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2016年38卷9期
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2016, 38(9): 2130-2140.
doi: 10.11999/JEIT160517
摘要:
由于在线社交网络上的信息传播具有速度快、成本低、影响范围大等优势，许多企业均试图通过在线社交网络进行产品的促销和推广。然而，企业如何选择种子结点来投放营销信息，使得在给定成本下覆盖或影响最多的用户，实现营销绩效最大化是一项极具挑战性的任务。该文通过文献检索和综述方法，系统总结了社会化营销中的信息传播模型，从网络拓扑结构和用户历史数据、竞争条件与非竞争条件等不同视角总结了社会化营销绩效最大化的有关算法，最后对社会化营销绩效最大化问题进行了总结与展望。
由于在线社交网络上的信息传播具有速度快、成本低、影响范围大等优势，许多企业均试图通过在线社交网络进行产品的促销和推广。然而，企业如何选择种子结点来投放营销信息，使得在给定成本下覆盖或影响最多的用户，实现营销绩效最大化是一项极具挑战性的任务。该文通过文献检索和综述方法，系统总结了社会化营销中的信息传播模型，从网络拓扑结构和用户历史数据、竞争条件与非竞争条件等不同视角总结了社会化营销绩效最大化的有关算法，最后对社会化营销绩效最大化问题进行了总结与展望。
2016, 38(9): 2141-2149.
doi: 10.11999/JEIT160515
摘要:
该文致力于丰富在线群体的研究体系，为未来探索深层次科学问题提供支撑。讨论了在线群体与在线话题的定义及常见分类方式。重点展现了一种全新的依据观测社会系统响应函数的趋势将在线话题分为4类的定性研究方法，即外源性首要传播型话题、外源性次要传播型话题、内源性首要传播型话题和内源性次要传播型话题，并且进一步以此区分讨论不同类型话题的在线群体。同时，明确地提出了规范的使用步骤与实际操作时可能遇到的问题及解决方法。最后尝试运用该方法来估计以新浪微博与百度贴吧为代表的在线社交网络平台中各类话题群体的分布情况。
该文致力于丰富在线群体的研究体系，为未来探索深层次科学问题提供支撑。讨论了在线群体与在线话题的定义及常见分类方式。重点展现了一种全新的依据观测社会系统响应函数的趋势将在线话题分为4类的定性研究方法，即外源性首要传播型话题、外源性次要传播型话题、内源性首要传播型话题和内源性次要传播型话题，并且进一步以此区分讨论不同类型话题的在线群体。同时，明确地提出了规范的使用步骤与实际操作时可能遇到的问题及解决方法。最后尝试运用该方法来估计以新浪微博与百度贴吧为代表的在线社交网络平台中各类话题群体的分布情况。
2016, 38(9): 2150-2157.
doi: 10.11999/JEIT160544
摘要:
面向用户群组的推荐主要面临如何有意义地对群组进行定义并识别，以及向群组内用户进行有效推荐两大问题。该文针对已有研究在用户群组定义解释性不强等存在的问题，提出一种基于社交网络社区的组推荐框架。该框架利用社交网络结构信息发现重叠网络社区结构作为用户群组，具有较强的可解释性，并根据用户与群组间的隶属度制定了考虑用户对群组贡献与用户从群组获利的4种聚合与分配策略，以完成组推荐任务。通过在公开数据集上与已有方法的对比实验，验证了该框架在组推荐方面的有效性和准确性。
面向用户群组的推荐主要面临如何有意义地对群组进行定义并识别，以及向群组内用户进行有效推荐两大问题。该文针对已有研究在用户群组定义解释性不强等存在的问题，提出一种基于社交网络社区的组推荐框架。该框架利用社交网络结构信息发现重叠网络社区结构作为用户群组，具有较强的可解释性，并根据用户与群组间的隶属度制定了考虑用户对群组贡献与用户从群组获利的4种聚合与分配策略，以完成组推荐任务。通过在公开数据集上与已有方法的对比实验，验证了该框架在组推荐方面的有效性和准确性。
2016, 38(9): 2158-2164.
doi: 10.11999/JEIT151136
摘要:
K匿名技术是当前轨迹隐私保护的主流方法，但该方法也存在隐私泄露的风险。该文提出一种在移动社交网络中基于代理转发机制(BAFM)的轨迹隐私保护方法。该方法利用安全多方计算和内积安全计算进行隐私加密匹配，通过可信服务器在移动社交网络中找最匹配的用户做代理，然后由代理转发用户的请求到服务器进行查询，隐藏用户的真实轨迹与位置服务器的联系，有效保护用户的轨迹隐私。安全分析表明该方法能有效保护用户的轨迹隐私；同时，通过实验验证该方法相对K匿名更高效，能减小服务器的查询和通信开销。
K匿名技术是当前轨迹隐私保护的主流方法，但该方法也存在隐私泄露的风险。该文提出一种在移动社交网络中基于代理转发机制(BAFM)的轨迹隐私保护方法。该方法利用安全多方计算和内积安全计算进行隐私加密匹配，通过可信服务器在移动社交网络中找最匹配的用户做代理，然后由代理转发用户的请求到服务器进行查询，隐藏用户的真实轨迹与位置服务器的联系，有效保护用户的轨迹隐私。安全分析表明该方法能有效保护用户的轨迹隐私；同时，通过实验验证该方法相对K匿名更高效，能减小服务器的查询和通信开销。
2016, 38(9): 2165-2172.
doi: 10.11999/JEIT151479
摘要:
在移动社交网络中分享用户特征属性配置文件能够迅速找到与用户特征属性相同的朋友。然而，配置文件通常包含用户的敏感隐私信息，如果被恶意攻击者截获将有可能造成不可预计的后果。该文提出一种基于用户伪身份匿名与哈希值比对认证的双重握手机制的隐私保护方案，结合身份权限认证、单向哈希散列函数、密钥协商等技术保证恶意攻击者无法通过身份欺骗、伪造特征属性、窃听安全信道等方式获取用户配置文件的真实内容，从而保证用户的个人隐私不被泄漏。依靠可信第三方服务器强大的计算和抗攻击能力, 减轻智能用户终端计算负担和安全风险。安全分析和实验分析表明，该方案更具有隐私性、消息不可抵赖性和可验证性，比传统的解决方案更有效。
在移动社交网络中分享用户特征属性配置文件能够迅速找到与用户特征属性相同的朋友。然而，配置文件通常包含用户的敏感隐私信息，如果被恶意攻击者截获将有可能造成不可预计的后果。该文提出一种基于用户伪身份匿名与哈希值比对认证的双重握手机制的隐私保护方案，结合身份权限认证、单向哈希散列函数、密钥协商等技术保证恶意攻击者无法通过身份欺骗、伪造特征属性、窃听安全信道等方式获取用户配置文件的真实内容，从而保证用户的个人隐私不被泄漏。依靠可信第三方服务器强大的计算和抗攻击能力, 减轻智能用户终端计算负担和安全风险。安全分析和实验分析表明，该方案更具有隐私性、消息不可抵赖性和可验证性，比传统的解决方案更有效。
2016, 38(9): 2173-2179.
