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    学术论文
    面向通信-导航-感知一体化的应急无人机网络低能耗部署研究
    王莉, 魏青, 徐连明, 沈渊, 张平, 费爱国
    通信学报. 2022, 43(7):  1-20.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2022138
    摘要 ( 35 )   在线阅读 ( 3 )   PDF下载 (2610KB) ( 28 )   可视化    收藏
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    在事故灾难救援等突发公共事件中,救援人员往往面临通信传输不畅、定位导航不稳、灾情感知不准的问题,亟须部署一套应急无人机网络,对受灾地区进行通信、导航、感知服务补盲。针对无人机续航能力受限的问题,首先提出了一套网络拓扑可重构、节点角色可切换的通信-导航-感知一体化应急无人机网络低能耗部署方案,然后设计了一种基于粒子群算法的层次化匹配决策算法,联合求解无人机与通导感用户关联、多角色无人机通信资源分配以及无人机位置这3个子问题。仿真表明,所提方案能够实现通导感多目标需求与受限网络资源的灵活适配,极大降低了对无人机数量的需求与部署能耗。

    基于主被动波束成形联合优化的双RIS辅助抗干扰通信方法
    郭海燕, 杨震, 邹玉龙, 吕斌, 冯蕴天, 赵玉娟
    通信学报. 2022, 43(7):  21-30.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2022144
    摘要 ( 27 )   在线阅读 ( 4 )   PDF下载 (866KB) ( 16 )   可视化    收藏
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    针对双可重构智能表面(RIS)辅助的无线通信系统,提出了基于主被动波束成形联合优化的抗干扰通信方法。以接收信干噪比最大化为目标,构建主被动波束成形的联合优化问题。基于交替优化算法,将联合优化问题分解为3个子问题来迭代求解。通过半定松弛算法求解各RIS的近似最优被动反射向量;基于广义瑞利商求解基站的最优主动波束成形向量。仿真结果表明,所提方法优于传统的单RIS辅助抗干扰通信方法。

    光子防火墙中42 Gbit/s BPSK信号4位全光模式匹配系统及实验验证
    张琦涵, 巩小雪, 李瑞, 李新, 黄善国, 郭磊
    通信学报. 2022, 43(7):  31-40.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2022141
    摘要 ( 13 )   在线阅读 ( 0 )   PDF下载 (1217KB) ( 8 )   可视化    收藏
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    在光子防火墙中,为了实现能够有效处理高速光信号的全光模式匹配技术,针对BPSK信号提出了一种信号速率高达42 Gbit/s的全光模式匹配系统,并采用商用器件进行了实验验证。首先,通过给BPSK输入序列分别添加同相和反相的相干载波将BPSK信号转换为2个互为反向的强度调制(IM)信号;然后,通过延时线和由高非线性光纤(HNLF)实现的光学AND门进行相关操作;最后,输出表征全光模式匹配结果的高电平脉冲。仿真和实验结果表明,所提系统可以在8位的42 Gbit/s BPSK输入序列中识别出4位目标序列,验证了BPSK信号的全光模式匹配的可行性,适用于高速光子防火墙。

    改进的减轮Kiasu-BC算法的中间相遇攻击
    李曼曼, 陈少真
    通信学报. 2022, 43(7):  41-48.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2022112
    摘要 ( 14 )   在线阅读 ( 2 )   PDF下载 (991KB) ( 9 )   可视化    收藏
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    Kiasu-BC算法是加密认证竞赛CAESAR第一轮入选方案Kiasu的内置可调分组密码。Kiasu-BC算法是基于AES-128轮函数构造的可调分组密码算法,通过对Kiasu-BC算法的结构特征进行研究,利用调柄自由度以及内部密钥间的制约关系,降低预计算的复杂度。结合差分枚举技术,构造新的5轮中间相遇区分器,改进Kiasu-BC算法的8轮中间相遇攻击。改进后攻击的时间复杂度为2114,存储复杂度为263,数据复杂度为2108

