通信学报

申滨，王舒，黄琼，陈前斌

2014, 35(4): 1-10.

摘要 ( 1067 )

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提出了基于Gerschgorin圆盘理论的宽带频谱感知算法：Gerschgorin似然估计算法和Gerschgorin圆盘半径迭代算法。通过在宽带频谱感知中引入Gerschgorin圆盘理论，将认知无线电用户频谱观测数据中噪声圆盘空间和信号圆盘空间进行分离，并基于对主用户所占用子频段集合势的估计，实现对宽带授权频谱中多个子频段状态的监测。为了进一步提高感知性能，还提出利用宽带频谱中主用户信号占用子频段的连续性特性改善算法性能。理论推导和仿真结果表明，在信噪比较小时，Gerschgorin似然估计算法较基于信息论准则的宽带感知算法具有更稳定的检测性能；Gerschgorin圆盘半径迭代算法与传统能量检测方法相比，优势在于不依赖任何噪声功率先验信息，且在采样次数较少情况下的感知错误率较小。因此，基于Gerschgorin圆盘理论的频谱感知更适合于实际CR系统，可为宽带频谱感知提供行之有效的算法实施方案。

基于Gerschgorin圆盘理论的认知无线电宽带频谱感知

申滨,王舒,黄琼,陈前斌

2014, 35(4): 1-10. doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2014.04.001

摘要 ( 251 )

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提出了基于Gerschgorin圆盘理论的宽带频谱感知算法：Gerschgorin似然估计算法和Gerschgorin圆盘半径迭代算法。通过在宽带频谱感知中引入 Gerschgorin 圆盘理论，将认知无线电用户频谱观测数据中噪声圆盘空间和信号圆盘空间进行分离，并基于对主用户所占用子频段集合势的估计，实现对宽带授权频谱中多个子频段状态的监测。为了进一步提高感知性能，还提出利用宽带频谱中主用户信号占用子频段的连续性特性改善算法性能。理论推导和仿真结果表明，在信噪比较小时，Gerschgorin似然估计算法较基于信息论准则的宽带感知算法具有更稳定的检测性能；Gerschgorin圆盘半径迭代算法与传统能量检测方法相比，优势在于不依赖任何噪声功率先验信息，且在采样次数较少情况下的感知错误率较小。因此，基于Gerschgorin圆盘理论的频谱感知更适合于实际CR系统，可为宽带频谱感知提供行之有效的算法实施方案。

可靠广播单组传输次数的期望

王开云1，李幼平2，孔思淇1，赵强1，马卫东3

2014, 35(4): 2-16.

摘要 ( 573 )

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在一对多传输模式中，广播/多播比单播能够提供更高的传输效率，单组数据重传次数的数学期望是可靠广播理论中的一个基本参数。迄今为止，相关文献基于离散概率分布函数给出了两类该参数的解：精确的级数解和用于分析复杂度的近似解。针对前者计算时间较多、后者精度较差的情况，构造对数函数幂级数部分和的近似表达式，将离散概率分布函数进行连续化处理，得到误差更低、物理意义更加明确的近似解。在此基础上，将级数解和概率连续近似解进行组合，导出高精度的近似解。数值模拟实验表明，其平均误差比已有近似解低2~3个量级。

基于多维离散粒子群优化的协同OFDMA系统跨层资源分配

李为，熊春林，王德刚，张晓瀛，魏急波

2014, 35(4): 3-24.

摘要 ( 589 )

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针对多服务情况下协同OFDMA（orthogonal frequency division multiple access）系统的资源分配问题，在基站和中继单独功率约束条件下，以最大化用户的效用(utility)总和为目标，提出了一种基于多维离散粒子群（MDPSO）的渐进最优资源分配算法。该算法采用多值离散变量来编码粒子位置，并针对多维离散空间构建了新的基于概率信息的粒子速度和位置更新算法，且引入变异操作来克服粒子群算法的早熟问题。此外，还采用了迭代注水法进行最优功率分配。仿真结果表明，所提算法在总效用、吞吐量和公平性上均明显优于已有资源分配算法。

认知无线电网络中基于业务自适应的干扰对齐新机制探索

董恒1，宋荣方1,2

2014, 35(4): 4-34.

