通信学报

面向5G通信网的D2D技术综述

钱志鸿,王雪

2016, 37(7): 1-14. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016129

摘要 ( 2325 )

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在探讨D2D对通信技术未来发展的导向作用基础上，明确了影响D2D系统设计的多个因素，即D2D设备发现、资源分配、缓存技术、D2D-MIMO。从而勾画出基于D2D技术的光纤前传和软件定义网络实现数据/控制分离的扁平化5G 架构，提出负责接入的下层宏/小基站蜂窝网和负责管理的上层网络云的管理机制。将 D2D技术、SDN技术、边缘计算和物联网技术等关键技术引入未来移动通信网络已经成为研究领域的热点，针对与之相关的、未来大规模网络的移动性、QoS和大数据特性进行了讨论。

5G若干关键技术评述

张平,陶运铮,张治

2016, 37(7): 15-29. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016130

摘要 ( 3158 )

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第五代移动通信网络（5G）目前得到了全球企业、研究院所和高校的广泛关注和大量研究。详细介绍和总结了5G的发展历程和国内外研究进展，分析了基于虚拟化的5G网络架构。从无线传输、无线接入、网络这3个角度，深入全面地介绍了5G潜在的关键技术及最新进展，包括大规模多天线、全双工、信道建模与信道编码等，分析了其中一些关键技术的优缺点及未来可研究方向。最后，展望了5G未来发展的重点任务及主要方向。

超高密度无线网络的自组织技术

李建东,滕伟,盛敏,徐超

2016, 37(7): 30-37. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016131

摘要 ( 534 )

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网络密集化是应对未来5G无线网络容量提升1 000倍挑战的主要手段之一，且超高密度网络中单节点要配置和优化的参数超过2 000个，因此，只有通过新一代自组织技术来感知网络运行的态势，自主发现和调配网络资源来精准匹配网络中的业务流，才能有效提高网络的承载能力。分析了超高密度网络自组织技术面临的挑战和呈现的新属性，给出了超高密度网络中自组织技术的2个典型用例，展望了超高密度无线网络中自组织技术的发展前景和方向。

软件定义传感器网络重配置算法研究

沈连丰,朱亚萍,丁兆明,燕锋,邓曙光

2016, 37(7): 38-49. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016132

摘要 ( 512 )

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为了提高无线传感器网络的性能及其适应性，提出一种软件定义传感器网络的架构并重点研究其网络重配置算法。算法首先运用Voronoi图理论，寻求SDSN全覆盖问题中保证网络能量均衡的最优感知半径分配，以达到目标区域的K重覆盖；其次基于单纯复形理论，提出一种基于边缘链群最小生成元和节点度的集中控制方法，以最简练的网络拓扑结构为目标，同时保证整个系统的连通性以及突发区域的顽健性；考虑SDSN中路由协议在动态环境的自适应性，提出一种基于多业务QoS的SDSN路由优化算法并进行了仿真，结果表明所提路由算法能够有效分配资源，满足多业务QoS需求并延长网络的生命周期。

深空通信网络协议的发展与展望

安建平,靳松,许军,张宇,邵立伟

2016, 37(7): 50-61. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016133

摘要 ( 718 )

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分析了发展深空通信网络的需求，结合深空通信网络的特点，对深空通信网络协议体系和路由策略等的技术现状进行了综述，对其中的关键技术进行了分析，并对深空通信网络的未来发展进行了展望。

基于LTE D2D技术的车联网通信架构与数据分发策略研究

彭军,马东,刘凯阳,张倩倩,张晓勇

2016, 37(7): 62-70. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016134

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基于5G通信技术的车联网面临高速率、低时延、高可靠性和大量流媒体数据分发等需求，提出了一种基于LTE D2D的车联网通信架构，设计基于运动一致性的车辆分簇算法，有效增加持续D2D通信时间，提高通信可靠性；其次，针对簇内车辆的流媒体数据分发，提出一种带时延约束的 D2D 协作中继转发策略，设计最优中继选择算法，大幅提高数据传输速率，提升网络吞吐量。

HIGHT算法的积分攻击

郭建胜,崔竞一,潘志舒,刘翼鹏

2016, 37(7): 71-78. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016135

摘要 ( 450 )

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对轻量级分组密码算法 HIGHT 在积分攻击方法下的安全性进行了研究。首先纠正了现有研究成果在构造区分器时的不当之处，重新构造了HIGHT算法的11轮积分区分器，并构造了相应高阶积分扩展下的17轮区分器；其次利用所构造的17轮区分器，结合“时空折中”原理对25轮HIGHT算法进行了积分攻击；最后对攻击算法的复杂度进行了分析，攻击算法需要的数据复杂度为2^62.92，时间复杂度为2^66.20，空间复杂度为2¹¹⁹。分析结果表明，所给出的攻击算法的攻击轮数和时间复杂度要优于现有研究结果。

具有能级稳定过程的MQHOA优化算法

王鹏,黄焱

2016, 37(7): 79-86. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016136

摘要 ( 535 )

