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2017年39卷6期

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论文
基于联盟博弈的多小区下行链路保密协作算法
李明亮, 郭云飞, 黄开枝
2017, 39(6): 1271-1277. doi: 10.11999/JEIT160969
[摘要](266) [PDF 389KB](308)
摘要:
考虑一个存在多窃听者的多小区下行链路蜂窝网络,协作小区通过在选定的子载波上执行协作波束赋形,利用小区间干扰抑制窃听者,实现安全传输。在窃听者位置未知的情况下,推导了下行链路保密连接概率的闭式表达式。在此基础上,将下行链路建模为博弈参与者,该文提出一种基于联盟博弈的多小区下行链路保密协作算法,以保密连接概率为效用函数,通过设计联盟加入和退出规则,实现了下行链路对子载波的高效选择和保密协作联盟的自组织生成。理论和仿真分析表明所提算法能够形成稳定的联盟结构,并且所提算法的保密性能优于传统的联盟协作算法。
全双工通信射频域自干扰抑制量对数字域自干扰抑制能力的影响
黎斯, 鲁宏涛, 邵士海, 唐友喜
2017, 39(6): 1278-1283. doi: 10.11999/JEIT160967
[摘要](141) [PDF 462KB](272)
摘要:
同时同频全双工通信的射频域自干扰抑制量增加,导致数字域自干扰信号的信噪比下降,使得数字域自干扰抑制量减少。针对这一现实问题,该文分析了数字域自干扰抑制能力与射频域自干扰抑制量之间的量化关系,在典型数字域估计算法下,给出了具体关系的闭合解。分析与仿真结果表明,全双工通信在执行射频域联合数字域自干扰抑制时,射频域自干扰抑制的增大量总是大于数字域自干扰抑制能力的减小量,当射频域自干扰抑制较小时,数字域自干扰抑制将更有效;过大的射频域自干扰抑制量将造成数字域自干扰抑制性能的损失。
面向终端个性化服务的模糊垂直切换算法
马彬, 张文静, 谢显中
2017, 39(6): 1284-1290. doi: 10.11999/JEIT160839
[摘要](142) [PDF 449KB](411)
摘要:
在异构无线网络中,针对终端不同类型的应用在服务质量(QoS)需求上的差异,该文提出一种面向终端个性化服务的模糊垂直切换算法。该算法从以下两个方面提高切换性能:首先在网络发现阶段,通过预测候选网络在切换时刻的负载状态,对候选网络进行筛选;然后在切换判决阶段,根据每类应用对QoS参数的不同需求范围设计不同的隶属度函数。仿真结果表明,该算法能有效降低切换阻塞率,提高系统吞吐量,并能根据终端的应用类型合理地选择切换网络,满足了终端的个性化服务需求。
一种采用复合中继激励的协作下行传输机制
李钊, 蔡沈锦
2017, 39(6): 1291-1297. doi: 10.11999/JEIT160799
[摘要](121) [PDF 910KB](317)
摘要:
为了解决现有中继激励机制中长期回报存在不确定性,以及即时回报导致资源利用效率降低的问题,该文针对协作下行通信系统提出一种复合中继激励机制(CCRI)。首先利用链路不平衡产生的瓶颈,将第1跳链路超过第2跳的数据速率部分作为即时回报,用于中继节点自身数据的传输;同时针对即时回报量不足,过量或瓶颈存在于第1跳导致即时回报失效的情况,采用基于比例公平的长期回报作为补充,进一步调整中继节点的调度权重。仿真结果表明,所提机制能够给予中继节点合理的回报,并实现系统频谱效率和生存时间,以及中继能量效率的改善。
小波域基于分段Hurst指数的视频流分类
汤萍萍, 董育宁
2017, 39(6): 1298-1304. doi: 10.11999/JEIT160745
[摘要](116) [PDF 282KB](194)
摘要:
