通信学报

基于资源块星座图的稀疏码多址接入码本设计

邵小桃,郭鸣坤,杨维

2018, 39(9): 1-9. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2018154

摘要 ( 730 )

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针对基于多维母星座图的典型稀疏码多址接入（SCMA,sparse code multiple access）码本设计方法存在设计复杂度高和资源块上星座点之间的最小欧氏距离难以确定的问题，提出了一种基于资源块星座图的SCMA码本设计方法。所提方法通过将多维母星座图的设计转化为二维资源块星座图的设计，降低了星座图的设计复杂度；从资源块星座图出发的码本设计方法能最大化资源块上星座点之间的最小欧氏距离，较之由多维母星座图得到用户码本的设计方法性能更好。仿真结果表明，基于资源块星座图的SCMA码本设计方法相较基于多维母星座图的典型码本设计方法，系统的误比特率（BER,bit error rate）性能有较显著的改善。

能量采集认知无线电的量子蝙蝠最优合作策略

高洪元,杜亚男,张世铂,刘丹丹

2018, 39(9): 10-19. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2018149

摘要 ( 1303 )

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为了减少5G网络中认知中继无线通信系统的能量消耗并提高网络的频谱利用，在无线能量采集认知中继无线电系统中设计最优合作策略。针对所提最优合作策略，推导出次用户的最大吞吐量方程和中断概率。基于量子计算和蝙蝠算法的优化机制设计的量子蝙蝠优化算法可有效求解所推导的最大吞吐量方程，同时获得能量和信息合作传输的最优方案。仿真结果表明，所设计的最优合作策略不仅可以满足主用户的信息传输需求，还可以实现次用户系统的能量自供应，并提升次用户的通信质量，针对不同的仿真场景，所提策略性能均优于已有认知中继无线电合作策略的性能。

全双工加扰的非可信中继系统的渐近性能分析

赵睿,谭星,李元健,贺玉成,李春国

2018, 39(9): 20-30. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2018155

摘要 ( 316 )

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在物理层安全领域，协作中继技术因具备提升网络容量和扩展网络覆盖范围等优点，受到学术界广泛关注。但是，协作中继在某些时候可能存在非可信情形。基于此，在瑞利衰落信道下，为提升非可信中继系统安全性能，提出一种多天线全双工目的节点加扰（FDJ,full-duplex destination jamming）策略。为最大化系统安全容量，针对多天线目的节点提出一种切换分离式最优天线选择（OAS,optimal antenna selection）方案，并设计出信源和目的节点功率分配优化方案，给出相应的安全性能指标闭合表达式。在大规模天线下，推导出 FDJ-OAS 策略的遍历可达安全速率和瞬时安全容量下最优功率分配因子闭合表达式。在不同的渐近条件下，推导出 FDJ-OAS 策略的安全中断概率的渐近线闭合表达式。仿真结果显示，理论分析与蒙特卡洛仿真曲线十分吻合，FDJ-OAS策略的安全分集阶数与天线数呈正比，可实现天线全分集，凸显了FDJ-OAS策略的性能优越性。

Nakagami-m衰落信道下D2D通信自适应调制算法研究

曾孝平,毛海伟,杨凡,简鑫,李诗琪,蒋欣,方伟

2018, 39(9): 31-42. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2018151

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针对Nakagami-m衰落信道中，D2D（device to device）通信频谱利用率低的问题，设计一种基于非数据辅助误差矢量幅度（NDA-EVM,nondata-aided error vector magnitude）的自适应调制算法。以NDA-EVM作为信道质量评估参量，根据最大似然准则建立NDA-EVM与误码率（SER,symbol error ratio）的定量关系，据此设计SER约束下的MQAM调制方式切换机制；结合有限状态马尔可夫信道模型以及数据缓存处理，分析系统的分组丢失性能和频谱利用率。理论分析和仿真实验表明，基于NDA-EVM的自适应调制算法在不同调制方式的阈值下的准确性，明确系统QoS与分组丢失率的关系；在保持低算法复杂度的同时，提高了系统频谱利用率，对比传统算法，频谱利用率提升了0.752 bit·(s·Hz)^-1。

多径信道下基于EM算法的盲LDPC编码器识别研究

刘钰,王方刚,张静文,艾渤,钟章队

2018, 39(9): 43-48. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2018153

摘要 ( 394 )

