通信学报

基于网络覆盖和多目标离散群集蜘蛛算法的多移动agent规划

刘洲洲,李士宁

2017, 38(6): 1-9. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017124

摘要 ( 628 )

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以agent负载能耗均衡度和网络总能耗为指标构建多移动agent协作规划模型，为了尽可能延长网络生存周期，给出基于网络覆盖率的节点休眠机制，在满足WSN网络覆盖率要求的同时，采用较少节点处于工作状态。根据多移动agent协作规划技术特点，设计融合Pareto最优解多目标离散群集蜘蛛算法（MDSSO），重新定义插值学习和变异交换粒子更新策略，并动态调整最优解集规模，以提高MDSSO算法多目标求解精度。实验仿真结果表明，该方法能够快速合理给出 WSN 多移动 agent 规划路径，而且与其他传统算法相比，网络总能耗降低了约15%，生存期提高了约23%。

基于节点中心性度量的内容中心网络缓存机制

蔡岳平,刘军,樊欣唯

2017, 38(6): 10-18. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017113

摘要 ( 563 )

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为了降低内容中心网络的缓存内容冗余度和提高缓存内容命中率，提出一种基于节点中心性度量的缓存机制(CMC)。CMC利用控制器获取整个网络的拓扑结构和缓存空间空闲率，根据拓扑的连接关系分别计算各节点的度中心性、紧密中心性和介数中心性，并将这3个度量和缓存空间空闲率作为缓存节点选择的重要指标。仿真实验表明，与传统内容中心网络（CCN）缓存机制相比，CMC 可以有效地提高缓存内容命中率，降低获取内容的跳数和平均请求时延。

路网环境下基于伪随机置换的LBS隐私保护方法研究

周长利,田晖,马春光,杨松涛

2017, 38(6): 19-29. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017120

摘要 ( 440 )

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针对路网连续查询用户的位置隐私和查询内容隐私保护问题，提出一种基于伪随机置换的隐私保护方法。首先，基于路网顶点（锚点）组织兴趣点（PoI）分布信息，以单个路网顶点为基本处理对象，构造基于伪随机置换的LBS服务端兴趣点记录置换方案，该方案以32 bit随机种子生成置换表，并对兴趣点记录进行加密和置换处理后存入数据库；然后，可信中心服务器代理用户以目标类型兴趣点记录号发起查询，LBS服务器无法确定用户真实位置及查询内容，实现了保护隐私的秘密检索；最后，对查询准确性、数据分组量和处理时间进行了对比分析实验，性能分析证明了所提方法具有位置不可追踪性和查询内容不可关联性。

基于概率随机裁剪的图像缩放算法

郭迎春,侯骏腾,于明,王睿俐

2017, 38(6): 30-38. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017127

摘要 ( 538 )

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为提高图像缩放的速度，提出一种结合阈值学习与依概率随机裁剪的快速内容感知图像缩放算法，通过计算图像的重要度图，利用径向基函数（RBF,radial basis function）神经网络进行阈值学习求出图像的重要度阈值，根据阈值将图像分成保护区域和非保护区域，并按缩放要求为其分配不同的缩放比，分别进行依概率随机裁剪。在MSRA图像数据库上与目前流行的内容感知缩放方法进行对比，实验结果表明，所提方法的缩放时间明显低于其他算法，而且在缩放效果上有明显的优势。

网络协议隐形攻击行为的聚类感知挖掘

胡燕京,裴庆祺

2017, 38(6): 39-48. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017123

摘要 ( 437 )

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深藏在网络协议中的隐形攻击行为日益成为网络安全面临的新挑战。针对现有协议逆向分析方法在协议行为分析特别是隐形攻击行为挖掘方面的不足，提出了一种新颖的指令聚类感知挖掘方法。通过抽取协议的行为指令序列，利用指令聚类算法对所有的行为指令序列进行聚类分析，根据行为距离的计算结果，从大量未知协议程序中快速准确地挖掘出隐形攻击行为指令序列。将动态污点分析和指令聚类分析相结合，在自主研发的虚拟分析平台HiddenDisc上分析了1 297个协议样本，成功挖掘出193个隐形攻击行为，自动分析和手动分析的结果完全一致。实验结果表明，该方案在效率和准确性方面对协议隐形攻击行为的感知挖掘都是理想的。

