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2018年 第40卷 第1期
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2018, 40(1): 1-10.
doi: 10.11999/JEIT170317
摘要:
属性基加密因其细粒度访问控制在云存储中得到广泛应用。但原始属性基加密方案存在密钥托管和属性撤销问题。为解决上述问题，该文提出一种密文策略的属性基加密方案。该方案中属性权威与中央控制通过安全两方计算技术构建无密钥托管密钥分发协议解决密钥托管问题。通过更新属性版本密钥的方式达到属性级用户撤销，同时通过中央控制可以实现系统级用户撤销。为减少用户解密过程的计算负担，将解密运算过程中复杂对运算外包给云服务商，提高解密效率。该文基于q-Parallel BDHE假设在随机预言机模型下对方案进行了选择访问结构明文攻击的安全性证明。最后从理论和实验两方面对所提方案的效率与功能性进行了分析。实验结果表明所提方案无密钥托管问题，且具有较高系统效率。
属性基加密因其细粒度访问控制在云存储中得到广泛应用。但原始属性基加密方案存在密钥托管和属性撤销问题。为解决上述问题，该文提出一种密文策略的属性基加密方案。该方案中属性权威与中央控制通过安全两方计算技术构建无密钥托管密钥分发协议解决密钥托管问题。通过更新属性版本密钥的方式达到属性级用户撤销，同时通过中央控制可以实现系统级用户撤销。为减少用户解密过程的计算负担，将解密运算过程中复杂对运算外包给云服务商，提高解密效率。该文基于q-Parallel BDHE假设在随机预言机模型下对方案进行了选择访问结构明文攻击的安全性证明。最后从理论和实验两方面对所提方案的效率与功能性进行了分析。实验结果表明所提方案无密钥托管问题，且具有较高系统效率。
2018, 40(1): 11-17.
doi: 10.11999/JEIT170340
摘要:
为了实现车载自组织网络中车辆节点之间信息传输的安全认证，该文设计了一种无证书聚合签名方案。提出的方案采用无证书密码体制，消除了复杂的证书维护成本，同时也解决了密钥托管问题。通过路侧单元生成的假名与周围节点进行通信，实现了车辆用户的条件隐私保护。在随机预言模型下，证明了方案满足自适应选择消息攻击下的存在性不可伪造。然后，分析了方案的实现效率，并模拟实现了车载自组网(VANET)环境中车流密度与消息验证的时间延迟之间的关系。结果表明，该方案满足消息的认证性、匿名性、不可伪造性和可追踪性等性质，并且通信效率高、消息验证的时延短，更适合于动态的车载自组织网络环境。
为了实现车载自组织网络中车辆节点之间信息传输的安全认证，该文设计了一种无证书聚合签名方案。提出的方案采用无证书密码体制，消除了复杂的证书维护成本，同时也解决了密钥托管问题。通过路侧单元生成的假名与周围节点进行通信，实现了车辆用户的条件隐私保护。在随机预言模型下，证明了方案满足自适应选择消息攻击下的存在性不可伪造。然后，分析了方案的实现效率，并模拟实现了车载自组网(VANET)环境中车流密度与消息验证的时间延迟之间的关系。结果表明，该方案满足消息的认证性、匿名性、不可伪造性和可追踪性等性质，并且通信效率高、消息验证的时延短，更适合于动态的车载自组织网络环境。
2018, 40(1): 18-24.
doi: 10.11999/JEIT170175
摘要:
针对多密级信息环境下的数据交互问题，该文设计实现一种多密级交互存储控制器。在交互模型设计的基础上，构建了控制器总体结构，对存储器系统和交互控制逻辑等关键模块进行了详细设计，并实现了一个依据用户策略完成多密级信息交互的原型系统。实验结果表明，该文设计的多密级交互存储控制器，交互过程可由用户根据实际需求配置，能够实现多密级信息交互功能，对信息分级管理具有重要意义。
针对多密级信息环境下的数据交互问题，该文设计实现一种多密级交互存储控制器。在交互模型设计的基础上，构建了控制器总体结构，对存储器系统和交互控制逻辑等关键模块进行了详细设计，并实现了一个依据用户策略完成多密级信息交互的原型系统。实验结果表明，该文设计的多密级交互存储控制器，交互过程可由用户根据实际需求配置，能够实现多密级信息交互功能，对信息分级管理具有重要意义。
2018, 40(1): 25-34.