    面向轻量级物联网设备的高效匿名身份认证协议设计
    王振宇, 郭阳, 李少青, 侯申, 邓丁
    通信学报. 2022, 43(7):  49-61.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2022125
    摘要 ( 16 )   在线阅读 ( 2 )   PDF下载 (1481KB) ( 11 )   可视化    收藏
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    针对现有方案中复杂安全原语不适合资源受限的物联网设备的问题,基于物理不可克隆函数(PUF)为物联网设备设计了一种轻量级高效匿名身份认证协议。通过形式化安全模型和ProVerif协议分析工具,证明该协议满足信息传输机密性、完整性、不可追踪和前向/后向保密等13种安全属性。与近几年认证方案的性能对比分析表明,该协议在设备端与服务器端的计算开销分别为0.468 ms和0.072 ms,设备存储开销与通信开销分别为256 bit和896 bit,高度适用于资源受限的轻量级物联网设备。

    边缘环境下基于无证书公钥密码的数据完整性审计方案
    王子园, 杜瑞忠
    通信学报. 2022, 43(7):  62-72.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2022130
    摘要 ( 18 )   在线阅读 ( 1 )   PDF下载 (1191KB) ( 8 )   可视化    收藏
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    边缘环境下,当数据传输到云端时需途经边缘节点这一新的实体,这使数据安全问题变得更加复杂,数据的机密性和完整性很难得到保证,传统的数据完整性审计方案不适用于设备繁多的边缘环境。基于此,提出了一种边缘环境下基于无证书公钥密码的数据完整性审计方案,结合在线/离线签名思想,在边缘节点半可信的情况下,用户设备只需在上传数据时进行轻量级的计算,其余计算量交由离线阶段执行。该方案利用边缘节点进行审计工作,同时支持不同存储状态下的审计和隐私保护等特性。安全性分析表明,所提方案在随机预言模型下能有效应对三类敌手攻击,证明该方案是安全的。与其他方案进行实验对比,结果显示所提方案时间开销最低。

    基于图神经网络的联合用户调度与波束成形优化算法
    何世文, 袁军, 安振宇, 张敏, 黄永明, 张尧学
    通信学报. 2022, 43(7):  73-84.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2022133
    摘要 ( 21 )   在线阅读 ( 2 )   PDF下载 (1117KB) ( 13 )   可视化    收藏
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    协作多点(CoMP)传输技术具有降低同频干扰和提高频谱效率的特点。对于 CoMP,用户调度与波束成形是2个分别位于媒体访问接入层和物理层的基本研究问题。在考虑用户服务质量需求下,重点研究用户调度与波束成形的联合优化问题,并以网络吞吐量最大化为目标。为了克服传统优化算法计算开销大且未有效利用网络历史数据信息的问题,提出了一种基于图神经网络联合用户调度与功率分配模型,并结合波束向量的解析公式,以实现联合用户调度与波束成形优化。仿真分析表明,所提算法能够以较低的计算开销实现与传统优化算法相匹配,甚至更优的性能表现。

    融合Focal Loss的网络威胁情报实体抽取
    郭渊博, 李勇飞, 陈庆礼, 方晨, 胡阳阳
    通信学报. 2022, 43(7):  85-92.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2022132
    摘要 ( 17 )   在线阅读 ( 3 )   PDF下载 (703KB) ( 11 )   可视化    收藏
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    网络威胁情报(CTI)蕴含丰富的威胁行为知识,及时分析处理威胁情报能够促进网络攻防由被动防御向主动防御的转变。当前多数威胁情报以自然语言文本的形式存在,包含大量非结构化数据,需要利用实体抽取方法将其转换为结构化数据以便后续处理。然而,由于威胁情报中包含大量漏洞名称、恶意软件、APT组织等专业词汇,且实体分布极不平衡,导致通用领域的实体抽取方法应用于威胁情报时受到极大限制。为此,提出一种融合Focal Loss的实体抽取模型,通过引入平衡因子和调制系数改进交叉熵损失函数,平衡样本分布。此外,针对威胁情报结构复杂且来源广泛,包含大量专业词汇的问题,在模型中增加单词和字符特征,有效改善了威胁情报中的OOV问题。实验结果表明,相较于现有主流模型BiLSTM和BiLSTM-CRF,所提模型在F1分数上分别提高了7.07%和4.79%,验证了引入Focal Loss和字符特征的有效性。

    高机动目标跟踪ATPM-IMM算法
    曾浩, 母王强, 杨顺平
    通信学报. 2022, 43(7):  93-101.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2022135
    摘要 ( 13 )   在线阅读 ( 0 )   PDF下载 (1125KB) ( 7 )   可视化    收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章