基于双线性对的车联网批量匿名认证方案研究

宋成,张明月,彭维平,贾宗璞,刘志中,闫玺玺

2017, 38(6): 49-57. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017112

摘要 ( 698 )

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为解决当前车联网中匿名认证的效率问题，利用椭圆曲线上的双线性对的性质，提出一种批量匿名认证方案。通过路侧单元节点（RSU）与车辆共同生成签名，有效减轻了VANET认证中心的负担进而提高认证效率，并且增加了攻击者提取密钥的难度，并在随机预言模型中给出其安全性证明。分析表明，该方案能够满足多种安全需求，计算开销明显降低，认证效率得到有效提高。因此，该方案在计算性能受限的物联网（IoT,Internet of things）环境中，有着重要的理论意义与应用价值。

基于DoA的高速场景下大规模MIMO自适应波束成形

廖勇,李瑜锋,沈轩帆

2017, 38(6): 58-67. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017086

摘要 ( 651 )

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提出了高速场景下基于到达角（DoA,direction of arrival）的大规模多输入多输出（MIMO，multiple input multiple output）波束成形设计。同时，为了保证高铁在运行过程中获得最佳的系统容量，提出一种迭代的最优多波束选择方法。该方法能实时跟踪高铁不同的移动车厢终端（MCT,mobile carriage terminal），自适应选择不同波束所需的发射天线数和自适应调节波束总数目，且不需要信道状态信息（CSI,channel state information），从而降低系统复杂度和节省开销。数值结果表明，与传统方法相比所提方法能有效适应高速移动场景，提高系统容量。

基于SATD的H.265/HEVC拉格朗日因子选择算法

李维,赵凡,张二虎,任鹏

2017, 38(6): 68-74. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017114

摘要 ( 633 )

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为了进一步提高帧内粗略模式判决的编码性能，提出了一种基于SATD的H.265/HEVC拉格朗日因子选择算法。首先，分析了哈达玛变换的特性，从率失真理论的角度入手，以SATD为失真测量尺度，建立了一种新的拉格朗日因子计算方法。其次，结合离散余弦变换原理，推导出所提方法中涉及的参数获取途径。实验结果表明，所提算法可以更准确地进行帧内预测模式判决，在同等码率的情况下可以有效地提高重构视频质量。

无线传感器网络中复合事件栅栏覆盖问题

庄曜铭,吴成东,张云洲,闻时光

2017, 38(6): 75-84. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017117

摘要 ( 240 )

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在无线传感器网络中，越来越多的人利用栅栏覆盖去监控复合事件。复合事件栅栏覆盖（CEBC,compound event barrier coverage）的数据来源于多种类型的传感器，在实际应用时会受到许多复杂条件的约束。针对复合事件置信度的合并问题，提出基于联合概率密度的计算模型。针对存在多个复杂约束的复合事件栅栏覆盖优化问题，提出了一种基于有效策略集的乘子法（ASMP,active set multiplier policy），该算法可以有效计算覆盖率，降低网络的计算负载，提高网络的运行效率并在复合事件栅栏覆盖中合理分配传感器资源。仿真实验证明了ASMP算法在传感器资源分配和网络优化方面的高效性。

CLM：面向轨迹发布的差分隐私保护方法

王豪,徐正全,熊礼治,王涛

2017, 38(6): 85-96. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017119

摘要 ( 593 )

