技术专栏—5G及其演进关键技术

• 基于5G网络的RedCap部署方案研究

  闫飞;

  RedCap作为轻量化的5G技术，是5G Rel-17版本定义的新终端类型，可有效兼顾行业对于技术性能和部署成本的并存需求。一般认为，这种轻量级5G技术的核心价值在于与5G NR网络优异特性的融合，即如何基于运营商已部署的5G无线网引入RedCap是其中的关键问题。结合运营商无线网现状，通过分析RedCap与无线网络侧相关的功能特性，提出引入RedCap后的无线网组网部署方案，包括无线网升级方案、参数配置方案以及信令开销策略等，可为国内各运营商在方案制定及工程实施上提供参考。

  2024年03期 v.50;No.549 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 1844K]
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• 6G关键技术及其面临的挑战

  卢旭俊;郑建飞;夏烛;

  6G及未来的通信系统网络将满足一个世界性完全连接的要求，革命性的技术方案预计将推动快速增长的智能设备和服务应用。针对实现6G互联互通目标的重大技术应用进行深入的相关主题研究，包括在太赫兹波段与更广泛的网络操作实现通信、智能通信环境、人工智能、网络自动化、环境反向散射通信、用立方体卫星和无人机实现的卫星物联网、无蜂窝大规模MIMO通信等，并讨论技术应用可能面临的问题挑战。

  2024年03期 v.50;No.549 6-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 2964K]
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综述与评论

• Wi-Fi7关键技术分析综述

  钱智红;成刚;

  迄今IEEE已经制定了下一代Wi-Fi7标准（即802.11be）的主要内容。Wi-Fi7标准作为Wi-Fi技术性能演进的标杆，预计2024年以后支持Wi-Fi7的产品将逐渐成为市场主流。首先概述Wi-Fi7的关键技术指标和特征，然后着重介绍与分析多链路同传技术和多资源单位的工作原理以及对Wi-Fi技术带来的变化或影响，并且阐述了Wi-Fi7物理层的调制方式和带宽的变化，接着对Wi-Fi7到Wi-Fi8的潜在技术演进进行分析和探讨，最后对Wi-Fi技术发展做总结和展望。

  2024年03期 v.50;No.549 13-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1912K]
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人工智能

• 全局通道注意力增强的毫米波图像目标检测

  蒋甜甜;叶学义;李刚;杨梦豪;陈华华;

  针对主动毫米波图像中目标与背景纹理区分度较低导致隐匿目标漏检问题，并根据安检实时性要求，提出一种基于全局通道注意力增强的主动毫米波图像目标检测方法。该方法以YOLOv5s为载体，在坐标注意力位置方向上引入全局通道注意模块，增强对隐匿目标全局通道信息的关注，从而提升在隐匿目标与背景纹理区分度较低时的检测能力；再利用K-means++聚类算法重新生成适合毫米波图像目标检测的锚框。实验结果表明，无论是阵列图像数据集还是线扫图像数据集，该方法增强了对隐匿目标的特征注意，提高了召回率，在满足安检实时性的前提下，提升了检测性能。通过增加少量参数，在阵列图像数据集上，精度、召回率和mAP@.5达到了92.0%、90.93%和95.32%；在线扫图像数据集上，精度、召回率和mAP@.5达到了94.65%、92.67%和97.73%。平均单张图像推理时间在两个数据集上均达到1 ms，满足实时性要求。

  2024年03期 v.50;No.549 19-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 2183K]
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微电子技术

• 基于负载追踪补偿的大电流LDO设计

  朱琪;黄登华;

  提出一种有效提升大电流输出应用的低压差线性稳压器（LDO）环路稳定性的技术，采用负载追踪补偿方式消除电路输出端与负载相关的极点对环路稳定性的影响，且在维持环路低频增益不变的前提下降低高频下环路中节点阻抗，从而达到同时提升输出精度和优化瞬态响应性能的目的。采用TSMC 0.18μm BCD工艺进行仿真验证，结果表明电路最大输出电流6 A，在6 A/6μs的负载突变情况下输出电压下冲为36.6 mV，过冲为35.3 mV，稳定时间小于56.3μs。全负载电流范围内，瞬态性能大幅提升。

