• 2018年 第41卷 第5期 刊出日期：2018-10-28 上一期 下一期

综述

• 面向5G的定位技术研究综述
• 张平, 陈昊
• 北京邮电大学学报. 2018, 41(5): 1-12. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-185
• 摘要 ( 1333 )     PDF ( 3209 ) HTML     　　
• 连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低时延高可靠是第5代移动通信系统（5G）四大主要技术场景.移动台的位置信息不仅是新业务的需求，更能有效应对5G新业务在流量密度、连接数量、超低时延、高可靠性、高移动性上面临的挑战.针对面向5G的定位技术研究展开综述，并对定位技术涉及的主要方向进行了分析；从5G主要技术场景的需求分析入手，介绍了现有定位技术面向5G需求的研究进展；通过对定位技术的分类，归纳总结了有助于定位的5G技术；分析了5G移动台定位面临的挑战，给出了未来的研究方向.
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• 面向5G大连接场景的eMTC技术解析
• 温向明, 潘奇, 路兆铭, 景文鹏, 李琳佩
• 北京邮电大学学报. 2018, 41(5): 13-19. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-164
• 摘要 ( 767 )     PDF ( 1457 ) HTML     　　
• 针对第3代合作伙伴计划（3GPP）提出的增强型机器类型通信（eMTC）技术方案，总结了eMTC在第5代移动通信系统（5G）大连接场景下的一系列技术改进，从系统成本与复杂度、网络覆盖范围和功耗3个方面对其进行了讨论与分析，并介绍了Rel-14 eMTC的主要增强与演进技术，最后根据目前物联网所面临的问题，对eMTC未来的发展趋势进行了阐述与分析.
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• 5G蜂窝物联网关键技术分析
• 易芝玲, 崔春风, 韩双锋, 潘成康, 陈亚迷
• 北京邮电大学学报. 2018, 41(5): 20-25. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-192
• 摘要 ( 928 )     HTML     　　
• 讨论了蜂窝物联网（C-IoT）技术的现状，针对增强机器类通信和窄带物联网技术标准，提出了2种现网快速部署方案，并进一步指出了C-IoT面向第5代移动通信系统（5G）的演进路径，包括网络功能虚拟化、软件定义网络、移动边缘计算和大数据分析等关键技术以及面临的安全风险.对关键技术以及解决方案进行了详细分析，结果表明，5G C-IoT可有效扩展C-IoT业务能力.
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• 第5代移动通信系统的设计与标准化进展
• 孙韶辉, 高秋彬, 杜滢, 刘晓峰, 艾明
• 北京邮电大学学报. 2018, 41(5): 26-43. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-195
• 摘要 ( 796 )     PDF ( 1803 ) HTML     　　
• 通过对第5代移动通信系统（5G）需求指标、国际标准化组织工作计划的介绍以及基于3GPP R15的5G新空口物理层关键技术、空口协议栈过程、接入网架构与接口设计、基于服务化架构的核心网关键技术，描述了一个较为完整的5G系统设计和标准化进展情况，使读者能够对5G技术整体设计思路、方案和特点有一个清晰认识，并对5G标准化内容有较为充分地了解.
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• 5G新空口eMBB业务外场试验最新进展
• 刘光毅, 郑毅, 王飞, 刘建军, 王启星
• 北京邮电大学学报. 2018, 41(5): 44-51. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-206
• 摘要 ( 633 )     PDF ( 759 ) HTML     　　
• 结合第3代移动通信合作伙伴计划（3GPP）标准的最新进展，围绕第5代移动通信系统（5G）面向商用的产品研发、设计和选择了5G新空口（NR）系统的基站样机，并在典型的城区外场环境开展了5G增强移动宽带（eMBB）业务的外场试验，针对5G系统的峰值速率、小区吞吐量、覆盖能力、空口时延等性能进行了测试验证.测试结果充分证明，5G NR系统可以满足标准最初设立的性能需求指标.
