通信学报

面向纵向联邦学习的对抗样本生成算法

陈晓霖, 昝道广, 吴炳潮, 关贝, 王永吉

2023, 44(8): 1-13. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2023149

摘要 ( 284 )

在线阅读 ( 80 )

PDF下载 (2945KB) ( 433 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

为了适应纵向联邦学习应用中高通信成本、快速模型迭代和数据分散式存储的场景特点，提出了一种通用的纵向联邦学习对抗样本生成算法VFL-GASG。具体而言，构建了一种适用于纵向联邦学习架构的对抗样本生成框架来实现白盒对抗攻击，并在该架构下扩展实现了L-BFGS、FGSM、C＆amp;W等不同策略的集中式机器学习对抗样本生成算法。借鉴深度卷积生成对抗网络的反卷积层设计，设计了一种对抗样本生成算法 VFL-GASG 以解决推理阶段对抗性扰动生成的通用性问题，该算法以本地特征的隐层向量作为先验知识训练生成模型，经由反卷积网络层产生精细的对抗性扰动，并通过判别器和扰动项控制扰动幅度。实验表明，相较于基线算法，所提算法在保持高攻击成功率的同时，在生成效率、鲁棒性和泛化能力上均达到较高水平，并通过实验验证了不同实验设置对对抗攻击效果的影响。

基于边缘计算的多摄像头视频协同分析方法

期治博, 杜磊, 霍如, 杨帆, 黄韬

2023, 44(8): 14-26. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2023150

摘要 ( 184 )

在线阅读 ( 46 )

PDF下载 (4564KB) ( 379 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

为了减少智慧城市场景下多摄像头实时视频数据的处理量，提出了基于机器学习算法的边缘端视频协同分析方法。首先，针对各摄像头检测到的重要目标物体，设计了不同的关键窗口来筛选视频的感兴趣区域，缩减视频数据量并提取其特征。然后，根据提取的数据特征，对不同摄像头视频中的相同目标物体进行标注，并设计了摄像头之间关联程度值的计算策略，用于进一步缩减视频数据量。最后，提出了基于图卷积网络和重识别技术的 GC-ReID 算法，旨在实现多摄像头视频协同分析。实验结果表明，与现有的视频分析方法相比，所提方法能够有效降低系统时延和提高视频压缩率，并保证较高的准确率。

基于单向流模型的自适应张量链式学习算法

马宝泽, 李国军, 邢隆, 叶昌荣

2023, 44(8): 27-36. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2023154

摘要 ( 85 )

在线阅读 ( 17 )

PDF下载 (1914KB) ( 109 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

针对单向流模型中高阶张量在线分解问题，研究了一种自适应张量链式（TT）学习算法。首先，推导出单向流增量仅改变时序TT核的维度；然后，引入遗忘因子和正则项构造指数权重最小二乘目标函数；最后，利用块坐标下降学习策略分别估计时序和非时序TT核。对所提算法在增量大小、TT秩、噪声和时变强度等方面分别进行了验证，结果表明，所提算法的平均相对误差和运算时间均小于对比算法，并在视频自适应分析中表现出优于对比算法的张量切片重构能力。

Massive MIMO中通信高效的分布式预编码设计

李勉, 李洋, 张纵辉, 史清江

2023, 44(8): 37-48. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2023147

摘要 ( 171 )

在线阅读 ( 27 )

PDF下载 (885KB) ( 196 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

针对多BBU基带处理架构，提出一种通信高效的分布式预编码方案，旨在降低BBU间前传交互和计算复杂度。首先，提出基于 R-WMMSE 算法的分布式框架，利用最优解的子空间特性无损压缩交互数据，降低数据交互量。然后设计了2种基于矩阵乘法的可学习压缩模块，通过优化的计算结构和矩阵参数减少参数和计算量，并保持函数表达能力。最后，以可达速率为优化目标，将可学习模块和分布式预编码算法框架联合优化得到最终模型。所提方案可以在更低的数据交互和计算复杂度要求下，实现预编码性能的保障。