  2024年03期 v.50;No.549 26-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1744K]
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• 一种高效能可重构1 024位大数乘法器的设计

  苏成;夏宏;

  在SM9加密等算法中经常使用大数乘法，为了解决大数乘法中关键电路延迟过高、能耗过大的问题，设计了一种基于流水线的可重构1 024位乘法器。使用64位乘法单元和128位先行进位加法单元，分20个周期流水产生最终结果，缓解了传统乘法器中加法部分的延时，实现电路复用，有效减小能耗。在SMIC 0.18μm工艺库下，关键电路延迟2.5 ns，电路面积7.03 mm~2，能耗576 mW。

  2024年03期 v.50;No.549 31-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 2017K]
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• 基于SIP技术的固态硬盘电路设计

  杨楚玮;张梅娟;沈庆;

  存储系统小型化、高性能需求与日俱增，为此设计了一款基于SiP技术的固态硬盘电路，用于验证存储系统SiP电路的可行性。该SiP电路内部以SSD控制模块为核心处理单元，集成了用于数据存储的NAND颗粒、用于固件存储的SPI Flash以及电源管理等元器件。在搭建的软硬件平台上进行底层ATA指令验证以及与传统分离式存储系统的对比性能测试，证明了应用SiP技术的存储系统具备高性能、小型化、低功耗等诸多优势，为后续SiP存储系统的设计和验证奠定了一定的技术基础。

  2024年03期 v.50;No.549 36-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 2133K]
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• Flash阵列无效块管理

  焦新泉;朱振麟;

  Flash阵列在当今数据存储领域占据着重要地位，提高Flash阵列可靠性的关键在于提出合理的坏块管理方法。针对固有坏块，提出基于整合块的坏块管理方法和基于EEPROM查找表的坏块管理方法。对于在使用过程中出现的突发坏块，提出基于页跳过和页替换的突发坏块管理方法。经过实验分析表明坏块管理方法提高了NAND Flash数据存储的可靠性，在保证存储速度的情况下对NAND Flash存储空间得到最大化利用。

  2024年03期 v.50;No.549 42-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1847K]
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测控技术与仪器仪表

• 基于边缘计算的智能电能表校时方法研究

  李江超;王文强;李鹏;袁艳芳;薛斌斌;杨科闻;

  随着电力物联网的发展和智能电能表的不断普及，解决电能表时钟异常问题、对时钟超差电能表进行校时已经成为电力公司一项越来越重要的工作。对于时钟偏差超过5分钟的费控电能表，目前主流做法是通过点对点密文校时的方法来进行矫正，但这种超差电表数量增多之后，会给主站系统校时工作带来较大负荷。针对这一问题，借鉴边缘计算思想，即将整体工作拆分后部分分配至边缘节点，分布式完成整体工作，提出了一种基于边缘计算的批量电能表校时方法，通过主站批量任务下发、边缘节点转加密等技术，实现对时钟超差电能表的批量校时，减轻主站系统的业务压力，提高主站系统的工作效率。

  2024年03期 v.50;No.549 48-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1945K]
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• 基于EEMD奇异值熵的局部放电模式识别

  罗日平;罗颖婷;赖诗钰;赵显阳;王立琪;

  针对气体绝缘组合电器（GIS）局部放电故障信号非平稳性和放电类型识别准确率低的问题，提出了一种基于集合经验模态分解（EEMD）奇异值熵的局部放电模式识别算法。首先对局部放电原始信号进行EEMD分解，得到多个固有模态分量（IMF），根据均方差、峭度和欧氏距离评价指标选取隐含放电信息居多的最优模态分量进行信号重构；然后对重构信号进行奇异值分解，结合信息熵算法计算出奇异值熵；最后，根据奇异值熵大小区分出GIS局部放电的类型。实验结果表明，通过与传统的EMD奇异值熵和VMD奇异值熵算法对比，该方法可以有效地通过各自不同区间的奇异熵值进行识别放电类型。