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在量子模型下将优化问题转化为求解约束态的基态波函数问题，通过泰勒近似采用谐振子势阱对目标函数进行逼近，类比量子谐振子的波函数图像提出了一种改进的多尺度量子谐振子优化算法。算法包括3个基本迭代收敛过程：能级稳定过程、能级降低过程和尺度降低过程，算法的收敛过程与物理模型基本吻合。改进算法将主观控制参数减少为1个，同时参照量子模型定义了算法的波函数和零点能。实验结果表明，改进算法的复杂函数优化性能优于多种常见优化算法，对于Ackley、Griewank、Sphere、Sum Squares、Zakharov等高维标准测试函数均能以100%的概率获得全局最优解。

基于EOG的安全辅助驾驶系统算法设计与实现

吕钊,吴小培,张超,卫兵

2016, 37(7): 87-95. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016111

摘要 ( 448 )

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为保证驾驶安全，提高车辆控制系统的智能化水平，实现“手不离盘”操作，设计并实现了一种基于眼电图(EOG)的安全辅助驾驶系统。该系统利用安装在驾驶员眼睛周围的生物电极采集其在观测抬头显示器(HUD, head up display)上提示符时所产生的扫视信号，生成多种车载设备控制命令；对原始多导联EOG信号进行端点检测后，使用了独立分量分析(ICA, independent component analysis)方法进行空域滤波后提取眼动信号特征参数，并结合支持向量机实现了上、左与右扫视动作的识别。实验室环境下对所提算法进行了测试，15位受试者在疲劳与非疲劳状态下的在线平均正确率达到了98.43%与96.0%。实验结果表明，基于 ICA 多类扫视信号识别算法的安全辅助驾驶系统在眼动信号分析中呈现出了良好的分类性能。

面向车联网按需驱动的多宿主多链路TCP拥塞控制算法

丁男,林滔,宋彩霞,谭国真

2016, 37(7): 96-106. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016137

摘要 ( 530 )

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针对车联网终端设备中网络应用QoS的多样化需求，保证与安全应用相关的高优先级数据报文发送实时性，提出了一种新的基于数据优先级与吞吐量评估的按需驱动的MPTCP拥塞控制算法PTLIA。首先，算法采用数据报文优先级以及吞吐量占比因子，表征各个数据报文的发送权重；其次，利用分批估计理论模型对 MPTCP中路径状态进行实时评估；最后，依据算法模型设计，实现对网络拥塞时间窗的按需动态调整。实验与仿真验证了PTLIA算法在满足大部分网络应用需求的前提下，提高了高优先级应用的网络传输实时性。

基于复Givens矩阵与蝙蝠优化的卷积盲分离算法

贾志成,韩大伟,陈雷,郭艳菊,许浩达

2016, 37(7): 107-117. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016138

摘要 ( 321 )

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针对传统卷积混合盲分离待求参数多、分离效果易受分离矩阵初值影响的局限性，提出了基于复Givens矩阵与蝙蝠优化的频域求解算法。算法采用复Givens矩阵表示分离矩阵，减少了待求参数，降低了求解难度和计算量。利用蝙蝠算法代替梯度算法优化求解旋转角度完成各频点线性瞬时混合复信号的盲分离，全局收敛性更强。此外，由于对源信号的先验知识要求较少，可以分离服从多种分布的信号。仿真实验表明，该算法可有效地实现卷积混合盲分离。

单向证据冲突度量方法

王路,邢清华,毛艺帆

2016, 37(7): 118-123. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016143

摘要 ( 278 )

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针对传统证据冲突度量方法无法表达证据间支持程度差异的问题，提出一种带有方向性的证据冲突度量方法。该方法基于单向支持度间接计算证据间的冲突程度，单向支持度模型采用取小累加运算来表征两证据观点的一致程度，支持系数的引入保证了所建模型具有非对称性。实验结果表明所提方法不但能够有效区分证据间支持程度的差异，而且还能克服传统方法在特定情况下失效的问题。

基于能效最优准则的双跳中继网络功率分配算法

冀保峰,杨佳,王一丹,胡莹,李春国,宋梁

2016, 37(7): 124-131. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016140

摘要 ( 370 )

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针对单天线多跳系统中的资源分配策略进行了研究，重点研究了基于能效最优的功率分配算法。所提算法以系统能效最大化为设计目标，以满足指定的系统服务质量(QoS, quality of service)为约束条件，建立了以源节点和中继节点发射功率为设计变量的数学优化模型。通过大信噪比区间近似等效，将原始的非凸优化问题转化为凸优化问题。再利用拉格朗日对偶函数凸优化算法，并借助于LambertW函数，最终得到一种功率分配方案的闭合形式解，避免了采用交替迭代方法来求解最优化问题。相比传统以系统频谱效率最大化为目标的算法，所提算法能更好地提升系统整体能效，同时降低了功率分配算法的复杂度。

基于二级混沌映射的OFDM安全传输方案

王颖,张晓忠,曾娟,汪永明

2016, 37(7): 132-139. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016141

摘要 ( 369 )

