通信学报

QML：一种混合空间索引结构

崔栋, 温巧燕, 张华, 王华伟

2021, 42(12): 1-16. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021229

摘要 ( 377 )

在线阅读 ( 40 )

PDF下载 (3116KB) ( 470 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

为了丰富现有学习多维索引的功能并提高索引效率，提出了可以保留数据分布特征的动态数据分段算法DDSA，并结合四叉树和Z顺序曲线构建了混合空间索引（QML），在此基础上分别设计范围查询算法和KNN查询算法。这种保留数据分布特征的索引可以灵活实现快速查询和更新。实验结果表明，QML 索引在实现丰富功能的前提下优化了检索效率，数据更新的时间复杂度为O（1）。与R*-tree相比，QML索引存储减少约33%，更新效率提升40%～80%。查询效率与最优树形索引相近。

基于身份的可穿刺签名方案

杨冬梅, 陈越, 魏江宏, 胡学先

2021, 42(12): 17-26. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021223

摘要 ( 383 )

在线阅读 ( 60 )

PDF下载 (1905KB) ( 465 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

针对已有前向安全的基于身份签名（IBS）方案在实际可用性和密钥更新效率方面存在的不足，基于可穿刺公钥加密方案的思想，提出了基于身份的可穿刺签名（IBPS）方案。具体而言，首先给出了IBPS的形式化定义和安全性定义，然后基于布隆过滤器构造了一个具体的IBPS方案。在计算性Diffie-Hellman假设下，所提方案在随机预言模型下满足存在不可伪造性。性能分析与仿真实验表明，所提方案比传统的前向安全IBS方案提供了更实用的细粒度前向安全性，且密钥更新过程更高效。

基于旋转置乱的索引跳频抗干扰加密方法

鲁信金, 雷菁, 施育鑫

2021, 42(12): 27-34. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021239

摘要 ( 168 )

在线阅读 ( 27 )

PDF下载 (2488KB) ( 299 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

为了提升无线通信系统的抗干扰能力和安全性，设计了一种基于旋转置乱的索引跳频抗干扰加密方法，简称加密的索引跳频（EIM-FHSS）方法。首先，通过无线密钥产生多路正交的跳频图案确定当前时刻的可用频点，并利用活跃频点（调制符号的频点）的位置索引传输比特信息。其次，在信息与索引的映射表上，采用无线密钥对映射表进行置乱加密，以保证索引比特的安全性。最后，对活跃频点上传输的符号使用星座旋转加密，使符号比特也具有安全性。理论分析和仿真结果表明，EIM-FHSS方法与传统的索引跳频方法相比具有更强的安全性和抗干扰能力。

基于Bartlett和多分类F检验侧信道泄露评估

王娅茹, 唐明

2021, 42(12): 35-43. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021235

摘要 ( 258 )

在线阅读 ( 30 )

PDF下载 (1198KB) ( 441 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

为了解决测试向量泄露评估（TVLA）技术进行侧信道泄露检测时，两组功耗样本（固定明文和随机明文）的均值差异较小时，t 检验存在漏检以及可能导致评估出现假阴性的问题。基于此，提出对样本的均值与方差等参数进行差异评估，进而提出基于Bartlett和多分类F检验侧信道泄露评估（Bartlett-F检验）方法。在Bartlett-F检验中，将Bartlett检验用于均值差异小于方差差异的功耗样本以解决漏检问题，将多分类F检验用于均值差异大于方差差异的功耗样本以解决评估出现假阴性的问题。在检验中，若P值小于阈值，则有泄露。实验结果表明，当均值差异小于方差差异时，Bartlett检验的P值小于阈值时所需样本量为1.5×10⁴，而t检验则需要更大的样本量。当方差差异小于均值差异时，t检验的P值小于阈值时所需样本量为2.0×10²，而F检验所需样本量仅为t检验的1 10。因此，Bartlett-F检验可以解决TVLA技术在泄露检测中存在的问题。

OFDM中一种有效的基于分段非线性压扩的PAPR抑制算法

邢智童, 李云, 彭德义, 张本思, 刘凯明, 刘元安

2021, 42(12): 44-53. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021230

摘要 ( 244 )

在线阅读 ( 34 )