摘要 ( 661 )

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提出了一种基于自适应干扰对齐的认知无线电网络干扰协调新方法。这种方法采用基于离线搜索的干扰对齐模式优化和基于用户业务需求的自适应最佳模式选择，通过收发两端联合设计的干扰对齐算法实现主次用户的动态信道共享；为了简便有效地构造波束成形矩阵和干扰抑制矩阵，还推导出了一种干扰对齐的闭式解，并且证明了其适用条件；还对所提方法的可达自由度做了分析，得到一个下界。采用统计模型进行的仿真结果表明，所提出的自适应方法相对于修正的机会干扰对齐和固定模式的干扰对齐具有明显的自由度优势，因而可以有效提高认知用户的容量。由于所提出的方法运算复杂度不高，可望未来应用于低成本的认知终端。

面向实时业务的认知无线网络MAC层频谱接入方案

李瑞芳1,2，刘泉1,2，李仁发3

2014, 35(4): 5-43.

摘要 ( 732 )

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为满足认知无线网络中宽带业务实时传输的需求，提出低延迟的MAC层频谱接入方案，包括频谱感知调度与信道接入竞争两部分。在频谱感知阶段，认知用户选取最佳可用信道数实现感知与传输的延迟最小化；在信道接入竞争阶段，协议考虑频谱资源动态变化的特点，通过设计数据帧格式以及邻居节点协同侦听机制，减小信道冲突与“聋终端”的影响。理论与实验结果表明，与传统的认知无线网络MAC层协议相比，提出的接入方案数据传输延迟更短，同时在授权信道空闲率较大时吞吐量性能略优。

基于博弈理论的移动自组网激励机制研究

闻英友1,2，赵博1，赵宏2

2014, 35(4): 6-52.

摘要 ( 870 )

可视化

针对移动自组网中节点在报文转发过程中的表现出的自私行为，利用博弈理论，从静态和动态2个方面对其进行了完整的建模与分析。首先，提出了一种严厉针锋相对策略，并建立了一个无限重复报文转发博弈模型，求得了激励一致性条件。然后，利用演化博弈理论对节点由自私向协作转变的动态过程进行了分析，并证明了严厉针锋相对策略的演化稳定性。仿真结果表明，即使在自私节点比率为1的条件下，只要合理选择惩罚参数，均可有效激励自私节点的协作转发行为，整体网络性能最多可提升80%。

基于隐含格结构ABE算法的移动存储介质情境访问控制

陈波1，于泠1，强小辉1，王岩2

2014, 35(4): 7-64.

摘要 ( 708 )

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研究了如何增强可信终端对移动存储介质的访问控制能力，以有效避免通过移动存储介质的敏感信息泄露。首先在隐含密文策略的属性加密方法的基础上，提出了基于格结构的属性策略描述方法。将每个属性构成线性格或子集格，属性集构造成一个乘积格，并利用基于格的多级信息流控制模型制定访问策略。证明了新方法的正确性和安全性。新方法在保持已有隐藏访问策略属性加密算法优点的同时，还能有效简化访问策略的表达，更符合多级安全中敏感信息的共享，能够实现细粒度的访问控制。进一步地，通过将移动存储设备和用户的使用情境作为属性构建访问策略，实现了动态的、细粒度的情境访问控制。最终设计了对移动存储介质进行接入认证、情境访问控制的分层安全管理方案。分析了方案的安全性和灵活性，并通过比较实验说明了应用情境访问控制的方案仍具有较好的处理效率。该方案同样适用于泛在环境下敏感信息的安全管理

基于信道状态感知的多信道认知多址接入协议

王亮，盛敏，张琰，马骁

2014, 35(4): 8-73.

摘要 ( 594 )

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针对多信道认知无线网络中预约信道与多个数据传输信道的状态不一致会降低认知多址协议性能的问题，提出了基于数据信道状态感知的多信道认知多址协议——CAM-MAC协议。该协议在预约信道上优化握手机制来减少平均成功预约时长；而在Nakagami衰落数传信道上采用跨层方法设计了基于瞬时SNR的自适应传输机制来提高数据传输速率。通过上述机制，CAM-MAC协议可以有效提升系统性能。分析与仿真均表明：该协议在饱和吞吐量上有较大提升，在特定场景下可提高约50%。

基于空域加扰信号超平面特征的窃密算法

刘璐，金梁，黄开枝，钟州

2014, 35(4): 9-80.

