通信学报

基于动态规划的矿井无线再编程最优基站选址算法

韩江洪,段章领,卫星,陆阳,张建军

2017, 38(3): 7-15. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017069

摘要 ( 449 )

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广泛应用于安全关键系统的大规模无线网络需动态更新节点程序，采用无线再编程方式进行程序更新，具有高效性及灵活性。研究在节点均匀分布的矿井无线传感器网络环境下，如何选取最优的基站使整个网络再编程代价最小。首先由网络节点程序更新的接力覆盖过程推导出基站选址模型，其次将其转化为求解连通简单图任意节点不循环最长最短通路的最小值问题，最后给出基于动态规划的最优算法，包括最优子结构和重叠子问题。数值结果表明，与其他最优算法相比，该算法在网络复杂度急剧增大时仍保持平稳的时间消耗。

带自适应动量因子的变步长盲源分离方法

张天骐,马宝泽,强幸子,全盛荣

2017, 38(3): 16-24. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017067

摘要 ( 352 )

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基于自然梯度算法提出一种带自适应动量因子的变步长盲源分离方法，在平稳和非平稳环境下进行正定盲源分离处理。该方法利用性能指标构造函数来估计混合矩阵，依据估计混合矩阵得出估计性能指标再反馈更新构造函数；然后将选取合适经验参数的构造函数代入算法，同时自适应调整算法步长和动量因子；最终得到估计源信号。仿真表明该方法在平稳和非平稳环境下都可以估计出混合矩阵，能有效分离混合信号且收敛速度快稳态误差小。

新的云存储文件去重复删除方法

杨超,纪倩,熊思纯,刘茂珍,马建峰,姜奇,白琳

2017, 38(3): 25-33. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017057

摘要 ( 897 )

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去重被广泛地应用于云存储服务中以节省带宽和存储资源，然而，客户端去重复化删除中仍存在安全缺陷，使外部攻击者可访问用户私有数据。基于密文的跨用户的去重复化删除方案Xu-CDE被首次提出，该方案支持在外部攻击者和诚实且好奇的服务器同时存在的场景下保护数据隐私，具有良好的理论意义和代表性。然而该方案中的用户所有权认证凭据缺乏实时性保护，以致不能抵抗重放攻击。针对该缺陷，提出改进方案云存储中基于 MLE 与随机数改进的客户端密文去重（MRN-CDE），引入随机因子以保障认证凭据的实时性，并利用MLE-K_P算法通过原始文件提取密钥代替用文件本身作为加密密钥，在提高安全性的同时大大降低了运算量。经过安全性分析与测试，结果表明，所提出的改进方案MRN-CDE在Xu-CDE方案的基础上，不仅增强所有权认证的安全性，而且在时间效率上也有所提高，对于云端大文件的文件去重效果尤其佳，具有一定的应用价值。

多速率多节点IEEE 802.11网络的视频传输策略

陈亮,顾翔,王进

2017, 38(3): 34-44. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017059

摘要 ( 428 )

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针对多速率多节点IEEE 802.11网络的视频传输公平性问题，提出了基于节点队列选择性分组丢失与竞争窗口值动态调整的低速视频节点的队列与竞争窗口（VQCW,video queue contention window）算法。由于网络的吞吐量与初始竞争窗口有较大关系，基于初始竞争窗口值，推导了最大吞吐量计算模型，为吞吐量性能改进提供理论上限。理论建模与NS仿真显示，该策略既可保证视频传输质量，又可将网络总吞吐量维持在较高水平。

基于多符号BEM的OFDM系统时变信道估计

丁勇,欧阳缮,谢跃雷,蒋俊正,陈小毛

2017, 38(3): 45-52. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017060

摘要 ( 468 )

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摘要：针对基于扩展模型(BEM)的正交频分复用(OFDM)系统时变信道估计中频谱利用率不高的问题，提出了一种多符号BEM方法。相对于传统的单符号BEM方法，提出的方法减少了导频的子载波，并且通过基线倾斜技术抑制了傅里叶级数展开时出现的Gibbs现象。理论分析表明，基线倾斜技术引入后的信道模型误差在归一化多普勒频偏不大于 $\frac{\frac{1}{2} - \frac{1}{M}}{1 + \frac{N_{g}}{N}}$ 时均有减小。数值仿真显示在相应的时变信道条件下，提出的方法的估计误差性能和误比特率(BER)性能相对传统方法有明显改善。

基于边缘优先的ICN缓存协作策略

智江,李俊,吴海博,任勇毛

2017, 38(3): 53-64. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017064

摘要 ( 504 )

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针对信息中心网络（ICN）环境下缓存内容放置优化问题，提出一种边缘优先逐级反馈的缓存协作策略（ECCS）。该策略通过将缓存决策提前至请求转发阶段，将下游节点的缓存决策信息及内容统计信息逐级反馈给上游节点，以达到缓存信息即时更新、辅助上游节点完成协作缓存的目的。实验结果表明，ECCS 在服务负载减少率、平均跳数减少率和平均缓存命中率等方面与现有方法相比有显著优势。