PDF下载 (1482KB) ( 215 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

针对正交频分复用（OFDM）系统中峰均比（PAPR）较大的问题，提出了一种基于通用瑞利和三角分布相结合的分段非线性压扩算法。对于幅度较小的信号，该算法不对其进行处理。对于幅度较大的信号，该算法将其幅度对应的概率密度函数从瑞利分布改为三角函数分布。该算法可以在有效降低OFDM信号的PAPR的前提下，确保 OFDM 信号样点的误比特率性能和功率谱密度性能。仿真结果表明，在相同的峰均比限制条件下，与参考文献的算法相比，所提算法误比特率更低，带外泄露功率更低。

MIMO-OFDM系统的信道与脉冲噪声联合估计方法

吕新荣, 李有明, 国强

2021, 42(12): 54-64. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021238

摘要 ( 215 )

在线阅读 ( 40 )

PDF下载 (957KB) ( 293 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

针对 MIMO-OFDM 系统中的脉冲噪声问题，提出了一种基于多测量向量压缩感知理论的信道与脉冲噪声联合估计方法。该方法将信道冲激响应和脉冲噪声联合组成一个具有行稀疏性的待估计矩阵，构建了一个基于全部子载波的多测量向量压缩感知模型。由于数据子载波中未知的发射符号导致观察矩阵的部分元素不确定，因此将发射符号视作未知参数，利用稀疏贝叶斯学习理论和期望最大值算法实现了一种能联合估计信道、脉冲噪声和发射符号的迭代方法。与现有方法相比，所提方法不仅能够充分利用全部子载波信息，而且不需要信道和脉冲噪声的先验统计信息。仿真结果表明，所提方法在信道估计及误比特率性能上有明显改善。

基于无线信道信息的5G与TSN联合调度机制研究

孙雷, 王健全, 林尚静, 马彰超, 李卫, Qilian Liang, 黄蓉

2021, 42(12): 65-75. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021224

摘要 ( 629 )

在线阅读 ( 59 )

PDF下载 (1473KB) ( 418 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

针对具备周期性及时间触发特征的工业业务在无线环境下的确定性传输问题，提出了一种基于空口信道质量信息的5G与时间敏感网络联合优化机制。在时间敏感网络中，改进了时间敏感网络业务流处理架构，优先处理承载于较差质量无线信道的工业业务流；在 5G 网络中，分析了 5G 系统传输时延影响因素，对无线信道质量、无线资源数量与空口最大传输次数的关系进行建模，基于该模型可得到满足数据传输可靠度要求的最大重传次数，从而可动态设置重传因子以动态规划承载于不同无线资源上的工业业务的5G系统传输时延预算。仿真结果表明，所提联合调度机制能降低承载于较差信道质量的工业业务的时间敏感网络域传输时延，并能有效消除5G空口随机变化导致的重传对传输时延造成的抖动，实现工业业务端到端确定性时延保障。

基于路由状态因果链的域间路由不稳定溯源检测方法

陈迪, 邱菡, 张万里, 朱会虎, 朱俊虎, 王清贤

2021, 42(12): 76-87. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021221

摘要 ( 214 )

在线阅读 ( 24 )

PDF下载 (1995KB) ( 391 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

针对现有域间路由不稳定溯源检测方法中检测时间受限于路由更新时延、溯源信息可能被篡改的问题，提出一种基于路由状态因果链的域间路由不稳定溯源检测方法。通过分析路由状态间存在的因果关系，定义能够刻画路由状态及其转移过程的路由状态变更标识，将其随路由更新传播发布并存储于区块链，从而构建去中心化、防篡改的路由状态因果链；通过分析本地路由状态因果链判断路由不稳定类型，追溯失效链路或策略冲突自治域序列，完成路由不稳定的溯源检测。理论证明了所提方法能够追溯导致收敛时延的失效链路和导致路由振荡的策略冲突自治域序列，并基于软件路由器在经典拓扑中进行验证。实验结果表明，所提方法可在不改变 BGP 的前提下及时检测策略与拓扑动态变化导致的路由不稳定现象并确定其源头。

基于不完全重合信号的单快拍DOA估计算法研究

曲明超, 司伟建, 袁雅芝

2021, 42(12): 88-95. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021232

摘要 ( 211 )

在线阅读 ( 26 )