摘要 ( 608 )

可视化

针对现有空域加扰信号的截获算法抗噪性能差、计算复杂度高、无法实时处理的问题，从信号空间特征的角度，证明了窃听信号的星座点服从超平面分布。据此设计了一种基于超平面聚类的窃密算法，能够盲估计出超平面参数，且该参数与发送信息一一对应，从而破解信息。分析与仿真表明，该算法比现有的类子空间法（MUSIC-like）的抗噪声性能提升8~10 dB，计算复杂度低6~10个数量级。

TCP改进协议在高速长距离网络中的性能研究

王国栋1,2，任勇毛1，李俊1

2014, 35(4): 10-90.

摘要 ( 695 )

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随着高速网络的发展，一系列适合于高速长距离网络的TCP传输协议被相继提出。分类总结了近年来提出的各种改进的TCP传输协议。在此基础之上，分别基于仿真工具和真实网络对目前存在的传输协议性能进行了评价，并做出了详细的评价分析。在归纳和总结目前TCP传输协议研究中存在的问题的同时，提出了下一步研究的方向。

TC2-MAC：一种无线传感器网络自适应混合MAC协议

陈存香1，何遵文1，贾建光1,2，匡镜明1，张钟毓3，徐晓波4

2014, 35(4): 11-102.

摘要 ( 727 )

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提出了一种新的自适应混合MAC协议TC2-MAC。该协议采用了基于二叉树结构的时隙块分配策略和基于时隙约束的CSMA/CA竞争接入方式，能够为不同传感器节点或不同类型业务的差异性QoS需求提供良好支持，并能够通过灵活的信息调度机制改善信道接入公平性，提高网络效率。理论分析和仿真结果表明：与传统基于TDMA机制的MAC协议相比，TC2-MAC对网络业务流量及拓扑结构的变化均具有更好的自适应性。

可靠广播单组传输次数的期望

王开云,李幼平,孔思淇,赵强,马卫东

2014, 35(4): 11-16. doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2014.04.002

摘要 ( 134 )

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数据和表 | 参考文献 | 相关文章

在一对多传输模式中，广播/多播比单播能够提供更高的传输效率，单组数据重传次数的数学期望是可靠广播理论中的一个基本参数。迄今为止，相关文献基于离散概率分布函数给出了两类该参数的解：精确的级数解和用于分析复杂度的近似解。针对前者计算时间较多、后者精度较差的情况，构造对数函数幂级数部分和的近似表达式，将离散概率分布函数进行连续化处理，得到误差更低、物理意义更加明确的近似解。在此基础上，将级数解和概率连续近似解进行组合，导出高精度的近似解。数值模拟实验表明，其平均误差比已有近似解低2～3个量级。

认知无线电网络中基于主系统有限反馈的频谱共享方案

高欢芹1，宋荣方1,2

2014, 35(4): 12-111.

摘要 ( 535 )

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提出一种频谱共享方案，该方案适用于同时存在多个主用户和一对次用户的场景。各主用户依据接收机反馈的有限信道质量信息（CQI, channel quality information）分配发送功率及传输速率。次用户根据偷听到的主系统CQI有限反馈，以适当的功率及速率接入信道。次用户接入信道的行为对各主用户造成一定干扰，以致主系统传输速率遭受一定损失。在主系统速率损失约束条件下，得出了使次系统吞吐量最大化的次用户发送功率及传输速率最佳分配方案。数值结果表明，对于每个主用户仅需反馈3~4个量化比特，次系统的有效吞吐量就可堪比于主次发射端均拥有主系统链路完整CQI的情况。仿真结果显示，所提出的频谱共享方案能够满足主系统速率损失约束。

基于约束路由的绿色虚拟拓扑设计算法

伍元胜1，郭兵1，沈艳2，王继禾1，刘啸滨1

2014, 35(4): 13-123.