现有的视频流分类方法体现出内容依赖及特征依赖的局限性,该文引入流量分形理论,并在小波域内,提出一种基于Hurst指数的Fractals分类模型以改进不足。为此,该文首先描述流的分形性质,定义流的Hurst指数,推导小波域内Hurst指数的估计过程。然后,基于代价函数优化分段目标,用聚类差异度方法计算分段Hurst指数的总体差异量,再基于最大类间方差阈值进行分析,从而实现视频流的细粒度分类。研究结果表明,该文提出的分类方法,以随机数据的变化特性为内容,突破了内容依赖的局限性,解决了特征制约的瓶颈,提高了视频流的分类效果。
高阶QAM调制下基于对数似然比门限的自适应解调方案
雷维嘉, 宋海娜, 谢显中
2017, 39(6): 1305-1312. doi: 10.11999/JEIT160821
[摘要](131) [PDF 303KB](287)
摘要:
现有的自适应解调方案中采用的调制星座阶数最高仅限于16,且方案分析和设计中没有考虑信道编码的译码环节。该文研究适用于高阶QAM调制的自适应解调算法,并结合无率纠错码提出一种收端速率自适应方案。收端将符号中每个比特的对数似然比绝对值与设定的解调门限值比较,大于该解调门限值的比特解调,否则删除。无率码译码码字长度固定,通过调整解调门限达到误码性能要求。在解调比特的平均互信息分析的基础上,给出不同信噪比下达到期望的译码误码性能要求的解调门限值及解调比例的计算方法。以256-QAM星座和Raptor码为例给出方案设计实例并进行仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性和方案的有效性。
宽频带四端口馈源网络系统设计
王进, 杜彪, 焦永昌, 解磊
2017, 39(6): 1313-1318. doi: 10.11999/JEIT160918
[摘要](101) [PDF 1923KB](380)
摘要:
展宽现有卫星通信频段的带宽是增大通信容量的有效途径之一。为将C波段通信接收频段带宽展宽为3.625~4.800 GHz,发射频段展宽为5.850~7.025 GHz,该文设计了一种宽频带、结构紧凑、双线极化四端口馈源网络系统,通过采用宽带正交模耦合器与E面侧壁耦合T-接头宽带频率双工器,拓宽了馈源网络的工作带宽,由于该工作频带超过了标准波导的工作带宽,网络各部件的设计采取了非标波导,该文设计了八边形过渡波导解决了系统各部件在整个频带内的匹配问题。研发和测试了该馈源网络系统,测试与仿真结果吻合良好。实测结果表明,所有端口电压驻波比小于1.35,插入损耗小于0.5 dB,收发隔离度大于95 dB。
椭圆球面波信号间交叉项时频分布特性研究
王红星, 陆发平, 刘传辉, 刘晓, 康家方
2017, 39(6): 1319-1325. doi: 10.11999/JEIT160877
[摘要](116) [PDF 3026KB](268)
摘要:
该文引入Wigner-Ville分布中的交叉项,通过建立交叉项时频分布特性与椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Function, PSWF)信号及其Hilbert变换信号性质之间的关系,重点研究了PSWF信号间交叉项时频分布特性与信号自身奇偶性、最佳时频能量聚集性等性质的关系,交叉项在时域、频域、时频域的能量密度分布规律。理论和仿真分析表明,PSWF信号间交叉项具有良好的对称性、时频能量聚集性。且交叉项时频分布的局部特征参量,与相互作用的PSWF信号阶数、功率谱局部能量密度峰值点个数以及位置密切相关,能够反映信号在时频域的相干程度,为下一步探索研究高效PSWF信号时频域检测方法提供参考依据。
低仰角对流层散射斜延迟实时估计方法
吴文溢, 陈西宏, 刘少伟
2017, 39(6): 1326-1332. doi: 10.11999/JEIT160776
[摘要](100) [PDF 2116KB](254)
摘要:
针对缺乏气象数据情况下低仰角对流层散射斜延迟的实时估计问题,该文提出一种基于射线描迹的对流层斜延迟估计方法。该算法利用UNB3m模型获取大气气象参数,建立了对流层大气折射率剖面模型,克服了气象数据对射线描迹法中折射率计算的限制。选取亚洲地区8个国际GNSS服务(International GNSS Service, IGS)测站2012年的实测气象数据,计算对流层大气折射率剖面,验证了对流层延迟模型的精度小于25 mm;选取基线距离适宜的3个测站分成3组散射通信比对站,利用射线描迹法计算了其在0--5 入射角下全年的斜延迟,计算结果表明:3组比对站最大单向传输斜延迟为22.38-- 48.37 m;在进行双向时间比对相互抵消95%的情况下,时间延迟为3.73 --8.07 ns。