PDF下载 (739KB) ( 369 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

针对传统波达方向（DOA）估计算法没有充分利用有源诱饵和雷达的信号特征，导致反辐射导弹的角度分辨能力差的问题，提出了一种基于不完全重合信号的极化敏感阵列单快拍测向算法。首先，对阵列接收到的单快拍数据进行极化平滑处理；然后，利用雷达信号和诱饵信号是不完全重合信号的特点，对构造的共轭复制增广矩阵进行差分，得到各信号的共轭复制增广矩阵；最后，通过求解凸优化问题分别求解每个信号的 DOA 参数。仿真结果表明，与传统算法相比，所提算法具有更高的估计精度和更低的算法复杂度。

面向B5G网络的高效切换认证与安全密钥更新机制

崔琪楣, 赵文静, 顾晓阳, 朱增宝, 朱晓暄, 陶小峰, 倪巍

2021, 42(12): 96-108. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021240

摘要 ( 440 )

在线阅读 ( 47 )

PDF下载 (2204KB) ( 508 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

为了解决5G网络切换认证与密钥更新机制不具备前向安全性、易遭受旁路攻击、存在信令拥塞等问题，针对 5G 增强（B5G）网络，提出一种基于无证书的高效切换认证与安全密钥更新机制。在网络边缘侧引入基于无证书的密钥协商机制，使移动终端主动发起密钥更新请求，在空口侧完成无证书密钥更新全过程；在eCK安全模型下基于 Diffie-Hellman 困难问题，从理论上证明了该密钥更新机制的安全性。仿真评估表明，所提机制不仅满足了移动终端密钥管理的前向安全，与其他同类切换认证相比有更低的通信开销和计算开销。

基于多时间段优化贝叶斯网络的车载容迟网络路由算法

吴家皋, 郭亚航, 蔡沈磊, 刘林峰

2021, 42(12): 109-120. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021222

摘要 ( 171 )

在线阅读 ( 14 )

PDF下载 (1076KB) ( 318 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

针对车载容迟网络（VDTN）中车辆节点高速移动造成的通信链路不稳定性问题，利用车辆节点移动的规律性和时段性特点，提出了基于多时间段优化贝叶斯网络（BN）的VDTN路由算法。首先，提出了新的多时间段BN模型及其节点分类动态奖励机制，以更准确地描述车辆的移动模式。接着，提出了2种新的BN的时间段优化划分算法：二分搜索K2GA（BS-K2GA）算法和模拟退火K2GA（SA-K2GA）算法，其中，BS-K2GA算法具有简单高效的优势，而 SA-K2GA 算法则能有效避免陷入局部最优解，进一步优化算法性能。仿真实验表明，所提出的基于多时间段优化BN的VDTN路由算法能显著提高消息的投递率，降低消息的投递时延，从而验证了研究方案的有效性。

脉冲噪声下基于平滑循环相关熵谱的调制识别方法

戴江安, 栾声扬, 赵明龙, 张兆军, 邱天爽

2021, 42(12): 121-133. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021231

摘要 ( 170 )

在线阅读 ( 14 )

PDF下载 (7827KB) ( 115 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

针对脉冲噪声下的信号分类问题，提出了基于平滑循环相关熵谱和浅层残差网络的调制识别方案。所提方案不仅具有较低的计算复杂度，而且在脉冲噪声环境中具有稳健性。仿真实验表明，即使在很低的广义信噪比下，所提方案依然具有良好的性能。

Cell-Free大规模MIMO系统中基于传输时延的缓存策略研究

王蕊, 申敏, 何云, 刘香燕

2021, 42(12): 134-143. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021234

摘要 ( 284 )

在线阅读 ( 17 )

PDF下载 (1029KB) ( 434 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

为了满足未来移动互联网中用户的超低时延和超高可靠需求，将无线缓存技术与无小区大规模多输入多输出系统相结合，设计了基于AP间协作缓存及区域流行度评估的缓存模型。推导出涉及AP分簇、协作缓存以及区域流行度的传输时延表达式，并将内容放置问题表述为最小化总内容传输时延问题。通过对优化问题的NP-hard 和拟阵约束下次模单调性的证明，提出了基于贪婪算法的缓存部署优化策略。仿真结果表明，所提策略可有效降低系统内容传输时延和提升缓存命中率。

基于干扰对齐的NGSO星座系统同频干扰抑制

杜冰, 李家旺, 王先梅, 李伟, 刘向南, 张海君

2021, 42(12): 144-151. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021236

摘要 ( 280 )

在线阅读 ( 23 )