基于SM3的动态令牌的能量分析攻击方法

杜之波,吴震,王敏,饶金涛

2017, 38(3): 65-72. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017066

摘要 ( 464 )

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提出一种针对基于 SM3 的动态令牌实施的能量分析攻击新方法，首次提出选择置换函数的输出作为能量分析攻击的目标，并将攻击结果联立得到方程组。根据给出的逆置换函数求解方程组，即可破解最终的密钥。通过实测攻击实验，验证了该攻击方法的有效性，这就很好地解决了直接选择密钥作为能量分析攻击目标所产生的问题，同时，引入中间变量作为能量分析攻击目标破解密钥方法，还可以应用于针对其他密码算法的能量分析攻击中。

快时变信道下非数据辅助误差矢量幅度的自适应调制算法

杨凡,曾孝平,简鑫,周继华,阮定良,高乙文

2017, 38(3): 73-82. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017065

摘要 ( 453 )

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针对快时变信道下无线通信频谱利用率降低的问题，提出一种基于非数据辅助的误差矢量幅度的自适应调制（NDA-EVM-AM,nondata-aided error vector magnitude based adaptive modulation）算法，选取NDA-EVM作为反映快时变信道变化的特征参量并给出不同调制阶数的统一计算模型，建立不同调制阶数NDA-EVM与误码率（BER）之间的关系并据此设计MQAM（multilevel quadrature amplitude modulation）调制阶数的快速调整机制。以高铁通信的快时变信道场景为例，数值仿真表明，相比DA-EVM（data-aided error vector magnitude）和信噪比估计，NDA-EVM估计具有最小均方根误差；NDA-EVM-AM算法可提高信道质量评估与调制阶数选择的准确性，相较于DA-EVM-AM（data-aided error vector magnitude based adaptive modulation）算法，调制阶数选择的正确率可提升7.9%，频谱利用率可提高0.53 bit·s^?1·Hz^?1；相较于SNR-AM（signal to noise ratio based adaptive modulation）算法，调制阶数选择的正确率可提升15.7%，频谱利用率可提高0.82 bit·s^?1·Hz^?1。

支持高效撤销的多机构属性加密方案

张凯,马建峰,李辉,张俊伟,张涛

2017, 38(3): 83-91. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017068

摘要 ( 524 )

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多机构属性加密方案非常适用于云存储环境下的数据访问控制。然而，高效的用户撤销仍是其中一个具有挑战的问题，这妨碍了多机构属性加密的实际应用。针对此问题，在素数阶群中提出一种支持高效撤销的多机构密文策略属性加密方案，并在随机预言模型下证明了方案是静态性安全和支持撤销的。分析结果表明所提方案极大地降低了用户的计算开销。此外，所提方案支持大属性域和所有单调访问结构，因此，在实际应用中更加灵活。

基于DG-PSP的不同符号速率PCMA信号盲分离算法

郭一鸣,彭华,杨勇,魏雪娟,王浩

2017, 38(3): 92-100. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017063

摘要 ( 541 )

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针对非合作接收不同符号速率PCMA混合信号，提出一种基于双网格逐幸存路径处理（DG-PSP,double grid per-survivor processing）的分离算法。将2路信号分量的信道状态与输入分别视为2组动态网格，通过分别迭代更新2组网格状态实现混合信号重构，进而实现PCMA信号盲分离。重点研究了联合译码的迭代分离结构，并对不同参数估计误差下算法性能做了详细分析比较。所提算法复杂度与传统PSP算法相当，同时仿真结果表明，算法性能逼近联合界，当采用迭代处理时，在误比特率10^?2数量级上经过一次迭代就能获得2 dB的信噪比增益，经过2次迭代则有近3 dB的信噪比增益。

基于快速高斯变换的不确定数据聚类算法

迟荣华,程媛,朱素霞,黄少滨,陈德运

2017, 38(3): 101-111. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017061

摘要 ( 528 )

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数据中不确定性的存在使对其聚类分析时要充分考虑不确定性的影响。针对现有不确定数据聚类算法中构建不确定数据模型以及距离度量时存在的影响结果准确性与聚类性能等问题，提出一种基于快速高斯变换的不确定数据聚类算法。首先在不假设数据分布的前提下，构建符合不确定性分布特征的数据模型；然后结合不确定对象的2个重要特征：属性特征与表示不确定数据分布特征的概率密度函数，度量不确定数据对象间的相似性；并以此为基础提出不确定数据聚类算法；最后在UCI以及真实数据集上的实验结果表明，所提算法在运行效率和聚类准确性方面均能取得较好效果。

无线传感网中基于时变多旅行商和遗传算法的多目标数据采集策略

俸皓,罗蕾,王勇,叶苗

2017, 38(3): 112-123. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017070

摘要 ( 491 )