  2024年03期 v.50;No.549 53-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1772K]
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• 硅半导体γ剂量率监测仪研发及应用

  徐少一;李伟;刘翔;

  硅半导体γ剂量率监测仪广泛应用于核设施的放射性测量，基于目前正在开展的国产化研发项目，对硅半导体γ剂量率监测仪的总体设计研发、仪表主要硬件设计、软件功能设计进行了介绍，同时对硅半导体和气体探测器主要技术参数进行了对比，自主研发的硅半导体γ剂量率监测仪可满足不同堆型众多场景剂量率监测的要求，具有良好的应用前景。

  2024年03期 v.50;No.549 59-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1857K]
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通信与网络

• 空间众包中一种支持高效任务分配的隐私保护方案

  李惟佳;李军义;龚志茂;谭湘杰;

  空间众包中的位置隐私泄露问题近些年来已经引起了学术界和产业界的广泛关注。面对这一挑战，不少研究者提出了相应的隐私保护方案来保护任务分配过程中参与者的位置信息安全。然而，这些方案在分配效率方面有所限制，不具备高效性。针对这一问题，提出了一种高效的隐私保护方案，使用网格索引四叉树结构来实现高效且稳定的任务分配服务，并使用一种对称隐藏向量加密算法来保护参与者的隐私安全。大量基于真实数据集的仿真实验表明该方案能够支持高效的任务分配服务。

  2024年03期 v.50;No.549 66-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1619K]
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• 分布式“源荷储”资源协同互动异构组网方法与仿真实现

  宋彦斌;汪莞乔;张慧;关璐瑶;丁慧霞;高凯强;姚贤炯;向佳霓;

  为提升新型电力系统海量分布式“源荷储”资源协同互动能力，提出了分布式“源荷储”资源协同互动异构组网方法与仿真实现。构建“三层两网”分布式源荷储资源协同互动异构组网方法，在调峰、调频、需求响应等典型互动业务建模需求分析基础上，通过OMNeT++平台建立分布式资源协同互动通信网络模型，根据网络实际运行特征构建通信仿真平台，实现分布式“源荷储”资源协同互动网络性能多场景仿真。为分布式资源协同互动业务开展提供定量分析工具，对新型电力系统建设与新能源消纳能力提升具有重要支撑作用。

  2024年03期 v.50;No.549 73-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 2013K]
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计算机技术与应用

• 基于改进YOLOv5的路面裂缝检测方法

  王向前;成高立;胡鹏;夏晓华;

  针对现有裂缝检测模型体积较大且检测精度不高的问题，提出一种基于轻量化网络的无人机航拍图像裂缝检测方法。首先，使用MobileNetv3网络替代YOLOv5的主干网络，降低模型大小；其次，引入C3TR和CBAM模块提高网络表征能力，将损失函数替换为EIOU以提高模型的鲁棒性。实验结果表明，该方法在自制数据集上获得98.9%的精度，相较于原始YOLOv5提高1.2%，模型大小减小51.5%，检测速度提高37%。改进后的模型在精度、大小和速度上均优于Faster-RCNN等4种常见裂缝检测模型，满足了裂缝检测的实时性、轻量化和精度需求。

  2024年03期 v.50;No.549 80-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 2197K]
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• 多源极轨卫星微波温度计资料实时区域同化系统

  希爽;于天雷;任素玲;张里阳;唐世浩;

  基于中尺度数值预报模式WRF和WRFDA同化系统，实现多源极轨卫星微波温度计资料实时区域同化，并对同化产品进行评估和应用。2018年同化试验结果表明：通过质量控制和偏差订正，AMSU-A资料第5～9通道亮温观测增量O-B（观测值O和背景场的正演辐射模拟值B的差值）的标准差有效降低，同化后各通道亮温分析残差O-A（观测值O和分析场的正演辐射模拟值A的差值）的标准差有效降低。同化预报产品被应用在暴雨强对流个例和台风个例中，取得良好效果。

