通信学报

无线ad hoc网络多性能指标基本性能边界

王琪,孙毅,李军,张珺,笪斌,李志诚

2015, 36(6): 1-140. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015168

摘要 ( 322 )

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在无线ad hoc网络中，基本性能边界对路由算法和资源分配协议的分析和评价具有重要的意义。对无线ad hoc网络多性能指标基本性能边界进行了研究，包括理论上最优的性能边界和实际可以得到的性能边界。提出了一种稳定状态(steady state)下的网络基本性能指标分析模型。该模型考虑了无线网络广播特性和无线信道干扰，可同时分析多个性能指标，包括：吞吐量、端到端延迟和能量消耗。基于该模型，针对ad hoc网络中最常见的多流—单/双中继拓扑分析基本性能指标，求解多目标优化问题得到基本性能边界。仿真结果验证了模型的准确性，均方根误差小于10^-3量级。

带有同步预测的WBAN时序数据融合算法

王汝言,翟美玲,吴大鹏

2015, 36(6): 13-21. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015147

摘要 ( 412 )

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提出一种带有同步预测的时序数据融合算法，利用多分辨率分析特性对采集的原始数据进行预处理，挖掘反映人体生理状态的本质特征，进而采用同步预测机制在感知节点和汇聚节点处分别建立轻量级预测模型，消除网内冗余数据的传输以降低能耗。结果表明所提出的融合算法具有较高的预测精度，能够实现低开销的无线体域网时序数据融合。

考虑恶意节点的CRN合作频谱感知方法

齐小刚,郑圣瑜,刘立芳,王慧芳

2015, 36(6): 22-30. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015119

摘要 ( 291 )

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基于带有恶意节点的更为实际的频谱感知环境，研究了基于合作感知的频谱共享网络模型，次级用户将会根据合作感知结果动态地调整其发射功率。为了防止恶意节点对感知系统的感知性能造成严重影响，研究了如何进行合作感知以提高感知性能。在一定的检测概率和相关功率约束下，建立了一个以最大化次级网络的吞吐量为目标函数的优化问题。仿真实验首先突出说明了恶意节点数目对频谱感知影响重大，同时还表明无论是否存在恶意节点，提出的算法均可有效地计算出最优的感知时间和发射功率，且在降低最大干扰功率限制和最大发射功率限制时，网络的吞吐量是增大的。

主动测量SDN性能的机制

陈鸣,代飞,许博,邢长友,李兵,张国敏

2015, 36(6): 31-40. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015199

摘要 ( 395 )

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提出了一种能够主动测量 SDN 中任何两点间的端到端路径性能的机制，设计了 OpenFlow 测量协议OFMP，实现了无需改变交换机转发规则就能测量两点间特定流的多种性能参数的原型系统 OFMd。实验结果表明，OFMd只需发送一个测试报文就能快速高效地获取多种端到端路径性能参数。

基于多方议价博弈的机会网络高吞吐量低开销概率路由算法

任智,索建伟,刘文朋,雷宏江,陈前斌

2015, 36(6): 41-48. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015129

摘要 ( 326 )

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针对含自私节点的机会网络中现有基于议价博弈的概率路由算法存在的消息单向传递影响转发概率提高、依赖虚拟货币进行交易削弱节点购买力以高及消息交易过程有冗余交互的问题，提出一种基于多方议价博弈的吞吐量低开销概率路由算法——HLPR-MG。HLPR-MG算法通过将节点两两博弈扩展为多方博弈以加快消息转发概率的提升，引入“以物易物”方式增强节点购买力，并且改进现有交互机制以减少博弈次数，从而达到提高网络吞吐量的和减小控制开销的效果。理论分析验证了HLPR-MG算法设计的有效性。仿真结果表明，与基于议价博弈的现有典型路由算法GSCP和BG相比，HLPR-MG算法的吞吐量和消息传送成功率至少提高了3.63%，而控制开销和平均端到端消息时延则分别降低超17.76%和4.03%。