    在高机动目标跟踪中,针对标准交互式多模型算法使用固定的转移概率矩阵导致跟踪精度下降的问题,提出了一种转移概率矩阵具备自适应更新的高机动目标跟踪 ATPM-IMM 算法。所提算法对模型后验概率和转移概率矩阵的先验信息要求不高,既适用于高机动目标跟踪,也适用于弱机动目标跟踪。仿真结果表明,所提算法的滤波精度比现有算法提升了约11%。

    VR全景视频时空切片传输的流量评估与建模
    韩圣千, 娄函, 王君来
    通信学报. 2022, 43(7):  102-112.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2022139
    摘要 ( 13 )   在线阅读 ( 2 )   PDF下载 (1988KB) ( 11 )   可视化    收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章

    为了刻画虚拟现实(VR)全景视频的传输流量需求,针对时空切片传输模式,首先,基于VR全景视频观看数据集,对传输流量评估与空间切块方式和时间分段方式之间的关系进行仿真。然后,基于仿真结果,对VR 全景视频的传输流量进行统计建模,建立传输流量与空间切块数量和时间分段长度之间的函数关系。最后,基于得到的传输流量模型,提出一种VR全景视频时空切片方式的嵌套优化方法,其外层对空间切块数量进行遍历寻优,内层直接计算最优的时间分段长度。研究和仿真结果表明,传输流量近似服从正态分布,其均值和方差与时空切片方式有关;通过对不同类型的视频分别进行传输流量统计建模,基于所建立的流量模型优化得到的时空切片方式与通过仿真搜索得到的最优切片方式性能接近。

    基于停放车辆路边单元环境感知的车联网资源高效分配
    秦鹏, 和昊婷, 赵雄文, 伏阳, 张钰, 王淼, 王硕, 武雪
    通信学报. 2022, 43(7):  113-125.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2022129
    摘要 ( 16 )   在线阅读 ( 1 )   PDF下载 (1778KB) ( 8 )   可视化    收藏
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    为减少路边单元(RSU)部署,同时满足移动车辆用户对处理时延敏感和计算密集任务的需求,提出了基于停放车辆环境感知的资源分配算法。选择路边停放的车辆替代 RSU 为车辆用户提供服务,将停放时间作为选择停放车辆路边单元(PCRSU)的决策要素,分别在内容缓存和分发2个方面设计了减小需求响应时延的机制。在内容缓存方面,PCRSU 通过感知用户历史搜索数据与兴趣点区域类型两类要素对用户进行个性化的内容推荐。在内容分发方面,PCRSU 通过感知车辆用户的数据传输需求,对带宽进行高效分配。实验证明,与已有方法相比,所提算法能更合理地选择PCRSU,有效降低系统的需求响应时延,在保证网络覆盖的同时提升系统稳定性,并且能为车辆用户提供更加准确的服务内容。

    基于全体圈个数为4的LFSR构造de Bruijn序列的研究
    周琮伟, 胡斌, 关杰
    通信学报. 2022, 43(7):  126-133.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2022108
    摘要 ( 11 )   在线阅读 ( 0 )   PDF下载 (802KB) ( 9 )   可视化    收藏
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    为了提高并圈法的构造效率,拓宽并圈法的应用深度,从圈结构中圈个数的角度,提出了基于全体圈个数为4的LFSR构造de Bruijn序列的方法。基于LFSR的级联特征,确定了一类级联型的反馈移位寄存器的圈结构,并据此给出了圈个数为4的n级LFSR的精确个数,以及基于全体圈个数为4的n级LFSR构造n级de Bruijn序列的全部数目。

    基于轻量化分布式学习的自动调制分类方法
    杨洁, 董标, 付雪, 王禹, 桂冠
    通信学报. 2022, 43(7):  134-142.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2022145
    摘要 ( 15 )   在线阅读 ( 0 )   PDF下载 (1157KB) ( 9 )   可视化    收藏
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    为了解决集中式学习存在的问题,提出了一种基于轻量化网络的分布式学习方法。分布式学习利用边缘设备进行本地训练和模型权重共享的方法训练同一个全局模型,既充分利用了各边缘设备的训练数据,又避免了边缘设备数据泄露。轻量化网络是一种由多个轻量化神经网络块堆叠而成的深度学习模型,相较于传统的深度学习模型,轻量化网络以较低的空间复杂度和时间复杂度实现较高的调制分类性能,有效地解决了分布式学习在实际部署中存在的边缘设备算力不足、存储空间有限及通信开销较高的问题。实验结果表明,基于分布式学习的自动调制信号分类技术在 RadioML.2016.10A 数据集的分类准确率为 62.41%,相比于集中式学习,分类准确率仅降低了 0.68%,训练效率提高了近 5 倍。实验结果也证明了在分布式学习下,部署轻量化网络可以有效降低通信开销。

