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2020年 第41卷 第8期 刊出日期：2020-08-25

2020年 第41卷 第8期
刊出日期：2020-08-25

  

学术论文

基于联盟博弈的自适应SDN交换机迁移机制

姚蓝,兰巨龙

2020, 41(8):  1-10.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020161

摘要 ( 416 )   在线阅读 ( 92 )   PDF下载 (703KB) ( 607 )   可视化   

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针对软件定义网络（SDN）中不合理的控制器和交换机映射关系导致的控制平面性能低的问题，提出基于联盟博弈的自适应交换机迁移机制。首先，综合考虑控制器资源利用率、控制开销和流建立时间，将交换机迁移问题建模为组合优化问题；然后引入博弈论设计分布式算法，每个控制器独立运行控制逻辑，通过控制器之间协调合作、联盟博弈，实现了依据流量特征的自适应交换机迁移。仿真结果表明，所提机制能更好地适应流量特征，减少约19%的控制流量开销和30%的平均流建立时间，提高了控制器资源利用率。

基于Nonce重用的ACORN v3状态恢复攻击

张国双,陈晓,林东岱,刘凤梅

2020, 41(8):  11-21.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020164

摘要 ( 246 )   在线阅读 ( 27 )   PDF下载 (1001KB) ( 263 )   可视化   

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基于差分代数方法，利用猜测确定技术给出了Nonce重用两次情况下ACORN v3的状态恢复攻击，攻击所需的计算复杂度为2^122.5c，数据复杂度和存储复杂度可忽略不计，其中c是求解线性方程组的复杂度。针对Nonce多次重用时的情形进行了分析，发现ACORN v3较复杂的滤波函数，使由密钥流直接提取关于内部状态线性方程的方法变得不可行，从而有效规避了通过增加Nonce重用次数来显著降低攻击复杂度的安全风险。

适应度二次选择的QPSO和SA协同搜索大规模离散优化算法

张兆娟,王万良,唐继军

2020, 41(8):  22-31.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020173

摘要 ( 315 )   在线阅读 ( 27 )   PDF下载 (701KB) ( 355 )   可视化   

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针对大规模离散工程优化问题，提出一种改进的离散量子粒子群优化算法（IDQPSO-SA）。首先，提出一种适应度的二次选择更新平均最优位置策略，使QPSO能够适用离散空间的优化问题。其次，引入二次切割与连接（DCJ）排序策略加速搜索进程。最后，在QPSO并行搜索基础上，引进模拟退火（SA）的概率突跳性，协同进行全局搜索。在大规模、高维离散工程优化问题上进行了测试，并同已有算法进行比较，结果表明，IDQPSO-SA进一步提高了面向大规模离散优化问题时的搜索效率，并有效提升了算法的性能。

基于多阶段网络欺骗博弈的主动防御研究

胡永进,马骏,郭渊博,张晗

2020, 41(8):  32-42.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020112

摘要 ( 561 )   在线阅读 ( 51 )   PDF下载 (751KB) ( 860 )   可视化   

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针对网络攻击者需要依赖探测到的信息决定下一步动作这一特点，将非合作信号博弈理论应用于网络攻防分析。通过构建多阶段网络欺骗博弈模型，对网络攻防过程中存在的信号欺骗机制进行深入研究，充分考虑网络欺骗信号衰减作用，实现多阶段网络攻防对抗的动态分析推演。基于攻防分析改进了多阶段网络欺骗博弈均衡求解方法，并设计出最优网络欺骗防御策略选取算法。仿真实验验证了所提模型和方法的有效性，根据实验结果对多阶段网络欺骗博弈存在的规律进行了分析总结，能够为网络安全主动防御研究提供有效指导。

基于连续图像深度学习的Wi-Fi人体行为识别方法

周启臻,邢建春,杨启亮,韩德帅

2020, 41(8):  43-54.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020141

摘要 ( 466 )   在线阅读 ( 82 )   PDF下载 (2630KB) ( 534 )   可视化   

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针对基于深度学习的Wi-Fi人体行为识别技术存在抗噪声能力弱、信号尺寸不兼容和特征提取不充分等问题，提出了一种基于连续图像深度学习的识别方法。首先把时变Wi-Fi信号重构为若干个连续图像帧，确保输入尺寸一致；进而设计低秩分解算法，对噪声湮没的关键运动信息进行分离；同时提出一种时间域和空间域信息融合的深度模型，自动捕捉变长图像序列的时空域特征，并在WiAR数据集和自主采集数据集上对所提方法进行验证。实验结果表明，所提方法平均识别精度分别为0.94和0.96，具备普适场景下的高精度和稳健性。