基于结构化噪声矩阵补全的Web服务QoS预测

陈蕾,杨庚,陈正宇,肖甫,许建

2015, 36(6): 49-59. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015118

摘要 ( 326 )

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随着面向服务计算技术的快速发展，越来越多具有相同或相似功能的 Web 服务被部署在网络上。用户进行服务选择之前，通常需要根据历史调用信息对未使用过的服务QoS进行预测。由于历史调用信息收集过程缺乏有效的监督和约束机制，所采样的QoS信息往往容易受到结构化噪声污染，从而导致现有方法预测性能急剧下降。为了克服这个困难，通过将Web服务QoS预测问题建模为L2,1范数正则化矩阵补全问题，提出了一类基于结构化噪声矩阵补全的Web服务QoS预测方法。真实数据集上的实验结果表明，该方法不仅能精确地辨识出QoS采样矩阵中噪声行所在位置，而且能对缺失Web服务QoS进行有效预测。

新扩展多变量公钥密码方案的安全性分析

聂旭云,刘波,鲁刚,钟婷

2015, 36(6): 60-65. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015182

摘要 ( 262 )

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新扩展多变量公钥密码方案是乔等提出的一种多变量公钥密码体制的安全性增强方案。该方案引入了一个非线性“温顺变换”，试图隐藏原始方案的弱点，如线性化方程。然而，分析表明，若原始方案满足线性化方程，则改进方案必然满足二次化方程。给定公钥，在找到所有的二次化方程之后，将要破解的合法密文代入到二次化方程中，可以得到关于明文变量的二次方程。这降低了要求解的方程组的次数。结合Groebner基方法，可以快速地恢复合法密文相应的明文。

ONSA：传感网中基于优化非均匀统计特性的源匿名协议

牛晓光,魏川博,冯为江,彭国军,张焕国

2015, 36(6): 66-77. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015143

摘要 ( 278 )

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针对无线传感网中分级信源位置隐私保护协议的特点，对不同尺寸簇及虚假信息注入统计特性在隐私性、延时和网络负载等方面进行了分析，在此基础上提出了基于优化非均匀统计特性的源匿名协议(ONSA)，以优化非均匀分簇策略及相应符合非均匀统计特性的分级优化虚假信息注入方式来高效地保护信源节点位置隐私。仿真实验结果表明，与现有方法相比，ONSA能有效减少并均衡网络能量消耗，同时满足源位置隐私保护任务的实时性要求。

基于拓扑重构的水下移动无线传感器网络拓扑优化

何明,梁文辉,陈秋丽,陈希亮,陈剑

2015, 36(6): 78-87. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015155

摘要 ( 466 )

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针对水下移动无线传感器网络（MUWSN,mobile underwater wireless sensor networks）拓扑随洋流动态演化对其网络性能会产生很大影响，提出了一种基于拓扑重构的水下移动无线传感器网络拓扑优化方法，首先通过模拟鱼群行为对传感器节点位置进行调整，优化网络覆盖度；其次，利用冗余节点修复网络中不连通位置，消除关键节点，优化网络连通性，最后，通过仿真对比实验验证了该方法的合理性和有效性。实验结果表明，所提算法能在较低能耗下，保证网络覆盖度长期维持在97%左右，连通率达到89%以上。

无信号内干扰的高效差分混沌键控通信方案

杨华,蒋国平,段俊毅

2015, 36(6): 88-93. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015150

摘要 ( 288 )

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为解决高效差分混沌键控（HE-DCSK）系统判决变量中信号内干扰的不利影响问题，提出一种无信号内干扰的高效差分混沌键控通信方案。该方案通过改变混沌载波的构造方式，确保在相同信息时隙内传输的两路携带不同信息的已调混沌信号严格正交，彻底去除了接收机判决变量中的信号内干扰分量。分析和仿真表明，所提的新系统可以大大改善HE-DCSK系统的误码性能。