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基于OFDM技术，结合混沌序列的伪随机特性和初值敏感性，提出了一种数据相位混沌旋转和子载波混沌映射的安全传输方案。仿真结果和分析表明，该方案能够有效地对信息进行混沌安全传输，增强输出信号的随机特性，窃听方无法通过信号的统计特性估计出发送信息，从而保证通信的安全性。与常用的安全措施，如AES（高级加密标准）、多天线随机化传输矩阵等方法相比，所述方案能够达到较好的计算安全性。

连续服务请求下基于假位置的用户隐私增强方法

刘海,李兴华,王二蒙,马建峰

2016, 37(7): 140-150. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016142

摘要 ( 359 )

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基于假位置的隐私保护方案在为用户提供准确位置服务查询结果的同时，还无需第三方和共享密钥。然而，当用户连续请求位置服务时，由于现有保护单次查询的假位置方案未考虑相邻位置集合间的时空关系，使攻击者能推断出假位置，降低用户的位置隐私保护等级。针对上述问题，采用现有假位置方案生成候选假位置，并通过连续合理性检查和单次隐私增强对其进行筛选，提出一个适用于连续请求的假位置隐私保护增强方法。安全性分析表明，所提方法能保证连续请求中形成的移动路径在时空上不可区分，有效保护连续请求中的用户位置隐私。大量实验表明，所提方法在不增加用户计算开销的同时，与采用的候选假位置生成方案相比，还能提高用户单次查询的隐私保护等级。

基于共享资源量的动态多资源公平分配策略

张潇璐,刘曦,李伟东,张学杰

2016, 37(7): 151-160. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016144

摘要 ( 448 )

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针对云计算共享系统中多资源分配问题，提出一种基于共享资源量的动态多资源公平分配策略。该策略根据不同用户资源需求和共享资源量建立一个线性规划模型，同时证明该模型满足公平分配的4个重要属性：动态帕累托最优、激励共享、动态无嫉妒性和防止策略性操作，而且给出一种改进的动态多资源公平分配算法来提高算法运行效率。实验结果表明，所提动态多资源公平分配策略能够在满足任务资源需求的同时，尽可能保证公平分配下最大化占优资源份额，并且改进的分配算法能够有效地提高资源的分配效率。

无证书的层次认证密钥协商协议

苏航,刘建伟,陶芮

2016, 37(7): 161-171. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016145

摘要 ( 355 )

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提出了一种无证书的层次认证密钥协商协议，协议的安全性基于计算性 Diffie-Hellman 困难假设，并在eCK（extended Canetti–Krawczyk）模型下证明了该协议的安全性。该协议中，根PKG为多层的域PKG验证身份并生成部分私钥，域 PKG 为用户验证身份并生成部分私钥，私钥则由用户选定的秘密值和部分私钥共同生成。与已有协议相比，协议不含双线性映射配对运算，且具有较高的效率。

认知无线电网络中的基站节能策略及纳什均衡研究

马晓彤,金顺福,刘建平,霍占强

2016, 37(7): 172-181. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016146

摘要 ( 359 )

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认知无线电网络在提高频谱利用率的同时，带来了通信能耗增大的问题。在满足用户体验质量的前提下，引入绿色通信的理念，面向基站提出一种新型节能策略。通过构建具有抢占式优先服务和单重工作休假机制的二维离散时间马尔可夫随机模型，运用矩阵几何解方法，从系统节能率、信道利用率、认知用户平均延迟及认知用户中断率等方面评估节能策略的系统性能，并综合理论分析结果和仿真统计结果，验证节能策略的有效性。从经济学角度出发，构造收益函数，设计非线性智能优化算法，研究认知用户数据分组的纳什均衡与社会最优行为，面向认知用户制定授权频谱的定价方案。针对不同的系统参数，进行系统实验，验证定价方案的合理性。

无线网络中基于无证书聚合签名的高效匿名漫游认证方案

刘丹,石润华,张顺,仲红

2016, 37(7): 182-192. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016147

摘要 ( 504 )

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针对无线移动网络漫游认证中的隐私保护需求，提出了新的匿名漫游认证方案。引入在线离线签名技术，并巧妙结合聚合验证方法，设计了一个无证书聚合签名方案。与相关方案相比，该签名方案降低了签名和验证过程的计算开销，提高了通信效率。继而，基于该签名方案，提出了一种新型高效的匿名漫游认证方案，简化了传统的三方漫游认证模型。理论分析结果表明，该方案安全、有效，特别适用于大规模无线移动网络。

部分精英策略并行遗传优化的神经网络盲均衡

王尔馥,郑远硕,陈新武

2016, 37(7): 193-200. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016148

摘要 ( 442 )

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针对高维非凸代价函数下神经网络盲均衡算法收敛速度慢、容易陷入局部极小值的缺点，提出了一种组群并行遗传优化神经网络的方法。根据神经网络拓扑结构进行个体编码，设置控制码和权重系数码以实现对网络拓扑结构和网络权重同时优化。优化迭代过程中根据适应度对个体排序分组，以融合不同遗传算子条件下遗传算法的优势。部分精英策略有效避免最优个体把持进化过程引发早熟的现象。非线性信道条件下的仿真结果证明方法具有更好的收敛性能。

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