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技术 15

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物联网 11

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多天线非正交多址接入技术：综述 Regular Papers

Fei-yan TIAN, Xiao-ming CHEN

《信息与电子工程前沿（英文）》 2019年第20卷第12期页码 1665-1697 doi: 10.1631/FITEE.1900405

摘要：作为一种前沿的物理层技术，非正交多址接入技术允许多用户共享同一时空资源，因此增加了可接入用户数量，从而改善频谱效率。在第5代及未来无线通信网络中，非正交多址接入技术为实现大规模万物互联提供了可行方案。为解决这些问题，多天线技术凭借其在空间自由度上的优势，已被广泛应用于非正交多址接入系统。本文针对多天线技术在非正交多址接入系统中各种各样的应用提供了一个全面综述，主要强调其在消除空间干扰和降低实施复杂度上的优势。特别地，详细调查了多天线技术在两用户、多用户、大规模连接和异构非正交多址接入系统中的应用。最后，预测了未来相关研究方向与挑战。

关键词：非正交多址接入；多天线技术；B5G；物联网

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未来无线网络的非正交多址接入技术 None

Zhi-guo DING, Mai XU, Yan CHEN, Mu-gen PENG, H. Vincent POOR

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第3期页码 322-339 doi: 10.1631/FITEE.1800051

摘要：本文就新兴通信技术——非正交多址接入（non-orthogonal multiple access, NOMA）——对未来无线网络的影响进行了全面综述。具体地，介绍了NOMA原理对下一代多址接入技术设计的影响。讨论了NOMA在其他先进通信技术上的应用，包括无线缓存、多入多出技术、毫米波通信以及协同中继。阐述了NOMA对蜂窝网络之外通信系统的影响，例如数字电视、卫星通信、车联网及可见光通信。最后，讨论并总结了NOMA的主要研究挑战及未来发展方向。

关键词：非正交多址；多天线技术；毫米波；混合多址；无线缓存；协作非正交多址；可见光通信

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面向5G及未来系统的增强上行非正交多址技术研究 None

Wen-jia LIU, Xiao-lin HOU, Lan CHEN

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第3期页码 340-356 doi: 10.1631/FITEE.1700842

摘要：上行非正交多址（NOMA）是一项满足第五代（5G）及未来系统需求的有前景的技术。学术界和工业界提出了各种各样的NOMA方案，然而大部分方案均假设相等平均接收功率，该假设会限制性能。为满足5G系统海量连接与高可靠性需求，本文将不等接收功率看作多址签名的一部分，为上行NOMA系统提出3项增强方案。仿真结果表明，在400%超载因子、固定签名分配的上行NOMA系统中，在0.1块差错率（BLER）时，与现有NOMA方案和正交多址（OMA）相比，结合多级平均接收功率和序列分组的现有NOMA方案可以分别获得在随机选择多址签名条件下，多级功率会减小碰撞概率进而提升性能。此外，GWBE序列可以达到比现有序列更低的BLER，且SNR增益在低BLER需求时更加明显。

关键词：上行非正交多址；Generalized Welch界等式；多级接收功率；序列分组

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基于非正交多址接入的雾无线接入网络中网络效益最大化的资源分配：博弈论方法 Research Article

曹雪妍,闫实,张洪铭

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第10期页码 1546-1561 doi: 10.1631/FITEE.2100341

摘要：

基于非正交多址接入(NOMA)的雾无线接入网(F-RANs)提供了高频谱效率、超低延迟和巨大的网络吞吐量，这得益于雾接入点(F-APs)的边缘计算和通信功能。

关键词：雾无线接入网；非正交多址接入；博弈论；缓存放置；资源分配

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应用于5G/WLAN频段的MIMO手持天线 Correspondences

Yong CHENG, Jing LU, Bing-qing SHENG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第1期页码 182-187 doi: 10.1631/FITEE.1900478

摘要：提出一种用于便携式终端的多输入多输出（MIMO）天线。手持终端天线的工作频带为5G（3.4–3.8 GHz）和WLAN（5.150–5.925 GHz）。5G和WLAN频段的天线单元交错放置，尽量保证同频单元间距离较远，以减少天线元件间的耦合。所有天线元件回波损耗均大于6 dB。所有元件间隔离度大于14 dB。高频天线辐射效率大于50%，低频天线辐射效率大于40%。所有元件远场增益大于2.2 dBi。

关键词：第五代通信系统（5G）；手持天线；MIMO天线；去耦技术

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后5G与6G天线系统技术演进与创新 Editorial

Bao-yan DUAN

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第1期页码 1-3 doi: 10.1631/FITEE.2010000