摘要 ( 689 )

可视化

针对Internet核心网日益严重的能耗问题，建立了绿色虚拟拓扑设计(GVTD)问题的形式化模型，通过业务汇聚、按需配置网络资源、动态虚拟拓扑设计和多粒度睡眠机制降低网络能耗。提出了一种基于约束路由的启发式算法——CBR-GVTD算法，利用单跳路由和多跳路由相结合的方法构建网络虚拟拓扑，并通过基于约束的路由实现网络功耗与路由性能的折衷。模拟结果表明，CBR-GVTD算法可在接口平均利用率为80%~90%和最大路由跳数不超过5的条件下，最多可降低62%~90%的网络功耗。

认知无线电系统的顽健资源分配算法

徐勇军，赵晓晖

2014, 35(4): 14-129.

摘要 ( 791 )

可视化

针对多用户下垫式认知无线电网络中参数不确定性问题，提出了一种顽健分布式功率控制算法。在干扰温度门限和次用户信干噪比（SINR）的约束下，考虑信道不确定性，实现认知系统功率消耗最小化。基于欧几里得球形不确定性描述，利用拉格朗日对偶分解理论给出了顽健功率控制问题的解。仿真结果表明，该顽健功率分配算法能同时满足主用户和次用户的QoS需求，与非顽健算法和传统SOCP算法对比可提升系统性能。

自适应的分数阶达尔文粒子群优化算法

郭通，兰巨龙，李玉峰，陈世文

2014, 35(4): 15-140.

摘要 ( 702 )

可视化

针对分数阶达尔文粒子群算法收敛性能依赖于分数阶次α，易陷入局部最优的特点，提出了一种自适应的分数阶达尔文粒子群优化（AFO-DPSO）算法，利用粒子的位置和速度信息来动态调整分数阶次α，并引入自适应的加速系数控制策略和变异处理机制，以获取更优的收敛性能。对几种典型函数的测试结果表明，相比于现有的粒子群算法，所提的AFO-DPSO算法的搜索精度、收敛速度和稳定性都有了显著提高，全局寻优能力得到了进一步提高。

家庭基站系统中的联合信道与功率控制算法

穆施瑶1，朱琦2

2014, 35(4): 16-147.

摘要 ( 647 )

可视化

提出了一种联合信道分配与功率控制算法，通过优化目标将家庭网络的信道分配和功率控制结合，限定干扰范围，采用凸优化和次梯度方法，求解出功率的闭合式，优化了家庭网络的容量。算法又将家庭网络容量与宏网络容量联系，使宏网络容量得到了提升。仿真结果表明，与单纯的功率控制算法相比，所提算法提高了系统容量。

新扩展多变量公钥密码方案

乔帅庭1,2，李益发1，韩文报1,2

2014, 35(4): 17-154.

摘要 ( 667 )

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为了有效地抵抗线性攻击和差分攻击，基于“温顺变换”思想构造了一种非线性可逆变换，将此变换与Matsumoto-Imai (MI)方案结合，提出了一种新的扩展多变量公钥密码方案。接着，在扩展方案的基础上，设计出了新的多变量公钥加密方案和签名方案。分析结果表明：该方案继承了MI方案计算高效的优点，并且能够抵抗线性攻击、差分攻击和代数攻击。

基于多维离散粒子群优化的协同OFDMA系统跨层资源分配

李为,熊春林,王德刚,张晓瀛,魏急波

2014, 35(4): 17-24. doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2014.04.003

摘要 ( 242 )

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数据和表 | 参考文献 | 相关文章

针对多服务情况下协同OFDMA（orthogonal frequency division multiple access）系统的资源分配问题，在基站和中继单独功率约束条件下，以最大化用户的效用(utility)总和为目标，提出了一种基于多维离散粒子群（MDPSO）的渐进最优资源分配算法。该算法采用多值离散变量来编码粒子位置，并针对多维离散空间构建了新的基于概率信息的粒子速度和位置更新算法，且引入变异操作来克服粒子群算法的早熟问题。此外，还采用了迭代注水法进行最优功率分配。仿真结果表明，所提算法在总效用、吞吐量和公平性上均明显优于已有资源分配算法。

数字可视媒体取证

冯春晖1，徐正全1，郑兴辉1，蒋力2

2014, 35(4): 18-165.