doi: 10.11999/JEIT170353
摘要:
使用拍卖方式来进行资源分配可以使得资源提供商获得更大的收益，是云计算领域近年来研究的重点。但现有研究多是基于非可信、单资源、单需求的前提。该文提出一种基于拍卖方式的云计算虚拟资源分配和定价机制(VRAP)。这种机制的特点在于，用户在一次拍卖中可以提出多个资源需求。证明了在这种机制下，资源提供商可以获得较以往拍卖机制更大的收益，同时能够保证用户出价是可信的。进而在具体资源分配问题上，提出一种单调的启发式算法能够在很短时间内计算出分配结果，通过资源稀有度概念设计了再分配策略，可以保证云资源提供商的收益极大化；在支付价格计算算法设计中，基于临界值理论计算支付价格，从而保证机制的公平可信。在社会福利、执行时间、资源利用率等多个方面对VRAP进行了测试分析，取得了很好的效果。
使用拍卖方式来进行资源分配可以使得资源提供商获得更大的收益，是云计算领域近年来研究的重点。但现有研究多是基于非可信、单资源、单需求的前提。该文提出一种基于拍卖方式的云计算虚拟资源分配和定价机制(VRAP)。这种机制的特点在于，用户在一次拍卖中可以提出多个资源需求。证明了在这种机制下，资源提供商可以获得较以往拍卖机制更大的收益，同时能够保证用户出价是可信的。进而在具体资源分配问题上，提出一种单调的启发式算法能够在很短时间内计算出分配结果，通过资源稀有度概念设计了再分配策略，可以保证云资源提供商的收益极大化；在支付价格计算算法设计中，基于临界值理论计算支付价格，从而保证机制的公平可信。在社会福利、执行时间、资源利用率等多个方面对VRAP进行了测试分析，取得了很好的效果。
2018, 40(1): 35-41.
doi: 10.11999/JEIT170261
摘要:
配对友好椭圆曲线在基于配对的密码系统中起关键作用。这类曲线的构造不仅极大影响实现效率，更关系到系统安全。虽然目前已提出很多构造方法，但几乎都依赖穷尽搜索。该文提出一种构造该类曲线的系统方法，将寻找配对友好曲线问题转化到解方程，从而避免了穷尽搜索，并设计出具体算法。最后，将该算法应用到寻找嵌入次数为5,8,10和12的配对友好曲线中，发现所有类型的椭圆曲线族都可由该方法统一得到，包括完全族、可变判别式的完全族和稀疏族。特别地，还找到了新的椭圆曲线族。
配对友好椭圆曲线在基于配对的密码系统中起关键作用。这类曲线的构造不仅极大影响实现效率，更关系到系统安全。虽然目前已提出很多构造方法，但几乎都依赖穷尽搜索。该文提出一种构造该类曲线的系统方法，将寻找配对友好曲线问题转化到解方程，从而避免了穷尽搜索，并设计出具体算法。最后，将该算法应用到寻找嵌入次数为5,8,10和12的配对友好曲线中，发现所有类型的椭圆曲线族都可由该方法统一得到，包括完全族、可变判别式的完全族和稀疏族。特别地，还找到了新的椭圆曲线族。
2018, 40(1): 42-49.
doi: 10.11999/JEIT170421
摘要:
低复杂度长周期数字伪随机序列在现代加密、通信等系统中具有广泛的应用。该文提出一种基于余数系统和有限域置换多项式的伪随机序列生成方法。该方法基于中国剩余定理将多个互质的小周期有限域随机序列进行单射扩展生成长周期数字伪随机序列，置换多项式的迭代计算在多个并行的小动态范围有限域上进行，从而降低了硬件实现中迭代环路的计算位宽，提高了生成速率。该文还给出构建长周期伪随机序列的置换多项式参数选择方法和中国剩余定理优化方法，在现有技术平台下可轻易实现2100以上的序列周期。同时，该方法具有极大的迭代多项式选择自由度，例如仅在q2(mod)3且q503的有限域上满足要求的置换多项式就有10905种。硬件实现结构简单，基于Xilinx XC7Z020芯片实现290的随机序列仅需20个18 kbit的BRAM和少量逻辑资源，无需乘法器，生成速率可达449.236 Mbps。基于NIST的测试表明序列具有良好的随机特性。
低复杂度长周期数字伪随机序列在现代加密、通信等系统中具有广泛的应用。该文提出一种基于余数系统和有限域置换多项式的伪随机序列生成方法。该方法基于中国剩余定理将多个互质的小周期有限域随机序列进行单射扩展生成长周期数字伪随机序列，置换多项式的迭代计算在多个并行的小动态范围有限域上进行，从而降低了硬件实现中迭代环路的计算位宽，提高了生成速率。该文还给出构建长周期伪随机序列的置换多项式参数选择方法和中国剩余定理优化方法，在现有技术平台下可轻易实现2100以上的序列周期。同时，该方法具有极大的迭代多项式选择自由度，例如仅在q2(mod)3且q503的有限域上满足要求的置换多项式就有10905种。硬件实现结构简单，基于Xilinx XC7Z020芯片实现290的随机序列仅需20个18 kbit的BRAM和少量逻辑资源，无需乘法器，生成速率可达449.236 Mbps。基于NIST的测试表明序列具有良好的随机特性。
2018, 40(1): 50-56.