可扩展分层次编译码的语义通信系统

张聿远, 赵海涛, 魏急波, 曹阔, 张亦弛, 罗鹏, 刘月玲, 梅锴

2023, 44(8): 49-60. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2023157

摘要 ( 146 )

在线阅读 ( 35 )

PDF下载 (4230KB) ( 326 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

针对目前文本语义通信大部分研究主要依靠仿真系统进行理论验证的问题，利用分层次编译码架构在语义层次和语法层次上的分离性，提出了一种可扩展分层次的语义通信系统。该系统通过语义和语法层次相分离的模式有效兼容香农信息框架下的可靠通信技术，实现语义通信与传统通信的嵌套结合。进一步，基于软件无线电平台搭建了一个通用可扩展的验证系统，对所提语义通信系统架构进行实用化验证。该验证系统以语义通信软件平台作为硬件驱动和算法调用的驱动核心，集成了信号产生、信息发送、接收端数据采集、译码和评估的全过程，并且能够面向语义和语法层次进一步扩展。最后，基于该验证系统进行了文本语义通信的测试，验证了其相较于传统通信方式具有更高的有效性和可靠性。

高效的可验证无证书可搜索加密方案

崔新华, 田有亮, 张起嘉

2023, 44(8): 61-77. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2023156

摘要 ( 120 )

在线阅读 ( 27 )

PDF下载 (1765KB) ( 254 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

在云计算环境中，可搜索加密方案是一种实现数据隐私保护和关键词搜索的有效方法。目前，现有方案不仅难以实现高效验证与动态更新，同时也存在证书管理和密钥分配问题。为了解决上述问题，近期有相关学者提出了一种基于改进 Merkle-Tree 认证方法的可验证多关键词搜索方案，然而经过安全性分析，该方案不能满足密文的不可区分性。通过改进，提出了一种新的高效的可验证无证书可搜索加密方案。分析表明，所提方案不仅能够满足无证书环境下的密文不可区分性与签名的不可伪造性，还实现了更高的计算效率与更小的通信开销，更能适用于资源有限的终端设备。

IRS多分区辅助太赫兹多子阵列波束成形设计

张祖凡, 唐睿

2023, 44(8): 78-88. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2023158

摘要 ( 79 )

在线阅读 ( 16 )

PDF下载 (1674KB) ( 244 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

在智能反射表面（IRS）辅助太赫兹（THz）通信系统中，为突破信道稀疏性对系统空间多路复用增益的限制，提出收发端采用宽间隔多子阵列混合波束成形架构，设计IRS多分区辅助THz多子阵列的传输方案。首先，基于频谱效率最大化原则，构建一个含有多变量耦合和非凸约束的非凸目标函数；然后，将优化问题解耦成2个易于求解的子问题，即IRS反射系数矩阵设计问题和收发端混合波束成形矩阵设计问题；最后，采用黎曼流形优化算法计算IRS反射系数矩阵，并通过数理推导得到混合波束成形矩阵的闭式解。仿真结果表明，与基准方案相比，所提方案可以获得更好的频谱效率。

跨域注意力特征融合的说话人确认方法

杨震, 王天朗, 郭海燕, 王婷婷

2023, 44(8): 89-98. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2023142

摘要 ( 139 )

在线阅读 ( 22 )

PDF下载 (2338KB) ( 161 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

针对目前说话人确认系统中前端特征的语音信号样点间结构信息缺失问题，提出了跨域注意力特征融合的说话人确认方法。首先，提出了一种基于图信号处理的图频域特征提取方法来有效利用语音信号的结构信息，将语音信号帧的每个样点作为图节点，构建语音图信号，通过图傅里叶变换以及滤波器组提取图频域特征。其次，提出了一种由残差模块与挤压-激励模块构成的注意力特征融合网络，对传统时频域特征与图频域特征进行跨域融合，来提升说话人确认系统的性能。最后，在 VoxCeleb、SITW 和 CN-Celeb 数据集上进行实验。实验结果表明，所提方法在等错误率以及最小检测代价函数的评价指标上，优于基线模型ECAPA-TDNN。