摘要：与5G相比，6G可实现更快的接入速率（10～100倍以上）、更低的接入延迟、更广泛深入的通信覆盖以及更优的能量和频谱效率，使得天线和射频（RF）系统的材料、工艺、技术及形式不断演进。作为6G潜在发展方向之一，星联网（IoS）为实现全时空覆盖，需要Ka与其它频段的多种天线系统的支撑。近年来，太赫兹（THz）技术愈加引起学术界和工业界的广泛关注，是国际公认的前沿技术之一。 2.为此，天线设计者和工程师需研究不同场景与应用中不同传输信道特性天线的性能。 4. 测量技术的变革在5G时代，传统测量策略与方法、测试指标甚至概念可能不再适用于新的5G空口技术（OTA）。此外，通过探讨超表面天线的功能特性，展示了超表面天线技术在天线创新设计中的广阔应用前景。作为5G技术演进的延续，6G以其高数据速率、低延迟等特点备受关注。提出的天线单元具有宽带和高效率特点，有望成为5G无线通信终端天线的候选方案之一。 5G技术演进推动了天线系统创新。

关键词： None

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适用于全金属外壳5G多输入多输出智能终端的零净空正交同频天线对 Correspondence

常乐1,贺文宝1,陈小民2,檀笑雪1,陈娟1,康凯3,杨阳4

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第10期页码 1562-1567 doi: 10.1631/FITEE.2200119

摘要：

本文首次提出零净空天线对，可适用于全金属外壳第五代移动通信技术（5G）多输入多输出（MIMO）智能终端。该天线对是金属边框上的T形槽结构，可以看作由两个对称的口对口开口槽构成。该结构存在两种工作于半波模式的极化正交特征模：对于同相电流环模式，两个开口槽相位相反，可以通过在缝隙处建立电位差来激励；对于槽模式，两个开口槽相位相同，可由一个对称馈电网络来激励。得益于T形槽位于侧边边框，不需要天线净空，非常适用于现代全面屏智能终端，终端后盖可采用金属材质，适用于全金属外壳终端。本文加工了一个Sub-6 GHz的四天线阵列来验证其可行性。在3.4–3.6 GHz，两对天线对的隔离性均优于16.9 dB，任意两个天线之间的包络相关系数（ECC）均小于0.13，两种模式的总效率范围分别为43.5%–61.9%和40.5%

关键词：天线对；第五代移动通信技术（5G）；Sub-6 GHz；极化正交；智能终端；智能手机；零净空；全金属外壳；多输入多输出（MIMO）

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6G广域时延敏感物联网——移动边缘计算使能的非地面网络设计 Article

刘承骁, 冯伟, 陶晓明, 葛宁

《工程（英文）》 2022年第8卷第1期页码 96-107 doi: 10.1016/j.eng.2021.11.002

摘要：

在即将到来的第六代移动通信技术（6G）时代，广域时延敏感物联网（IoT）需求不断增加。由于传统蜂窝技术难以直接用于广域时延敏感IoT，因此使用非地面基础设施，包括卫星和无人机（UAV）等，基于无蜂窝网络架构构建非地面网络（NTN）亟待研究。

关键词：无蜂窝移动边缘计算非地面网络第六代移动通信技术广域时延敏感物联网

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5G应用下的MIMO阵列天线去耦方法综述 Review Articles

Xiao-xi ZHANG, Ai-di REN, Ying LIU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第1期页码 62-71 doi: 10.1631/FITEE.1900466

摘要：提出一种面向微纳卫星的自主汽化管理液氨推进系统。相比常规冷气或液化气推进系统，提出多路平行筛孔式汽化装置和对应汽化控制方法。所提方案有效解决了液氨高汽化潜热和不易完全汽化的问题，从而发挥液氨推进剂高贮存密度和高比冲性能优势。此外，重点分析自主汽化管理液氨推进系统的工作流程及其涉及的物理化学过程和数学模型。综合考虑推力表现和能源效率，提出最优系统推力控制策略。地面测试表明，自主汽化管理液氨推进系统总重1.8 kg（包含0.34 kg液氨推进剂），比冲达到100 s，系统功耗在10 W以下。自主汽化管理液氨推进系统具有高比冲、低功耗、可实现性强、推力输出均一稳定等特点，适合微纳卫星在轨应用。

关键词： MIMO阵列；5G手机；去耦方法

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一种用于用户端设备且工作在2G/3G/4G/IMT/5G频段的小型化超宽带交叉振子天线 Correspondences

郭景丽1,崔伦1,刘英1,孙保华1,李肖锋2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第2期页码 339-345 doi: 10.1631/FITEE.2000456