面向云存储的数据加密系统与技术研究

韩培义,刘川意,王佳慧,段少明,潘鹤中,方滨兴

2020, 41(8):  55-65.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020140

摘要 ( 575 )   在线阅读 ( 82 )   PDF下载 (1056KB) ( 1422 )   可视化   

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针对云存储数据安全问题，提出了面向浏览器云存储应用的自动化数据加密系统。该系统采用JavaScript动态程序分析技术，可自动化识别与适配各类云应用，确保了对各类云应用敏感数据的加密保护，并集成了基于安全网关执行的密文搜索功能，在实现数据加密保护的同时还可最大限度地保持云应用原有功能。实验结果表明，该系统可自动化适配加密各类云应用，支持密文搜索功能，且花费较小的性能代价。

基于判决辅助的异步CDMA信号多伪码序列盲估计算法

邱钊洋,李天昀,陈香名

2020, 41(8):  66-78.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020163

摘要 ( 227 )   在线阅读 ( 13 )   PDF下载 (1019KB) ( 270 )   可视化   

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针对多径异步码分多址（CDMA）信号多用户伪码盲估计问题，利用发送符号的有限元（FA）特性，提出了一种基于最大似然的判决辅助（DA）算法，构建了信息码、伪码及信道的双层迭代估计结构，实现了异步CDMA信号的高性能多伪码盲估计，并推导了异步体制CDMA信号伪码盲估计问题的Crammer-Rao界（CRB），从而评估了所提算法的性能。仿真实验表明，相比现有常用的迭代最小二乘投影（ILSP）算法，所提算法估计精度性能实现较大提升，接近理论界，在用户数量较多时也能实现较优估计。

基于SWIPT的毫米波大规模MIMO-NOMA系统下安全能效资源优化

赵飞,郝万明,孙钢灿,周一青,王飞,王毅

2020, 41(8):  79-86.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020169

摘要 ( 360 )   在线阅读 ( 40 )   PDF下载 (1006KB) ( 537 )   可视化   

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在存在窃听者且合法用户配备功率分裂器用于能量转化的条件下，对毫米波大规模多输入多输出（MIMO）非正交多址接入（NOMA）系统的安全能效（SEE）问题进行了研究。首先根据信道状态信息对合法用户进行分组并选出各组的簇头，然后利用 NOMA 技术和混合数字模拟预编码技术设计多个波束分别服务于各簇。在此基础上，研究优化发送功率及功率分配系数的安全能效最大化问题。应用Dinkelbach技术和一阶泰勒展开式将原非凸问题转化为凸优化问题，进而提出一种迭代优化算法获得最初问题的解。仿真结果表明，所提方案有效提高了系统的安全能效。

无人机自主通信和组网能力评估方法

赵海涛,高士顺,王海军,雍婷,魏急波

2020, 41(8):  87-98.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020143

摘要 ( 648 )   在线阅读 ( 79 )   PDF下载 (1345KB) ( 980 )   可视化   

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为了准确评估无人机系统的自主通信和组网能力以提升其智能化协同水平，面向复杂环境和对抗任务的中高端无人机系统，立足于实际需求，从自适应能力、自主决策能力、指令理解能力、计算和信息物理融合能力以及学习能力等多个角度分析无人机系统的自主通信和组网能力及其相互关系，建立无人机系统自主通信和组网能力构成模型，通过构造函数对各个影响要素实现合成计算，并通过一个范例来说明具体的评估过程。范例评估结果表明，所提方法比较全面地考虑了各方面的影响因素，可以对不同无人机系统的自主通信和组网能力进行定量的客观评价。

基于张量的互质面阵信号处理方法

饶伟,桂宇风,李旦

2020, 41(8):  99-109.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020153

摘要 ( 266 )   在线阅读 ( 20 )   PDF下载 (772KB) ( 401 )   可视化   

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针对由2个稀疏均匀矩形阵列（URA）构成的互质面阵（CPPA），提出了一种基于张量代数的阵列信号处理方法，以提高阵列自由度。首先，对CPPA中的2个URA进行拆分，将这2个URA的接收信号表示成2个张量；然后将其互相关结果处理成一个虚拟阵列的接收信号张量。分析表明，所提方法可将一个具有2 ²L -1个物理阵元的 CPPA 转换成一个具有$\frac{{(L+1)}^4}{16}$个阵元的虚拟稀疏非均匀面阵。针对该虚拟面阵，给出了利用张量分解从其接收信号张量中估计入射信号二维波达角的方法，以避免二维谱峰搜索。与文献报道的互质面阵信号处理方法相比，所提方法将阵列自由度从L²提升至$\frac{{(L+1)}^4}{16}+1$，并具有更好的信号波达角估计性能及较低的计算复杂度，仿真结果证明了所提方法的有效性。