摘要 ( 683 )

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对数字可视媒体取证技术的来源及概念进行了介绍，从原理上详细介绍了具有代表性的二次压缩取证及篡改取证算法。在此基础上，对现有取证算法的相关性以及取证技术中存在的问题进行了一定深度上的讨论，并提出了可视媒体取证发展的新思路。

基于再生码的云存储系统——Ustor

柳青，冯丹，李白

2014, 35(4): 19-173.

摘要 ( 975 )

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当前常使用多个云共同存储数据，以保证用户数据可靠性。为减少存储成本和修复带宽，提出了一种使用功能性修复再生码（FRC）将数据编码为多个数据块，并分布于不同的云中的方法。该方法减少了多个云中单个云发生数据丢失时需要从网络上传输的数据量，并减少了修复成本，已成功地应用于所构建的云存储系统Ustor中。实验表明：与不编码比较，冗余编码给系统增加了5%~10%的响应时间开销，但可保障节点失效；FRC码编、解码和修复速度与里德-所罗门（Reed-Solomon或RS）码基本相当，256 MB大小文件编码时间差距在0.5 s以内；FRC码修复时与传统的RS码相比减少了25%以上需要下载的数据量。

压缩图像码流的分组丢失顽健可伸缩认证算法

易小伟1, 2，马恒太1，郑刚1，郑昌文1

2014, 35(4): 20-181.

摘要 ( 555 )

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基于图像编码流的结构和相关性特点，提出了一种分组丢失顽健的可伸缩流认证方法。通过利用散列链和纠错编码算法构造认证算法，该方法可实现优化的码率分配以及非平等认证保护（UAP, unequal authentication protection）。首先对图像编码码流进行解析，获得层次结构信息和编解码依赖性；然后，根据码流数据对重构图像质量的重要程度，利用散列链将次重要的码流数据链接到重要数据上；最后对解码独立码流的散列值和整个码流的数字签名进行纠错编码，提高认证算法对分组丢失的顽健性。该方法仅需要对整个图像码流做一次签名，具有很低的认证代价。实验结果表明，与其他3种流认证算法相比，此法的认证图像具有更高的重构质量。关键词：图像认证；顽健性；图像编码；流认证；端到端质量

基于并行处理的一种新型有效的网络架构BSN-MOT

李江昀1,2，孙丽婷1,2

2014, 35(4): 21-190.

摘要 ( 615 )

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结合BSN及MOT架构的双重优势，提出一种新型的双层架构体系BSN-MOT，并研究了其上的拓扑性质及在并行处理中应用的基本通信及应用等操作算法。算法包括行、列树广播、单向广播、数据求和、矩阵乘积、最短路径路由及多项式求根。最后，通过与其他2种有效的树形双层网络架构MMT及OMULT比较说明，基于BSN-MOT架构的通信算法要比其他2种网络有着更小的时间复杂度，且BSN-MOT是一种更具有竞争力的体系结构形式。

认知无线电网络中基于业务自适应的干扰对齐新机制探索

董恒,宋荣方

2014, 35(4): 25-34. doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2014.04.004

摘要 ( 208 )

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提出了一种基于自适应干扰对齐的认知无线电网络干扰协调新方法。这种方法采用基于离线搜索的干扰对齐模式优化和基于用户业务需求的自适应最佳模式选择，通过收发两端联合设计的干扰对齐算法实现主次用户的动态信道共享；为了简便有效地构造波束成形矩阵和干扰抑制矩阵，还推导出了一种干扰对齐的闭式解，并且证明了其适用条件；还对所提方法的可达自由度做了分析，得到一个下界。采用统计模型进行的仿真结果表明，所提出的自适应方法相对于修正的机会干扰对齐和固定模式的干扰对齐具有明显的自由度优势，因而可以有效提高认知用户的容量。由于所提出的方法运算复杂度不高，可望未来应用于低成本的认知终端。

面向实时业务的认知无线网络MAC层频谱接入方案

李瑞芳,刘泉,李仁发

2014, 35(4): 35-43. doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2014.04.005

摘要 ( 230 )