doi: 10.11999/JEIT170384
摘要:
针对物联网准静态信道下密钥生成速率低的问题，该文提出一种基于中继节点协作的密钥生成方法。首先，通信双方通过信道估计获得直达信道和部分中继信道信息；然后，中继节点采用网络编码技术参与协作，使得通信双方获取全部中继信道信息；最后，通信双方在直达信道上进行密钥协商，利用直达信道信息、中继信道信息与协商信息共同生成相同的密钥。安全性分析表明该方法能够提高可达密钥速率，并且随着信噪比的提高，可达密钥速率呈线性增长，趋于最优值。蒙特卡洛仿真验证了理论分析的结果，并得出了增加中继节点数量、选取信道变化幅度大的中继节点，可以进一步提高可达密钥速率。
针对物联网准静态信道下密钥生成速率低的问题，该文提出一种基于中继节点协作的密钥生成方法。首先，通信双方通过信道估计获得直达信道和部分中继信道信息；然后，中继节点采用网络编码技术参与协作，使得通信双方获取全部中继信道信息；最后，通信双方在直达信道上进行密钥协商，利用直达信道信息、中继信道信息与协商信息共同生成相同的密钥。安全性分析表明该方法能够提高可达密钥速率，并且随着信噪比的提高，可达密钥速率呈线性增长，趋于最优值。蒙特卡洛仿真验证了理论分析的结果，并得出了增加中继节点数量、选取信道变化幅度大的中继节点，可以进一步提高可达密钥速率。
2018, 40(1): 57-62.
doi: 10.11999/JEIT170312
摘要:
大数乘法是全同态加密算法中一个不可或缺的单元模块，也是其中耗时最多的模块，设计一个性能优良的大数乘法器有助于推进全同态加密的实用化进程。针对SSA大数乘法器的实现需求，该文采用可综合Verilog HDL语言完成了一个1624 bit有限域FFT算法的FPGA设计，通过构建树型大数求和单元和并行化处理方法有效提高了FFT算法的速度。与VIM编译环境下的系统级仿真结果比较，验证了有限域FFT算法FPGA设计的正确性。
大数乘法是全同态加密算法中一个不可或缺的单元模块，也是其中耗时最多的模块，设计一个性能优良的大数乘法器有助于推进全同态加密的实用化进程。针对SSA大数乘法器的实现需求，该文采用可综合Verilog HDL语言完成了一个1624 bit有限域FFT算法的FPGA设计，通过构建树型大数求和单元和并行化处理方法有效提高了FFT算法的速度。与VIM编译环境下的系统级仿真结果比较，验证了有限域FFT算法FPGA设计的正确性。
2018, 40(1): 63-71.
doi: 10.11999/JEIT170323
摘要:
针对无线传感器网络中资源受限的入侵检测系统策略优化问题，该文提出一种多阶段动态入侵检测博弈模型。该模型利用贝叶斯规则修正下一阶段外部节点为恶意节点的后验概率，通过分析推导给出最易遭受攻击的节点集合。以建立的模型和节点集合为依据，求解了满足完美贝叶斯均衡条件的入侵检测最优策略。在此基础上，设计了入侵检测最优策略方案。仿真实验结果表明，该方案在提高簇形结构检测防御成功率方面有明显优势。
针对无线传感器网络中资源受限的入侵检测系统策略优化问题，该文提出一种多阶段动态入侵检测博弈模型。该模型利用贝叶斯规则修正下一阶段外部节点为恶意节点的后验概率，通过分析推导给出最易遭受攻击的节点集合。以建立的模型和节点集合为依据，求解了满足完美贝叶斯均衡条件的入侵检测最优策略。在此基础上，设计了入侵检测最优策略方案。仿真实验结果表明，该方案在提高簇形结构检测防御成功率方面有明显优势。
2018, 40(1): 72-78.