基于深度优先多径参数估计的NLOS定位增强算法

卢小峰, 董晔, 李越杰

2023, 44(8): 99-110. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2023144

摘要 ( 111 )

在线阅读 ( 29 )

PDF下载 (2324KB) ( 172 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

为了提高非视距（NLOS）环境中的毫米波系统定位精度，基于分布式压缩感知理论，提出一种深度优先的多路径参数估计算法。通过估计出来的多径参数来识别NLOS路径，增强了定位性能。首先，使用深度优先算法来减少非必要的路径搜索，获得更加准确的多径参数。其次，采用反向定位距离残差的方法进行NLOS多径识别。然后，对NLOS路径中的散射体进行匹配，估计出散射体的位置并将其视为虚拟锚节点。结合基站与虚拟锚节点的信息实现定位增强。最后，对所提算法的定位性能进行了仿真，与距离加权最小二乘（LS）算法和最大鉴别变换（MDT）算法相比，所提算法的性能分别提升了17%和8%。

GGD弱湍流环境含零视轴指向误差MISO-UWOC系统容量分析

李岳衡, 徐贻宁, 居美艳, 黄平

2023, 44(8): 111-124. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2023152

摘要 ( 31 )

在线阅读 ( 2 )

PDF下载 (1943KB) ( 81 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

选取广义Gamma 分布（GGD）来表征弱海洋湍流，提出了一个包含GGD弱湍流、零视轴指向误差、以及无衰落信道冲激响应隐路径损耗及多径效应的混合衰落信道模型。利用Meijer-G函数推导出采用选择性发送（ST）下的多入单出-水下无线光通信（UWOC）系统在考虑及忽略符号间干扰（ISI）情况下的遍历容量和中断容量数学表达，并利用数值仿真验证上述理论推导的正确性。仿真结果表明，相较于传统点对点传输模式，在同等信道条件及系统参数设置下，以发射端数N=2为例，UWOC系统的遍历容量至少提升了1.3倍，而中断容量则最大下降超过60%；不过，ISI的引入将严重降低此性能改善。

面向用户传输差异的低轨道地球卫星资源分配策略

陈发堂, 黄淼, 金宇峰

2023, 44(8): 125-133. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2023153

摘要 ( 60 )

在线阅读 ( 14 )

PDF下载 (1336KB) ( 165 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

低轨道地球卫星（LEO）上行链路通信场景下，针对不同用户对于高容量传输（HCT）和高可靠性传输（HRT）需求的差异性，对2种不同需求的用户进行频谱共享，建立HRT用户需求受限下的HCT用户总和容量最大化的资源分配模型，并联合用户功率和信道资源进行优化。基于信道衰减统计特性进行功率分配，以应对信道衰减的随机性带来的不确定性挑战，在功率分配的基础上，应用匈牙利算法对用户进行两两配对，共用同一信道。为了提升 HCT 用户的公平性，将最小遍历容量的最大化纳入优化目标，并在已有算法基础上引入一个平衡矩阵进行求解。仿真结果表明，相较于其他几种算法，所提算法在相同HRT用户中断概率下，HCT用户的总和容量最高，改进后算法在提升HCT用户公平性和鲁棒性上也有显著效果。

基于非稳态MAB的LEO卫星跳波束时隙分配算法

林敏, 阚鹏程, 赵柏, 程铭, 杨绿溪

2023, 44(8): 134-143. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2023160

摘要 ( 89 )

在线阅读 ( 23 )

