以有效消除高速DAC开关切换期间产生的毛刺，从而提升电路无杂散动态范围(SFDR)。仿真结果表明，电路实现了0.75 LSB的DNL和0.5 LSB的INL，去毛刺电路可以在高频下将DAC的SFDR提升10 dB，并且在整个奈奎斯域内实现SFDR>63 dB，极大地提升了DAC的动态特性。

关键词：
数模转换器DAC

电流舵

InPHBT

Deglitch

无杂散动态范围SFDR

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可重构分组密码多发射流水处理架构研究与设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200005

作者：薛煜骞，戴紫彬

作者单位：信息工程大学，河南郑州450001

摘要：随着可重构设计技术在密码处理领域的广泛应用，现有的可重构密码系统难以满足高速通信和设备小型化的需求。因此，设计一款能够灵活实现分组密码算法的高性能可重构处理架构成为本文的目标。在可重构阵列结构的基础上，基于多发射机制，立足解决可重构密码系统吞吐率不高、资源利用率低的问题，提出一种可重构多发射流水处理架构。该架构能够进行多个数据包并行发射和流水处理，具有更高的吞吐率和单元利用率，大大提高了可重构系统的算法实现性能。实验表明，可重构多发射流水处理架构在350 MHz的工作频率下，典型分组密码算法AES的吞吐率可达到3.19 Gb/s，约是单发射处理性能的3.5倍。

关键词：
可重构

阵列

多发射

流水线

AES

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一种1 GHz～6 GHz宽频高线性度相位插值电路的设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191333

作者：刘颖1，田泽1，2，吕俊盛1，2，邵刚1，2，胡曙凡1，李嘉1

作者单位：1.航空工业西安航空计算技术研究所，陕西西安710068； 2.集成电路与微系统设计航空科技重点实验室，陕西西安710068

摘要：为了提高时钟数据恢复电路(CDR)在高速多通道串行收发系统的性能，提出了一种应用于CDR电路中的新型相位插值电路，由4组差分对、4组数模转换器、公共负载电阻RL组成，通过数字滤波器输出互补的温度计码控制DAC输出电流的大小，实现对输入差分时钟的相位权重分配，从而达到128次相位插值，并利用输入级4相校正电路和输出占空比调整电路对差分信号进行整形优化。采用40 nm CMOS工艺实现，仿真结果表明插值器在工作频率1 GHz到6 GHz线性度良好，DNL最大不超过1.4 LSB，INL最大不超过1.5 LSB，已成功集成在多款SerDes电路。

关键词：
相位插值

时钟数据恢复电路

线性度

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测控技术与仪器仪表

基于Q-学习算法的有状态网络协议模糊测试方法研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191091

作者：荆琛1，2，傅晓彤1，董伟2，赵云飞2

作者单位：1.西安电子科技大学网络与信息安全学院，陕西西安710071；2.华北计算机系统工程研究所，北京102209

摘要：现有的有状态网络协议模糊测试技术在测试时，辅助类型报文重复交互，测试效率低，且为确保测试用例有效性，仅向协议实体输入报文类型与被测状态相对应的测试用例，导致无法发现由报文异常输入顺序所引出的协议缺陷。针对这些问题，基于Q-学习算法设计出一种有状态网络协议模糊测试方法，不需要引导状态的辅助报文，且能在确保一定的测试用例有效性前提下，进行报文异常输入顺序测试。实验结果表明，所提出的模糊测试方法可以显著提高测试效率和漏洞挖掘能力。

关键词：
模糊测试

漏洞挖掘

Q-学习算法

强化学习

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基于电磁感应式的无线充电传输系统设计与仿真

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190620

作者：田小松1，杨华2，蔡先运1，顾淼3

作者单位：1.贵州电网有限责任公司遵义播州供电局，贵州遵义563000； 2.贵州电网有限责任公司遵义供电局，贵州遵义563000；3.珠海黑石电气自动化科技有限公司，广东珠海 519000

摘要：针对当前有线充电方式布线复杂、缺少灵活性等缺点，以电动自行车为例，设计了一种基于电磁感应式的无线充电传输系统，分别对电磁和电路两部分进行研究，设计了无线充电传输系统线圈模型，并成功地制造了线圈。利用ANSYS Maxwell软件对设计线圈进行了仿真，得到了线圈之间的电感系数、互感系数和耦合系数，仿真结果验证了设计系统的可行性。