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针对现有轨迹差分隐私保护发布方法面临的独立噪声容易被滤除的问题，提出一种轨迹差分隐私发布方法——CLM。CLM 提出一种相关性拉普拉斯机制，利用高斯噪声通过特定的滤波器，产生与原始轨迹序列自相关函数一致的相关性噪声序列，叠加到原始轨迹中并发布。实验结果表明，与现有的轨迹差分隐私保护发布方法相比，CLM能够达到更高的隐私保护强度并能保证较好的数据可用性。

基于加权虚拟力模型的锚节点移动策略的研究

魏连锁,蔡绍滨,潘实

2017, 38(6): 97-107. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017118

摘要 ( 440 )

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针对现有无线传感器网络（WSN）锚节点移动策略不能有效避免遍历网络空洞区域时引起的移动路径过长、定位精度低等缺点，提出一种基于改进虚拟力模型的无线传感器网络锚节点移动策略。将未知节点的邻居节点数量及其到邻居节点的距离作为自身的密集权重属性，利用未知节点的密集度作为权值来改进传统的虚拟力模型。同时考虑测距误差ε的大小，利用三边测量法分析锚节点的最优分布情况、方向选择、移动步长、回退策略。使用未知节点收到的虚拟信标数量与其到锚节点的距离计算未知节点到锚节点的虚拟力，根据所受虚拟力的大小进行方向选择并进行移动。仿真实验表明，该策略可使锚节点根据未知节点分布的具体情况进行移动，有较高的定位精度，适应性强，成功缩短了锚节点的移动路径，降低了虚拟信标的数量，同时还能够有效避免锚节点进入网络空洞区域，减少了共线虚拟信标节点的数量。

基于寻找小重量码字算法的LDPC码开集识别

于沛东,彭华,巩克现,陈泽亮

2017, 38(6): 108-117. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017116

摘要 ( 452 )

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LDPC码的开集识别是信道编码识别领域的一个难点。首先，对实现开集识别所需接收码向量的数量进行了分析，给出了其理论下界。然后，根据这一下界，基于寻找小重量码字的算法，提出了一种新的LDPC码开集识别方法。该方法在接收码向量空间的对偶空间中逐个寻找小重量向量，即待识别的稀疏校验向量，从而重建稀疏校验矩阵。利用指数分布对迭代次数进行建模，给出了该方法的迭代停止准则及运算量分析。在无误码条件下，新方法克服了已有方法在适用范围和所需数据量的局限。在有误码条件下，与已有方法相比，在提高抗误码能力的同时保持较低的运算复杂度，更能满足实际应用的需求。对于QC-LDPC码，利用其稀疏校验矩阵的准循环特性，可以显著提高识别性能。

防空多传感器网络结构抗毁性优化设计

孙成雨,申卯兴,盛浩,肖金科

2017, 38(6): 118-126. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017126

摘要 ( 321 )

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为优化提高防空多传感器网络的抗毁性，以网络遭受攻击过程中的总自然连通度为目标函数，根据网络背景设计节点度和连通性约束，建立网络拓扑结构抗毁性优化模型，并设计利用改进人工免疫算法求解优化模型的步骤。为提高人工免疫算法种群中有效抗体数目进而提升搜索效率，改进算法添加接种疫苗和抗体修复步骤。仿真实验表明优化模型的合理性和改进人工算法求解的快速有效性，而采用按度攻击策略的总自然连通为指标进行优化可显著提高网络的抗毁性。

基于PUF和IPI的可穿戴设备双因子认证协议

王俊,刘树波,梁才,李永凯

2017, 38(6): 127-135. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017125

摘要 ( 509 )

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可穿戴设备正推进着移动医疗的快速发展，但无线体域网的开放式结构也给用户数据安全带来了更多威胁。为了数据安全，基于物理不可克隆函数和脉搏间隔，提出一种设备节点和数据中心之间的双因子认证协议。此协议利用设备物理特征和用户生物特征双重唯一性，有效地阻止了妥协和假冒等攻击，且适用于体域网环境下资源受限的医疗设备。与现有方案相比，增强了认证协议安全性。FPGA平台上实验证明了所提协议的实用性和有效性。