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为满足认知无线网络中宽带业务实时传输的需求，提出低延迟的MAC层频谱接入方案，包括频谱感知调度与信道接入竞争两部分。在频谱感知阶段，认知用户选取最佳可用信道数实现感知与传输的延迟最小化；在信道接入竞争阶段，协议考虑频谱资源动态变化的特点，通过设计数据帧格式以及邻居节点协同侦听机制，减小信道冲突与“聋终端”的影响。理论与实验结果表明，与传统的认知无线网络MAC层协议相比，提出的接入方案数据传输延迟更短，同时在授权信道空闲率较大时吞吐量性能略优。

基于博弈理论的移动自组网激励机制研究

闻英友,赵博,赵宏

2014, 35(4): 44-52. doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2014.04.006

摘要 ( 250 )

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针对移动自组网中节点在报文转发过程中的表现出的自私行为，利用博弈理论，从静态和动态2个方面对其进行了完整的建模与分析。首先，提出了一种严厉针锋相对策略，并建立了一个无限重复报文转发博弈模型，求得了激励一致性条件。然后，利用演化博弈理论对节点由自私向协作转变的动态过程进行了分析，并证明了严厉针锋相对策略的演化稳定性。仿真结果表明，即使在自私节点比率为1的条件下，只要合理选择惩罚参数，均可有效激励自私节点的协作转发行为，整体网络性能最多可提升80%。

基于隐含格结构ABE算法的移动存储介质情境访问控制

陈波,于泠,强小辉,王岩

2014, 35(4): 53-64. doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2014.04.007

摘要 ( 227 )

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研究了如何增强可信终端对移动存储介质的访问控制能力，以有效避免通过移动存储介质的敏感信息泄露。首先在隐含密文策略的属性加密方法的基础上，提出了基于格结构的属性策略描述方法。将每个属性构成线性格或子集格，属性集构造成一个乘积格，并利用基于格的多级信息流控制模型制定访问策略。证明了新方法的正确性和安全性。新方法在保持已有隐藏访问策略属性加密算法优点的同时，还能有效简化访问策略的表达，更符合多级安全中敏感信息的共享，能够实现细粒度的访问控制。进一步地，通过将移动存储设备和用户的使用情境作为属性构建访问策略，实现了动态的、细粒度的情境访问控制。最终设计了对移动存储介质进行接入认证、情境访问控制的分层安全管理方案。分析了方案的安全性和灵活性，并通过比较实验说明了应用情境访问控制的方案仍具有较好的处理效率。该方案同样适用于泛在环境下敏感信息的安全管理。

基于信道状态感知的多信道认知多址接入协议

王亮,盛敏,张琰,马骁

2014, 35(4): 65-73. doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2014.04.008

摘要 ( 226 )

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针对多信道认知无线网络中预约信道与多个数据传输信道的状态不一致会降低认知多址协议性能的问题，提出了基于数据信道状态感知的多信道认知多址协议——CAM-MAC协议。该协议在预约信道上优化握手机制来减少平均成功预约时长；而在Nakagami衰落数传信道上采用跨层方法设计了基于瞬时SNR的自适应传输机制来提高数据传输速率。通过上述机制，CAM-MAC协议可以有效提升系统性能。分析与仿真均表明：该协议在饱和吞吐量上有较大提升，在特定场景下可提高约50%。

基于空域加扰信号超平面特征的窃密算法

刘璐,金梁,黄开枝,钟州

2014, 35(4): 74-80. doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2014.04.009

摘要 ( 258 )

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针对现有空域加扰信号的截获算法抗噪性能差、计算复杂度高、无法实时处理的问题，从信号空间特征的角度，证明了窃听信号的星座点服从超平面分布。据此设计了一种基于超平面聚类的窃密算法，能够盲估计出超平面参数，且该参数与发送信息一一对应，从而破解信息。分析与仿真表明，该算法比现有的类子空间法（MUSIC-like）的抗噪声性能提升8～10 dB，计算复杂度低6～10个数量级。

TCP改进协议在高速长距离网络中的性能研究

王国栋,任勇毛,李俊

2014, 35(4): 81-90. doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2014.04.010

摘要 ( 480 )

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随着高速网络的发展，一系列适合于高速长距离网络的TCP传输协议被相继提出。分类总结了近年来提出的各种改进的TCP传输协议。在此基础之上，分别基于仿真工具和真实网络对目前存在的传输协议性能进行了评价，并做出了详细的评价分析。在归纳和总结目前TCP传输协议研究中存在的问题的同时，提出了下一步研究的方向。