基于多尺度Chirplet稀疏分解和Wigner-Ville变换的时频分析方法
张天骐, 全盛荣, 强幸子, 江晓磊
2017, 39(6): 1333-1339. doi: 10.11999/JEIT160750
[摘要](124) [PDF 1316KB](270)
摘要:
针对多分量多项式相位信号(mc-PPS)的Wigner-Ville分布存在的时频干扰问题,该文提出一种基于多尺度Chirplet稀疏分解和Wigner-Ville变换的时频分析方法。该方法采用多尺度的Chirplet基函数对信号进行投影分解,通过延时相关解调的分数阶傅里叶变换(FRFT)搜索投影系数最大的基函数,将搜索得到的基函数通过Wigner-Ville变换和最佳路径连接方法,逐次获得使分解信号能量最大的信号分量及其时频分布。仿真结果表明,该方法能在低信噪比条件下有效抑制等振幅mc-PPS的自交叉项和互交叉项的干扰,具有最佳的时频聚集性,克服了全局搜索基函数计算量大的问题,适用于非平稳信号的分析和处理。
低信噪比条件下宽带欠定信号高精度DOA估计
冯明月, 何明浩, 徐璟, 李少东
2017, 39(6): 1340-1347. doi: 10.11999/JEIT160921
[摘要](155) [PDF 784KB](314)
摘要:
为提高低信噪比条件下宽带欠定信号DOA估计精度,该文提出基于网格失配迭代最小化稀疏学习的宽带DOA估计方法。该方法首先对频域协方差矩阵进行矢量化处理实现虚拟阵列扩展,将欠定信号转换为超定信号。其次利用线性变换滤除含有噪声项的虚拟阵元,并对协方差估计误差进行了白化处理,抑制了信号中的干扰项。最后建立了包含不同频点联合稀疏参数和网格失配参数的贝叶斯层次架构,推导了联合稀疏参数、网格失配参数的最小稀疏表达式并进行了迭代学习。较传统方法,该方法不依赖任何先验信息,更好地抑制了虚拟阵元中的噪声和干扰,降低了网格失配对DOA估计的影响,在低信噪比条件下具有更高的DOA估计精度和分辨率。仿真实验验证了该方法的有效性。
超短基线定位系统融合分类解模糊技术研究
王燕, 李晴, 付进, 梁国龙
2017, 39(6): 1348-1354. doi: 10.11999/JEIT160825
[摘要](124) [PDF 279KB](267)
摘要:
针对超短基线水声定位系统面临的相位差模糊问题,该文提出一种基于多分类器融合的定位解模糊算法。首先构建多分类器系统,将解模糊问题转化为对模糊数进行分类识别的问题,并采用Choquet积分对各分类器结果进行融合,得到模糊数所属类别,进而对目标进行定位。给出了目标位置的无模糊观测条件。该算法优点是无需构造小于半波长间距的阵列,有效扩大了无模糊阵列孔径,而且由于充分利用了相位差观测数据的统计特性,定位精度可接近克拉美-罗界。仿真结果验证了该算法的有效性。
基于最小二乘的短垂线阵匹配场处理
王奇, 陈航, 王英民, 苟艳妮
2017, 39(6): 1355-1362. doi: 10.11999/JEIT160727
[摘要](96) [PDF 2129KB](295)
摘要:
匹配场处理通常要求接收基阵能够覆盖整个水层,如此大尺度的布阵方式严重阻碍了该方法的广泛使用。为了缓解匹配场处理对阵形的苛刻要求,该文提出一种基于最小二乘的短垂线阵匹配场处理技术。该方法把接收阵的声场分解为模态函数矩阵和模态系数向量,并在最小范数意义下用最小二乘算法得到了各阶模态系数的估计值,在此基础上重新构造了短垂线阵的测量场向量,使得重构后的测量场包含更多的环境信息,从而提高了短垂线阵匹配场处理的性能。最后,在典型的Pekeris波导环境中进行仿真,以3种布放在水面附近的短垂线阵为例,分析了匹配场被动定位的性能,并用广义余弦量化分析了不同布阵方式对测量场的影响。结果表明:使用最小二乘算法对短阵的测量场进行声场重构后广义余弦变大,此时短垂线阵匹配场处理的定位性能得到改善,验证了该算法的有效性。