PDF下载 (2933KB) ( 188 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

针对低地球轨道（LEO）卫星系统中的跳波束资源分配算法不能适应小区业务动态变化等问题，提出了一种基于非稳态多臂赌博机（MAB）的LEO 卫星跳波束时隙分配算法。首先，以系统二阶差分容量最小化为优化目标，建立了时隙分配和波束等级匹配的联合优化问题。其次，由于该问题非凸且难以直接求解，基于有效小区和有效关键小区的概念提出波束等级组合方案生成算法，从而生成所有可能的波束等级组合方案。接下来，提出了基于非稳态MAB模型的动态时隙分配方案，在最优波束等级组合方案下完成时隙分配与波束等级匹配的联合优化。最后，计算机仿真结果表明，所提算法在多种小区业务分布的情况下，系统平均冗余度均不超过20％；相比于其他对比方案，所提算法在保持较高的系统吞吐量的同时，还可以将波束平均重访时间控制在300 ms左右。

5G-V2X中基于轨迹预测的安全高效群组切换认证协议

张应辉, 钱佳乐, 曹进, 郑东

2023, 44(8): 144-154. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2023136

摘要 ( 107 )

在线阅读 ( 18 )

PDF下载 (1482KB) ( 199 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

针对5G-V2X场景中大量车辆执行切换认证的效率问题，提出了一种基于轨迹预测的安全高效群组切换认证协议。首先，通过预测车辆轨迹，提前完成密钥协商协议。其次，通过用户分组算法将具有移动相关性的车辆视为同一群组，再采用无证书聚合签名技术批量验证群组内所有车辆。再次，针对聚合签名技术易遭受拒绝服务攻击的弊端，采用二分查找法快速定位恶意用户，提高群组切换认证协议的效率。最后，利用形式化验证工具Scyther对所提协议进行了安全性分析，与现有最优协议相比，所提协议的计算效率提高了30%。

面向服务质量感知云API推荐系统的数据投毒攻击检测方法

陈真, 乞文超, 鲍泰宇, 申利民

2023, 44(8): 155-167. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2023161

摘要 ( 105 )

在线阅读 ( 16 )

PDF下载 (5439KB) ( 197 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

针对现有研究通常假设云API推荐系统的服务质量数据是可靠的，忽略了开放网络环境中恶意用户对云API推荐系统的数据投毒攻击的问题，提出了一种基于多特征融合的数据投毒攻击检测方法。首先，依据设计的相似性度量函数构建用户连通网络图，并利用 Node2vec 捕获用户邻域特征；其次，采用稀疏自编码器挖掘用户服务质量深度特征，并构建基于服务质量数据加权平均偏差的用户解释特征。进一步，融合用户邻域特征、服务质量深度特征和解释特征建立基于支持向量机的虚假用户检测模型，并使用网格搜索和交替迭代优化策略学习模型参数，继而实现虚假用户检测。最后，通过多组实验验证了所提方法的有效性和优越性，实现了服务质量感知云API推荐系统在数据端的投毒攻击防御。

AEUR：基于uBlock轮函数的认证加密算法设计

杨亚涛, 董辉, 刘建韬, 张艳硕

2023, 44(8): 168-178. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2023159

摘要 ( 106 )

在线阅读 ( 18 )

PDF下载 (852KB) ( 191 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

为了提升认证加密算法的实现效率，同时不降低算法的安全性，基于uBlock算法设计了一种新型认证加密算法AEUR。首先，在分组密码算法uBlock轮函数的基础上，将抵抗内部碰撞攻击作为安全性目标，利用混合整数线性规划方法，搜索设计符合安全性目标的通用迭代算法结构 R(t,s)。其次，利用该结构设计了认证加密算法AEUR，AEUR由认证加密和解密验证两部分构成，两部分执行过程相同，不需要额外设计操作环节，从而减少算法的资源消耗。再次，通过对比轮数状态值来验证算法的正确性，采用线性攻击、滑动攻击等多种方法分析了算法的安全性。最后，采用C语言对算法进行了软件实现，证明所提算法具有良好的软件实现性能。结果表明，以软件运行时间计算，所提算法相比AEGIS和ALE，效率分别提升了3%和46%；相比AES-GCM和ACORN，效率分别提升了74%和92%，具有较好的综合性能。

单通道通信信号盲分离方法的研究进展综述

邓文, 黄知涛, 王翔

2023, 44(8): 179-194. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2023138