基于可见损伤持续时间贝叶斯网络的视频QoE评估方法

耿杨,邵苏杰,郭少勇,喻鹏

2017, 38(6): 136-141. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017122

摘要 ( 388 )

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目前，对视频业务体验质量（QoE）的客观评估方法中，视频图像质量下降造成的可见显示损伤持续时间对用户体验质量的影响往往被忽略。针对该问题，讨论了可见显示损伤持续时间对用户体验质量的影响。同时，分析了造成可见显示持续损伤的客观原因，构建了包含分层客观指标和主观评估结果的贝叶斯网络。在此基础上，提出了针对视频业务体验质量的无参考评估方法，并通过主观测试验证了该方法的准确性。

基于Lanczos核的实时图像插值算法

郭莹,李伦,王鹏

2017, 38(6): 142-147. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017115

摘要 ( 742 )

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针对现有彩色图像插值算法的实时性及可靠性不能兼备的问题，提出了一种高效的实时彩色图像缩放算法，算法基于Lanczos核生成可应用于整个目标图像的核查找表，并且目标图像所有像素的插值仅涉及定点小数运算，计算复杂度低；同时算法采取了优化的光栅扫描方法，内存需求低、效率高。实验结果表明，该算法不仅获得了较好的图像质量，而且计算复杂度远低于经典的图像缩放算法，能有效实现彩色图像甚至彩色视频的任意倍数实时缩放。

基于高效信息缓存的位置隐私保护方案

李璐璐,华佳烽,万盛,朱辉,李凤华

2017, 38(6): 148-157. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017129

摘要 ( 560 )

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随着移动互联网的高速发展与智能终端的迅速普及，基于位置的服务（LBS,location-based service）已在导航、社交等领域得到广泛应用。但由于个人位置信息的敏感性，移动对象位置相关的数据隐私保护已经成为LBS中的研究热点。综合考虑用户所处区域背景信息的开放性特征，引入信息缓存机制，提出一种虚假位置选择算法，有效减少用户与不可信服务器间的交互次数，并结合k-匿名技术实现了用户位置信息的高效隐私保护。相对于现有技术，该方案不依赖任何可信第三方，可实现抵御拥有背景信息攻击者的推理攻击。实验结果证明了所提方案的有效性和高效性。

基于SDN架构的高效分布式流量分载算法

钱文杰,任祝,程维维,吕文涛,徐伟强

2017, 38(6): 167-176. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017128

摘要 ( 413 )

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针对移动数据流量分载问题，提出在 SDN 架构下综合考虑基站成本和接入点消耗的网络服务成本最小化问题模型。针对基于对偶分解的流量分载算法在收敛速度和隐私安全方面存在的缺陷，提出基于近似雅可比交替方向乘子法（ADMM,alternating direction method of multipliers）的流量分载算法，所设计的具体实施方案确保了隐私安全。同时，仿真实验表明基于近似雅可比ADMM的算法在收敛速度方面显著优于基于对偶分解的算法。

基于酉变换和稀疏贝叶斯学习的离格DOA估计

高阳,陈俊丽,杨广立

2017, 38(6): 177-182. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017049

摘要 ( 484 )

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针对传统稀疏贝叶斯学习算法(SBL)在解决低信噪比条件下信号到达角(DOA)估计有效性的问题，提出基于酉变换的实数域稀疏贝叶斯学习(RV-OGSBL)的快速离格DOA估计方法。该方法首先对均匀线阵的实际接收信号通过构造增广矩阵作为 DOA 估计的处理信号，然后利用酉变换将估计模型从复数域转化到实数域，进一步在实数域下将离格模型与稀疏贝叶斯学习算法相结合迭代处理实现 DOA 估计，获得较高的估计精度。仿真结果表明，RV-OGSBL 方法不仅能保持传统 SBL 算法的性能，而且显著降低了计算复杂度。在低信噪比和低快拍数的情况下，算法运行时间降低约50%，表明该方法是一种快速的DOA估计算法。

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