doi: 10.11999/JEIT170344
摘要:
针对无线传感器网络分布式迭代定位中误差的传播和累积问题，该文首先分析了锚节点几何形状对定位误差的影响，提出了基于几何精度因子的误差控制算法，巧妙设计了加权策略，将锚节点几何形状对定位精度的影响以权值的形式定量体现在迭代定位过程中，在每一轮迭代中有效控制了误差的传递，进而提高了整个网络的分布式定位精度。与传统的最小二乘定位算法和基于轮数的误差控制算法进行了仿真比较，结果表明，基于几何精度因子的误差控制算法定位性能最优，网络定位精度分别提高了25%和15%。
针对无线传感器网络分布式迭代定位中误差的传播和累积问题，该文首先分析了锚节点几何形状对定位误差的影响，提出了基于几何精度因子的误差控制算法，巧妙设计了加权策略，将锚节点几何形状对定位精度的影响以权值的形式定量体现在迭代定位过程中，在每一轮迭代中有效控制了误差的传递，进而提高了整个网络的分布式定位精度。与传统的最小二乘定位算法和基于轮数的误差控制算法进行了仿真比较，结果表明，基于几何精度因子的误差控制算法定位性能最优，网络定位精度分别提高了25%和15%。
2018, 40(1): 79-86.
doi: 10.11999/JEIT170325
摘要:
针对虚拟网映射算法环境适应度低、拓扑关联性较差且映射开销较大的问题，该文提出一种环境自适应的拓扑联合感知虚拟网映射算法。首先提出一种加权相对熵排序方法对具有多指标的节点进行量化处理，依环境变化赋予节点指标不同的权值；在虚拟节点排序阶段采用加权相对熵和广度优先搜索算法双重排序，物理节点排序中引入就近度与加权相对熵算法配合使用，实现了对虚拟拓扑和物理拓扑的联合感知；最后利用k-最短路径算法完成虚拟链路映射。仿真结果表明，该算法依据环境变化自适应调整指标权值，提高了虚拟网映射成功率和收益开销比。
针对虚拟网映射算法环境适应度低、拓扑关联性较差且映射开销较大的问题，该文提出一种环境自适应的拓扑联合感知虚拟网映射算法。首先提出一种加权相对熵排序方法对具有多指标的节点进行量化处理，依环境变化赋予节点指标不同的权值；在虚拟节点排序阶段采用加权相对熵和广度优先搜索算法双重排序，物理节点排序中引入就近度与加权相对熵算法配合使用，实现了对虚拟拓扑和物理拓扑的联合感知；最后利用k-最短路径算法完成虚拟链路映射。仿真结果表明，该算法依据环境变化自适应调整指标权值，提高了虚拟网映射成功率和收益开销比。
2018, 40(1): 87-94.
doi: 10.11999/JEIT170388
摘要:
光和无线(Fiber-Wireless, FiWi)混合网络可以有效解决随时随地接受高速业务的网络接入问题。作为FiWi网络的关键节点，ONU数目和位置很大程度上决定了网络的成本和性能。为降低FiWi网络的建设成本，提升网络性能，该文基于EPON-WIMAX混合组网的FiWi网络，提出一种ONU部署策略，基于改进的遗传算法优化ONU部署，在使ONU数量最少的基础上，保证一定程度上的负载均衡。仿真结果表明该文算法能够避免过早收敛导致的局部最优，得到全局最优、数目最少的ONU部署方案，并实现较好的负载均衡。
光和无线(Fiber-Wireless, FiWi)混合网络可以有效解决随时随地接受高速业务的网络接入问题。作为FiWi网络的关键节点，ONU数目和位置很大程度上决定了网络的成本和性能。为降低FiWi网络的建设成本，提升网络性能，该文基于EPON-WIMAX混合组网的FiWi网络，提出一种ONU部署策略，基于改进的遗传算法优化ONU部署，在使ONU数量最少的基础上，保证一定程度上的负载均衡。仿真结果表明该文算法能够避免过早收敛导致的局部最优，得到全局最优、数目最少的ONU部署方案，并实现较好的负载均衡。
2018, 40(1): 95-101.