基于多尺度空间表征的生物启发目标指引导航模型
李伟龙, 吴德伟, 卢虎, 杜佳, 周阳
2017, 39(6): 1363-1370. doi: 10.11999/JEIT160892
[摘要](101) [PDF 1586KB](190)
摘要:
为实现运行体空间认知和自主导航,借鉴生物导航机理,该文提出基于多尺度空间表征的生物启发目标指引导航模型。首先构建不同尺度位置细胞图编码空间环境,采用高斯模型模拟位置细胞放电率,并将其作为Q学习的状态输入,然后采用模拟退火方法完成行为选择,通过多次探索学习使运行体能够正确规划出一条从起始点到目标点的最短路径。仿真结果表明,该方法用于目标指引导航是可行的,相对于单尺度位置细胞空间认知模型,该方法不但符合多尺度空间表征的生物学依据,而且学习速度更快。在存在障碍物的环境中,能够顺利完成目标指引导航任务,并且当障碍物发生变化时具有较好的适应性。
一种新的基于稀疏表示的单通道盲源分离算法
田元荣*, 王星, 周一鹏
2017, 39(6): 1371-1378. doi: 10.11999/JEIT160888
[摘要](115) [PDF 695KB](314)
摘要:
该文针对稀疏表示应用于单通道盲源分离中存在字典间互干扰的问题,通过在常规联合字典中引入一个新的子字典 共同子字典,提出一种新的基于稀疏表示的单通道盲源分离算法。新的字典学习目标函数中单个源的保真度由对应子字典和共同子字典构成,共同子字典的存在可以有效避免某一源信号在其他子字典上寻求成份而带来的互干扰问题。目标函数的求解通过交替执行稀疏表示、字典更新和比例系数优化3个步骤来实现。在测试阶段,通过收集单个源所对应子字典和共同子字典上的分量可以估计出混合信号中的单个源信号,从而达到盲源分离的目的。在语音数据库上进行的对比实验发现,所提算法较传统算法和前沿算法在两个通用评价指标上最高有近1 dB的提高。
一种融合曲线演化与模糊C均值聚类算法的快速图像分割模型
马英然, 彭延军
2017, 39(6): 1379-1386. doi: 10.11999/JEIT160786
[摘要](141) [PDF 8952KB](434)
摘要:
针对模糊C均值聚类算法(FCM)分割图像时对噪声敏感和分割边界不封闭问题,该文基于FCM的隶属度矩阵定义伪水平集及演化曲线,提出一个融合曲线演化和FCM的快速图像分割模型。在伪水平集上,通过采用高斯滤波近似曲线演化过程中的弧长正则项,得到封闭光滑的分割边界;通过设计新的边缘停止函数,依据灰度值与隶属度映射关系对噪声点灰度值进行修正,降低了滤波对聚类的影响。聚类和曲线平滑交替进行,提高了模型对图像噪声的鲁棒性。实验结果表明该模型能够较好地克服图像噪声对分割的影响,得到较为理想的分割结果。
基于能量函数的极值中值滤波星图去噪算法
王敏, 赵金宇, 陈涛, 崔博川, 高扬
2017, 39(6): 1387-1393. doi: 10.11999/JEIT160955
[摘要](82) [PDF 5358KB](413)
摘要:
利用地基观测相机拍摄的以深空为背景的星图受星空复杂背景的影响,往往具有较高的噪声水平。同时由于星图主要由恒星、空间目标和星空背景噪声组成,且成点状分布,星图目标和噪声呈现较大的相似性,传统的图像去噪算法并不适用于星图。为此,该文提出一种基于能量函数的极值中值滤波去噪算法,该算法在去除星图椒盐噪声的同时能够较好地保持图像目标信息。该方法针对疑似噪声点采用二次检测的方式,并且结合改进的自适应中值滤波和能量函数模型进行灰度值恢复。该文分别使用仿真试验和真实星图处理试验对该方法进行验证,在客观评价中,图像峰值信噪比PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)最高可提高3倍多,均方误差MSE(Mean Squared Error)减小为加噪图像的 。试验结果表明,该方法可有效地降低传统方法的噪声误检问题,同时提高噪声图像的恢复精度,非常适合星图噪声的去除。