摘要：设计了一种用于用户端设备（CPE）且工作在2G/3G/4G/IMT/5G频段的小型化超宽带交叉振子天线。单个交叉振子的双臂由阶梯型枝节组成，天线的带宽不但能够通过选择阶梯型枝节的阶数来控制，还可以通过延伸枝节末端来展宽。偶极子通过连接在同轴线上的微带枝节来馈电。此外，通过在交叉振子下方增加开缝的寄生贴片，天线整体的带宽能够扩展到5G sub-6 GHz频段。此外，对天线结构进行了加工和测试。结果表明天线的10 dB相对带宽为147.3 %（0.77–5.07 GHz），双端口之间的隔离度优于20 dB。

关键词： 5G；交叉振子；双极化天线；终端天线；超宽带

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5G演进推动天线系统创新 Correspondences

Feng GAO, Peng GAO, Wen-tao ZHU, Chen-xi ZHANG, Xian-kun MENG, Run-hong SHAN

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第1期页码 188-194 doi: 10.1631/FITEE.1900561

摘要：介绍第一代（1G）到第五代（5G）移动通信系统及其天线系统的基本概念、背景和发展历程。阐明5G组网和天线系统优化要求，并介绍三维阵列天线基本原理。提出大规模多输入多输出（MIMO）天线阵列权值优化方法，并进行仿真验证。最后，提出解决5G天线系统功耗问题的几点建议。

关键词：第五代通信系统（5G）；大规模多输入多输出（MIMO）天线阵列；功耗；权值优化

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基于 5G技术的教育信息化应用研究

卢向群,孙禹

《中国工程科学》 2019年第21卷第6期页码 120-128 doi: 10.15302/J-SSCAE-2019.06.020

摘要：

教育信息化日益普及，智慧学习空间不断出现，学生对学习内容的个性化、便捷化、多样化需求也日益凸显，而第五代移动通信（ 5G）技术以其大带宽、超高可靠、超低时延、大规模物联等特征，将成为教育网络甚至教育现代化建设的使能技术。本文重点探索 5G技术的教育信息化应用，在梳理教育信息化主要特征的基础上，分析了我国教育网络面临的技术挑战，从教学、教研、教育管理三方面着手，论证提出相应的 5G应用场景，形成 5G教育信息化总体视图。面向 2035年， 5G的技术普及与应用拓展，将不断丰富教育场景的内涵，推动教育场景的变革，成为我国教育信息化创新的原生动力。

关键词：教育信息技术教育信息化 5G 技术应用场景

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用于5G的毫米波宽角扫描天线 Article

Raj Mittra, Abdelkhalek Nasri, Ravi Kumar Arya

《工程（英文）》 2022年第11卷第4期页码 60-73 doi: 10.1016/j.eng.2021.10.017

摘要：

第五代（5G）网络通信系统主要工作在毫米波波段，预计可以提供数千兆的数据速率，这是目前使用无线服务（包括低于6 GHz的频段）所无法实现的本文简要综述了几种现有的用于5G应用的毫米波相控阵设计。首先，介绍了低剖面天线阵列设计，包括固定波束和仅在一个平面上扫描波束的两种设计类型。随后，介绍了具有二维（2D）扫描能力的阵列系统，该系统对于大多数5G应用而言具有重要意义。接下来，在本文的主体部分，讨论了两种不同的扫描阵列设计策略，这两种策略都规避了用传统移相器来实现波束扫描。在此背景下，本文提出了两种不同的天线系统，这两种天线系统在毫米波范围内具有理想的2D扫描性能。第一种天线系统是龙伯透镜，该透镜由2D波导阵列或微带贴片天线阵列激励，以实现2D扫描能力。本文还介绍了通过使用可重构的超表面类型的面板来实现一维（1D）和2D扫描的新技术。

关键词：龙伯透镜扫描阵列毫米波天线可切换移相器可重构超表面

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5G最小代价多播网络中的次优编码子图算法 None

Feng WEI, Wei-xia ZOU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第5期页码 662-673 doi: 10.1631/FITEE.1700020

摘要：为降低具有控制—数据分离架构的5G网络中多播的传输代价，本文关注无线网络中两多播共存时的功率代价最小网络编码子图形成问题。提出两个基于Steiner树的扩展次优算法：当两个具有相同吞吐量的多播组共存时，C1CPE算法通过复用拓扑中已经占用链路的方式寻找可行的最小代价方案，并采用节点涂色的方式保证网络编码方案可解码。另外，针对两多播组的源点和目的点相同的特殊情况，在C1CPE算法基础上提出E-SCTF算法。此算法精简了涂色方案，通过理论分析可知此算法复杂度比C1CPE算法低。

关键词：网络编码子图；最小功率代价；5G；分离架构