TC²-MAC：一种无线传感器网络自适应混合MAC协议

陈存香,何遵文,贾建光,匡镜明,张钟毓,徐晓波

2014, 35(4): 91-102. doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2014.04.011

摘要 ( 221 )

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提出了一种新的自适应混合MAC协议TC²-MAC 该协议采用了基于二叉树结构的时隙块分配策略和基于时隙约束的CSMA/CA竞争接入方式，能够为不同传感器节点或不同类型业务的差异性QoS需求提供良好支持，并能够通过灵活的信息调度机制改善信道接入公平性，提高网络效率理论分析和仿真结果表明：与传统基于 TDMA 机制的 MAC 协议相比，TC²-MAC 对网络业务流量及拓扑结构的变化均具有更好的自适应性

认知无线电网络中基于主系统有限反馈的频谱共享方案

高欢芹,宋荣方

2014, 35(4): 103-111. doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2014.04.012

摘要 ( 197 )

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提出一种频谱共享方案，该方案适用于同时存在多个主用户和一对次用户的场景。各主用户依据接收机反馈的有限信道质量信息（CQI, channel quality information）分配发送功率及传输速率。次用户根据偷听到的主系统CQI有限反馈，以适当的功率及速率接入信道。次用户接入信道的行为对各主用户造成一定干扰，以致主系统传输速率遭受一定损失。在主系统速率损失约束条件下，得出了使次系统吞吐量最大化的次用户发送功率及传输速率最佳分配方案。数值结果表明，对于每个主用户仅需反馈3～4个量化比特，次系统的有效吞吐量就可堪比于主次发射端均拥有主系统链路完整CQI的情况。仿真结果显示，所提出的频谱共享方案能够满足主系统速率损失约束。

基于约束路由的绿色虚拟拓扑设计算法

伍元胜,郭兵,沈艳,王继禾,刘啸滨

2014, 35(4): 112-123. doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2014.04.013

摘要 ( 223 )

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针对Internet核心网日益严重的能耗问题，建立了绿色虚拟拓扑设计(GVTD)问题的形式化模型，通过业务汇聚、按需配置网络资源、动态虚拟拓扑设计和多粒度睡眠机制降低网络能耗。提出了一种基于约束路由的启发式算法——CBR-GVTD算法，利用单跳路由和多跳路由相结合的方法构建网络虚拟拓扑，并通过基于约束的路由实现网络功耗与路由性能的折衷。模拟结果表明，CBR-GVTD算法可在接口平均利用率为80%～90%和最大路由跳数不超过5的条件下，最多可降低62%～90%的网络功耗。

认知无线电系统的顽健资源分配算法

徐勇军,赵晓晖

2014, 35(4): 124-129. doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2014.04.014

摘要 ( 248 )

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针对多用户下垫式认知无线电网络中参数不确定性问题，提出了一种顽健分布式功率控制算法。在干扰温度门限和次用户信干噪比（SINR）的约束下，考虑信道不确定性，实现认知系统功率消耗最小化。基于欧几里得球形不确定性描述，利用拉格朗日对偶分解理论给出了顽健功率控制问题的解。仿真结果表明，该顽健功率分配算法能同时满足主用户和次用户的QoS需求，与非顽健算法和传统SOCP算法对比可提升系统性能。

自适应的分数阶达尔文粒子群优化算法

郭通,兰巨龙,李玉峰,陈世文

2014, 35(4): 130-140. doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2014.04.015

摘要 ( 300 )

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针对分数阶达尔文粒子群算法收敛性能依赖于分数阶次α，易陷入局部最优的特点，提出了一种自适应的分数阶达尔文粒子群优化（AFO-DPSO）算法，利用粒子的位置和速度信息来动态调整分数阶次α，并引入自适应的加速系数控制策略和变异处理机制，以获取更优的收敛性能。对几种典型函数的测试结果表明，相比于现有的粒子群算法，所提的AFO-DPSO 算法的搜索精度、收敛速度和稳定性都有了显著提高，全局寻优能力得到了进一步提高。