一种基于节点状态预测机制的高稳定性路由设计
李添泽, 武穆清, 武岳巍
2017, 39(6): 1394-1400. doi: 10.11999/JEIT160923
[摘要](134) [PDF 274KB](259)
摘要:
该文旨在为拓扑动态变化的无线自组织网络设计一种稳定性路由机制。首先建模分析了动态变化网络中节点间通信路径存在的条件,以及数据包在该路径上可靠传输的条件,基于以上分析提出了保证路径有效的关键指标:链路持续时间、拥塞可能性因子。接下来提出基于节点当前运动情况计算链路持续时间,以及基于缓冲区队列长度与队列长度变化率计算节点拥塞可能性因子的算法。结合链路持续时间与节点拥塞可能性等信息,该文提出了一种面向路径可靠性及稳定性综合指标的按需路由机制(ODRP-DR),并利用NS2仿真平台对该机制性能进行分析,仿真结果表明,在网络拓扑结构动态变化的情况下能有效减小数据包丢包概率,路由重建次数。
WOBAN中基于令牌桶算法的自适应流量整形策略
王汝言, 池文祥, 张鸿
2017, 39(6): 1401-1408. doi: 10.11999/JEIT160974
[摘要](86) [PDF 780KB](452)
摘要:
光无线融合网络中光域和无线域存在速率不匹配以及业务分类不同的问题。为提高融合网络的QoS及充分利用网络资源,该文提出一种基于令牌桶算法的流量整形策略。根据EPON与WiMAX业务的QoS映射以及调度策略,以业务在整个网络中的相对优先级来决定令牌桶参数的选择,并结合更符合实际的自相似网络流量推导出最佳令牌桶参数计算公式,并在此基础上,提出基于优先级的共享缓存策略,进而,得到通过QoS指标的变化而自适应动态调整的流量整形策略。仿真结果表明,所提流量整形策略能够有效降低网络设备压力,同时提高整个融合网络的QoS。
FiWi网络比例公平和QoS感知的分级动态带宽分配机制
何蓉, 谢辉, 方旭明
2017, 39(6): 1409-1416. doi: 10.11999/JEIT160731
[摘要](100) [PDF 571KB](310)
摘要:
光纤网络和无线接入技术结合的FiWi网络可提供高容量、灵活以及低基础设施成本的无线接入能力。由于FiWi网络中客户端业务量一般具有不稳定性,很难提前有效预测,高效公平的动态带宽分配(DBA)机制具有重要作用。该文针对EPON和WLAN构成的FiWi网络提出一种分级DBA机制。引入剩余带宽比例因子解决多个轮询周期内各用户分配的带宽资源与其权值不匹配而产生的不公平问题;联合考虑业务优先级、带宽请求比例和网络负载解决带宽分配中的业务QoS保证和信道带宽浪费问题。仿真实验表明,与现有文献的DBA机制相比,系统公平性、吞吐量和信道利用率有明显提升。且所提DBA算法不限定具体带宽资源类型,具有良好通用性。
内容中心网络中一种基于内容等级及流行度的缓存策略
黄胜, 刘四军, 滕明埝, 姜良浩, 郝言明, 何玉杰
2017, 39(6): 1417-1423. doi: 10.11999/JEIT160816
[摘要](110) [PDF 315KB](310)
摘要:
网内缓存作为内容中心网络(CCN)的核心技术,越来越受到关注。为了提高网络的缓存性能以及用户对数据请求的满意度,该文提出一种基于内容等级及流行度的缓存策略(CLPC)。CLPC策略通过设置不同用户对内容的访问等级以及统计内容的访问频率,决定数据的缓存位置,并且设计了数据替换方法,在一定程度上保证了不同用户对不同数据的最优请求,同时提高了网络的性能。实验证明该策略与CEE+LRU, Prob(0.7)+LRU, Betw+LRU相比,能更好地提高缓存命中率、平均时延及源端命中率等网络缓存性能指标。
基于瞬态电磁响应的埋地细长良导体目标长度和方位估计
周丽军, 欧阳缮, 廖桂生, 晋良念
2017, 39(6): 1424-1431. doi: 10.11999/JEIT160718
[摘要](111) [PDF 798KB](354)
摘要:
对地下管道电缆等目标的几何特征估计在城市建设和市政基础设施维护中尤为重要,针对此类埋地细长良导体目标,该文提出一种基于瞬态电磁响应的管道目标长度与方位角估计方法。建立了介电媒质中水平极化电磁波在布鲁斯特角入射下细长良导体目标后向散射回波时延差模型,通过分析瞬态响应时频分布,建立了其谐振态与目标长度的关系,并由此估计目标的长度。利用瞬态响应早时部分首达回波与晚时部分谐振回波的能量变化趋势,判断电磁波到达目标两端点的时间顺序,再根据首达时间延迟差估计目标的方位角。数值仿真结果表明在电场方向与目标轴线方向偏离不大的情况下,提出方法有效并且对噪声具有鲁棒性,适用于信噪比SNR5 dB的长度估计以及SNR10 dB的方位角估计。
基于速度差补偿的双频连续波雷达室内人体定位方法
李方敏, 夏雨晴, 马小林, 赵碧海
2017, 39(6): 1432-1438. doi: 10.11999/JEIT160861
[摘要](128) [PDF 952KB](357)
摘要:
目前,用于室内定位的雷达技术为了达到高精度而使用高带宽的调频连续波,这样不仅对设备要求高且杂波干扰大。为降低带宽开销,该文使用双频连续波比相测距机制来实现室内人体定位。在该方法中复杂的室内环境和人体变化的移动速度会造成频谱扩展,导致有效信号信噪比降低,能量发散甚至出现峰值误判,直接降低测速和定位的精度。由此,提出应用于室内环境中的基于双频连续波比相测距的局部速度差补偿算法,以校准频域信号,获取高精度的速度与距离信息。实验结果表明在设备功率提供的测距范围内固定位置均方根误差在9~14 cm内,与已有调频连续波有同等级的测距精度,最终实现了低带宽下的高精度人体定位。同时该系统的算法复杂度较低,能更好地适用于人体轨迹的实时跟踪。
基于TDOA与GROA的多运动站误差配准算法
孙顺, 董凯, 齐林, 刘俊
2017, 39(6): 1439-1445. doi: 10.11999/JEIT160562
[摘要](104) [PDF 272KB](235)
摘要:
针对多运动站无源定位过程中存在系统误差的问题,该文提出一种基于到达时差(TDOA)与到达增益比(GROA)最小二乘配准算法。该算法利用泰勒展开把非线性的量测方程线性化,利用最小二乘算法得到对目标状态和系统误差的联合估计,并考虑了量测噪声和站址误差的影响。同时推导了存在量测噪声、站址误差和系统误差时的克拉美罗下界(CRLB),并分析了系统误差对CRLB的影响。多种条件下的仿真表明,该算法对系统误差和目标状态的估计精度较高,说明了算法的有效性。
双频频率选择表面及其在微带天线宽带RCS减缩中的应用
周禹龙, 曹祥玉, 高军, 郑月军, 张晨
2017, 39(6): 1446-1451. doi: 10.11999/JEIT160854
[摘要](118) [PDF 3687KB](402)
摘要:
该文设计了一种风车形双频带阻型频率选择表面(FSS) ,并将其加载到双频微带天线地板,实现宽带雷达散射截面(RCS)减缩。风车形FSS每一角都由两个相差90的半方环组成,通过电偶极子谐振和风车FSS高次模谐振实现双频阻带。仿真和实测结果表明,将该FSS单元加载到双频微带天线地板后,在5.20 GHz处,天线E面、H面前向增益基本保持不变;在10.41 GHz处,天线E面、H面前向增益提高了1.8 dBi;同时,天线单站RCS在1.0~16.8 GHz宽带内减缩效果明显,其中x极化波下最大缩减量达到28.3 dB, y极化波下最大减缩量达到36.2 dB。
基于二极管单元的高密度掩模ROM设计
叶勇, 亢勇, 宋志棠, 陈邦明
2017, 39(6): 1452-1457. doi: 10.11999/JEIT160938
[摘要](96) [PDF 3222KB](293)
摘要:
针对传统ROM(Read-Only Memory)存储密度低、功耗高的问题,该文提出一种采用二极管单元并通过接触孔编程来存储数据的掩模ROM。二极管阵列采用双沟槽隔离工艺和无间隙接触孔连接方式实现了极高的存储密度。基于此设计了一款容量为2 Mb的掩模ROM,包含8个256 kb的子阵列。二极管阵列采用40 nm设计规则,外围逻辑电路采用2.5 V CMOS工艺完成设计。二极管单元的有效面积仅为0.017m2,存储密度高达0.0268 mm2/Mb。测试结果显示二极管单元具备良好的单元特性,在2.5 V电压下2 Mb ROM的比特良率达到了99.8%。