doi: 10.11999/JEIT170358
摘要:
基于交替方向乘子法(ADMM)的改进惩罚函数LDPC译码算法能够提升译码性能，但其所需优化参数过多且性能提升有限。针对该问题，将该算法与其它带有惩罚函数的译码算法比较后发现，两者的不同之处仅在于译码算法中变量节点的更新规则不同。因此，该文通过构造一种新的变量节点的更新方法去减少优化参数数目并提升译码性能。实验仿真表明，相较于原有算法，该文所提算法有效减少了所需优化的参数数目，此外，所提算法的平均迭代次数更少且能实现约0.1 dB的性能提升。
基于交替方向乘子法(ADMM)的改进惩罚函数LDPC译码算法能够提升译码性能，但其所需优化参数过多且性能提升有限。针对该问题，将该算法与其它带有惩罚函数的译码算法比较后发现，两者的不同之处仅在于译码算法中变量节点的更新规则不同。因此，该文通过构造一种新的变量节点的更新方法去减少优化参数数目并提升译码性能。实验仿真表明，相较于原有算法，该文所提算法有效减少了所需优化的参数数目，此外，所提算法的平均迭代次数更少且能实现约0.1 dB的性能提升。
2018, 40(1): 102-107.
doi: 10.11999/JEIT170321
摘要:
该文提出一种基于虚拟信道的空时优化多输入多输出(MIMO)无线传输系统。通过在发射端产生不同的空时虚拟信道，与实际空间无线信道级联，构成系统的整体传输信道即协同空分信道。系统可以根据接收端的反馈信息采用模拟退火算法来优化虚拟信道，改善误码率(BER)性能。利用虚拟信道方法，可以使一根MIMO发射天线在同一时间、同一频段传输多路叠加合并后的数据信号，从而可以使发射的不同数据信号的总路数超过发射天线的数量，突破了现有MIMO系统在同一时间、同一频段最多只能发射与发射天线数量相等的不同数据信号的传统方式，可以显著提高系统的频谱效率。仿真结果和基于ZC706和AD9361硬件平台的微波暗室实际测试结果充分验证了新MIMO系统的有效性。
该文提出一种基于虚拟信道的空时优化多输入多输出(MIMO)无线传输系统。通过在发射端产生不同的空时虚拟信道，与实际空间无线信道级联，构成系统的整体传输信道即协同空分信道。系统可以根据接收端的反馈信息采用模拟退火算法来优化虚拟信道，改善误码率(BER)性能。利用虚拟信道方法，可以使一根MIMO发射天线在同一时间、同一频段传输多路叠加合并后的数据信号，从而可以使发射的不同数据信号的总路数超过发射天线的数量，突破了现有MIMO系统在同一时间、同一频段最多只能发射与发射天线数量相等的不同数据信号的传统方式，可以显著提高系统的频谱效率。仿真结果和基于ZC706和AD9361硬件平台的微波暗室实际测试结果充分验证了新MIMO系统的有效性。
2018, 40(1): 108-115.
doi: 10.11999/JEIT170478
摘要:
现有针对异构蜂窝网多点协作安全传输的研究集中于增强主信道质量以提升安全性，然而多基站协作又使基站和窃听者之间的平均距离变近，网络的安全性受限于距离协作基站较近的窃听者。针对该问题，该文提出一种基于安全保护域的增强型多点协作传输机制。然后，理论分析了用户的连接中断概率、安全中断概率以及安全吞吐量。进一步，以最大化安全吞吐量为目标，优化协作微基站的发射功率以及有用信息功率分配比例系数。仿真结果表明，相比于传统的多点协作安全传输机制，在存在严重安全威胁(窃听者密度较大)的场景下，所提机制可以实现非零系统安全吞吐量；在存在较小安全威胁(窃听者密度较小)的场景下，系统安全吞吐量最大可提升76.1%。
现有针对异构蜂窝网多点协作安全传输的研究集中于增强主信道质量以提升安全性，然而多基站协作又使基站和窃听者之间的平均距离变近，网络的安全性受限于距离协作基站较近的窃听者。针对该问题，该文提出一种基于安全保护域的增强型多点协作传输机制。然后，理论分析了用户的连接中断概率、安全中断概率以及安全吞吐量。进一步，以最大化安全吞吐量为目标，优化协作微基站的发射功率以及有用信息功率分配比例系数。仿真结果表明，相比于传统的多点协作安全传输机制，在存在严重安全威胁(窃听者密度较大)的场景下，所提机制可以实现非零系统安全吞吐量；在存在较小安全威胁(窃听者密度较小)的场景下，系统安全吞吐量最大可提升76.1%。
2018, 40(1): 116-122.