doi: 10.11999/JEIT160350
摘要:
在基于位置的服务中，基于可信第三方模型是当前位置隐私保护中的主要模型，但该模型存在一定的隐私泄露风险。该文提出一种基于网格标识匹配(GIM)的位置隐私保护方法，用户首先将查询区域划分为网格，并结合保序对称加密和K匿名技术，在匿名器形成K匿名，然后利用网格标识匹配返回查询结果给用户。在查询的过程中，匿名器并不知道用户的具体位置，加强了该模型中用户位置的隐私保护。同时中间匿名器仅进行简单的比较和匹配，有效缓解了匿名器的性能瓶颈问题。安全分析表明该方法能有效保护用户的位置隐私；并且通过实验验证该方法能有效减小匿名器的处理时间开销。
在基于位置的服务中，基于可信第三方模型是当前位置隐私保护中的主要模型，但该模型存在一定的隐私泄露风险。该文提出一种基于网格标识匹配(GIM)的位置隐私保护方法，用户首先将查询区域划分为网格，并结合保序对称加密和K匿名技术，在匿名器形成K匿名，然后利用网格标识匹配返回查询结果给用户。在查询的过程中，匿名器并不知道用户的具体位置，加强了该模型中用户位置的隐私保护。同时中间匿名器仅进行简单的比较和匹配，有效缓解了匿名器的性能瓶颈问题。安全分析表明该方法能有效保护用户的位置隐私；并且通过实验验证该方法能有效减小匿名器的处理时间开销。
2016, 38(9): 2180-2187.
doi: 10.11999/JEIT151338
摘要:
为了研究局部拓扑信息耦合对网络演化的促进作用，该文提出一种局部拓扑加权方法，用于表征节点间联系的紧密性及拓扑信息的耦合程度，并从演化模型的宏观统计和实际网络数据测试两方面验证了局部拓扑信息耦合促进网络演化的有效性。首先将该加权方法应用于BA模型，提出TwBA模型及局域世界模型TwLW。仿真实验表明，TwBA的度分布随连边数目的增多，迅速从指数分布转变为幂律分布，验证了现实网络加速增长产生幂律分布的现象，并基于此提出一种加速演化的TwBA模型，其在不同的加速率下呈现出幂律分布；而TwLW则展现了从广延指数分布到幂律分布变化的形式。然后将加权方法拓展到链路预测方法，提出3个加权相似性指标。实际网络数据测试表明，该方法能够大幅度地提高基本算法的预测精度，部分甚至高于全局性指标。
为了研究局部拓扑信息耦合对网络演化的促进作用，该文提出一种局部拓扑加权方法，用于表征节点间联系的紧密性及拓扑信息的耦合程度，并从演化模型的宏观统计和实际网络数据测试两方面验证了局部拓扑信息耦合促进网络演化的有效性。首先将该加权方法应用于BA模型，提出TwBA模型及局域世界模型TwLW。仿真实验表明，TwBA的度分布随连边数目的增多，迅速从指数分布转变为幂律分布，验证了现实网络加速增长产生幂律分布的现象，并基于此提出一种加速演化的TwBA模型，其在不同的加速率下呈现出幂律分布；而TwLW则展现了从广延指数分布到幂律分布变化的形式。然后将加权方法拓展到链路预测方法，提出3个加权相似性指标。实际网络数据测试表明，该方法能够大幅度地提高基本算法的预测精度，部分甚至高于全局性指标。
2016, 38(9): 2188-2193.
doi: 10.11999/JEIT151328
摘要:
为了构建高性能的Web服务器，充分利用Web服务器中多核处理器的性能成为关键。传统的先到先服务策略没有考虑多核处理器的特点，不能充分利用多核处理器的性能。为解决此问题，该文提出一种基于分配矩阵的动态请求调度算法。该算法充分考虑了多核处理器的特点，可将同类动态请求动态分配至同一个处理器核心，提高了Web服务器处理动态请求的速度。仿真实验结果表明，采用该算法的Web服务器在自相似性、平均响应时间、丢包率等方面均优于传统的先到先服务算法。
为了构建高性能的Web服务器，充分利用Web服务器中多核处理器的性能成为关键。传统的先到先服务策略没有考虑多核处理器的特点，不能充分利用多核处理器的性能。为解决此问题，该文提出一种基于分配矩阵的动态请求调度算法。该算法充分考虑了多核处理器的特点，可将同类动态请求动态分配至同一个处理器核心，提高了Web服务器处理动态请求的速度。仿真实验结果表明，采用该算法的Web服务器在自相似性、平均响应时间、丢包率等方面均优于传统的先到先服务算法。
2016, 38(9): 2194-2201.
doi: 10.11999/JEIT151374
摘要:
合理利用节点间的协作关系及相邻节点的缓存资源可有效提高机会网络中节点缓存的利用率与消息的投递率。该文提出一种节点状态感知的分布式协作缓存机制，通过感知消息扩散程度动态估计消息的重要程度，确定消息在缓存操作中的优先级。进而根据节点的活跃度及相对粘度获知给定消息与其目标节点的相遇概率，并针对消息源节点的差异设计分区协作缓存方法，同时在本地缓存处于存满状态时动态选取协作节点，实现本地消息到相邻节点的转移，以达到高效利用缓存资源的目的。结果表明，所提出的协作缓存机制能够有效地利用节点有限的缓存资源，并大幅度地改善消息投递率及节点缓存利用率。
合理利用节点间的协作关系及相邻节点的缓存资源可有效提高机会网络中节点缓存的利用率与消息的投递率。该文提出一种节点状态感知的分布式协作缓存机制，通过感知消息扩散程度动态估计消息的重要程度，确定消息在缓存操作中的优先级。进而根据节点的活跃度及相对粘度获知给定消息与其目标节点的相遇概率，并针对消息源节点的差异设计分区协作缓存方法，同时在本地缓存处于存满状态时动态选取协作节点，实现本地消息到相邻节点的转移，以达到高效利用缓存资源的目的。结果表明，所提出的协作缓存机制能够有效地利用节点有限的缓存资源，并大幅度地改善消息投递率及节点缓存利用率。
2016, 38(9): 2202-2207.
doi: 10.11999/JEIT151311
摘要:
在无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)中引入移动节点可以极大地提升网络性能。然而，移动节点一旦被蠕虫感染则会大大加快蠕虫在WSNs中的传播。针对这一新的研究问题，该文分2步来抑制和清理移动蠕虫传播源。首先建立了移动蠕虫感染模型，设计启发式算法以确定移动感染区域的边界，通过挂起感染边界附近的高风险节点来阻断蠕虫的进一步传播。第2步设计定向扩散的良性蠕虫对网络中被感染的节点进行修复，以彻底清除蠕虫病毒。理论分析和仿真实验结果均表明，该文所提方法能够在付出较小的代价下达到较好的移动蠕虫清理效果，适合能量受限的无线传感器网络。
在无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)中引入移动节点可以极大地提升网络性能。然而，移动节点一旦被蠕虫感染则会大大加快蠕虫在WSNs中的传播。针对这一新的研究问题，该文分2步来抑制和清理移动蠕虫传播源。首先建立了移动蠕虫感染模型，设计启发式算法以确定移动感染区域的边界，通过挂起感染边界附近的高风险节点来阻断蠕虫的进一步传播。第2步设计定向扩散的良性蠕虫对网络中被感染的节点进行修复，以彻底清除蠕虫病毒。理论分析和仿真实验结果均表明，该文所提方法能够在付出较小的代价下达到较好的移动蠕虫清理效果，适合能量受限的无线传感器网络。
2016, 38(9): 2208-2214.
doi: 10.11999/JEIT151395
摘要:
该文针对分布式时间同步算法中，低耦合系数的分组同步问题和大耦合系数的相位振荡失稳现象，提出一种多粒度一致分布式时间同步算法，采用离散多相位粒度模型，将报文交换的相位信息采用多个相位分辨力进行耦合同步，有效地减少了分组现象，加快了同步进程，并提高了算法的执行效率。最后利用仿真实验和传统的MS仿生算法进行对比实验，验证了其在非全连接网络中，可以取得比传统算法更好的同步效果。
该文针对分布式时间同步算法中，低耦合系数的分组同步问题和大耦合系数的相位振荡失稳现象，提出一种多粒度一致分布式时间同步算法，采用离散多相位粒度模型，将报文交换的相位信息采用多个相位分辨力进行耦合同步，有效地减少了分组现象，加快了同步进程，并提高了算法的执行效率。最后利用仿真实验和传统的MS仿生算法进行对比实验，验证了其在非全连接网络中，可以取得比传统算法更好的同步效果。
2016, 38(9): 2215-2220.