关键词：
电动自行车

无线充电

系统设计

仿真分析

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密闭立方体爆炸冲击波数值模拟分析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190974

作者：郭涛1，2，张启威1，2，原景超1，2

作者单位：1.中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西太原030051； 2.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051

摘要：针对爆炸冲击波对密闭立方体结构的毁伤效果展开研究，在自由场爆炸冲击波理论的基础上，分析了密闭立方体内爆炸冲击波的传播规律及特性，并推算出传导公式；通过采用对立方体模型的特征点进行理论计算和LS-DYNA有限元分析软件数值模拟仿真的方法，对比了不同测点的首个冲击波超压的理论计算值和数值模拟仿真值。结果表明，在密闭立方体内3个特征测点仿真值均与理论计算值相符，可为实际测量时传感器的选型与测点的布置提供理论参考依据。

关键词：
爆炸冲击波

密闭立方体

传播规律

LS-DYNA

数值模拟

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一种改进的粒子滤波检测前跟踪算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190984

作者：高广顺，陈霄

作者单位：杭州电子科技大学通信信息传输与融合技术国防重点学科实验室，浙江杭州310018

摘要：针对多个信噪比相差较大时容易发生的目标漏检问题，提出了一种改进的多目标双层粒子滤波检测前跟踪算法(IM-PF-TBD)。算法采用双层粒子滤波结构，在目标检测层中，采用锦标赛选择方法对检测粒子群进行重采样，选取多个权重相差较大的粒子，通过粒子聚类同时检测多个目标，提高了检测初期较弱目标的存在概率。此外，算法提出了粒子群融合方法用于新发现目标的验证，便于目标检测后虚假目标的剔除。仿真结果表明，所提算法能有效改善信噪比较小的目标的检测概率并降低目标RMSE。

关键词：
粒子滤波

检测前跟踪

多目标

锦标赛选择

粒子群融合

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计算机技术与应用

基于CNN-LSTM的太阳能光伏组件故障诊断研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191066

作者：程起泽1，陈泽华1，张雲钦1，蒋文杰2，刘晓峰1，沈亮2

作者单位：1.太原理工大学大数据学院，山西太原 030001；2.晋能清洁能源有限公司，山西太原 030001

摘要：太阳能光伏产业近年发展迅速，准确诊断光伏组件故障位置及类型可以提升运维人员的工作效率。提出一种基于卷积神经网络-长短期记忆模型(Convolutional Neural Networks-Long Short Term Memory，CNN-LSTM)的深度学习诊断模型，利用电站原有设备就可完成检测任务。首先提出了一种依据电流值的组件故障分类方式；然后，检测模型根据光伏阵列布局特点设计了一种特征提取算法，分别提取光伏阵列电流横向与纵向特征，来获取空间与时间上的特性；再通过CNN网络来对横向特征做进一步的提取与纵向特征的压缩，以解决特征种类单一及训练缓慢的问题；最终进入LSTM神经网络来完成对光伏组件的故障诊断。

关键词：
光伏组件

特征提取

卷积神经网络

长短期记忆模型

故障诊断

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采用矩阵递归的最小测试用例集生成算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191029

作者：黄孝伦，王东

作者单位：重庆市卫生信息中心，重庆401120

摘要：符合MC/DC准则的最小测试用例集算法具有重要的实用价值。首先将布尔表达式转换为语法二叉树，然后采用矩阵组合逻辑运算方法逐层递归，从而获得完备的MC/DC最小测试用例集。经验证，矩阵组合逻辑运算方法是合理的、正确的。该方法对于非平凡布尔表达式可快速获取完备的MC/DC最小测试用例集，同时也可以处理带耦合条件的复杂布尔表达式。

关键词：
MCDC

测试用例

耦合条件

递归

算法

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VPx帧内压缩的快速算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191074