PDF下载 (1174KB) ( 376 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

针对当前太空中，非静止卫星轨道（NGSO）星座系统日益增加，使用相同频段、轨道邻近的卫星网络越来越多，NGSO星座系统之间以及NGSO星座系统与传统的静止卫星轨道（GSO）星座系统之间的同频干扰日益严重的问题，提出利用无线通信中的干扰对齐算法，根据卫星网络的传输信道信息，在发射端匹配特征信道的预编码矩阵，缓解低轨卫星网络同频干扰问题，在此基础上以ChinaSat、OneWeb和Fortran系统进行仿真，对利用干扰对齐算法前后的干扰数值进行比较，证明了此方法的可行性，为今后此类问题的研究提供了参考。

低开销的NB-IoT节点群组身份安全认证协议

常相茂, 占俊, 王志伟

2021, 42(12): 152-162. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021228

摘要 ( 253 )

在线阅读 ( 31 )

PDF下载 (1233KB) ( 438 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

针对现有NB-IoT 网络的安全认证协议在大规模接入请求认证时会产生大量信令的问题，提出了一种基于Schnorr聚合签名和中国剩余定理的群组身份安全认证协议。该协议使服务器能够使用固定大小的信令对节点群组进行一次性认证，采用基于中国剩余定理的会话密钥分发机制，使服务器可以用固定大小的数据完成对群组中节点的密钥派发。安全验证和性能分析结果表明，所提协议具有可靠的安全性能，且在传输开销和带宽消耗方面表现优异。

周期为N≡1（mod4）的平衡最优几乎二元序列对

彭秀平, 李红晓, 王仕德, 林洪彬

2021, 42(12): 163-171. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021078

摘要 ( 163 )

在线阅读 ( 9 )

PDF下载 (685KB) ( 260 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

基于组合设计理论，对周期为N≡1（mod 4）的平衡最优几乎二元序列对的构造方法进行了研究。根据（几乎）二元序列对的不同组合，得出了最大互相关值分别为θ_c =1，2，3，以此θ_c值为前提，推导得出 3 种情况的自相关理论界，并生成了4类满足互相关值和自相关理论界下界值的平衡（几乎）最优几乎二元序列对。所提构造方法扩展了互相关值的取值范围并进一步降低了最优二元序列对的互相关值，且序列长度参数 f 可选择任意整数，丰富了最优二元序列对的存在空间。

IRS辅助的认知反向散射通信网络性能增强方案

吕斌, 曹怡, 李健, 齐婷

2021, 42(12): 172-181. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021233

摘要 ( 300 )

在线阅读 ( 43 )

PDF下载 (1250KB) ( 312 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

为解决认知无线电网络（CRN）的可持续供电问题和改善其通信效率，面向Overlay场景，提出了智能反射面（IRS）辅助的高效多模式融合传输方案。特别地，次发射机（ST）可以在反向散射通信（BackCom）和收集再传输（HTT）模式间切换，IRS 被用以提升 ST 的能量采集、信息被动反射和信息主动传输效率。为了最大化系统和速率，定义了关于IRS相移、时隙调度和发射功率的联合优化问题。由于所定义的问题是非凸的，因此通过设计基于块坐标下降（BCD）的迭代优化算法获得了次优解。仿真结果表明，相较于参照方案，所提方案最多可将系统和速率提高200%。

基于残差密集网络的频谱感知方法

盖建新, 薛宪峰, 南瑞祥, 吴静谊

2021, 42(12): 182-191. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021220

摘要 ( 217 )

在线阅读 ( 23 )

PDF下载 (1245KB) ( 435 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

针对传统卷积神经网络（CNN）频谱感知方法没有充分利用特征图信息并且提取特征图的能力受限于浅层的网络结构等问题，通过在传统 CNN 频谱感知方法中添加密集连接，实现特征图信息重利用，同时在密集单元的两端加入捷径连接，实现更深层的网络训练，进而提出一种基于残差密集网络（ResDenNet）的频谱感知方法。该方法将频谱感知问题映射为图像二分类问题，首先对接收信号分割成矩阵并归一化灰度处理，得到的灰度图像作为网络的输入，然后通过密集学习和残差学习训练网络，最后将在线数据输入ResDenNet中，完成基于图像分类的频谱感知。数值实验表明，所提方法优于传统频谱感知方法，在信噪比低至-19 dB时，所提方法检测概率仍高达0.96，虚警概率低至0.1，同时具有更好的泛化能力。