doi: 10.11999/JEIT151385
摘要:
同时同频全双工系统中，考虑直射路径自干扰信号抵消，通常采用发射机天线预调零技术，但是该方法不仅会降低远端接收机的信号功率，还会形成零陷区域。产生此问题的主要原因是没有考虑本地接收机天线工作在发射机天线的近场区域，而采用平面波模型进行设计。因此该文采用具有更高自由度的球面波模型，在保证发射机预调零的情况下，以零陷区容量最大化为原则，优化本地接收机天线位置，给出了最优位置的求解方法。仿真结果表明，在保证预调零的情况下，能够减小零陷区域功率衰减值；当发射机天线间隔为半个波长时，与平面波优化方式相比，零陷区系统容量随着信道相关性增加而有一定增加。
同时同频全双工系统中，考虑直射路径自干扰信号抵消，通常采用发射机天线预调零技术，但是该方法不仅会降低远端接收机的信号功率，还会形成零陷区域。产生此问题的主要原因是没有考虑本地接收机天线工作在发射机天线的近场区域，而采用平面波模型进行设计。因此该文采用具有更高自由度的球面波模型，在保证发射机预调零的情况下，以零陷区容量最大化为原则，优化本地接收机天线位置，给出了最优位置的求解方法。仿真结果表明，在保证预调零的情况下，能够减小零陷区域功率衰减值；当发射机天线间隔为半个波长时，与平面波优化方式相比，零陷区系统容量随着信道相关性增加而有一定增加。
2016, 38(9): 2221-2226.
doi: 10.11999/JEIT151316
摘要:
对于基于认知无线电架构的多天线信道估计技术，由于传统零相关序列是在全部频谱可用前提下设计的，在复杂电磁环境的频谱限制下，传统零相关序列部分频域元素发生变化，且不再满足原始序列的周期相关特性，因此不能直接应用于复杂电磁环境的多天线信道估计。该文介绍了多天线通信系统的信道估计算法并指出对理想序列的要求，然后针对复杂电磁环境，即在存在频谱空穴的条件下，联合优化频谱受限和良好周期相关程度两大评价指标，设计出适用的序列集合，作为训练序列应用到认知无线电系统的信道估计算法中，仿真结果验证了新序列集合的有效性。
对于基于认知无线电架构的多天线信道估计技术，由于传统零相关序列是在全部频谱可用前提下设计的，在复杂电磁环境的频谱限制下，传统零相关序列部分频域元素发生变化，且不再满足原始序列的周期相关特性，因此不能直接应用于复杂电磁环境的多天线信道估计。该文介绍了多天线通信系统的信道估计算法并指出对理想序列的要求，然后针对复杂电磁环境，即在存在频谱空穴的条件下，联合优化频谱受限和良好周期相关程度两大评价指标，设计出适用的序列集合，作为训练序列应用到认知无线电系统的信道估计算法中，仿真结果验证了新序列集合的有效性。
2016, 38(9): 2227-2232.
doi: 10.11999/JEIT151363
摘要:
针对全双工MIMO收发器发射通道非线性以及接收通道存在强烈自干扰的问题，该文提出一种使发射通道线性化并通过射频多抽头重建与数字重建消除自干扰的具有较低硬件成本与软件复杂度的设计方案：(1)基于改进的串扰消除和数字预失真(CTC-DPD)算法并复用反馈通道进行去耦合和数字预失真使发射通道线性化、等增益；(2)在接收通道加入可调衰减器并用多维梯度下降法基于接收的残留自干扰功率最小原则调整抽头参数；(3)基于频域信道估计进行数字自干扰重建。实现的20 MHz带宽LTE全双工22 MIMO通信样机，发射通道经过线性化后带内更平坦，而带外噪声抑制了约30 dB。射频和数字消除一轮调整共耗时约0.17 ms，总消除能力约75 dB。16QAM映射时全双工双向数据速率总和220 Mbps，相对单向时的110 Mbps实现了频谱效率的翻倍。通信样机证明了该方案的可行性。
针对全双工MIMO收发器发射通道非线性以及接收通道存在强烈自干扰的问题，该文提出一种使发射通道线性化并通过射频多抽头重建与数字重建消除自干扰的具有较低硬件成本与软件复杂度的设计方案：(1)基于改进的串扰消除和数字预失真(CTC-DPD)算法并复用反馈通道进行去耦合和数字预失真使发射通道线性化、等增益；(2)在接收通道加入可调衰减器并用多维梯度下降法基于接收的残留自干扰功率最小原则调整抽头参数；(3)基于频域信道估计进行数字自干扰重建。实现的20 MHz带宽LTE全双工22 MIMO通信样机，发射通道经过线性化后带内更平坦，而带外噪声抑制了约30 dB。射频和数字消除一轮调整共耗时约0.17 ms，总消除能力约75 dB。16QAM映射时全双工双向数据速率总和220 Mbps，相对单向时的110 Mbps实现了频谱效率的翻倍。通信样机证明了该方案的可行性。
2016, 38(9): 2233-2240.
doi: 10.11999/JEIJ151371
摘要:
该文研究节点具有能量收集能力的两跳中继系统的物理层安全传输方案。考虑窃听节点与源和中继节点间都有直接链路的情况。每个数据传输时隙分为能量收集和数据传输两个阶段，各节点用收集的能量发送信号。中继采用放大转发方式，目的节点发送人工噪声进行协作干扰，保护在两跳传输中传输的保密信息。以最大化保密速率为目标，采用迭代算法优化能量吸收和数据传输两阶段的时间分配比例系数和协作干扰功率分配因子。仿真结果表明优化算法准确，优化后的协作干扰方案能显著提高系统的保密传输速率。由于考虑了窃听节点在两跳传输中都能接收到信号的可能性，文中方案更贴近实际，并解决了一个复杂的优化问题。
该文研究节点具有能量收集能力的两跳中继系统的物理层安全传输方案。考虑窃听节点与源和中继节点间都有直接链路的情况。每个数据传输时隙分为能量收集和数据传输两个阶段，各节点用收集的能量发送信号。中继采用放大转发方式，目的节点发送人工噪声进行协作干扰，保护在两跳传输中传输的保密信息。以最大化保密速率为目标，采用迭代算法优化能量吸收和数据传输两阶段的时间分配比例系数和协作干扰功率分配因子。仿真结果表明优化算法准确，优化后的协作干扰方案能显著提高系统的保密传输速率。由于考虑了窃听节点在两跳传输中都能接收到信号的可能性，文中方案更贴近实际，并解决了一个复杂的优化问题。
2016, 38(9): 2241-2247.