    面向视角非对齐数据的多视角聚类方法
    李骜, 冯聪, 牛宇童, 徐士彪, 张英涛, 孙广路
    通信学报. 2022, 43(7):  143-152.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2022134
    摘要 ( 14 )   在线阅读 ( 1 )   PDF下载 (1883KB) ( 15 )   可视化    收藏
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    如何在视角对齐关系错位时有效进行非对齐多视角学习是一类新的挑战性问题。针对这一问题,提出面向视角非对齐数据的多视角聚类方法。一方面,为了捕获多视角异构特征的跨视角相似度信息,基于多视角非负矩阵分解进行表示学习,将原始特征嵌入一个可度量的低维同构空间。另一方面,在低维同构空间中,以二部图最优匹配模型建模视角对齐关系,并提出参考视角概念将模型推广至多视角情形。将表示学习和视角对齐关系学习整合到统一的Bi-level优化框架,使其在迭代中相互促进,进一步提高模型对视角非对齐数据的学习能力。在视角非对齐数据聚类应用上的大量实验结果表明,相比于8种先进的多视角聚类方法,所提方法在3个数据集上的多项性能指标均取得了较优的性能。

    基于语义融合的域内相似性分组行人重识别
    寇旗旗, 黄绩, 程德强, 李云龙, 张剑英
    通信学报. 2022, 43(7):  153-162.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2022136
    摘要 ( 11 )   在线阅读 ( 0 )   PDF下载 (1235KB) ( 7 )   可视化    收藏
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    无监督跨域行人重识别旨在使有标签源域数据集上训练的模型适应目标域数据集。然而,基于聚类的无监督跨域行人重识别算法在网络特征学习过程中常因输入行人图片情况各异而产生噪声,从而影响聚类效果。针对这一问题,提出一种基于语义融合的域内相似性分组行人重识别网络,首先在Baseline网络的基础上添加语义融合层,依次从空间和通道2个方面对中间特征图进行相似特征的语义融合,从而提升网络的自适应感知能力。此外,通过充分利用域内相似性细粒度信息,进而提高网络对全局和局部特征的聚类精准度。通过在DukeMTMC-ReID、Market1501和MSMT17这3个公开数据集上进行实验,结果表明,所提算法的均值平均精度(mAP)和Rank识别准确率与近年无监督跨域行人重识别算法相比有显著提升。

    基于正样本对比与掩蔽重建的自监督语音表示学习
    张文林, 刘雪鹏, 牛铜, 陈琦, 屈丹
    通信学报. 2022, 43(7):  163-171.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2022142
    摘要 ( 15 )   在线阅读 ( 2 )   PDF下载 (879KB) ( 8 )   可视化    收藏
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    针对现有基于对比预测的自监督语音表示学习方法在训练时需要构建大量负样本,其学习效果依赖于大批次训练,需要耗费大量计算资源的问题,提出了一种仅使用正样本进行语音对比学习的方法,并将其与掩蔽重建任务相结合得到一种多任务自监督语音表示学习方法,在降低训练复杂度的同时提高语音表示学习的性能。其中,正样本对比学习任务,借鉴图像自监督表示学习中SimSiam方法的思想,采用孪生网络架构对原始语音信号进行两次数据增强,并使用相同的编码器进行处理,将一个分支经过一个前向网络,另一个分支使用梯度停止策略,调整模型参数以最大化2个分支输出的相似度。整个训练过程中不需要构造负样本,可采用小批次进行训练,大幅提高了学习效率。使用 LibriSpeech 语料库进行自监督表示学习,并在多种下游任务中进行微调测试,对比实验表明,所提方法得到的模型在多个任务中均达到或者超过了现有主流语音表示学习模型的性能。