基于量子遗传算法的无线视频传感网络优化覆盖算法

樊富有,杨国武,乐千桤,吕凤毛,赵超

2015, 36(6): 94-104. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015152

摘要 ( 305 )

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针对智慧城市无线视频传感网络建设需要，提出一种基于量子遗传算法的网络优化覆盖算法。算法面向复杂的监视区场景，监视区中存在形状各异的障碍物，各区域的重要程度不同。以二维离散网格模型描述监视区场景，用编码描述矩阵表示监视区域，用七元组描述有向无线视频传感器。通过严格的数学推导得出了问题的数学规划模型。优化覆盖算法由IntialDeployment算法和OptimizedDeployment算法2部分组成，以获得最大有效覆盖率的网络部署方案为求解目标。采用量子遗传算法搜索解空间，通过合理编码染色体，优化量子旋转门参数，使算法的运算速度快，收敛性好。引入理想覆盖率和理想加权覆盖率2个极限值，采用相对比较法评判算法优劣。仿真实验和数据分析表明，算法获得的方案能很好地逼近理想极限值。在传感器节点数给定的情况下，算法能获得最大的覆盖率。

多样化的可控匿名通信系统

周彦伟,吴振强,杨波

2015, 36(6): 105-115. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015138

摘要 ( 456 )

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随着网络通信技术的发展，Tor 匿名通信系统在得到广泛应用的同时暴露出匿名性较弱等不安全因素，针对上述问题，基于节点的区域管理策略提出一种多样化的可控匿名通信系统(DC-ACS)，DC-ACS中多样化匿名链路建立机制根据用户需求选择相应区域的节点完成匿名通信链路的建立，同时基于行为信任的监控机制实现对用户恶意匿名行为的控制，并且保证了发送者和接收者对匿名链路入口节点和出口节点的匿名性。通过与Tor匿名通信系统的比较，DC-ACS在具有匿名性的同时，具有更高的安全性和抗攻击的能力，解决了Tor匿名通信系统所存在的安全隐患。

面向云存储的基于属性加密的多授权中心访问控制方案

关志涛,杨亭亭,徐茹枝,王竹晓

2015, 36(6): 116-126. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015142

摘要 ( 483 )

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已有基于属性加密的访问控制研究多是基于单授权中心来实现，该种方案在授权方不可信或遭受恶意攻击的情况下可能会造成密钥泄露。提出一种基于属性加密的多授权中心访问控制模型PRM-CSAC。基于CP-ABE方法，设计多授权中心的属性加密方案以提高密钥安全性；设计最小化属性分组算法，使用户访问文件时，能够按需分配密钥，减少不必要的属性密钥分配，降低重加密属性数量，提高系统效率；增加读写属性加强加密方对文件的访问控制，使访问控制策略更加完善。安全性分析及仿真实验表明，相比已有方案，PRM-CSAC对用户访问请求的响应时间更短，开销较小，且能够提供很高的安全性。

多方控制量子通信协议

常利伟,郑世慧,谷利泽,雷敏,杨义先

2015, 36(6): 139-148. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015221

摘要 ( 250 )

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为了满足远距离多节点量子网络的需求，分别利用最大纠缠信道和部分纠缠信道构造了2个多方控制量子通信协议。最大纠缠信道时，利用投影测量实现多方控制四粒子X-态远程制备; 部分纠缠信道时，利用联合酉操作和最优POVM实现多方控制四粒子X-态远程制备。理论推导表明，第一个协议的效率达到100%且优于其他协议，第二协议的效率被有效提高且2种测量方法的构造方法可被用于同类协议。

适用于BICM-ID系统的星座成形方法

李琪,周林,张博,白宝明

2015, 36(6): 149-156. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015117

摘要 ( 549 )