doi: 10.11999/JEIT160103
摘要:
干扰对齐在消除干扰方面具有独到的优势，但需要完美的信道状态信息(CSI)，这在实际中很难实现。该文分析了传统稳健干扰对齐方案的优缺点，在此基础上，提出一种最大化Rayleigh熵的稳健干扰对齐算法，并对收敛性，自由度和频谱效率等进行了分析。不同于MAX-SINR算法，该文通过最大化信号的Rayleigh熵，求得干扰抑制矩阵。在正向通信中，考虑到数据流之间的相关性取干扰抑制矩阵为原始干扰抑制矩阵的酉矩阵形式，并采用注水功率分配实现用户数据流间的最佳功率分配；基于信道的互惠性，在反向通信时，做类似的处理。通过迭代计算，逐渐将干扰压缩。最后，在完美CSI和误差CSI时，仿真表明该算法显著地提高了系统的性能。
干扰对齐在消除干扰方面具有独到的优势，但需要完美的信道状态信息(CSI)，这在实际中很难实现。该文分析了传统稳健干扰对齐方案的优缺点，在此基础上，提出一种最大化Rayleigh熵的稳健干扰对齐算法，并对收敛性，自由度和频谱效率等进行了分析。不同于MAX-SINR算法，该文通过最大化信号的Rayleigh熵，求得干扰抑制矩阵。在正向通信中，考虑到数据流之间的相关性取干扰抑制矩阵为原始干扰抑制矩阵的酉矩阵形式，并采用注水功率分配实现用户数据流间的最佳功率分配；基于信道的互惠性，在反向通信时，做类似的处理。通过迭代计算，逐渐将干扰压缩。最后，在完美CSI和误差CSI时，仿真表明该算法显著地提高了系统的性能。
2016, 38(9): 2248-2254.
doi: 10.11999/JEIT151286
摘要:
该文针对协作认知无线电网络提出一种时域、频域和空域资源联合分配的传输机制，在改善授权用户传输性能的前提下使参与协作的认知用户获得合理的回报。所提机制利用多天线认知节点担任中继，通过自适应的时隙划分与带宽分配，对两跳传输链路中的瓶颈予以消除；并在包含多个协作认知用户的场景中，给出一种考虑公平性的中继选择算法。该方法一方面采用比例公平的思想实现认知用户间的公平性，另一方面通过调整奖励因子，使中继获得合理的回报。仿真结果表明，所提算法能够改善授权与认知系统的数据速率，同时给予认知中继公平的回报。
该文针对协作认知无线电网络提出一种时域、频域和空域资源联合分配的传输机制，在改善授权用户传输性能的前提下使参与协作的认知用户获得合理的回报。所提机制利用多天线认知节点担任中继，通过自适应的时隙划分与带宽分配，对两跳传输链路中的瓶颈予以消除；并在包含多个协作认知用户的场景中，给出一种考虑公平性的中继选择算法。该方法一方面采用比例公平的思想实现认知用户间的公平性，另一方面通过调整奖励因子，使中继获得合理的回报。仿真结果表明，所提算法能够改善授权与认知系统的数据速率，同时给予认知中继公平的回报。
2016, 38(9): 2255-2260.
doi: 10.11999/JEIT151307
摘要:
针对稀疏信道的盲均衡问题，在精简星座均衡算法框架下建立线性模型，利用稀疏信道下均衡器固有的稀疏特性，引入具有稀疏促进作用的先验分布对均衡器系数加以约束，使用稀疏贝叶斯学习方法迭代求解均衡器系数得到最大后验估计值。该文提出的均衡方法属于数据复用类均衡算法的范畴，能够适用于数据较短的应用场合。与随机梯度方法相比，算法性能受均衡器长度影响较小，收敛后误符号率性能更好，仿真实验验证了算法的有效性。
针对稀疏信道的盲均衡问题，在精简星座均衡算法框架下建立线性模型，利用稀疏信道下均衡器固有的稀疏特性，引入具有稀疏促进作用的先验分布对均衡器系数加以约束，使用稀疏贝叶斯学习方法迭代求解均衡器系数得到最大后验估计值。该文提出的均衡方法属于数据复用类均衡算法的范畴，能够适用于数据较短的应用场合。与随机梯度方法相比，算法性能受均衡器长度影响较小，收敛后误符号率性能更好，仿真实验验证了算法的有效性。
2016, 38(9): 2261-2267.
doi: 10.11999/JEIT151384
摘要:
弹性光网络中多路径的保护方案相比单路径有效地降低网络带宽阻塞率，但会导致接收端多径时延差的问题，且业务的多路径分割传输策略使用了光网络较多的频谱资源。该文基于多目标遗传算法提出了遗传多路径保护算法(Genetic Multipath Protection Algorithm, GMPA)，解决多路径时延差和节约频谱资源问题。在GMPA算法中，根据业务请求在光网络中建立K条边分离最短路径和带宽分配方案作为GMPA算法的初始种群，设计了一种联合考虑传输时延差和带宽资源分配的向量函数优化种群分类和拥挤距离排序。为提高算法的搜索能力和收敛速度，算法在交叉操作中设计个体自交叉方式，在变异过程中设置了带宽基因位变异范围及约束条件。仿真结果表明，相比多路径保护(Multiple Path Protection, MPP)算法和工作路径首次分配保护路径最后分配(Primary First-fit Modified Backup Last-fit, PF-MBL) 算法，GMPA算法获得最低的带宽阻塞率，其频谱资源利用率接近最优的MPP算法，路径间距离差异性能优于MPP算法。
弹性光网络中多路径的保护方案相比单路径有效地降低网络带宽阻塞率，但会导致接收端多径时延差的问题，且业务的多路径分割传输策略使用了光网络较多的频谱资源。该文基于多目标遗传算法提出了遗传多路径保护算法(Genetic Multipath Protection Algorithm, GMPA)，解决多路径时延差和节约频谱资源问题。在GMPA算法中，根据业务请求在光网络中建立K条边分离最短路径和带宽分配方案作为GMPA算法的初始种群，设计了一种联合考虑传输时延差和带宽资源分配的向量函数优化种群分类和拥挤距离排序。为提高算法的搜索能力和收敛速度，算法在交叉操作中设计个体自交叉方式，在变异过程中设置了带宽基因位变异范围及约束条件。仿真结果表明，相比多路径保护(Multiple Path Protection, MPP)算法和工作路径首次分配保护路径最后分配(Primary First-fit Modified Backup Last-fit, PF-MBL) 算法，GMPA算法获得最低的带宽阻塞率，其频谱资源利用率接近最优的MPP算法，路径间距离差异性能优于MPP算法。
2016, 38(9): 2268-2273.
doi: 10.11999/JEIT151362
摘要:
低密度奇偶校验码(LDPC)是最接近香农极限的纠错码之一，具有优良的性能且被国际通信标准组织广泛采纳为信道编码。CCSDS推荐使用LDPC码作为近地空间和深空探测的信道编码方案。该文提出高效，低功耗，低并行度的LDPC编码方法。该方法通过采用插0和改变循环矩阵的结构实现了对CCSDS标准中推荐的校验矩阵子矩阵大小为奇数的LDPC码的低并行度编码。通过分析编码过程，提出了只对输入信息中的1有效信息位进行编码的方案，减少了编码中移位寄存器的移位次数，大幅度地降低了编码器功耗。文中采用FPGA实现了(8176, 7154)78LDPC码的编码器，结果显示在硬件开销略有增加的情况下，编码功耗大幅度下降，编码速率接近低并行度编码方案。
低密度奇偶校验码(LDPC)是最接近香农极限的纠错码之一，具有优良的性能且被国际通信标准组织广泛采纳为信道编码。CCSDS推荐使用LDPC码作为近地空间和深空探测的信道编码方案。该文提出高效，低功耗，低并行度的LDPC编码方法。该方法通过采用插0和改变循环矩阵的结构实现了对CCSDS标准中推荐的校验矩阵子矩阵大小为奇数的LDPC码的低并行度编码。通过分析编码过程，提出了只对输入信息中的1有效信息位进行编码的方案，减少了编码中移位寄存器的移位次数，大幅度地降低了编码器功耗。文中采用FPGA实现了(8176, 7154)78LDPC码的编码器，结果显示在硬件开销略有增加的情况下，编码功耗大幅度下降，编码速率接近低并行度编码方案。
2016, 38(9): 2274-2279.