基于GAN的异构无线网络故障检测与诊断算法

朱晓荣,张佩佩

2020, 41(8):  110-119.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020165

摘要 ( 513 )   在线阅读 ( 59 )   PDF下载 (833KB) ( 806 )   可视化   

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针对异构无线网络故障检测与诊断过程中，如何基于小数据量样本进行准确的故障检测与诊断模型的训练的问题，提出了基于生成对抗网络的异构无线网络故障检测与诊断算法。首先，分析了异构无线网络环境下的常见网络故障来源，通过 GAN 算法，在小数据量的网络故障样本的基础上，得到大量可靠数据集。然后，基于这些数据，利用极端梯度提升算法选择故障检测阶段输入参数的最优特征组合，并完成故障检测与诊断。仿真结果表明，所提算法可以实现对异构无线网络更加准确而高效的故障检测与诊断，准确率可达98.18%。

基于位置的天地一体化网络路由寻址机制研究

李贺武,刘李鑫,刘君,吴茜

2020, 41(8):  120-129.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020135

摘要 ( 598 )   在线阅读 ( 64 )   PDF下载 (706KB) ( 954 )   可视化   

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针对卫星高速移动导致的卫星网络内部及与地面网络间的连接关系不断变化的问题，提出了一种基于位置的天地一体化网络路由寻址机制——LA-ISTN。用户的IP地址携带其地理位置信息，在星间路由时，基于位置信息计算得到的路由方位选择最优的转发接口。仿真结果表明，相对于快照协议和OSPF路由协议，LA-ISTN显著降低了星上路由表存储开销，没有路由更新包交换开销和邻居通信开销；星上路由不依赖预测的链路连接关系，稳健性强，可保证网络时刻可用。

基于双向邻居修正的局部异常因子算法

杨晓晖,刘晓明

2020, 41(8):  130-140.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020119

摘要 ( 293 )   在线阅读 ( 18 )   PDF下载 (1142KB) ( 674 )   可视化   

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针对现有离群点检测算法存在参数选取困难、效率差和精度低等问题，提出了基于双向邻居修正的局部异常因子算法。为了解决所提问题，首先提出了基于双向邻居的搜索算法，降低邻居搜索占用时间，然后使用双向邻居的修剪算法减少参数输入以及不必要的异常值计算。同时提出了基于双向邻居的修正因子，并利用反向邻居进一步提高计算精度。实验结果表明，所提算法减少了参数选取，提高了时间效率，同时基于双向邻居的修正因子使算法在合成数据集和UCI数据集上的准确率更高。

SWIPT-NOMA机会协作系统的优化方案

李陶深,宁倩丽,王哲

2020, 41(8):  141-154.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020109

摘要 ( 309 )   在线阅读 ( 39 )   PDF下载 (854KB) ( 380 )   可视化   

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为提高无线携能通信（SWIPT）系统的频谱效率和性能，引入非正交多址接入（NOMA）技术构建SWIPT-NOMA 机会中继系统模型。针对固定信号功率分配会导致其与系统其他参数无法相互调节，继而影响系统中断概率和资源利用率等问题，提出了一种联合信号功率和时间分配方案，以提高系统中断性能。所提方案在满足信道状态较差节点速率的条件下，推导出信号功率分配的表达式，并得出系统中断概率的数学表达式，最后通过选取合适的时间分配参数来提升中断性能。仿真结果表明，所提系统模型具有比正交多址接入（OMA）系统更好的中断性能，所提优化方案可有效降低系统的中断概率，提高系统性能。

CMDC：一种差异互补的迭代式多维度文本聚类算法

黄瑞章,白瑞娜,陈艳平,秦永彬,程欣宇,田有亮

2020, 41(8):  155-164.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020152

摘要 ( 311 )   在线阅读 ( 28 )   PDF下载 (713KB) ( 832 )   可视化   

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针对传统多维度文本聚类算法把文本表示与聚类过程分离，忽略了维度间的互补特性的问题，提出了一种差异互补的迭代式多维度文本聚类算法——CMDC，实现文本聚类与特征调整过程的统一优化。CMDC算法挑选维度聚类间结果的互补文本，基于局部度量学习算法利用互补文本促进聚类的特征调优，以维度的度量一致性来解决多维度文本聚类的划分一致性。实验结果表明，CMDC算法有效地提升了多维度聚类性能。

