电信科学

基于消息传递的大规模多用户MIMO低复杂度的检测算法

王琼,叶伟,吉明明

2017, 33(9): 1-9. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017213

摘要 ( 272 )

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针对大规模多用户多输入多输出（MIMO）系统中基站端检测复杂度高的问题，提出了一种低复杂度、基于强制收敛的变量节点全信息高斯消息传播迭代检测（VFI-GMPID-FC）算法。首先对传统的 GMPID算法进行改进，得到VFI-GMPID算法，VFI-GMPID算法的检测性能逼近最小均方误差检测（MMSE）算法，但复杂度要大大低于MMSE算法。然后结合强制收敛思想和VFI-GMPID，提出VFI-GMPID-FC算法，进一步降低算法复杂度，提升检测效率。最后通过仿真结果表明，所提算法在保证检测性能的同时，能有效地降低算法的复杂度。

莱斯衰落信道下大规模MIMO系统中的信道估计方法

王雪丽,王海泉,李肖,杨大款

2017, 33(9): 10-19. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017257

摘要 ( 506 )

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日趋重要的高速移动工具，如高速铁路、无人驾驶飞机等，大多都处在开阔地带。由于视距传播的存在，瑞利衰落模型已经不能很好地描述该环境下的信道情况，而莱斯衰落信道模型由视距分量和多径分量组成，更能准确地表述上述信道变化。基于此模型，在大规模天线系统下，在已存在的基于叠加训练序列信道估计方法的基础上，提出了改进的信道估计方法和对应的解码方法。改进后的信道估计方法分为直射分量已知和未知两种情况，分别推导了相应的信道估计公式和解码方法。数值仿真结果验证了本文所提方案性能的优越性。

超密集网基于干扰公平及多维协作的虚拟小区生成算法

赵晓宁,孙长印,梁彦霞

2017, 33(9): 20-27. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017228

摘要 ( 354 )

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在超密集网络场景中，小区密度持续增加使得干扰关系更加复杂，重叠虚拟小区结构使得资源分配深度耦合，导致虚拟小区选择成为影响系统性能的因素之一。为此，针对虚拟小区边权重设计，采用联合资源分配前置化思想，提出一种综合了干扰公平功率分配、MU-MIMO配对及协作传输诸增益因素的权重方案。针对虚拟小区成簇，基于提出的权重设计准则，通过最大权重成对小区成簇算法实现虚拟小区可重叠成簇。仿真结果表明，提出的虚拟小区生成算法可在低计算复杂度的前提下保证系统性能的改善。

基于干扰相似度的多话题演化模型

陈叶斐,张学军,黄卫东

2017, 33(9): 28-35. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017204

摘要 ( 287 )

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当前演化模型研究中，主要是单一话题在网络中的传播，较少考虑多话题之间的相互影响因素。在SIR 模型的基础上提出了基于干扰相似度的多话题演化模型，该模型中的干扰是通过话题相似度对传播概率的影响来表征的。仿真结果表明，在临界值以内，正负两种趋向的话题相似度分别对话题演化的进程起到加强或阻碍作用，作用程度随着被干扰节点的度而变化，分别表现为正向相似度下的演化一致性和负向相似度下的演化分离性。超过临界值时，加强或阻碍作用均趋于饱和。

大规模天线SWIPT的安全速率性能分析

鲍慧,张敏敏,姚亚青,王辉

2017, 33(9): 36-43. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017210

摘要 ( 345 )

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多入单出广播系统中，现有研究均是在完整信道状态信息下来优化单用户安全速率，而实际上，系统中不可能只存在一个用户，基站往往接收到的也是不完整信道状态信息。针对此问题，提出了一种顽健性波束成形方案。在多用户情况下，考虑信道估计误差对系统安全速率的影响，采用粒子群算法来联合优化发射波束成形矢量、人工噪声协方差和功率分流比，从而在确保用户收集一定能量的同时最大化安全传输速率。仿真结果表明，所提方案相对于理想情况下的安全速率略微降低，但考虑到存在窃听用户和估计误差的情况，对实际系统具有指导意义。