doi: 10.11999/JEIT151376
摘要:
该文基于由QC-LDPC码获得时不变LDPC卷积码的环同构方法，设计了用有限域上元素直接获得时不变LDPC卷积码多项式矩阵的新算法。以MDS卷积码为例，给出了一个具体的构造过程。所提构造算法可确保所获得的时不变LDPC卷积码具有快速编码特性、最大可达编码记忆以及设计码率。基于滑动窗口的BP译码算法在AWGN信道上的仿真结果表明，该码具有较低的误码平台和较好的纠错性能。
该文基于由QC-LDPC码获得时不变LDPC卷积码的环同构方法，设计了用有限域上元素直接获得时不变LDPC卷积码多项式矩阵的新算法。以MDS卷积码为例，给出了一个具体的构造过程。所提构造算法可确保所获得的时不变LDPC卷积码具有快速编码特性、最大可达编码记忆以及设计码率。基于滑动窗口的BP译码算法在AWGN信道上的仿真结果表明，该码具有较低的误码平台和较好的纠错性能。
2016, 38(9): 2280-2286.
doi: 10.11999/JEIT151164
摘要:
现有可证明安全的前摄性门限RSA签名方案均依赖加性秘密共享方法，存在每次签名均需所有成员参与，易暴露合法成员的秘密份额，签名效率低下等问题。该文以Shoup门限签名为基础，提出一种基于多项式秘密共享的前摄性门限RSA签名方案，并对其进行了详细的安全性及实用性分析。结果表明，在静态移动攻击者模型中，该方案是不可伪造的和稳健的，与现有同类方案相比，其通信开销更低，运算效率更高。
现有可证明安全的前摄性门限RSA签名方案均依赖加性秘密共享方法，存在每次签名均需所有成员参与，易暴露合法成员的秘密份额，签名效率低下等问题。该文以Shoup门限签名为基础，提出一种基于多项式秘密共享的前摄性门限RSA签名方案，并对其进行了详细的安全性及实用性分析。结果表明，在静态移动攻击者模型中，该方案是不可伪造的和稳健的，与现有同类方案相比，其通信开销更低，运算效率更高。
2016, 38(9): 2287-2293.
doi: 10.11999/JEIT151044
摘要:
现有的格基签密方案以陷门产生算法和原像取样算法为核心算法。但是，这两个算法都很复杂，运算量较大，严重影响格基签密方案的执行效率。该文运用无陷门格基签名及其签名压缩技术，结合基于带错学习问题的加密方法，提出第1个基于格理论的、不依赖于陷门产生算法和原像取样算法的签密方案。方案在带错学习问题和小整数解问题的难解性假设下，达到了自适应选择密文攻击下的不可区分性和自适应选择消息攻击下的不可伪造性。方案在抗量子攻击的同时，保证了较高的执行效率。
现有的格基签密方案以陷门产生算法和原像取样算法为核心算法。但是，这两个算法都很复杂，运算量较大，严重影响格基签密方案的执行效率。该文运用无陷门格基签名及其签名压缩技术，结合基于带错学习问题的加密方法，提出第1个基于格理论的、不依赖于陷门产生算法和原像取样算法的签密方案。方案在带错学习问题和小整数解问题的难解性假设下，达到了自适应选择密文攻击下的不可区分性和自适应选择消息攻击下的不可伪造性。方案在抗量子攻击的同时，保证了较高的执行效率。
2016, 38(9): 2294-2300.
doi: 10.11999/JEIT160102
摘要:
空间位置关系的保密计算属于安全多方计算中的空间几何问题，在机密性商业、工程、军事等方面有着重要的意义。但目前大多数空间几何问题都是通过转化为距离或数据对应成比例问题解决的，计算复杂性较高，且应用范围受限。针对这些问题，该文先将原问题转化为一个点是否为一个方程的解，再利用一种简单高效的内积协议一次性解决了点线、点面、线线、线面、面面等5种空间位置关系的判定，并利用模拟范例证明了协议的安全性。该文方案并没有利用任何公钥加密算法，取得了信息论安全；并且由于问题的巧妙转化，使得能解决的问题更加广泛，效率也相对较高。
空间位置关系的保密计算属于安全多方计算中的空间几何问题，在机密性商业、工程、军事等方面有着重要的意义。但目前大多数空间几何问题都是通过转化为距离或数据对应成比例问题解决的，计算复杂性较高，且应用范围受限。针对这些问题，该文先将原问题转化为一个点是否为一个方程的解，再利用一种简单高效的内积协议一次性解决了点线、点面、线线、线面、面面等5种空间位置关系的判定，并利用模拟范例证明了协议的安全性。该文方案并没有利用任何公钥加密算法，取得了信息论安全；并且由于问题的巧妙转化，使得能解决的问题更加广泛，效率也相对较高。
2016, 38(9): 2301-2308.
doi: 10.11999/JEIT151359
摘要:
针对复杂运动目标的逆合成孔径雷达(ISAR)成像中多普勒扩散导致的成像质量下降，该文在建立方位回波信号为立方相位信号(CPS)的基础上，提出一种基于改进型快速双线性参数估计的复杂运动目标ISAR成像方法。该方法通过利用双线性立方相位函数，非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)，基于Chirp-z的尺度变换以及快速傅里叶变换(FFT)等操作，能够快速实现CPS参数估计和复杂运动目标的ISAR成像。由于实现过程均采用NUFFT和FFT快速实现，该方法计算量小，并且双线性操作可以保证其具有较好的抗噪声性能和交叉项抑制性能。理论分析和仿真结果验证了该ISAR成像算法的有效性。
针对复杂运动目标的逆合成孔径雷达(ISAR)成像中多普勒扩散导致的成像质量下降，该文在建立方位回波信号为立方相位信号(CPS)的基础上，提出一种基于改进型快速双线性参数估计的复杂运动目标ISAR成像方法。该方法通过利用双线性立方相位函数，非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)，基于Chirp-z的尺度变换以及快速傅里叶变换(FFT)等操作，能够快速实现CPS参数估计和复杂运动目标的ISAR成像。由于实现过程均采用NUFFT和FFT快速实现，该方法计算量小，并且双线性操作可以保证其具有较好的抗噪声性能和交叉项抑制性能。理论分析和仿真结果验证了该ISAR成像算法的有效性。
2016, 38(9): 2309-2313.
doi: 10.11999/JEIT151319
摘要:
为解决米波雷达低空测角的精度问题，该文结合稀疏贝叶斯学习方法，利用相邻快拍稀疏结构的相似性，将多观测向量模型通过Kronecker积变换成具有块稀疏结构的单观测向量模型，同时通过矩阵变换解决了贝叶斯准则在复数域中的应用。通过稀疏贝叶斯学习的不断迭代恢复出了信号在感知矩阵下的系数矩阵，得到了信源的角度信息。仿真实验验证了该方法相对于广义MUSIC和M-FOCUSS算法具有更好的性能，并且分析了快拍数变化对算法性能的影响。
为解决米波雷达低空测角的精度问题，该文结合稀疏贝叶斯学习方法，利用相邻快拍稀疏结构的相似性，将多观测向量模型通过Kronecker积变换成具有块稀疏结构的单观测向量模型，同时通过矩阵变换解决了贝叶斯准则在复数域中的应用。通过稀疏贝叶斯学习的不断迭代恢复出了信号在感知矩阵下的系数矩阵，得到了信源的角度信息。仿真实验验证了该方法相对于广义MUSIC和M-FOCUSS算法具有更好的性能，并且分析了快拍数变化对算法性能的影响。
2016, 38(9): 2314-2320.