doi: 10.11999/JEIT170399
摘要:
3维多输入多输出(3D-MIMO)系统能有效提升频谱效率，提高系统容量。但用户数和天线数的剧增，无法保证所有用户的导频都正交，给3D-MIMO信道估计带来估计精度下降和复杂度增加等问题。该文分析了上行3D-MIMO系统信道的结构稀疏特性和低秩特性，并基于这些特性提出一种信道估计算法，给出了算法的收敛性和复杂度。仿真结果表明估计算法能准确地恢复3D-MIMO的信道系数，并有较低的复杂度。
3维多输入多输出(3D-MIMO)系统能有效提升频谱效率，提高系统容量。但用户数和天线数的剧增，无法保证所有用户的导频都正交，给3D-MIMO信道估计带来估计精度下降和复杂度增加等问题。该文分析了上行3D-MIMO系统信道的结构稀疏特性和低秩特性，并基于这些特性提出一种信道估计算法，给出了算法的收敛性和复杂度。仿真结果表明估计算法能准确地恢复3D-MIMO的信道系数，并有较低的复杂度。
2018, 40(1): 123-129.
doi: 10.11999/JEIT170309
摘要:
将随机矩阵的非渐近谱理论应用到协作频谱感知中，对接收信号样本协方差矩阵的最大特征值和最小特征值进行分析，该文提出一种精确的最大最小特征值差(Exact Maximum Minimum Eigenvalue Difference, EMMED)的协作感知算法。对于任意给定的协作用户个数K和采样点数N，首先推导了最大最小特征值之差的精确概率密度函数(Probability Density Function, PDF)和累积分布函数(Cumulative Distribution Function, CDF)，然后利用该分布函数设计了所提算法的判决阈值。理论分析表明，EMMED算法的判决阈值较已有的渐进最大最小特征值差(Asymptotic Maximum Minimum Eigenvalue Difference, AMMED)检测更为精确，算法无需主用户信号特征并且能够对抗噪声不确定度影响。仿真结果表明，存在噪声不确定度的感知环境下，EMMED算法较已有的精确最大特征值(Exact Maximum Eigenvalue, EME)和EMMER等频谱感知算法具有更好的检测性能。
将随机矩阵的非渐近谱理论应用到协作频谱感知中，对接收信号样本协方差矩阵的最大特征值和最小特征值进行分析，该文提出一种精确的最大最小特征值差(Exact Maximum Minimum Eigenvalue Difference, EMMED)的协作感知算法。对于任意给定的协作用户个数K和采样点数N，首先推导了最大最小特征值之差的精确概率密度函数(Probability Density Function, PDF)和累积分布函数(Cumulative Distribution Function, CDF)，然后利用该分布函数设计了所提算法的判决阈值。理论分析表明，EMMED算法的判决阈值较已有的渐进最大最小特征值差(Asymptotic Maximum Minimum Eigenvalue Difference, AMMED)检测更为精确，算法无需主用户信号特征并且能够对抗噪声不确定度影响。仿真结果表明，存在噪声不确定度的感知环境下，EMMED算法较已有的精确最大特征值(Exact Maximum Eigenvalue, EME)和EMMER等频谱感知算法具有更好的检测性能。
2018, 40(1): 130-136.
doi: 10.11999/JEIT170274
摘要:
针对密集组网场景中业务不确定性引起的基站休眠周期难以确定的问题，该文提出一种基于部分可测马尔可夫决策过程(Partially Observed Markov Decision Process, POMDP)业务感知的微基站休眠时长确定策略。该策略将周期分为长周期和短周期，每个周期由轻度和深度两个阶段构成。通过POMDP感知到达基站的业务状态，动态调整周期时长，进而选取适合当前周期的时长。仿真结果表明，该策略可以根据业务感知提前确定微基站关断时长，与基于业务门限值的基站关断机制相比节能效果更好。
针对密集组网场景中业务不确定性引起的基站休眠周期难以确定的问题，该文提出一种基于部分可测马尔可夫决策过程(Partially Observed Markov Decision Process, POMDP)业务感知的微基站休眠时长确定策略。该策略将周期分为长周期和短周期，每个周期由轻度和深度两个阶段构成。通过POMDP感知到达基站的业务状态，动态调整周期时长，进而选取适合当前周期的时长。仿真结果表明，该策略可以根据业务感知提前确定微基站关断时长，与基于业务门限值的基站关断机制相比节能效果更好。
2018, 40(1): 137-142.