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相比传统数据路由的数据采集技术，无线移动节点技术逐步成为近年来无线传感网中数据采集的另一种新技术。由于其中对静态节点遍历次序的求解本身是一个NP难问题，提出了一种更为通用的基于多移动节点的多目标数据采集策略，将此问题建模为一种时变多旅行商问题模型。考虑到其属于NP难的离散优化问题模型，设计了一种针对问题特点的混合遗传算法来求解多个移动节点的规划路径，并对设计的算法给出了收敛性证明。通过对公开数据集的测试证实，所提基于多移动节点采集数据的时变旅行商问题模型和设计的求解算法确实能有效地提高数据采集的效率和实时性。

分布式、大规模、多信号系统的混沌族群保密通信研究

孙广明,黄金杰,刘乔

2017, 38(3): 124-132. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017062

摘要 ( 308 )

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现代复杂通信系统具有分布式、规模大、接入信号多和并行传输等特征，其通信安全问题日益突显。在分析混沌族群系统的演化方法以及混沌族群系统的统一同步问题的基础上，构建三维空间混沌系统的转动模型。以Newton-Leipnik系统为研究对象，利用3路不同的通信信号，对混沌族群的演化、混沌族群系统的统一同步进行了仿真和验证。实验结果证明了该方法的有效性，应用前景良好。

基于最优路径跳变的网络移动目标防御技术

雷程,马多贺,张红旗,韩琦,杨英杰

2017, 38(3): 133-143. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017056

摘要 ( 597 )

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移动目标防御（MTD,moving target defense）是一种改变网络攻防对抗格局的技术，路径跳变则是该领域的研究热点之一。针对现有路径跳变技术，由于路径选取存在盲目性，跳变实施缺乏约束性，难以在保证网络性能的同时最大化防御收益等问题，提出基于最优路径跳变的网络移动目标防御技术。通过可满足性模理论形式化规约路径跳变所需满足的约束，以防止路径跳变引起的瞬态问题；通过基于安全容量矩阵的最优路径跳变生成方法选取最优跳变路径和跳变周期组合，以实现防御收益的最大化。理论与实验分析了该技术抵御被动监听攻击的成本和收益，证明其在保证网络性能的同时实现了跳变收益的最大化。

基于改进差分能量检测器的移动直扩水声通信研究

杜鹏宇,郭龙祥,殷敬伟,乔钢

2017, 38(3): 144-153. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017058

摘要 ( 338 )

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针对时变大多普勒干扰提出了基于直扩信号结构的多普勒估计方法，通过相邻接收扩频符号的匹配相关运算及能量检测可实现对接收扩频信号中的多普勒实时估计。同时，该方法充分利用扩频处理增益，在低信噪比条件下仍然可以完成多普勒估计。在此基础上，提出改进差分能量检测器接收机算法，通过比较接收端相关器输出能量完成解码，可有效应对多普勒效应带来的快速载波相位跳变干扰以及时变的多途扩展干扰，从而保证了直扩水声通信系统在复杂干扰条件下稳定可靠工作。通过计算机仿真及实际海试实验，成功实现了?10 dB信噪比时大多普勒干扰条件下的直扩水声通信，验证了所提算法的有效性和稳健性。

网络编码云存储系统差分数据更新方案

王龙江,陈越,严新成,黄恺翔

2017, 38(3): 154-164. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017045

摘要 ( 386 )

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针对基于网络编码云存储系统数据更新时通信开销过大的问题，提出一种差分数据更新方案，通过对文件中更新部分进行编码和压缩传输，降低了更新过程中的通信开销。设计实现了基于网络编码的云存储原型系统，在真实网络环境中进行部署和测试，实验结果表明，与现有更新方案相比，所提方案通信开销更小，具有更好的可扩展性。

基于能量检测的异步感知算法

余盼,李斌,赵成林

2017, 38(3): 165-173. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017039

摘要 ( 331 )

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在未来异构无线网络中，授权用户（PU）与认知用户（SU）间无法进行协作定时，导致授权用户发射机和认知用户接收机之间存在感知时间差。针对这一异步感知场景，基于贝叶斯统计估计理论提出一种全新的异步感知算法。首先，提出一种统一的动态状态空间模型，来描述可观测能量与动态授权用户状态以及未知时间差之间的关系；然后，利用随机有限集并基于最大后验概率准则设计一种迭代式估计方案；最后，通过粒子滤波以数值逼近方式得到估计结果。仿真结果表明，通过准确获取出感知时间差，所提出的异步感知算法可有效消除接收信号的信息不确定性，从而显著提高频谱感知性能。

基于软信息的扰码盲识别方法

陈泽亮,彭华,巩克现,于沛东

2017, 38(3): 174-182. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017043

摘要 ( 395 )

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针对非合作接收的加扰信号，提出2种基于软信息的扰码盲识别方法。方法1利用软信息建立了扰码系数的代价函数，采用实数域的优化理论进行正向求解，不再需要对多项式测试闭集进行遍历；方法2利用软信息建立了符合度的概念，以每个测试扰码多项式符合度的大小作为判别的标准，相比硬判决识别算法，其对接收信息得到了更充分的利用。仿真结果表明，方法1相比Cluzeau提出的遍历方法，其自同步扰码多项式的识别时间可从5 min 18 s缩短为8 s；方法2与现有硬判决算法相比，达到较高正确率时，具有约2 dB的信噪比增益。

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