摘要 ( 201 )

在线阅读 ( 45 )

PDF下载 (1670KB) ( 385 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

单通道盲信号分离（SCBSS）技术相关理论与实践应用不断完善，SCBSS方法的研究取得了较大的进展。在分析国内外大量学术研究成果的基础上，基于通信信号盲信号分离（BSS）技术的应用逻辑提出了一种新的BSS技术分类框架。该框架依据不同应用场景对BSS系统输出结果的要求，将BSS问题划分为多信号波形分离、单信号波形分离、多信号符号序列分离以及单信号符号序列分离4个层次，并系统性地梳理了SCBSS技术的研究现状。同时，综述了现有基于数据驱动的SCBSS研究现状，并探究了基于数据驱动的SCBSS技术目前亟待解决的问题和解决思路。最后，对SCBSS的几个潜在研究方向进行了分析和展望，旨在为SCBSS的研究和应用提供参考。

6G密集网络中基于深度强化学习的资源分配策略

杨凡, 杨成, 黄杰, 张仕龙, 喻涛, 左迅, 杨川

2023, 44(8): 215-227. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2023148

摘要 ( 198 )

在线阅读 ( 30 )

PDF下载 (3887KB) ( 286 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

6G 密集网络（DN）中通过资源分配实现小区间无交叠干扰是提升网络性能的重要技术，但资源受限和节点密集分布使其很难通过传统的优化方法解决资源分配问题。针对此问题，建立了基于点线图染色的交叠干扰模型，将深度强化学习（DRL）和交叠干扰模型相结合，提出一种基于竞争深度Q网络（Dueling DQN）的资源分配方法。该方法利用交叠干扰模型与资源复用率设计即时奖励，利用Dueling DQN自主学习生成6G DN资源分配策略，实现小区间无交叠干扰的资源分配。仿真实验表明，所提方法可有效提高网络吞吐量和资源复用率，提升网络性能。

基于Spark和三路交互信息的并行深度森林算法

毛伊敏, 周展, 陈志刚

2023, 44(8): 228-240. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2023143

摘要 ( 65 )

在线阅读 ( 10 )

PDF下载 (2260KB) ( 76 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

针对并行深度森林在处理大数据时存在冗余及无关特征过多、类向量过长、模型收敛速度慢以及并行化训练效率低等问题，提出了基于Spark和三路交互信息的并行深度森林（PDF-STWII）算法。首先，提出基于特征交互的特征选择（FSFI）策略过滤原始特征，剔除无关及冗余特征；其次，提出多粒度向量消除（MGVE）策略，融合相似类向量，缩短类向量长度；再次，提出级联森林特征增强（CFFE）策略提高信息利用率，加快模型收敛速度；最后，结合Spark框架提出多级负载均衡（MLB）策略，通过自适应子森林划分和异构倾斜数据划分，提高并行化训练效率。实验结果表明，所提算法能显著提升模型分类效果，缩短并行化训练时间。

基于全局-局部自注意力网络的视频异常检测方法

杨静, 吴成茂, 周流平

2023, 44(8): 241-250. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2023151

摘要 ( 164 )

在线阅读 ( 37 )

PDF下载 (1346KB) ( 256 )

可视化

数据和表 | 参考文献 | 相关文章

为提升视频异常检测精度，提出一种基于全局-局部自注意力网络的视频异常检测方法。首先，融合视频序列与其对应的 RGB 序列凸显物体的运动变化；其次，通过膨胀卷积层捕获视频序列在局部区域的时序相关性，并利用自注意力网络计算视频全局时序的依赖性，同时，依靠增加基础网络U-Net的深度并结合相关运动和表征约束对网络模型进行端到端的训练学习，从而提升模型的检测精度和鲁棒性；最后，对公开数据集 UCSD Ped2、CUHK Avenue 和ShanghaiTech 进行测试并对所得结果进行可视化分析。实验结果表明，所提方法的检测精度AUC值分别达到了97.4%、86.8%和73.2%，其性能明显优于对比方法。

当期目录