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结合几何成形与概率成形的思想，提出了一种适用于比特交织编码调制系统的星座成形映射方法。该方法基于实用信号星座，通过不使用部分能量较大的信号点并利用多对一的映射关系，使发送信号逼近最佳输入概率分布。利用解调器和译码器之间的迭代译码，该方法可方便地获得成形增益。基于容量和外信息转移图分析，给出了信号星座和信号到符号映射的优化方法。理论分析和仿真结果表明，在高斯白噪声信道和独立Rayleigh衰落信道下，该映射方法利用大信号星座在采用迭代译码的比特交织编码调制系统中均能取得优于传统 Gray 映射的误码性能，且随着调制阶数的增大可进一步提高成形增益。

卫星通信的近期发展与前景展望

易克初,李怡,孙晨华,南春国

2015, 36(6): 157-172. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015223

摘要 ( 1179 )

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从分析卫星通信的特点入手，综述了卫星通信的卫星平台、可用频率资源和主要相关技术的发展状况，概述了典型的卫星通信系统的性能特点，介绍了卫星通信的应用及产业化发展情况，并展望了发展前景。

基于节点社团重要度的ICN缓存策略

蔡君,余顺争,刘外喜

2015, 36(6): 173-182. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015222

摘要 ( 330 )

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全网内置缓存是 ICN(信息中心网络)架构中最重要的特性之一。为使被缓存的内容对象在空间和时间上分布更合理，提出了一种基于节点社团重要度的缓存策略（CSNIC）。该策略以社团为单位，不仅把内容缓存到社团内用户容易获取的节点处，而且使不同流行度的内容对象在各社团内节点处的时间分布上更合理。在多种实验条件下对CSNIC策略进行了仿真验证，结果表明该策略与CEE-LRU、Betw-LFU、Opportunistic相比，能更好地提升包括缓存命中率、跳数减少率、内容差异性及替换数量等在内的网络缓存性能指标，而且，CSNIC策略的额外开销较小。

带准备时间和截止期约束的云服务工作流调度算法

沈虹,李小平

2015, 36(6): 183-192. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015125

摘要 ( 382 )

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带准备时间和截止期约束的云服务工作流费用优化是一个新的云计算资源优化分配问题。分析该NP-hard问题特征，建立相应的整数规划数学模型。构建有效的变量取值概率模型和更新机制，提出高质量初始群体的启发式生成方法；提出混合的分布估计算法（HEDA），引入个体向全局最优解学习的策略，提高算法的全局搜索和局部优化能力。模拟实验结果表明此提出的方法在合理的CPU时间内可有效减少工作流费用。

基于一跳信任模型的协同过滤推荐算法

王兴茂,张兴明,邬江兴

2015, 36(6): 193-200. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015130

摘要 ( 335 )

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基于社会信任网络的协同过滤推荐算法存在节点之间多下一跳带来的复杂路径选择和信任弱传递问题。针对这2个问题，给出基于项目的一跳信任模型，该模型通过用户对项目信任度的计算，定义用户的直接和间接社会信任属性，然后一步跳转计算用户之间的直接和间接信任距离，进而计算用户之间的信任度。基于此模型设计推荐算法，同时分析了信任度与传统相似度的理论关系并二维拟合。仿真实验表明，该算法提高了推荐准确度(约0.02 MAE)，降低了训练时间(约50%)。

一种Turbo码随机交织器的迭代估计方法

刘骏,李静,于沛东

2015, 36(6): 201-206. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015140

摘要 ( 285 )

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信道编码参数分析是对编码参数的逆向分析和估计，是智能通信、信号截获等领域的关键技术之一。Turbo码在通信系统中应用广泛，其交织参数估计问题十分重要。针对Turbo码的随机交织器，提出一种基于Turbo译码器软输出之间相关性判决的迭代估计算法。该算法利用接收解调的软判决序列，克服了现有方法仅针对特定交织结构以及因使用硬判决而导致容错能力低的缺点。仿真结果表明，在低信噪比条件下，该算法具有更好的性能和相对低的复杂度。

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