doi: 10.11999/JEIT170305
摘要:
为了进一步降低芯片内无损压缩的运算复杂度和编码时间，该文在保持高压缩率的基础上，提出一种基于方向预测和混合熵编码的快速无损压缩算法。该算法首先采用自适应方法进行纹理方向的预测，以获得当前像素的参考像素，并计算预测残差；然后对预测残差进行混合哥伦布编码，最终大幅度地提高了无损压缩的压缩性能。实验结果显示，与基于梯度预测和变长编码的无损压缩算法相比，该算法在平均压缩率略有提升的前提下，平均编码时间减少了36.86%。
为了进一步降低芯片内无损压缩的运算复杂度和编码时间，该文在保持高压缩率的基础上，提出一种基于方向预测和混合熵编码的快速无损压缩算法。该算法首先采用自适应方法进行纹理方向的预测，以获得当前像素的参考像素，并计算预测残差；然后对预测残差进行混合哥伦布编码，最终大幅度地提高了无损压缩的压缩性能。实验结果显示，与基于梯度预测和变长编码的无损压缩算法相比，该算法在平均压缩率略有提升的前提下，平均编码时间减少了36.86%。
2018, 40(1): 143-150.
doi: 10.11999/JEIT170165
摘要:
针对无线网络中压缩编码及无线丢包等因素对移动终端视频的降质影响，在分析视频相邻帧差信号空-时感知统计特性的基础上，该文提出一种基于视频自然统计特性的无参考移动终端视频质量评价(NMVQA)算法。进行视频帧差空-时自然统计规律分析，确定移动终端视频失真类型对视频相邻帧差系数统计特性的影响；计算水平、垂直、主对角线和副对角线方向的帧差相邻系数乘积分布参数的时域统计特性；以多尺度帧差相邻系数的时域统计特性相关程度来衡量移动终端视频失真程度。在LIVE移动视频数据库上的实验结果表明，该文所提算法的结果与主观评价具有较好的一致性，能够准确反映人类对视频失真程度的视觉感知效果，可为实时在线调节信源码率和无线信道参数提供参考依据。
针对无线网络中压缩编码及无线丢包等因素对移动终端视频的降质影响，在分析视频相邻帧差信号空-时感知统计特性的基础上，该文提出一种基于视频自然统计特性的无参考移动终端视频质量评价(NMVQA)算法。进行视频帧差空-时自然统计规律分析，确定移动终端视频失真类型对视频相邻帧差系数统计特性的影响；计算水平、垂直、主对角线和副对角线方向的帧差相邻系数乘积分布参数的时域统计特性；以多尺度帧差相邻系数的时域统计特性相关程度来衡量移动终端视频失真程度。在LIVE移动视频数据库上的实验结果表明，该文所提算法的结果与主观评价具有较好的一致性，能够准确反映人类对视频失真程度的视觉感知效果，可为实时在线调节信源码率和无线信道参数提供参考依据。
2018, 40(1): 151-156.
doi: 10.11999/JEIT170311
摘要:
绕射非局部边界条件是基于有限差分法求解抛物方程时使用的一种透明边界条件。它的最大优点是只用一层网格就能很好完成波地吸收，而缺点是由于涉及到卷积积分的计算，因此计算速度低。针对此问题，该文首先引入可以加快其计算速度的递归卷积法和矢量拟合法。这里把结合了这两种数值计算方法的绕射非局部边界条件称为改进型绕射非局部边界条件。在此基础之上，提出将这种改进型的绕射非局部边界条件应用到3维抛物方程(3DPE)分解模型中。最后通过数值计算，证明了改性型绕射非局部边界条件3DPE分解模型在计算精度和计算速度方面的优势。
绕射非局部边界条件是基于有限差分法求解抛物方程时使用的一种透明边界条件。它的最大优点是只用一层网格就能很好完成波地吸收，而缺点是由于涉及到卷积积分的计算，因此计算速度低。针对此问题，该文首先引入可以加快其计算速度的递归卷积法和矢量拟合法。这里把结合了这两种数值计算方法的绕射非局部边界条件称为改进型绕射非局部边界条件。在此基础之上，提出将这种改进型的绕射非局部边界条件应用到3维抛物方程(3DPE)分解模型中。最后通过数值计算，证明了改性型绕射非局部边界条件3DPE分解模型在计算精度和计算速度方面的优势。
2018, 40(1): 157-165.