    综述
    基于系统溯源图的威胁发现与取证分析综述
    冷涛, 蔡利君, 于爱民, 朱子元, 马建刚, 李超飞, 牛瑞丞, 孟丹
    通信学报. 2022, 43(7):  172-188.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2022105
    摘要 ( 17 )   在线阅读 ( 1 )   PDF下载 (1126KB) ( 7 )   可视化    收藏
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    通过调研溯源图研究相关的文献,提出了基于系统溯源图的网络威胁发现和取证分析研究框架。详细综述了基于溯源图的数据采集、数据管理、数据查询和可视化方法;提出了基于规则、基于异常和基于学习的威胁检测分类方法;概括了基于威胁情报或基于战略、技术、过程驱动的威胁狩猎方法;总结了基于因果关系、序列学习、特殊领域语言查询和语义重建的取证分析方法;最后指出了未来的研究趋势。

    6G移动网络关键技术
    张海君, 陈安琪, 李亚博, 隆克平
    通信学报. 2022, 43(7):  189-202.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2022140
    摘要 ( 36 )   在线阅读 ( 8 )   PDF下载 (1398KB) ( 28 )   可视化    收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章

    首先,简要介绍了移动通信网络发展历程及社会需求。其次,从通信的频谱、维度、赋能以及范式角度出发,介绍了6G网络中太赫兹通信、空天地海一体化网络、人工智能以及语义通信四项关键技术。围绕四项关键技术分析了近年来的相关研究,对其典型场景模型、覆盖方案、技术原理等进行了总结,并提出了各技术未来发展中要解决的问题。最后,简要讨论了6G网络的其他候选技术,包括通信感知一体化、智能超表面与新材料、区块链、数字孪生以及确定性网络技术等。

    学术通信
    面向调控信息新鲜度保障的电力至简物联网资源优化
    廖海君, 贾泽晗, 周振宇, 刘念, 王飞, 甘忠, 姚贤炯
    通信学报. 2022, 43(7):  203-214.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2022124
    摘要 ( 12 )   在线阅读 ( 0 )   PDF下载 (1586KB) ( 8 )   可视化    收藏
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    信息新鲜度对分布式能源调控模型训练精度具有重要影响。信息新鲜度较差会导致训练模型损失值增加,降低调控可靠性与经济性,影响能量实时供需平衡。电力至简物联网能够为分布式能源调控提供即插即用、多模态融合的通信支撑,但仍面临跨域资源优化与模型训练适配性差、调控信息新鲜度难以保障等挑战。针对上述问题,提出基于调控信息新鲜度感知的通信与计算资源协同优化算法,通过赤字虚拟队列演进感知调控信息新鲜度偏差。在此基础上,利用深度Q网络学习信道分配与批量规模联合优化策略,最小化模型损失函数,保障调控信息新鲜度长期约束。仿真结果表明,相较于基于联邦深度强化学习的低时延资源分配算法与自适应联邦学习批量规模优化算法,所提算法使全局损失函数降低57.19%和24.60%,信息新鲜度提高35.34%和49.05%。

    基于特征深度融合的Web服务QoS联合预测
    刘建勋, 丁领航, 康国胜, 曹步清, 肖勇
    通信学报. 2022, 43(7):  215-226.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2022107
    摘要 ( 13 )   在线阅读 ( 0 )   PDF下载 (14502KB) ( 6 )   可视化    收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章

    为了解决Web服务QoS预测准确度不够的问题,针对QoS中隐藏的环境偏好信息和多类QoS隐藏的共同特征,提出一种基于特征深度融合的Web服务QoS联合预测方法。考虑QoS数据可以建模为用户-服务二部图,采用多组件图卷积神经网络进行特征提取和映射,采用加权融合方法对多类QoS特征进行同维映射。使用注意力因子分解机对映射后的特征向量进行一阶特征、二阶交互特征和高阶交互特征的提取,并结合各部分结果实现QoS联合预测。实验结果表明,所提方法在均方根误差和平均绝对误差方面优于现有QoS预测方法。

改进的减轮Kiasu-BC 算法的中间相遇攻击
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基于全体圈个数为4的LFSR构造de Bruijn序列的研究
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基于系统溯源图的威胁发现与取证分析综述
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面向6G的跨模态信号重建技术
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论涡旋电磁波轨道角动量传输新维度
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多级本地化差分隐私算法推荐框架
王瀚仪, 李效光, 毕⽂卿, 陈亚虹, 李凤华, ⽜犇
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王瀚仪, 李效光, 毕⽂卿, 陈亚虹, 李凤华, ⽜犇
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预出版日期: 2022-06-24
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     沈连丰 陶小峰 刘华鲁
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国际标准刊号:ISSN 1000-436X
国内统一刊号:CN 11-2102/TN
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