八波束STBC-BF发射方案中天线选择技术的应用

王曼,战金龙

2017, 33(9): 44-49. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017242

摘要 ( 380 )

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提出了大规模MIMO系统空时编码结合特征波束成形（STBC-BF）方案中的天线选择技术。发射符号空时分组编码后经天线阵列加权，形成特征波束，利用天线选择技术对发射天线和接收天线进行选择，接收端采用传统译码方法进行译码。该方案既可以获得空间分集增益和阵列增益，又能减少射频链路的数目，从而降低计算复杂度。仿真结果表明了该方案的有效性。

基于变量节点串行策略的SCMA低复杂度译码研究

吉明明,郑建宏

2017, 33(9): 50-57. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017226

摘要 ( 285 )

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稀疏码多址接入（SCMA）技术作为5G无线通信网络的一个竞争性的非正交多址方案，具有广阔的应用前景。但目前基于SCMA的上行链路均采用泛洪方案的消息传递算法（MPA）进行译码，无论是检测的复杂度还是收敛速度都不甚理想。提出一种改变信息更新策略的串行消息传递算法——S-MPA（serial MPA），按照变量节点的次序进行消息处理和传递，每一个变量节点同时进行校验消息的接收和变量消息的发送。理论和仿真结果表明，该算法不仅能保持良好的性能，而且也有较低的解码复杂度。

SLSB-forest：高维数据的近似k近邻查询

钱途,钱江波,董一鸿,陈华辉

2017, 33(9): 58-68. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017193

摘要 ( 416 )

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近似 k 近邻查询的研究一直受到广泛关注，局部敏感散列（LSH）是解决此问题的主流方法之一。LSH 及目前大部分改进版本都会面临以下问题：数据散列以后在桶里分布不均匀；无法准确计算对应参数 k的查询范围建立索引。基于此，将支持动态数据索引的LSH和B-tree结合，构建新的SLSB-forest索引结构，使散列桶里的数据维持在一个合理的区间。针对SLSB-forest提出了两种查询算法：快速查找和准确率优先查找，并通过理论和实验证明查找过程中查询范围的动态变化。

基于Wishart矩阵特征值的频谱感知算法

杨雪梅,何希,徐家品

2017, 33(9): 69-75. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017255

摘要 ( 399 )

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为了提高频谱感知性能，克服经典算法的缺点，提出了一种新的基于Wishart随机矩阵理论的协作频谱感知算法。根据多个认知用户接收信号样本协方差矩阵特征值的对数分布特性，利用样本协方差矩阵最大特征值与几何平均特征值的比值，得到简单的判决阈值闭式表达式，实现频谱感知判决。该算法不需要知道主用户的任何先验信息，不受噪声不确定性的影响。仿真结果表明，所提算法在协作用户数少、信噪比低、采样点数极少的情况下，仍能获得较高的感知性能。该算法受虚警概率和极端值的影响较小，比同类算法有更好的检测性能。

大规模MIMO系统中基于用户分类的动态导频分配

张进彦,金凤,尹礼欣

2017, 33(9): 76-84. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017212

摘要 ( 308 )

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针对大规模MIMO系统导频污染问题，提出一种基于用户分类的动态导频分配策略。根据目标小区用户信号强度的方差设置合理的用户信号强度临界值，将目标小区用户分为中心用户和边缘用户。中心用户采用最大载干比算法分配导频，以最大化中心用户总信道容量。边缘用户采用贪婪算法分配导频，以提高每个边缘用户的信干噪比。仿真结果表明，所提策略在提高边缘用户信干噪比的同时能够有效提高系统的信道容量。

基于边界样本欠取样支持向量机的电信用户欠费分类算法

李创创,卢光跃,王航龙

2017, 33(9): 85-91. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017208

摘要 ( 292 )

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电信用户欠费预测是一个不平衡数据集分类问题。针对传统支持向量机（SVM）对不均衡数据集中少数类检测精度低的问题，基于分类平面由边界样本的位置决定，提出了一种通过删除部分多数类边界样本的方法来改善传统 SVM 算法的不足，将该算法和其他几种算法在电信数据和多个不平衡 UCI 数据集上的实验结果进行对比，验证所提算法对少数类的检测精度和总体评价指标都有所提高。