家庭基站系统中的联合信道与功率控制算法

穆施瑶,朱琦

2014, 35(4): 141-147. doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2014.04.016

摘要 ( 224 )

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提出了一种联合信道分配与功率控制算法，通过优化目标将家庭网络的信道分配和功率控制结合，限定干扰范围，采用凸优化和次梯度方法，求解出功率的闭合式，优化了家庭网络的容量。算法又将家庭网络容量与宏网络容量联系，使宏网络容量得到了提升。仿真结果表明，与单纯的功率控制算法相比，所提算法提高了系统容量。

新扩展多变量公钥密码方案

乔帅庭,李益发,韩文报

2014, 35(4): 148-154. doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2014.04.017

摘要 ( 188 )

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为了有效地抵抗线性攻击和差分攻击，基于“温顺变换”思想构造了一种非线性可逆变换，将此变换与Matsumoto-Imai (MI)方案结合，提出了一种新的扩展多变量公钥密码方案。接着，在扩展方案的基础上，设计出了新的多变量公钥加密方案和签名方案。分析结果表明：该方案继承了MI方案计算高效的优点，并且能够抵抗线性攻击、差分攻击和代数攻击。

数字可视媒体取证

冯春晖,徐正全,郑兴辉,蒋力

2014, 35(4): 155-165. doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2014.04.018

摘要 ( 284 )

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对数字可视媒体取证技术的来源及概念进行了介绍，从原理上详细介绍了具有代表性的二次压缩取证及篡改取证算法。在此基础上，对现有取证算法的相关性以及取证技术中存在的问题进行了一定深度上的讨论，并提出了可视媒体取证发展的新思路。

基于再生码的云存储系统——Ustor

柳青,冯丹,李白

2014, 35(4): 166-173. doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2014.04.019

摘要 ( 313 )

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当前常使用多个云共同存储数据，以保证用户数据可靠性。为减少存储成本和修复带宽，提出了一种使用功能性修复再生码（FRC）将数据编码为多个数据块，并分布于不同的云中的方法。该方法减少了多个云中单个云发生数据丢失时需要从网络上传输的数据量，并减少了修复成本，已成功地应用于所构建的云存储系统Ustor中。实验表明：与不编码比较，冗余编码给系统增加了5%～10%的响应时间开销，但可保障节点失效；FRC码编、解码和修复速度与里德-所罗门（Reed-Solomon或RS）码基本相当，256 MB大小文件编码时间差距在0.5 s以内；FRC码修复时与传统的RS码相比减少了25%以上需要下载的数据量。

压缩图像码流的分组丢失顽健可伸缩认证算法

易小伟,马恒太,郑刚,郑昌文

2014, 35(4): 174-181. doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2014.04.020

摘要 ( 230 )

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基于图像编码流的结构和相关性特点，提出了一种分组丢失顽健的可伸缩流认证方法。通过利用散列链和纠错编码算法构造认证算法，该方法可实现优化的码率分配以及非平等认证保护（UAP, unequal authentication protection）。首先对图像编码码流进行解析，获得层次结构信息和编解码依赖性；然后，根据码流数据对重构图像质量的重要程度，利用散列链将次重要的码流数据链接到重要数据上；最后对解码独立码流的散列值和整个码流的数字签名进行纠错编码，提高认证算法对分组丢失的顽健性。该方法仅需要对整个图像码流做一次签名，具有很低的认证代价。实验结果表明，与其他3种流认证算法相比，此法的认证图像具有更高的重构质量。

基于并行处理的一种新型有效的网络架构BSN-MOT

李江昀,孙丽婷

2014, 35(4): 182-190. doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2014.04.021

摘要 ( 198 )

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结合BSN及MOT架构的双重优势，提出一种新型的双层架构体系BSN-MOT，并研究了其上的拓扑性质及在并行处理中应用的基本通信及应用等操作算法。算法包括行、列树广播、单向广播、数据求和、矩阵乘积、最短路径路由及多项式求根。最后，通过与其他2种有效的树形双层网络架构MMT及OMULT比较说明，基于BSN-MOT架构的通信算法要比其他2种网络有着更小的时间复杂度，且BSN-MOT是一种更具有竞争力的体系结构形式。

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