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• B5G系统中基于无线大数据的新兴技术
• 张四海, 张建华, 陈颖, 朱近康
• 北京邮电大学学报. 2018, 41(5): 52-61. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-258
• 摘要 ( 704 )     PDF ( 880 ) HTML     　　
• 基于无线大数据（WBD）和人工智能（AI）的通信技术（涵盖物理层、网络层和应用层）被认为是最有前景的研究之一.该领域三项有趣的研究工作包括信道建模、大规模接入和网络拓扑设计.信道建模部分从机器学习在无线信道建模中应用的可行方法入手，介绍了参数估计中的主流方法，即信道多径聚类，该方法对于未来的研究具有重要意义.大规模接入部分关注分形现象及其在无线网络中的可能应用，主要研究了分形D2D社交网络的最大容量.网络拓扑设计部分介绍了如何利用移动用户的动态移动性特征来减少超密集网络（UDN）中的无线资源消耗.这些工作被认为是5G后有发展前景的研究领域，无线大数据分析为相关研究的未来工作提供了可能线索.
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• IMT-2020信道模型标准综述
• 田磊, 张建华
• 北京邮电大学学报. 2018, 41(5): 62-68. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-211
• 摘要 ( 1392 )     PDF ( 1789 ) HTML     　　
• 鉴于信道模型本身的复杂性和其在技术评估中的标尺作用，面向第5代移动通信系统（5G）评估的需求，对比国际电信联盟无线部（ITU）第4代移动通信系统评估信道模型标准，重点阐述了5G信道模型标准的主要特点和仿真方法，如场景参数配置、仿真流程、先进信道特性等，可帮助读者深入了解ITU 5G信道模型标准的原理，促进5G的仿真评估和后续研发.
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• 面向5G的物理层安全技术综述
• 任品毅, 唐晓
• 北京邮电大学学报. 2018, 41(5): 69-77. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-205
• 摘要 ( 992 )     PDF ( 1220 ) HTML     　　
• 从3个方面对第5代移动通信系统（5G）中物理层安全技术的研究和应用进行了回顾，包括5G中的新型传输技术与物理层安全技术的结合、5G新型网络场景下的安全保障以及5G中新型安全威胁的应对.综述了最新的研究成果，指出了尚待解决的问题和未来的研究方向.
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论文

• 服务化的5G核心网切片管理系统研究与实现
• 马璐, 王鲁晗, 陈炜, 温向明, 王少春
• 北京邮电大学学报. 2018, 41(5): 78-85. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-165
• 摘要 ( 466 )     PDF ( 950 ) HTML     　　
• 提出了一种服务化的第5代移动通信系统（5G）核心网切片架构，设计和实现了服务化的5G核心网切片管理系统原型验证平台.该平台基于软件定义网络和网络功能虚拟化技术，能够支持多设备厂商、多运营商共享基础网络设施和核心网切片的动态管理，并能为不同场景的用户提供可靠和定制化的网络服务.
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• 5G中多接入边缘计算的联合部署架构设计
• 陈昕, 温向明, 王鲁晗, 路兆铭
• 北京邮电大学学报. 2018, 41(5): 86-91,97. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-169
• 摘要 ( 516 )     PDF ( 850 ) HTML     　　
• 提出了多接入边缘计算（MEC）在接入侧和核心网中的联合部署架构.利用容器和微服务模式设计MEC的敏捷部署方案，通过修改基站的数据面协议栈，完成MEC流量高效地分辨和调度，并基于智能域名解析，实现接入网、核心网中MEC业务的智能联合调度.实验测试结果表明，该架构能够根据业务特性合理地分配分布式的MEC处理节点，降低了完成任务的时延，提升了可扩展性.相较于独立部署架构和传统的业务分配方式，本架构在第5代移动通信系统（5G）的网络低时延场景下具有更好的性能.
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• 面向5G的递增冗余HARQ传输方案研究
• 张睿, 朱敏, 张冀, 冯丹, 白宝明
• 北京邮电大学学报. 2018, 41(5): 92-97. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-161
• 摘要 ( 655 )     PDF ( 776 ) HTML     　　
• 针对原有固定重传起始位置方案所存在的问题，基于第5代移动通信系统（5G）的混合自动重传请求（HARQ）传输策略，提出了一种重传位置灵活可变的动态低密度校验码递增冗余HARQ传输方案.与5G标准中的现有方案相比，在每次传输长度相同的情况下，该方案具有较低的译码复杂度和译码时延.仿真结果表明，所提出的方案在不同初传码率和不同调制方式下比5G现有方案均有一定的性能提升.