基于稀疏贝叶斯学习的电力线载波通信接收机设计

吕新荣,李有明,余明宸

2017, 33(9): 92-99. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017196

摘要 ( 592 )

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针对多径信道和脉冲噪声对电力线载波通信系统性能影响的问题，提出了一种能有效对抗多径信道和脉冲噪声影响的电力线通信系统接收机设计方案。该方案将时域上的电力线信道参数和脉冲噪声联合视作稀疏向量，然后利用稀疏贝叶斯理论联合估计电力线信道和脉冲噪声，从而在接收端得以去除脉冲噪声及补偿信道增益。仿真结果表明，与传统将信道估计与脉冲噪声抑制单独考虑的传统接收机相比，本文提出的接收机方案在误符号率和误比特率等性能指标上有较好的提升。

基于扩展卡尔曼滤波的MIMO迭代信道估计方法

李明富,廖勇,沈轩帆

2017, 33(9): 100-107. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017206

摘要 ( 510 )

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针对高速移动场景下信道快衰落、非平稳等特性导致下行链路信道估计性能受限的问题，提出了一种适用于高速移动环境下行链路的MIMO信道估计方法。采用自回归过程对信道建模，构造自反馈的扩展卡尔曼滤波器（EKF）追踪信道响应及其时域相关系数。采用迭代接收机的结构解决了在 MIMO环境下观测方程欠定的问题。仿真结果表明，在高速移动环境下所提方法相较于最小二乘估计等传统方法提升了信道估计的均方误差和系统的误码率性能，可应用于高速列车无线通信设备的接收机基带信号处理系统。

基于多方向像素连续折叠机制与Radon变换的图像加密算法

孙力,黄正谦,项振茂

2017, 33(9): 108-118. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017236

摘要 ( 325 )

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提出了基于多方向像素连续折叠机制与Radon变换的图像加密算法，从不同的方向、利用不同的像素扩散技术来加密明文，显著消除密文周期性。首先，对初始明文完成均等分割，获取左、右两个子块；引入Radon变换机制，对左、右子块进行0°～180°的Radon变换，获取对应的Radon投影谱图像；利用Arnold映射、引力模型分别混淆左、右子块的Radon谱图像，获取两个子置乱密文，将二者进行组合，输出完整的置乱图像。为了从空间多个方向来扩散像素，设计了4个方向连续折叠机制，利用4个不同方向对应的扩散函数来改变像素值，实现图像加密。实验结果表明，与当前图像加密技术相比，所提算法具有更高的安全性与抗攻击能力，输出密文的像素分布更加均匀。

光纤通信空分复用技术研究进展分析

赖俊森,汤瑞,吴冰冰,吴文宣,李宏发,刘国军,赵文玉,张海懿

2017, 33(9): 118-135. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017237

摘要 ( 783 )

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带宽容量需求的快速增长驱动光纤通信技术不断演进，目前多芯光纤复用、少模光纤复用、少模多芯光纤复用和轨道角动量模式复用等空分复用技术成为业界的关注焦点。基于此，对空分复用技术涉及的新型光纤设计、模式转换与控制、信道复用/解复用、光放大等关键技术及其研究进展进行了分析，同时对其技术特征进行了对比总结，并对光纤通信空分复用技术目前存在的问题和未来发展的应用前景进行了探讨和展望。

贵阳市政府数据开放平台设计与实现

黄明峰,刘军,靖剑波

2017, 33(9): 136-147. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017260

摘要 ( 693 )

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政府数据作为社会公共资源的价值和作用已成为全球的广泛共识，而我国政府数据开放平台建设整体上处于起步阶段。以贵阳市政府数据开放平台为例，介绍了政府数据开放平台设计和建设方案，从平台定位、总体框架、数据采集、数据质量和元数据建设等方面进行阐述和探讨，为我国地方政府数据开放平台建设提供借鉴与参考。

一种动态的滚动式传送网规划方法

夏芸,宋继恩,李杰

2017, 33(9): 148-154. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017230

摘要 ( 403 )