doi: 10.11999/JEIT151280
摘要:
在建立雷达高度计海况偏差(Sea State Bias, SSB)非参数模型时，通常会用到局部线性回归(Local Linear Regression, LLR)估计器，而传统的局部线性回归估计器涉及高维矩阵运算，当建模的数据量较大时，估计海况偏差需要大量的时间，从而使得非参数估计方法很难用于高维海况偏差模型。该文提出一种改进的局部线性回归(Improved Local Linear Regression, ILLR)估计器，可以避免传统的LLR估计器所需的高维矩阵运算，在不影响海况偏差估计结果的条件下，将局部线性回归估计器获取加权函数的时间复杂度由O(N2)降低为O(N)，从而大幅地降低估计海况偏差所需的时间，为实现高维非参数海况偏差模型的实时运算奠定了基础。
在建立雷达高度计海况偏差(Sea State Bias, SSB)非参数模型时，通常会用到局部线性回归(Local Linear Regression, LLR)估计器，而传统的局部线性回归估计器涉及高维矩阵运算，当建模的数据量较大时，估计海况偏差需要大量的时间，从而使得非参数估计方法很难用于高维海况偏差模型。该文提出一种改进的局部线性回归(Improved Local Linear Regression, ILLR)估计器，可以避免传统的LLR估计器所需的高维矩阵运算，在不影响海况偏差估计结果的条件下，将局部线性回归估计器获取加权函数的时间复杂度由O(N2)降低为O(N)，从而大幅地降低估计海况偏差所需的时间，为实现高维非参数海况偏差模型的实时运算奠定了基础。
2016, 38(9): 2321-2329.
doi: 10.11999/JEIT151340
摘要:
高光谱影像具有波段数多、冗余度高的特点，因此特征提取成为高光谱影像分类的研究热点。针对此问题，该文提出一种半监督稀疏流形嵌入(S3ME)算法，该方法充分利用标记样本和无标记样本，通过基于切空间的稀疏流形表示来自适应地揭示数据间的相似关系，并利用稀疏系数构建一个半监督相似图。在此基础上，增加了图中同类标记样本的权重，然后在低维空间中保持图的相似关系不变，并最小化加权距离和，获得投影矩阵实现特征提取。S3ME方法不仅能揭示数据间的稀疏流形结构，而且增强了同类数据的集聚性，能有效提取出鉴别特征，改善分类效果。该文提出的S3ME方法在PaviaU和Salinas高光谱数据集上的总体分类精度分别达到84.62%和88.07%，相比传统特征提取方法提升了地物分类性能。
高光谱影像具有波段数多、冗余度高的特点，因此特征提取成为高光谱影像分类的研究热点。针对此问题，该文提出一种半监督稀疏流形嵌入(S3ME)算法，该方法充分利用标记样本和无标记样本，通过基于切空间的稀疏流形表示来自适应地揭示数据间的相似关系，并利用稀疏系数构建一个半监督相似图。在此基础上，增加了图中同类标记样本的权重，然后在低维空间中保持图的相似关系不变，并最小化加权距离和，获得投影矩阵实现特征提取。S3ME方法不仅能揭示数据间的稀疏流形结构，而且增强了同类数据的集聚性，能有效提取出鉴别特征，改善分类效果。该文提出的S3ME方法在PaviaU和Salinas高光谱数据集上的总体分类精度分别达到84.62%和88.07%，相比传统特征提取方法提升了地物分类性能。
2016, 38(9): 2330-2335.
doi: 10.11999/JEIT151315
摘要:
传统的传感器网络多目标定位方法面临的关键问题是目标与回波数据之间的匹配关联，而关联过程会带来计算量大以及如何准确提取目标的问题。基于成像策略的双站距离空间投影(Bistatic Range Space Projection, BRSP)定位算法可以有效地解决回波关联问题。然而，此算法存在运算量较大以及定位精度较低的问题。该文提出一种快速高精度双站距离空间投影(Fast and High Precision Bistatic Range Space Projection)定位算法。该算法采用分层处理，先进行低分辨率投影定位，获取目标可能区域，再以更高分辨率在目标可能区域进行投影定位，以减少运算量。然后将定位结果作为初值，构建方程组，利用泰勒级数展开算法进一步提高定位精度。仿真验证了该文所提方法的有效性，与BRSP定位算法相比，该文算法在提高定位精度的同时，相同硬件条件下定位速度可以提高数十倍，有利于实现实时定位。
传统的传感器网络多目标定位方法面临的关键问题是目标与回波数据之间的匹配关联，而关联过程会带来计算量大以及如何准确提取目标的问题。基于成像策略的双站距离空间投影(Bistatic Range Space Projection, BRSP)定位算法可以有效地解决回波关联问题。然而，此算法存在运算量较大以及定位精度较低的问题。该文提出一种快速高精度双站距离空间投影(Fast and High Precision Bistatic Range Space Projection)定位算法。该算法采用分层处理，先进行低分辨率投影定位，获取目标可能区域，再以更高分辨率在目标可能区域进行投影定位，以减少运算量。然后将定位结果作为初值，构建方程组，利用泰勒级数展开算法进一步提高定位精度。仿真验证了该文所提方法的有效性，与BRSP定位算法相比，该文算法在提高定位精度的同时，相同硬件条件下定位速度可以提高数十倍，有利于实现实时定位。
2016, 38(9): 2336-2343.
doi: 10.11999/JEIT151379
摘要:
针对利用单站外辐射源的目标无源定位问题，该文提出一种联合到达角度和时差信息的正则化约束总体最小二乘(RCTLS)定位算法。首先，将非线性的到达角度和时差的观测方程进行线性化处理，分析了方程系数矩阵可能出现的病态问题，将定位问题建立为RCTLS模型，并采用牛顿迭代方法对模型求解，从而得到目标位置估计。最后，推导了算法的理论误差，并按照均方误差最小的原则推导了正则化参数的最优值。仿真结果表明，算法的定位精度和鲁棒性均优于约束总体最小二乘(CTLS)算法。此外，对系统几何精度因子图的分析表明，目标及外辐射源的位置对定位精度也有影响。
针对利用单站外辐射源的目标无源定位问题，该文提出一种联合到达角度和时差信息的正则化约束总体最小二乘(RCTLS)定位算法。首先，将非线性的到达角度和时差的观测方程进行线性化处理，分析了方程系数矩阵可能出现的病态问题，将定位问题建立为RCTLS模型，并采用牛顿迭代方法对模型求解，从而得到目标位置估计。最后，推导了算法的理论误差，并按照均方误差最小的原则推导了正则化参数的最优值。仿真结果表明，算法的定位精度和鲁棒性均优于约束总体最小二乘(CTLS)算法。此外，对系统几何精度因子图的分析表明，目标及外辐射源的位置对定位精度也有影响。
2016, 38(9): 2344-2350.
doi: 10.11999/JEIT151295
摘要:
压制式干扰和欺骗式干扰是全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)面临的最常见且最有威胁的蓄意干扰。该文提出了一种基于多天线的GNSS压制式干扰与欺骗式干扰联合抑制方法。首先利用子空间技术抑制压制式干扰，然后利用解扩重扩算法获得的加权矢量进行欺骗式干扰识别和抑制，最后对无干扰信号再次使用解扩重扩技术形成指向真实卫星的高增益多波束。仿真结果证明所提方法可以同时抑制压制式干扰和欺骗式干扰。该方法不需要卫星来向信息，对阵列流形误差稳健。
压制式干扰和欺骗式干扰是全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)面临的最常见且最有威胁的蓄意干扰。该文提出了一种基于多天线的GNSS压制式干扰与欺骗式干扰联合抑制方法。首先利用子空间技术抑制压制式干扰，然后利用解扩重扩算法获得的加权矢量进行欺骗式干扰识别和抑制，最后对无干扰信号再次使用解扩重扩技术形成指向真实卫星的高增益多波束。仿真结果证明所提方法可以同时抑制压制式干扰和欺骗式干扰。该方法不需要卫星来向信息，对阵列流形误差稳健。
2016, 38(9): 2351-2357.