基于SRAM物理不可克隆函数的高效真随机种子发生器设计
李冰, 涂云晶, 陈帅, 吉建华
2017, 39(6): 1458-1463. doi: 10.11999/JEIT160835
[摘要](70) [PDF 721KB](334)
摘要:
该文设计了一种基于SRAM物理不可克隆函数(PUFs)的高效真随机种子发生器。通过将不提供熵值的稳定节点和提供低熵值的噪声节点筛除,只选用能够提供较高熵值的噪声节点来生成满熵种子,大幅降低需要处理的数据量,提高节点数据的处理效率。通过测试SRAM PUFs内部噪声节点的振荡特性,提出筛选出SRAM PUFs内部高熵值的噪声节点的最佳策略,最终基于此策略设计出真随机种子发生器。该设计可以产生128~256 bit长度的满熵的种子且处理的节点数据量只有当前方法的0.5%~4%。生成的种子满足NIST架构的随机数生成器要求,产生的伪随机数全部通过了随机数检测。与现有设计相比,该文提出的真随机种子发生器是一种高效的、适用范围较广的设计。
40 nm CMOS工艺下的低功耗容软错误锁存器
黄正峰, 王世超, 欧阳一鸣, 易茂祥, 梁华国
2017, 39(6): 1464-1471. doi: 10.11999/JEIT160889
[摘要](115) [PDF 1303KB](453)
摘要:
为了降低集成电路的软错误率,该文基于时间冗余的方法提出一种低功耗容忍软错误锁存器。该锁存器不但可以过滤上游组合逻辑传播过来的SET脉冲,而且对SEU完全免疫。其输出节点不会因为高能粒子轰击而进入高阻态,所以该锁存器能够适用于门控时钟电路。SPICE仿真结果表明,与同类的加固锁存器相比,该文结构仅仅增加13.4%的平均延时,使得可以过滤的SET脉冲宽度平均增加了44.3%,并且功耗平均降低了48.5%,功耗延时积(PDP)平均降低了46.0%,晶体管数目平均减少了9.1%。
高性能集成锁相环中低失配电荷泵的设计
施展, 余隽, 唐祯安, 蔡泓, 冯冲
2017, 39(6): 1472-1478. doi: 10.11999/JEIT160826
[摘要](116) [PDF 422KB](268)
摘要:
在分析电荷泵结构、工作原理和产生杂散机理的基础上,该文提出了一种低静态电流失配、低时序失配的高性能电荷泵。此电荷泵通过减小电荷泵开关过程中时序失配和电流失配,减小了高频锁相环中的抖动和杂散。基于中芯国际0.18 m CMOS射频工艺技术和1.8 V电源电压,对采用此高性能电荷泵的锁相环进行了相位噪声仿真。仿真结果验证了这些锁相环具有低噪声特性:在480 MHz的输出频率下,二阶锁相环的周期抖动为1.05 ps,最大参考杂散为-121 dBc。
LCLC谐振变换器谐振电流的研究
赵斌, 王刚, 王东蕾
2017, 39(6): 1479-1486. doi: 10.11999/JEIT160752
[摘要](97) [PDF 5863KB](501)
摘要:
由于LCLC谐振变换器能够同时实现开关管的零电压、零电流开通和关断,因此广泛应用于行波管电源中。然而,在实际电路测试中出现的反向谐振电流以及开关管关断时谐振电流不为零的问题,造成LCLC谐振变换器的效率下降。该文从LCLC谐振变换器的工作原理出发,推导了上述两个问题出现的原因,并给出了解决方案。通过软件仿真的方法,给出了用于LCLC谐振变换器的经验数值。最后,通过软件仿真以及实际测试两种方法验证了上述分析。
平面变压器在空间行波管中的应用
赵斌, 王刚, 王东蕾
2017, 39(6): 1487-1492. doi: 10.11999/JEIT160911
[摘要](71) [PDF 5678KB](362)
摘要:
平面变压器具有小体积、高功率密度以及热特性好的特点,在低压领域得到了广泛应用。该文研究了将平面变压器应用于行波管电源中,从而达到减小电源体积,提高电源功率密度的目的。结合行波管电源常用的LCLC谐振拓扑,采用部分交错绕组结构设计了一种平面变压器,并进行了电路仿真和实际测试,仿真结果与实测结果一致。采用该平面变压器的LCLC谐振变换器,输入电压为40 V,输出电压为4800 V,输出功率为295 W,开关频率为500 kHz。仿真结果与实验结果均表明,采用平面变压器,可以提高开关频率,缩小电源体积,提高功率密度,从而降低整个行波管放大器的体积和重量。
综述评论
Kempe变换理论研究进展
许进, 刘小青
2017, 39(6): 1493-1502. doi: 10.11999/JEIT161299
[摘要](188) [PDF 384KB](386)
摘要:
给定一个图G及它的一个正常顶点着色f, G中所有着两种颜色之一的顶点构成的顶点子集导出的子图称为G的一个2-色导出子图,该2-色导出子图的分支称为G的一个2-色分支。Kempe变换是指将图G的某个2-色分支实施颜色互换。自从1879年KEMPE引入Kempe变换用于证明四色猜想至今,有众多学者从不同的角度对Kempe变换展开了研究。该文总结了Kempe变换的一些基本性质;对已有的一些重要成果进行了较为详细的综述;针对MEYNIEL定理,即每个平面图的所有5-着色构成一个Kempe等价类,给出了一个新的更加简短的证明方法;提出了一个与着色类型相关的问题,意在探索不同Kempe等价类之间的关系,以助于Kempe变换的进一步研究。
Beyond-BP译码算法综述:原理与应用
吕毅博, 胡伟, 王琳
2017, 39(6): 1503-1514. doi: 10.11999/JEIT161288
[摘要](214) [PDF 394KB](513)
摘要:
低密度奇偶校验码因其具有逼近香农限的优异性能,现已在多种标准和系统中得到广泛的应用。但为了使其能够满足不同应用场景下通信系统对纠错性能、计算复杂性、译码时延、硬件资源损耗以及功耗等方面的要求,需要对用于LDPC码译码的置信传播算法进行进一步的研究与改进。该文从译码算法的改进动机、方法论、计算复杂度以及性能表现等角度入手,对近些年出现的一些Beyond-BP译码算法进行了综述。并在最后对用于迭代接收系统的译码算法改进工作进行了讨论,为未来算法的改进工作提供一点思路。
研究简报
基于阵列域大尺度衰落模型的1-bit大规模MIMO系统性能的分析
刘留, 李泳志, 陶成, 陈后金
2017, 39(6): 1515-1519. doi: 10.11999/JEIT161248
[摘要](125) [PDF 334KB](331)
摘要:
该文研究在阵列域大尺度衰落模型下,基站端天线仅仅配备了1-bit精度的模数转换器时大规模MIMO系统的性能。首先给出了系统采用最大比合并接收机时,用户上行可达速率的闭式表达式。然后分析了1-bit系统的功率效率性能,并将该1-bit系统与传统的具有无穷精度模数转换器的系统性能相比较。通过计算机仿真验证了该文的分析结果。该文指出基站端可以安装更多的天线来弥补1-bit精度的模数转换器所造成的性能损失。
具有陷波特性的改进Sierpinski分形超宽带天线
胡章芳, 胡银平, 罗元, 辛伟
2017, 39(6): 1520-1524. doi: 10.11999/JEIT160738
[摘要](121) [PDF 1721KB](290)
摘要:
为了避免WLAN窄带通信系统对超宽带通信系统的干扰,该文提出一种具有陷波特性的改进 分形超宽带天线。天线的辐射单元是改进的 阶 分形结构,通过采用共面波导馈电技术以及增加 分形的迭代次数,可有效展宽天线的带宽,从而实现覆盖 频段的宽频特性。在分形贴片上增加两个对称的L型开路枝节,实现了 频段的双陷波特性,能有效抑制WLAN频段对超宽带通信系统的干扰。天线的尺寸较小,仿真和实测结果表明天线可广泛适用于各种UWB通信系统。

1979年创刊 月刊

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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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