面向算力受限边缘环境的双分支多尺度感知人脸检测网络

戚琦,马迎新,王敬宇,孙海峰,廖建新

2020, 41(8):  165-174.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020177

摘要 ( 261 )   在线阅读 ( 34 )   PDF下载 (1064KB) ( 527 )   可视化   

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针对边缘算力受限，难以部署复杂结构的人脸检测深度神经网络的问题，为减少资源消耗，并保证人脸在多尺度变化、遮挡、模糊、光照等复杂场景下的检测精度，提出了多尺度感知的轻量化人脸检测算法。采用改进的人脸残差神经网络作为特征提取网络，并提出双分支浅层特征提取模块，并行分支理解图像多尺度信息，进而由深浅特征融合模块将底层图像信息与高层语义特征融合，配合多尺度感知的训练策略监督多分支学习差异化特征。实验结果表明，所提算法可有效提取多样化的特征，在保持模型高效性和低推理时延的同时，有效提升了算法的精度和稳健性。

面向雾增强型工业物联网的多维安全查询方案

周由胜,谭畅,唐飞

2020, 41(8):  175-186.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020127

摘要 ( 256 )   在线阅读 ( 19 )   PDF下载 (857KB) ( 641 )   可视化   

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针对现有范围查询方案进行多维数据查询时缺乏隐私保护的问题，提出了一种带有隐私保护特性的面向雾增强型工业物联网多维安全查询方案。该方案首先将用户待查询的多个维度区间映射成一个查询矩阵；然后，构造辅助向量对查询矩阵进行分解，利用 BGN 同态加密对辅助向量进行处理形成查询陷门；最后，物联网设备终端利用同态特性将传感数据与查询陷门进行匹配。特殊辅助向量有效降低了方案空间复杂度，同态加密的自盲性保证了传感数据机密性和用户查询模式的隐私。仿真实验结果表明，所提方案的计算开销和通信开销较低。

综述

无线超可靠低时延通信：关键设计分析与挑战

伏玉笋,杨根科

2020, 41(8):  187-203.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020154

摘要 ( 954 )   在线阅读 ( 144 )   PDF下载 (936KB) ( 1291 )   可视化   

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目前超可靠低时延通信（URLLC）研究较碎片化，且侧重于某一点，因此以全景式视角，从应用场景和需求开始，介绍了URLLC相关的系统架构、关键技术和总体解决方案；然后分别对物理层检测性能需求、链路自适应、无线资源管理、端到端分集解决方案以及如何与时间敏感网络集成进行了深入的分析，并对候选方案进行了探讨。希望从广度到深度，对URLLC的理论研究以及如何应用有一个透彻全面的介绍，对其挑战有一个清晰的认识，从而为相关研究和工程技术人员提供借鉴。

学术通信

基于联盟链的可搜索加密电子病历数据共享方案

牛淑芬,刘文科,陈俐霞,王彩芬,杜小妮

2020, 41(8):  204-214.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020116

摘要 ( 739 )   在线阅读 ( 113 )   PDF下载 (729KB) ( 1170 )   可视化   

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针对云存储电子病历（EMR）中病历数据难以在不同医院间共享的问题，提出了一种区块链上基于可搜索加密的EMR数据共享方案。该方案使用服务器存储EMR密文，私有链存储密文哈希值，联盟链存储关键字索引，以实现 EMR 的安全存储与共享。利用可搜索加密技术实现在联盟链上对关键字的安全搜索，利用代理重加密技术实现其他数据用户对患者 EMR 的数据共享。安全性分析表明，所提方案满足密文安全和关键字安全。此外，通过功能分析、计算效率分析和数值模拟对所提方案进行了性能分析。性能分析表明，该方案具有较高的计算效率。

最佳零相关区序列集构造法

陈晓玉,高茜超,李永杰

2020, 41(8):  215-222.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020175

摘要 ( 209 )   在线阅读 ( 23 )   PDF下载 (709KB) ( 440 )   可视化   

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基于完备序列和正交序列集，研究了零相关区序列集的构造方法。借助有限域上构造方法的思想，实现了最佳零相关区序列集的构造，且通过改变集合O和集合R，生成多个移位不等价零相关区序列集，扩展了序列集的数量。所提构造方法在满足$p=\frac{Z}{N}$或$p^n=\frac{Z}{N}$的条件下，其中p为素数，零相关区长度可以灵活选择，以满足不同系统对信道时延的要求。