doi: 10.11999/JEIT151377
摘要:
针对雷达-通信综合射频系统，该文提出一种基于环境信息的共享孔径动态分配方法。首先基于帕累托最优理论将共享孔径分配建模为一个多目标优化问题，并建立了雷达阵列方向图的峰值旁瓣电平和多输入多输出(MIMO)通信系统的信道容量两个优化目标函数。然后提出一种基于整数编码的改进粒子群算法，通过迭代求解以帕累托前沿的形式给出一组最优解，供决策者根据任务需求从中选出一个最满意的解。最后，仿真结果验证了该方法的有效性。
针对雷达-通信综合射频系统，该文提出一种基于环境信息的共享孔径动态分配方法。首先基于帕累托最优理论将共享孔径分配建模为一个多目标优化问题，并建立了雷达阵列方向图的峰值旁瓣电平和多输入多输出(MIMO)通信系统的信道容量两个优化目标函数。然后提出一种基于整数编码的改进粒子群算法，通过迭代求解以帕累托前沿的形式给出一组最优解，供决策者根据任务需求从中选出一个最满意的解。最后，仿真结果验证了该方法的有效性。
2016, 38(9): 2358-2364.
doi: 10.11999/JEIT151365
摘要:
肺实质分割结果的准确性在实际临床应用中具有非常重要的意义。但由于肺结节的位置、大小、形状的不规则性，肺部病变的多样性，以及人体胸部解剖结构的明显差异等，使得各类分割方法不能统一地适用于所有的胸部CT图像，所以对于肺实质分割方法的研究仍具有很大的挑战。该文在国内外研究分析的基础上提出基于3D区域增长法与改进的凸包修补算法相结合的全肺分割方法。在3D区域增长法的粗分割基础上，对分割的结果进行细化工作，通过连通域标记法与形态学方法相结合去除气管和主支气管，得到初步的肺实质掩膜，最后应用改进的凸包算法对肺部轮廓进行修补平滑，最终得到肺部分割结果。通过与凸包算法及滚球法相对比，证明该文所提改进的凸包算法能够有效地修补肺部轮廓凹陷，修补后的结果分割精度较高。
肺实质分割结果的准确性在实际临床应用中具有非常重要的意义。但由于肺结节的位置、大小、形状的不规则性，肺部病变的多样性，以及人体胸部解剖结构的明显差异等，使得各类分割方法不能统一地适用于所有的胸部CT图像，所以对于肺实质分割方法的研究仍具有很大的挑战。该文在国内外研究分析的基础上提出基于3D区域增长法与改进的凸包修补算法相结合的全肺分割方法。在3D区域增长法的粗分割基础上，对分割的结果进行细化工作，通过连通域标记法与形态学方法相结合去除气管和主支气管，得到初步的肺实质掩膜，最后应用改进的凸包算法对肺部轮廓进行修补平滑，最终得到肺部分割结果。通过与凸包算法及滚球法相对比，证明该文所提改进的凸包算法能够有效地修补肺部轮廓凹陷，修补后的结果分割精度较高。
2016, 38(9): 2365-2370.
doi: 10.11999/JEIT151430
摘要:
传统的图像质量评价方法通常提取低维度特征即图像的片面信息用来分析图像质量。高维度特征尽管不易分析但保留了更多信息，更利于全面分析图像质量。针对这种现状，该文提出一种优化数据采样后基于高维度特征分析的图像质量评价方法。首先对图像数据采样分别利用块匹配进行筛选，用主成分分析进行降维，其次利用核独立分量分析从图像数据采样中提取高维度特征，最后基于自然图像统计特性对特征进行综合得出图像质量。实验结果表明所提方法与人的主观评价较为一致。
传统的图像质量评价方法通常提取低维度特征即图像的片面信息用来分析图像质量。高维度特征尽管不易分析但保留了更多信息，更利于全面分析图像质量。针对这种现状，该文提出一种优化数据采样后基于高维度特征分析的图像质量评价方法。首先对图像数据采样分别利用块匹配进行筛选，用主成分分析进行降维，其次利用核独立分量分析从图像数据采样中提取高维度特征，最后基于自然图像统计特性对特征进行综合得出图像质量。实验结果表明所提方法与人的主观评价较为一致。
2016, 38(9): 2371-2376.
doi: 10.11999/JEIT151398
摘要:
针对小样本甚至单个样本情况下，大部分高分辨DOA估计方法性能下降，不能对临近目标有效分辨的问题，该文提出一种新的基于直接数据域技术的DOA估计方法，基本思想是通过损失空域自由度达到提高时域样本的目的。首先对阵列进行划分，构造多个新的低维数据矢量，其次利用远场窄带信号的复包络在阵列的各个阵元上的幅度响应是近似相同的特点，构造新的约束。实验表明，在小样本下该文算法DOA的分辨能力优于传统直接数据域方法。
针对小样本甚至单个样本情况下，大部分高分辨DOA估计方法性能下降，不能对临近目标有效分辨的问题，该文提出一种新的基于直接数据域技术的DOA估计方法，基本思想是通过损失空域自由度达到提高时域样本的目的。首先对阵列进行划分，构造多个新的低维数据矢量，其次利用远场窄带信号的复包络在阵列的各个阵元上的幅度响应是近似相同的特点，构造新的约束。实验表明，在小样本下该文算法DOA的分辨能力优于传统直接数据域方法。
2016, 38(9): 2377-2384.
doi: 10.11999/JEIT151170
摘要:
为了实时提取跳频(FH)通信参数以及为通信对抗提供所需信息，该文提出一种多跳频信号频率跟踪和2维波达方向实时估计算法。首先建立跳频信号的L型阵列接收数据模型，并推导证明了自回归滑动平均(ARMA)模型对L型阵列数据的适用性，然后采用粒子滤波思想对阵列流型矩阵和频率进行实时估计。再基于频率估计值建立ARMA模型实时检测跳时刻，并结合流型矩阵估计值实现无需参数配对的2维波达方向(2D-DOA)准确估计。新方法通过设计合理的粒子生成以及权值更新方式，使流型矩阵与频率估计值能够迅速收敛至稳定状态。最后蒙特卡罗仿真结果验证了该算法的有效性。
为了实时提取跳频(FH)通信参数以及为通信对抗提供所需信息，该文提出一种多跳频信号频率跟踪和2维波达方向实时估计算法。首先建立跳频信号的L型阵列接收数据模型，并推导证明了自回归滑动平均(ARMA)模型对L型阵列数据的适用性，然后采用粒子滤波思想对阵列流型矩阵和频率进行实时估计。再基于频率估计值建立ARMA模型实时检测跳时刻，并结合流型矩阵估计值实现无需参数配对的2维波达方向(2D-DOA)准确估计。新方法通过设计合理的粒子生成以及权值更新方式，使流型矩阵与频率估计值能够迅速收敛至稳定状态。最后蒙特卡罗仿真结果验证了该算法的有效性。
2016, 38(9): 2385-2390.
doi: 10.11999/JEIT151260
摘要:
该文提出了一种设计近似完全重构非均匀余弦调制滤波器组的新算法。针对现有合并算法中非均匀滤波器组性能无法直接控制优化的缺点，新算法把非均匀滤波器组的设计问题归纳为一个关于原型滤波器的无约束优化问题，其中目标函数是非均匀滤波器组传递失真与原型滤波器阻带能量的加权和，最后利用线性迭代算法求解该优化问题。理论分析和数值实验表明，新算法获得的非均匀余弦调制滤波器组比现有算法设计的滤波器组整体性能更佳。
该文提出了一种设计近似完全重构非均匀余弦调制滤波器组的新算法。针对现有合并算法中非均匀滤波器组性能无法直接控制优化的缺点，新算法把非均匀滤波器组的设计问题归纳为一个关于原型滤波器的无约束优化问题，其中目标函数是非均匀滤波器组传递失真与原型滤波器阻带能量的加权和，最后利用线性迭代算法求解该优化问题。理论分析和数值实验表明，新算法获得的非均匀余弦调制滤波器组比现有算法设计的滤波器组整体性能更佳。
2016, 38(9): 2391-2396.