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• URLLC业务概率时延约束及资源预留的分析与研究
• 高月红, 李岚, 张欣, 杨鸿文
• 北京邮电大学学报. 2018, 41(5): 98-102. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-155
• 摘要 ( 519 )     PDF ( 808 ) HTML     　　
• 分析了第5代移动通信系统（5G）中超可靠低时延通信（URLLC）业务与增强移动带宽（eMBB）业务共存时，资源预留分配策略对URLLC业务的时延保障程度以及对eMBB业务服务质量的影响程度.基于随机网络演算分析理论，推导了满足URLLC业务概率时延约束要求的前提下所需的资源预留比例，即满足URLLC业务时延要求的最小门限值.此外，分析了eMBB业务的时延性能.研究结果表明，在系统总资源固定的情况下，为URLLC业务预留一定比例的资源后，eMBB业务的时延分布会受到一定程度的影响，其时延分布的恶化程度与资源预留比例密切相关.
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• 一种物联网系统层次型抗毁性拓扑构建方法
• 陈雯柏, 崔晓丽, 郝翠, 王文凯
• 北京邮电大学学报. 2018, 41(5): 103-109,114. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-172
• 摘要 ( 456 )     PDF ( 656 ) HTML     　　
• 针对物联网系统复杂应用环境中由关键节点失效导致的系统拓扑结构的脆弱性问题，提出了一种抗毁性k-连通拓扑结构的构建方法.首先把系统分成若干个互不交叠的簇，然后对网络中存在的关键节点进行检测，并利用簇头节点的移动性构建以关键节点为中心的局部k-连通拓扑结构，达到去除关键节点和提高网络抗毁性的目的.构建了簇间的k-连通拓扑结构，给出了物联网智能安防系统应用仿真实验，并通过节点的介数中心性、网络的平均连通度和网络的鲁棒性验证了所提抗毁性方案的可行性和有效性.
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• 基于子前导序列的IoT系统随机接入方案
• 郭伯仁, 张欣, 杨鸿文
• 北京邮电大学学报. 2018, 41(5): 110-114. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-175
• 摘要 ( 430 )     PDF ( 581 ) HTML     　　
• 为了降低物联网（IoT）系统中通信设备的平均接入时延，提高接入成功率，设计了一种适用于大量通信设备竞争接入的前导序列，并提出了相应的随机接入方案.该随机接入前导序列主要基于对原序列的频分复用，增加了可用的前导序列数量，从而降低了接入冲突概率，减少了接入冲突所造成的接入时延与物理上行共享信道资源的浪费.仿真结果表明，该随机接入冲突检测算法可以有效地降低IoT系统中通信设备的平均接入时延，提高通信设备的接入成功率.
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• 一种基于C-RAN的BBU负载均衡优化算法
• 王亚鑫, 杨大成
• 北京邮电大学学报. 2018, 41(5): 115-119. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-242
• 摘要 ( 414 )     PDF ( 298 ) HTML     　　
• 基于软定义无线电（SDR）和虚拟机（VM）迁移技术的云无线接入网（C-RAN）是第5代移动通信系统（5G）系统中的一种灵活架构，基于该架构提出了一种优化算法，可以根据系统状态动态计算基带处理单元（BBU）的最佳负载范围，并考虑用切换效率来控制额外的资源消耗.仿真结果表明，该算法能够自动选取合适的BBU工作负载范围，并在较低的切换损耗下维持BBU在该范围内工作.
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• 多用户最佳中继NOMA系统性能研究
• 李美玲, 田莉莉, 王安红, 路兆铭, 梁杰
• 北京邮电大学学报. 2018, 41(5): 120-125. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-173
• 摘要 ( 390 )     PDF ( 797 ) HTML     　　
• 针对多用户多中继非正交多址（NOMA）接入系统，提出了基于全双工解码转发的多用户最佳中继NOMA系统.基于最大最小准则，提出了可使目的用户获得信息速率最大化的最佳中继选择方案；分析了目的用户中断概率，推导了其闭合表达式.仿真结果表明，若不考虑优化的用户排序，所提最佳中继选择方案的优势与用户个数和中继转发功率有关；若考虑优化的用户排序，采用所提最佳中继选择方案始终可以实现最佳的目的用户性能.
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• 网络连通度约束下低开销的拓扑控制
• 许蒙蒙, 徐恒舟, 朱海, 王宝凤
• 北京邮电大学学报. 2018, 41(5): 126-130. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-186
• 摘要 ( 380 )     PDF ( 478 ) HTML     　　
• 为实现网络开销与网络连通度的权衡设计，分别基于链路添加和链路删除提出2个启发式的拓扑构建算法.通过采用网络图的代数连通度，并定义无线链路的连通度开销比这一新的拓扑度量，计算每条链路在拓扑优化中的权值.所提的启发式算法可根据该链路权值进行无线链路的添加或删除.设计了若干网络开销函数，以满足不同的网络场景.仿真结果表明，所提的启发式算法能够生成低开销的网络拓扑，同时满足给定的连通度约束.