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随着认知无线电的出现，盲编码器识别引起了广泛的关注。现有相关工作主要集中在加性高斯白噪声（AWGN）信道，而多径场景下的盲识别尚未得到充分研究。考虑未知多径衰落信道下的盲低密度奇偶校验码（LDPC）识别，提出了基于期望最大化（EM）算法的似然分类器，以获得未知参数的最大似然估计值，并采用平均对数似然比（LLR）估计器对未知编码器进行识别。数值结果表明，该算法在多径信道中具有良好的识别性能，特别是在低信噪比区域。

协作频谱感知中基于距离准则的量化器设计

付元华,贺知明

2018, 39(9): 49-56. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2018150

摘要 ( 262 )

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针对感知节点能量和汇报信道带宽受限的认知无线电网络中协作频谱感知问题，提出了一种基于距离准则的优化量化器设计方法。首先，计算融合中心接收的量化数据的巴氏距离(BD,Bhattacharyya distance)为性能准则，构建量化器的优化数学模型，采用粒子群优化算法求解得出最优量化阈值。根据融合中心接收的各感知节点的量化数据，构造对数似然比检测器，对是否存在主用户信号做出决策，最后推导了未量化条件下能量检测器的性能上界。仿真实验结果与已有方法对比，所提出的3 bit量化方法的性能接近能量检测器的性能上界，在获得类似检测性能的前提下降低了对通信带宽的需求。

认知协作网络中非正交多址接入技术性能研究

李美玲,李莹,SAMI Muhaidat,董增寿,王安红,梁杰,丁丽萍

2018, 39(9): 57-66. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2018152

摘要 ( 402 )

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将 NOMA 技术应用于下行认知中继协作网络，提出基于 AF 的认知多用户中继协作 NOMA 系统（CM-RC-NOMA），给出了不同认知中继协作方案下 PU 和 SU 中断性能，并推导了其闭合表达式；同时将 AF中继协作方式与DF中继协作方式进行了对比。仿真结果表明，当SU到PU信道链路条件不差于BS到PU信道链路条件时，AF方式相比DF方式可以使PU获得更低的中断概率；另一方面，所提最佳认知中继协作方案相比传统最佳认知中继协作方案可以获得更佳的PU中断性能。

基于能量采集认知无线网中的资源分配方案研究

龙彦,张晓倩,方旭明,何蓉

2018, 39(9): 67-75. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2018162

摘要 ( 355 )

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考虑到次用户的能量采集能力具有差异，且不同的次用户对信道的感知能力不同，在各信道上传输的信道质量也不同，基于单跳网络场景，以次级网络吞吐量为优化目标，结合能量采集技术，在能量因果关系约束下，提出一种次用户传输信道选择、传输功率控制、传输时间分配的多维联合资源优化模型。其中，针对原始的非凸优化问题，通过将其转化为一系列的凸优化子问题，得出资源分配算法（OPTA），并通过与传统资源分配算法（HDEA、OTA及RA）对比，验证了所提算法的正确性及有效性。仿真结果显示，在同一最大功率门限条件下， OPTA比传统的HDEA、OTA及RA的吞吐量分别提高了约6%、37%及50%；在同一信道增益差异度的条件下， OPTA比HDEA、OTA及RA的吞吐量分别提高了约30%、60%及94%；在同样次用户能量采集效率差异度下， OPTA比HDEA、OTA及RA的吞吐量分别提高了约27%、50%及92%。

面向弹性光网络的新型光节点升级策略研究

符小东,李泳成,沈纲祥

2018, 39(9): 76-83. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2018158

摘要 ( 359 )

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在波分复用光网络向弹性光网络演进过程中，需要将传统的光节点升级为支持无栅格特性的新型可重构光分插复用器（ROADM）。然而，对于一个大型网络来说，其节点不可能一次性全部升级，而是存在一个逐步升级的过程。针对该问题，重点研究了升级光节点的选择策略，并采用频域子波段虚级联技术实现不同代ROADM节点间的互通互联。同时，通过建立整数线性规划（ILP）优化模型和提出高效的启发式算法来完成对这些升级节点的选择。仿真结果表明，提出的升级光节点选择策略十分有效，可达到与ILP优化模型接近的网络频谱使用效率。