基于区块链的双重可验证云存储方案

冯涛, 孔繁琪, 柳春岩, 马蓉, Maher Albettar

2021, 42(12): 192-201. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021225

摘要 ( 295 )

在线阅读 ( 42 )

PDF下载 (1192KB) ( 455 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

针对工业物联网（IIoT）中，工业设备将数据存储到云端，导致数据易被篡改且无法追踪恶意用户，引起恶性循环的问题，借助区块链的可溯源性和不可篡改性等特点，提出了一种基于区块链的双重可验证云存储方案。首先，使用同态加密技术加密数据并上传至云端，确保传输安全性，实现数据的隐私保护；其次，将聚合密文和上传者信息存储在区块链上，有效避免数据被非法用户篡改的风险，并能对恶意用户进行追溯，实现对云端数据完整性的双重验证；最后，进行安全性分析，证明所提方案比同类方案更加安全可靠。

基于三维双流网络的视频目标移除篡改取证

熊礼治, 曹梦琦, 付章杰

2021, 42(12): 202-211. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021226

摘要 ( 279 )

在线阅读 ( 27 )

PDF下载 (3285KB) ( 321 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

为了解决目标移除篡改视频时域检测和定位不准的问题，提出了一种基于三维双流网络的视频篡改取证方法。首先，利用空域富模型（SRM）层提取视频帧的高频信息；然后，使用改进的三维卷积（C3D）网络作为双流网络的特征提取器从高频图像帧和原始视频帧中分别提取高频信息和低频信息；最后，通过紧凑双线性池化（CBP）层将两组不同的特征向量融合成一组特征向量并用于分类检测。实验结果表明，在SYSU-OBJFORG数据集中，所提方法在全部视频帧中的分类准确率上具有优势，使视频目标移除篡改时域检测和定位更加准确。

云虚拟化平台可信证明技术研究综述

涂碧波, 程杰, 夏豪骏, 张坤, 孙瑞娜

2021, 42(12): 212-225. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021213

摘要 ( 369 )

在线阅读 ( 52 )

PDF下载 (1363KB) ( 476 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

伴随云计算的飞速发展，云平台的安全问题也备受关注。可信计算是云安全体系中重要支撑技术，可信证明是可信计算的一个重要特性，用于验证云虚拟化平台是否具有可信性，为保证云平台安全提供基础。现基于可信证明的定义，系统梳理虚拟化平台的可信根虚拟化、平台身份证明、平台状态证明、虚拟机的可信证明框架等关键技术的研究进展，分析并对比典型方案，探讨现有的工作的局限性，最后指出未来的研究趋势。

基于块对角化的通信雷达频谱共存设计

韩凯峰, 黄立涛, 陈力, 王志勤

2021, 42(12): 226-235. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021227

摘要 ( 198 )

在线阅读 ( 12 )

PDF下载 (1691KB) ( 375 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

针对通信与雷达同频共存问题，提出了基于块对角化的波束设计方案。首先，在保证不对雷达设备造成干扰和满足功率限制的前提下，构建最大化通信系统和速率的优化问题。为求解该问题，引入了通信用户间干扰为0的约束，使非凸的原问题具备解析解。根据引入约束带来的关于通信基站发射天线数的限制，提出了另外2种算法进一步考虑当不满足限制条件时的块对角化设计。仿真结果表明，所提算法能在各种场景下引入约束使原问题有解，计算复杂度较低，具备较高的实际工程应用价值。

基于签密和区块链的车联网电子证据共享方案

杨小东, 席婉婷, 王嘉琪, 陈艾佳, 王彩芬

2021, 42(12): 236-246. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021237

摘要 ( 297 )

在线阅读 ( 41 )

PDF下载 (28947KB) ( 227 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

针对车联网电子证据共享中的隐私和安全问题，提出了一种基于签密和区块链的车联网电子证据共享方案。所提方案将证据密文和证据报告分别存储于云服务器和区块链，以实现电子证据的安全存储与共享。利用基于身份的签密技术保证了数据的机密性，运用代理重加密技术实现了保险公司对车联网电子证据的共享。引入聚合签名技术，降低了多个车辆用户签名验证的计算开销；采用信誉激励机制提高了电子证据的可靠性。安全性分析表明，所提方案满足数据的机密性、完整性、可验证性和不可伪造性。与现有方案相比，所提方案在计算开销方面具有一定优越性。

当期目录