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研究报告

• 面向5G海量网管数据的故障溯源技术
• 陈墨, 金磊, 龚向阳, 满毅
• 北京邮电大学学报. 2018, 41(5): 131-136,142. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-193
• 摘要 ( 411 )     PDF ( 716 ) HTML     　　
• 针对第5代移动通信系统（5G）环境下海量网管数据溯源难、关联挖掘冗余度大的问题，结合时间约束、滑动时间窗和分类层次技术，提出了一种基于网络拓扑的时序告警关联挖掘算法.该算法可以有效缩减候选集，实现对海量网管数据高效压缩和快速溯源.仿真结果表明，改进后的故障溯源候选集在拓扑上具有实际关联性，对比其他关联算法更有效.
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• 基于GSM-MBM的无线携能协作系统性能分析
• 金小萍, 杨玲玲, 金宁, 李正权
• 北京邮电大学学报. 2018, 41(5): 137-142. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-188
• 摘要 ( 445 )     PDF ( 370 ) HTML     　　
• 为了提高无线携能（SWIPT）空间调制协作系统的信息传输效率，对系统中继端信号处理方式进行了改进，提出了基于广义空间媒介调制（GSM-MBM）的无线携能协作系统.在中继处激活多根天线，并在天线附近安装射频镜，通过激活不同射频镜的方式构建不同信道路径，以此来携带额外的信息比特.通过理论推导出系统传输效率、平均成对错误概率和能耗增益，并进行了蒙特卡罗仿真.仿真结果显示，与单输入多输出媒介索引调制-SWIPT、基于媒介空间调制-SWIPT系统相比，新方案不仅提高了传输效率，而且还降低了误码率和能耗；与空间调制-SWIPT系统相比，在相同传输效率下误码率略高，但所需的发射天线数大幅度降低，从而降低了系统实现的复杂性和成本.
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• 面向5G无缝连接的云无线接入网系统及实现
• 王子凡, 温向明, 陈亚文, 路兆铭, 常东旭
• 北京邮电大学学报. 2018, 41(5): 143-148,158. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-177
• 摘要 ( 557 )     PDF ( 1000 ) HTML     　　
• 基于云无线接入网（C-RAN）灵活的无线功能部署模式，提出了面向第5代移动通信系统（5G）无缝连接的C-RAN架构，继而基于开源虚拟化的软件无线电系统OpenAirInterface搭建了C-RAN演示平台.面向5G无缝连接的C-RAN演示平台实现了完整的蜂窝通信功能，既可以对接虚拟化的核心网，也支持用户设备的高效无缝接入，并且具备较高的可扩展性，可以面向5G新型需求和场景进行持续更新.
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• 一种基于EP的自适应大规模MIMO信号检测算法
• 欧泽良, 杨鸿文
• 北京邮电大学学报. 2018, 41(5): 149-152. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-181
• 摘要 ( 427 )     PDF ( 564 ) HTML     　　
• 大规模天线下信号检测必须兼顾运算复杂度和性能，而传统算法难以满足要求，为此，结合循环冗余校验码，提出了一种基于期望传播的自适应大规模多输入多输出系统信号检测算法.仿真结果表明，该算法能降低运算复杂度，并保持良好的性能.
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• 大规模MIMO系统中基于OMP的混合波束赋形方法
• 程振桥, 韦再雪, 杨鸿文
• 北京邮电大学学报. 2018, 41(5): 153-158. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-194
• 摘要 ( 785 )     PDF ( 652 ) HTML     　　
• 为了在大规模多输入多输出（MIMO）系统中实现低开销、低成本的可靠通信，通过基于正交匹配追踪（OMP）算法的混合波束赋形，在低开销硬件限制下，探究了射频链路的数量、模数转换器数量、有限移相器精度的变化对混合波束赋形系统性能的影响，并与理想情况下的数字波束赋形性能进行对比.仿真结果表明，在射频链路中模数转换器数量较少和移相器精度较低时，基于此算法的波束赋形方案能够达到与理想数字波束赋形系统相近的性能指标.
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