  2024年03期 v.50;No.549 86-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 2367K]
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• 基于RuoYi-Cloud的劳动教育平台建设

  张家铭;周杰;周北平;

  为帮助学生学习劳动文化、进行劳动实践，辅助教师精准地安排和开展劳动教学活动，设计且实现了一款基于RuoYi-Cloud框架的劳动教育系统，具有劳动教育管理、选课管理、在线学习、学业预警、系统监控、数据分析等功能，使用RuoYi-Cloud框架开发降低了开发和维护成本，提高了开发效率。采用微服务架构，实现对用户友好的界面和高度可扩展的后端功能，优化了系统的响应时间和资源利用率确保系统高效运行，系统的灵活性和扩展性为未来的功能扩展提供良好的基础。系统为劳动教育实施提供可靠解决方案，通过对系统的实际应用和用户反馈，系统对劳动教育领域有一定参考价值。

  2024年03期 v.50;No.549 92-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 3198K]
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嵌入式技术

• 用于FPGA平台上图像快速旋转的改进CORDIC算法

  高宇杰;李武森;戚云菲;陈文建;

  坐标旋转数字算法（CORDIC）被广泛应用于消旋、相机边框等系统中。在对传统CORDIC算法分析的基础上提出了重编码预测和多倍迭代优化的方法，并用MATLAB进行了仿真，又在VIVADO上进行了FPGA验证与对比。实验结果表明，上述优化相对传统CORDIC算法以及VIVADO自带的CORDIC IP核显著减少了迭代次数，消耗了更少的资源，计算的精度也有了一定的提升。

  2024年03期 v.50;No.549 100-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1533K]
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商业航天

• 星载高增益宽频带高指向性阵列天线设计

  金宇婷;邢斯瑞;安向东;吴简;

  针对卫星对X波段通信系统电磁波传输的需求，设计了一款新型X波段高增益宽频带高指向性微带阵列天线。采用平面多层板形式，通过多种技术手段改善天线性能。阵列天线采用侧馈的能量输入方式、多层缝隙耦合馈电设计提高天线带宽，同时将辐射层和馈电网络层分离以减小电磁波串扰和提升分离设计简约度，增加金属反射层以提高天线正向增益和前后比。根据工程总体需求，共设计了64阵元和256阵元的矩形微带阵列天线。两种天线经加工测试结果与仿真结果基本一致。该天线实现了高增益、宽频带、高指向性等性能指标，对X波段星地无线通信系统的设计有一定指导意义。

  2024年03期 v.50;No.549 104-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 1932K]
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• Turbo译码SOVA算法的研究与实现

  王丹飞;宋俊慷;夏慧宁;

  针对低轨道卫星通信的应用需求，为了降低干扰，减小负荷，通常采用卷积码、Turbo码等信道编码的方法提升传输的可靠性能。Turbo码是一种具有接近香农极限定理的优异信道码，SOVA译码是Turbo码的一种译码方法。以CCSDS推荐的Turbo码为例，研究了网格图在SOVA译码过程中的功能和用法，并与Viterbi译码进行了对比，并基于网格图详细阐述了SOVA译码的原理和实现步骤，最后对SOVA译码的实现过程进行了仿真验证。该方法已实际应用于项目，经测试该方法实现简单，获得了良好的信道编码增益。

  2024年03期 v.50;No.549 109-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 2132K]
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• 石墨烯膜实现超高压太阳电池阵的静电防护

  张琦;兰志成;崔新宇;张伟;

  针对空间电站太阳电池阵容易在超高压工作下出现静电损伤的问题，通过研制具备高透过率和导电性的石墨烯透明导电膜，实现了全柔性太阳电池组件表面零电位，达到静电泄放的目的。在750 V串间高压的试验条件下，石墨烯膜封装的全柔性太阳电池组件未出现放电现象，电性能未发生变化，证明了石墨烯膜在超高压条件下的静电防护能力。

  2024年03期 v.50;No.549 115-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1552K]
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