doi: 10.11999/JEIT151312
摘要:
通过对信号传输理论、竞争-冒险现象和物理不可克隆函数(Physical Unclonable Functions, PUF)电路的研究，论文提出一种基于信号传输理论的毛刺型物理不可克隆函数电路(Glitch Physical Unclonable Functions, Glitch-PUF)方案。该方案首先根据偏差延迟的信号传输理论，推导出获得稳定毛刺输出的电路级数；然后利用组合逻辑电路的传播延迟差异，结合1冒险和0冒险获得具有毛刺的输出波形，采用多级延迟采样电路实现Glitch-PUF的输出响应。由于毛刺信号具有显著的非线性特性，将其应用于PUF电路可有效解决模型攻击等问题。最后在TSMC 65 nm CMOS工艺下，设计128位数据输出的电路结构，Monte Carlo仿真结果表明Glitch-PUF电路具有良好的随机性。
通过对信号传输理论、竞争-冒险现象和物理不可克隆函数(Physical Unclonable Functions, PUF)电路的研究，论文提出一种基于信号传输理论的毛刺型物理不可克隆函数电路(Glitch Physical Unclonable Functions, Glitch-PUF)方案。该方案首先根据偏差延迟的信号传输理论，推导出获得稳定毛刺输出的电路级数；然后利用组合逻辑电路的传播延迟差异，结合1冒险和0冒险获得具有毛刺的输出波形，采用多级延迟采样电路实现Glitch-PUF的输出响应。由于毛刺信号具有显著的非线性特性，将其应用于PUF电路可有效解决模型攻击等问题。最后在TSMC 65 nm CMOS工艺下，设计128位数据输出的电路结构，Monte Carlo仿真结果表明Glitch-PUF电路具有良好的随机性。
2016, 38(9): 2397-2404.
doi: 10.11999/JEIT151216
摘要:
该文针对与非锥(And-Inverter Cone, AIC)簇架构FPGA开发中面临的簇面积过大的瓶颈问题，对其输入交叉互连设计优化进行深入研究，在评估优化流程层次，首次创新性提出装箱网表统计法对AIC簇输入和反馈资源占用情况进行分析，为设计及优化输入交叉互连结构提供指导，以更高效获得优化参数。针对输入交叉互连模块，在结构参数设计层次，首次提出将引脚输入和输出反馈连通率分离独立设计，并通过大量的实验，获得最优连通率组合。在电路设计实现层次，有效利用AIC逻辑锥电路结构特点，首次提出双相输入交叉互连电路实现。相比于已有的AIC簇结构，通过该文提出的优化方法所得的AIC簇自身面积可减小21.21%，面积制约问题得到了明显改善。在实现MCNC和VTR应用电路集时，与Altera公司的FPGA芯片Stratix IV(LUT架构)相比，采用具有该文所设计的输入交叉互连结构的AIC架构FPGA，平均面积延时积分别减小了48.49%和26.29%；与传统AIC架构FPGA相比，平均面积延时积分别减小了28.48%和28.37%，显著提升了FPGA的整体性能。
该文针对与非锥(And-Inverter Cone, AIC)簇架构FPGA开发中面临的簇面积过大的瓶颈问题，对其输入交叉互连设计优化进行深入研究，在评估优化流程层次，首次创新性提出装箱网表统计法对AIC簇输入和反馈资源占用情况进行分析，为设计及优化输入交叉互连结构提供指导，以更高效获得优化参数。针对输入交叉互连模块，在结构参数设计层次，首次提出将引脚输入和输出反馈连通率分离独立设计，并通过大量的实验，获得最优连通率组合。在电路设计实现层次，有效利用AIC逻辑锥电路结构特点，首次提出双相输入交叉互连电路实现。相比于已有的AIC簇结构，通过该文提出的优化方法所得的AIC簇自身面积可减小21.21%，面积制约问题得到了明显改善。在实现MCNC和VTR应用电路集时，与Altera公司的FPGA芯片Stratix IV(LUT架构)相比，采用具有该文所设计的输入交叉互连结构的AIC架构FPGA，平均面积延时积分别减小了48.49%和26.29%；与传统AIC架构FPGA相比，平均面积延时积分别减小了28.48%和28.37%，显著提升了FPGA的整体性能。
2016, 38(9): 2405-2409.
doi: 10.11999/JEIT151308
摘要:
传统的一阶马尔科夫随机场在图像先验信息表达和对图像整体的约束上能力有限，同时基于暗通道的去雾算法在天空等大片白色区域处理效果存在偏差。针对以上问题，该文提出一种基于Color Lines 的高阶马尔科夫随机场去雾算法。该算法通过引入对颜色失真具有很好鲁棒性的Color Lines 先验条件，初步校正经暗通道获取的传输图，然后利用高阶马尔科夫随机场优化传输图，获取最终精确的去雾图像。实验结果表明，与已有算法相比，该文算法具有更强的普适性，可提高雾天图像的清晰度，同时恢复更多的图像细节等信息。
传统的一阶马尔科夫随机场在图像先验信息表达和对图像整体的约束上能力有限，同时基于暗通道的去雾算法在天空等大片白色区域处理效果存在偏差。针对以上问题，该文提出一种基于Color Lines 的高阶马尔科夫随机场去雾算法。该算法通过引入对颜色失真具有很好鲁棒性的Color Lines 先验条件，初步校正经暗通道获取的传输图，然后利用高阶马尔科夫随机场优化传输图，获取最终精确的去雾图像。实验结果表明，与已有算法相比，该文算法具有更强的普适性，可提高雾天图像的清晰度，同时恢复更多的图像细节等信息。
2016, 38(9): 2410-2414.
doi: 10.11999/JEIT160036
摘要:
设计和实现超高速快速傅里叶变换器(FFT)在雷达与未来无线通信等系统中具有重要意义。该文提出首个全并行架构的FFT处理器，其避免了复杂的路由寻址以及数据访问冲突等问题，基于较大基进行分解降低运算复杂度。由于旋转因子已知和固定，大量的乘法转化为了定系数乘法。同时由于采用了串行的计算单元，在达到全并行结构的高速度同时硬件复杂度相对较低；所有的硬件计算单元处于满载的条件，其硬件效率能达到100%。根据实际的实现结果，所提出的512点FFT处理器结构能够达到5.97倍速度面积比的提升，同时硬件开销仅占用了Xilinx V7-980t FPGA 30%的查找表资源与9%的寄存器资源。
设计和实现超高速快速傅里叶变换器(FFT)在雷达与未来无线通信等系统中具有重要意义。该文提出首个全并行架构的FFT处理器，其避免了复杂的路由寻址以及数据访问冲突等问题，基于较大基进行分解降低运算复杂度。由于旋转因子已知和固定，大量的乘法转化为了定系数乘法。同时由于采用了串行的计算单元，在达到全并行结构的高速度同时硬件复杂度相对较低；所有的硬件计算单元处于满载的条件，其硬件效率能达到100%。根据实际的实现结果，所提出的512点FFT处理器结构能够达到5.97倍速度面积比的提升，同时硬件开销仅占用了Xilinx V7-980t FPGA 30%的查找表资源与9%的寄存器资源。
1979年创刊 月刊
EI数据库收录期刊 ESCI数据库收录期刊
主管单位：中国科学院
主办单位：中国科学院电子学研究所
国家自然科学基金委员会信息科学部
主 编：吴一戎
ISSN 1009-5896 CN 11-4494/TN
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