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运营商面临网络高速发展和“降价提速”的双重压力，传送网的建设需要考虑长远发展，建设方案不仅需要满足近期业务，也要符合未来业务发展方向。通过分析传统滚动规划方法的不足，以规划期发展目标为导向，提出了一种动态的滚动式传送网规划方法，将业务发展趋势对网络的影响从模糊的人工思考转变为定量科学的计算方法，避免了网络建设因无法适应业务变化而引起投资的浪费。

LSN环境下政企用户PPPoE上网实现方案

颜永明,叶克闯,许斌,徐海峰,左良,洪恺渊

2017, 33(9): 155-162. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017263

摘要 ( 300 )

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随着云计算市场的井喷式发展，园区创客企业在云业务方面的需求不断增加。针对资费敏感的用户，在LSN环境下采用传统政企PPPoE方式，可在减少公网IPv4地址大量消耗的同时，为用户提供云化的ICT服务。将传统的PPPoE拨号政企网关与最新LSN场景相结合，提出了几套解决方案，对各自的优缺点加以比较，对LSN环境下实现政企用户拨号上网给出了建议。

基于TOA指纹数据库的小小区发现

陈杨,雷珍珠,申滨

2017, 33(9): 163-173. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017221

摘要 ( 306 )

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在小小区大量部署的网络场景下，用户进行异频扫描所检测的载波数相比传统网络部署场景会大量增加，因此用户能耗也会相应增加。基于此，提出了一种基于宏小区参考信号到达时间（TOA）指纹数据库的小小区发现策略，通过减少用户不必要的异频检测操作，进而减少用户能量消耗，以解决用户在进行小小区发现时可能存在的能耗过高问题。仿真表明，该方案相比现有的基于参考信号接收功率（RSSI）指纹数据库方案，受噪声影响程度低，小小区发现准确率高。同时，该方案能有效地限制处于高速移动状态的用户进行异频检测，从而增大了用户与小小区连接的成功率。

无线多传感器数据融合的家庭火灾检测系统设计

程文彬,杜磊,刘依依

2017, 33(9): 174-181. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017231

摘要 ( 426 )

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针对现有火灾检测系统常出现的误报警和漏报警情况以及传统的有线火灾检测系统布线复杂、成本高、灵活性差等缺点，设计了一套基于无线多传感器数据融合的家庭火灾检测系统，检测厨房设备、电器线路或电器设备老化等造成的火灾安全隐患。详细介绍了多传感器融合算法的设计、火灾检测系统硬件框架和软件实现等。仿真结果表明，该方案具有准确度高、灵活性强的特点。

国家电网公司IMS行政交换网号码变换设计

田文锋,赵连增,王林,卜宪德

2017, 33(9): 182-189. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017180

摘要 ( 447 )

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随着国家电网公司行政交换网演进方向采用IMS技术体制，IMS行政交换网的建设面临着核心网、承载网、接入网等一系列建设规划研究工作。将来总部及各省公司IMS交换网之间以及与公网运营商的互联互通及各单位的号码资源分配问题，涉及号码变换设计。通过对国家电网行政交换网现状调研及对IMS关键技术、架构进行研究，结合电力专网的特点，提出了公司IMS行政交换网号码变换设计方案，为公司交换网整体有序演进提供技术指导。

一种基于分布式服务器集群的可扩展负载均衡策略技术

孙乔,邓卜侨,王志强,裴旭斌

2017, 33(9): 190-196. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017264

摘要 ( 485 )

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提出了一种基于软件定义网络的分布式数据库负载均衡算法，将数据、控制、应用分离的同时计算服务器集群中单个服务器的实际负载。通过查询流量采样记录来决策最少连接的服务器路径，减少了访问请求的响应时间，提高了系统吞吐量和容错能力，实现了充分利用服务器资源的目的。内网中的分布式数据库实验对通用负载均衡技术和基于软件定义网络的负载均衡技术进行了比较，在不同服务器集群的负载状态下，后者的平均响应时间小于前者，并得到了更好的负载均衡效果。

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