OFDM无源光网络中多业务分层带宽分配算法

刘业君,刘玉莹,汉鹏超,王继东,郭磊

2018, 39(9): 84-93. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2018159

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正交频分复用无源光网络(OFDM-PON，orthogonal frequency division multiplexing passive optical network)具有带宽容量大、资源分配灵活等优势，被公认为下一代光接入网的重要候选技术之一。目前，OFDM-PON 系统结构的相关研究层出不穷，然而这些研究大多专注于物理结构和信号传输技术，缺少与新型系统结构相适应的带宽分配算法。OFDM-PON 中带宽分配涉及时域、频域、比特等多维资源的联合优化，是保证多业务接入和服务质量的关键技术。针对 OFDM-PON 的增强型系统结构，提出多业务分层带宽分配算法，以实现增强型OFDM-PON系统带宽资源的高效利用。仿真结果表明，相比传统OFDM-PON系统中无分层带宽分配算法，增强型OFDM-PON的分层带宽分配算法在带宽资源利用率和数据分组时延等性能方面具有明显优势。

带有混合能量供电的TWDM-PON与C-RAN联合架构资源分配机制

王汝言,徐宁宁

2018, 39(9): 94-109. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2018156

摘要 ( 281 )

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针对现有虚拟化云无线接入网络资源利用率低、能耗高、用户服务质量无法得到保证等问题，提出一种带有混合能量供电的能耗感知虚拟化资源分配机制。根据不同网络设备的能量来源和能量消耗情况，建立能量到达模型和能量消耗模型；进而，在保障用户服务质量的前提下，考虑比例公平和能耗优化，利用异步更新的分布式算法对不同类型虚拟云无线接入网和用户虚拟基站分配资源和能量，从而有效提高网络能量效率。仿真结果表明，所提资源分配机制能够降低能耗，同时有效地减小了时延，提高了吞吐量。

TWDM-PON中时延约束节能动态波长带宽分配算法

于存谦,唐明珠,何荣希

2018, 39(9): 110-121. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2018160

摘要 ( 494 )

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基于离线调度方式和节点模块化设计思想，提出一种时延约束节能动态波长带宽分配算法。该算法考虑OLT和ONU两端协同节能，在保证分组时延约束条件下，尽可能减少激活波长数和延长轮询周期长度。同时，尽量集中OLT和ONU端上/下行传输时间，减少其状态转换次数，延长其处于低功耗状态时间，并避免信道出现高能耗空隙。仿真结果表明所提算法在保证分组时延约束的前提下，有利于降低OLT端和ONU端能耗以及全网总能耗。

数据中心中面向光互联的流量识别与调度研究

郭秉礼,赵宁,朱志文,宁帆,黄善国

2018, 39(9): 122-128. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2018161

摘要 ( 422 )

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为了解决数据中心链路拥塞问题，依据流量分布与类型的特点，提出了基于光互联架构的流量识别和调度方案，即HCFD（host-controller flow detection），旨在识别出对网络性能影响较大的大象流。利用SDN控制器下发转发策略，对网络中的流量进行合理调度。 HCFD首先在主机端利用Linux内核协议的Netfilter框架实现将超过阈值的数据流进行标记，然后在控制器端利用决策树分类模型再对标记流进行分类，最后利用光电混合网络的优势，实现深度融合的流量适配和切换机制。HCFD方案整合了已有方法的优势进行大象流识别，同时保证了识别的实时性、准确性以及流信息的全面性。实验与仿真结果显示，在此方案场景下，能有效缓解网络拥塞情况，充分利用网络带宽，减少数据端到端时延，降低分组丢失率。

基于GSOP的正交不平衡损伤估计算法研究

周娴,高天宇,霍佳皓,申晓杰,卢东旭,皇甫伟,涂佳静,隆克平

2018, 39(9): 129-134. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2018157

摘要 ( 815 )

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为实现高速光通信系统高效低成本测试的目标，基于施密特正交化过程（GSOP，Gram-Schmidt orthogonalization procedure），提出了一种适用于偏振复用—多进制正交幅度调制（PDM-MQAM）相干光通信系统的正交不平衡损伤估计（IQ-ImEstimation,IQ imbalance estimation）算法。根据同相信号和正交信号两路信号功率关系及相关性，设计幅度失配估计和相位失配估计2种方案。通过对34 GBaud PDM-MQAM相干光通信系统进行仿真与实验，验证了IQ-ImEstimation算法的正确性和有效性。

有学习的高阶DPA攻击

吴震,王燚,周冠豪

2018, 39(9): 135-146. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2018164

摘要 ( 730 )