作者：胡金艳，宋绍京

作者单位：上海第二工业大学计算机与信息工程学院，上海201209

摘要：针对VPx视频的帧内压缩处理复杂度高的问题，给出一种快速算法。该方法首先根据图像中亮度子块在宏块中的空间位置确定最邻近子块，再通过最邻近子块的最佳预测模式、子块重构和率失真比较判断当前子块的可能预测模式，并结合率失真阈值得到用于该子块帧内压缩的最终预测模式。实验结果表明，该方法能够有效地减少VPx帧内压缩中由重构处理带来的包括频域变换、量化、反量化、频域反变换的大量运算，从而在保证压缩质量的情况下，提高帧内压缩速度。

关键词：
VPX

帧内压缩

子块重构

预测模式

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信号处理

基于状态增广的修正迭代扩展卡尔曼滤波

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190501

作者：刘美红1，高山凤1，李伟2, 谢彬3

作者单位：1.山西大学自动化系，山西太原030006；2.太原理工大学自动化系，山西太原030024； 3.三菱重工海尔(青岛)空调机有限公司，山东青岛266200

摘要：针对修正迭代扩展卡尔曼滤波一次迭代后系统状态和估计状态不与测量噪声之间保持相互独立的问题，将测量噪声增广到状态变量中，提出了基于状态增广的修正迭代扩展卡尔曼滤波。然后将该滤波方法应用到基于雷达测量的再入飞行器目标跟踪问题中，仿真结果表明：与修正迭代扩展卡尔曼滤波和传统的扩展卡尔曼滤波相比，该滤波方法具有更快的收敛速度和更优的估计精度。

关键词：
状态增广

收敛速度

估计精度

修正迭代扩展卡尔曼滤波

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基于肌电信号稀疏特征的手势识别方法研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191336

作者：李赵春1，顾权1，2，王玉成2

作者单位：1.南京林业大学机械电子与工程学院，江苏南京210037； 2.中国科学院合肥物质科学研究院常州先进制造技术研究所，江苏常州213000

摘要：基于表面肌电信号(sEMG)的手势识别技术是人机自然交互领域的重要研究方向。手势识别技术的实现关键在于如何提取sEMG信号的有效特征。提出了一种提取sEMG信号稀疏特征用于多类手势识别的有效方法。该方法以稀疏表示作为特征提取工具，以支持向量机(SVM)作为分类器对多个手势进行识别。首先，采用双阈值法检测分割出手势动作的活动段；其次随机抽取部分运动段样本初始化稀疏表示词典，利用KSVD方法对过完备字典和稀疏系数进行无监督更新;最后，利用SVM对稀疏系数特征向量进行分类以实现对不同手势的识别。通过在公开数据库和自有数据库上进行实验测试，结果表明结合稀疏特征和SVM分类方法可实现16种手势平均识别准确率达到98.4%。

关键词：
表面肌电信号sEMG

稀疏表示

手势识别

人机交互

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电源管理

一种最大效率恒压输出无线供能控制技术研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191148

作者：沈鹏飞，谢岳

作者单位：中国计量大学机电工程学院，浙江杭州310018

摘要：针对无线电能传输技术中的恒压输出和最大效率问题，提出了一种基于能量注入的移相恒压控制无线电能传输技术。首先通过电路分析得到系统电压增益和传输效率等特性函数，在此基础上设计了一种新型控制方法，通过改变逆变器的能量注入占空比和移相角，实现在负载变化时系统的最大效率和恒压输出。实验结果验证了所提方法的可行性和理论分析的正确性，在整个负载变化范围内，采用能量注入的移相恒压控制方法时整机效率比常见的移相恒压控制方法提高3%~10%，满载时整机效率达到89%。

关键词：
无线电能传输

能量注入

恒压

最大效率

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分时供电全桥Buck型双输入直流变换器

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200042

作者：李钊钦，陈道炼

作者单位：青岛大学电气工程学院，山东青岛266071

摘要：在多种新能源联合供电的分布式发电系统中，用多输入直流变换器替代多个单输入直流变换器，能够简化电路结构，降低系统成本。分析研究了一种分时供电全桥Buck型双输入直流变换器的电路拓扑、最大功率输出能量管理控制策略和稳态原理特性，给出了实验结果。该电路拓扑是由两个并联分时选择支路和Buck型直流变换器级联构成的，该控制策略是通过控制输出电流瞬时值和双输入源输出功率之比间接地实现两个输入源的最大功率输出。设计并研制的3 kW双输入直流变换器具有体积重量小、成本低等性能，验证了理论分析的正确性与可行性。