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在侧信道攻击中，作为抵抗一阶 DPA 攻击的对策，掩码策略是当前使用最为广泛的防御方式之一。目前，针对掩码策略，通常使用高阶DPA及高阶模板攻击等攻击方式。但由于高阶DPA攻击的是多种信息的联合泄露，需要对多个位置的能耗进行交叉组合，导致其攻击效率低下。高阶模板攻击则需要在学习阶段了解每次加密中使用的随机掩码，攻击条件往往难以满足。针对目前这些攻击方式的不足与局限性，有学习的高阶 DPA 采用神经网络建立能耗对无掩中间组合值的拟合模型，基于拟合无掩中间组合值与猜测无掩中间组合值的相关系数进行攻击。这种方法消除了在学习阶段必须了解掩码的要求，同时避免了高阶 DPA 对能耗交叉组合的需求，降低了攻击条件，且提高了攻击的效率。实验证实了该攻击算法的可行性和高效性。

基于检查点场景信息的软件行为可信预测模型

田俊峰,郭玉慧

2018, 39(9): 147-158. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2018163

摘要 ( 304 )

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为了保证软件可信性，通过动态监测软件行为，对软件在一段时间内运行的可信状态进行评估，提出了一种基于检查点场景信息的软件行为可信预测模型CBSI-TM。该模型通过在软件运行轨迹中设置若干检查点，并引入相邻检查点时间增量和 CPU 利用率变化量定义场景信息，用以反映相邻检查点场景信息的关系，然后利用径向基函数（RBF,radial basis function）神经网络分类器评估当前检查点的状态来判断软件的可信情况，并运用半加权马尔可夫模型预测下一个检查点的状态，达到对软件未来运行趋势的可信情况的评估。实验结果证明了CBSI-TM模型能够有效地预测软件未来运行趋势的可信情况，并验证了该模型具有更优的合理性和有效性。

结合阴影补偿的对象级高分辨率遥感影像多尺度变化检测

王超,张雪红,石爱业,厉丹,申祎

2018, 39(9): 159-167. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2018168

摘要 ( 483 )

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阴影是遥感影像的解译标志之一，然而在高分辨率遥感影像变化检测中，阴影所产生的“伪变化”是导致错检的主要原因之一。为此，提出了一种结合阴影补偿与多尺度融合的对象级高分遥感影像变化检测方法。在面向对象的变化检测框架下，首先提取遥感影像中的地物阴影，然后对多尺度变化检测进行阴影补偿。其中，通过构建一种尺度间互信息最小化的目标函数实现了尺度参数的自适应提取。在此基础上，结合所提出的阴影补偿因子，设计了一种基于D-S证据理论的决策级多尺度融合策略，并进一步对变化强度等级进行了划分。实验证明，该方法能够较好地解决阴影所导致的错检问题，显著提高变化检测精度。

FIR数字滤波器零极点灵敏度分析及优化实现

庄陵,马靖怡,王光宇,关鹃

2018, 39(9): 168-177. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2018167

摘要 ( 957 )

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针对有限字长效应导致滤波器零极点的位置偏移问题，基于状态空间实现结构研究FIR数字滤波器零极点对系数误差的灵敏性。不同于IIR滤波器，FIR滤波器状态空间模型中的系统矩阵具有亏损性。引入亏损矩阵广义特征向量分析极点的灵敏性，导出灵敏度表达式，并依据相似变换理论找寻最佳变换矩阵，提出FIR滤波器零极点灵敏度的优化实现。理论推导及仿真实验表明，FIR滤波器极点对系数误差敏感度较高，且所提优化实现方案能够降低灵敏度。

基于计算模型的安全协议Swift语言实施安全性分析

孟博,何旭东,张金丽,尧利利,鲁金钿

2018, 39(9): 178-190. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2018165

摘要 ( 339 )

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分析IOS平台上的安全协议Swift语言实施安全性，对保障IOS应用安全具有重要意义。首先对已有安全协议Swift语言实施进行分析，确定Swift语言子集SubSwift，并给出其BNF；其次基于操作语义，建立SubSwift语言到Blanchet演算的映射模型，主要包含SubSwift语言的语句、类型到Blanchet演算的语句及类型的映射关系与规则；再次根据SubSwift语言到Blanchet演算的映射模型，提出从安全协议SubSwift语言实施生成安全协议Blanchet演算实施方法；最后应用Antrl4工具和Java语言开发安全协议Blanchet演算实施生成工具SubSwift2CV，分析OpenID Connect协议、Oauth2.0协议和TLS协议的SubSwift语言实施安全性。

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