doi: 10.11999/JEIT170397
摘要:
为了自动确定多光谱遥感影像中地物目标类别数，该文提出一种基于可变类模糊C均值(Fuzzy C-Means, FCM)的多光谱遥感影像分割方法。首先定义像素与聚类的非相似性测度并据此构建目标函数，而后通过求解目标函数得到最优模糊隶属度和聚类中心。其次，研究模糊因子与影像地物目标类别数的关系，并通过定义划分熵(Partition Entropy, PE)指数优选模糊因子，选择PE指数值稳定收敛后所对应的最小模糊因子值为最优模糊因子，根据模糊因子与类别数的关系得到最优类别数，从而实现了影像的可变类分割。最后，利用提出算法分别对合成和真实多光谱遥感影像进行分割实验，实验结果表明，提出算法不仅能自动确定影像的最优类别数，还能获得较好的分割结果，为实现自动确定遥感影像中地物目标类别数提供新方法。
为了自动确定多光谱遥感影像中地物目标类别数，该文提出一种基于可变类模糊C均值(Fuzzy C-Means, FCM)的多光谱遥感影像分割方法。首先定义像素与聚类的非相似性测度并据此构建目标函数，而后通过求解目标函数得到最优模糊隶属度和聚类中心。其次，研究模糊因子与影像地物目标类别数的关系，并通过定义划分熵(Partition Entropy, PE)指数优选模糊因子，选择PE指数值稳定收敛后所对应的最小模糊因子值为最优模糊因子，根据模糊因子与类别数的关系得到最优类别数，从而实现了影像的可变类分割。最后，利用提出算法分别对合成和真实多光谱遥感影像进行分割实验，实验结果表明，提出算法不仅能自动确定影像的最优类别数，还能获得较好的分割结果，为实现自动确定遥感影像中地物目标类别数提供新方法。
2018, 40(1): 166-172.
doi: 10.11999/JEIT170254
摘要:
认知雷达可以在探测过程中不断优化自身系统参数，实现与当前探测环境的匹配，从而能够改善雷达的探测性能。针对未知目标的探测问题，利用当前回波数据更新目标分量的估计值及其协方差矩阵，基于目标相关信息优化下一次探测所需的发射机波形和接收机滤波器，并构成一个闭环处理过程。该文提出了两种优化途径，第1种途径利用目标分量的估计仅优化下一次探测波形，在接收端采用广义匹配滤波器；第2种途径将估计误差等效为信号依赖的噪声，联合优化发射波形与接收机滤波器。计算机仿真分析表明，采用闭环迭代优化的方法是渐进等效的，并可以在相干累积获得的性能增益基础上，进一步改善雷达的探测性能。
认知雷达可以在探测过程中不断优化自身系统参数，实现与当前探测环境的匹配，从而能够改善雷达的探测性能。针对未知目标的探测问题，利用当前回波数据更新目标分量的估计值及其协方差矩阵，基于目标相关信息优化下一次探测所需的发射机波形和接收机滤波器，并构成一个闭环处理过程。该文提出了两种优化途径，第1种途径利用目标分量的估计仅优化下一次探测波形，在接收端采用广义匹配滤波器；第2种途径将估计误差等效为信号依赖的噪声，联合优化发射波形与接收机滤波器。计算机仿真分析表明，采用闭环迭代优化的方法是渐进等效的，并可以在相干累积获得的性能增益基础上，进一步改善雷达的探测性能。
2018, 40(1): 173-180.
doi: 10.11999/JEIT170329
摘要:
为有效提高雷达高分辨1维距离像目标识别系统的总体性能，需要对目标高分辨1维距离像进行特征提取，以得到具有最小信息损失、高可分性且低维度的目标特征，为实现该目的提出一种基于核主分量相关判别分析的特征提取算法。该算法基于目标高分辨1维距离像的统计特性，通过对核主分量分析中核函数的选择，实现对不同类型距离单元的特征提取。同时综合线性判别分析与典型相关分析理论构建新的准则函数，以实现特征空间中类内相关性与类间差异性最大化，同时减少目标特征中的冗余信息。利用实测数据进行实验，结果表明该方法提高了特征向量的可分性，降低了特征向量的维度，并且对该算法在不同强度杂波下的识别性能进行了分析，实验结果表明，该方法可以有效的提高目标高分辨1维距离像目标识别系统的总体性能。
为有效提高雷达高分辨1维距离像目标识别系统的总体性能，需要对目标高分辨1维距离像进行特征提取，以得到具有最小信息损失、高可分性且低维度的目标特征，为实现该目的提出一种基于核主分量相关判别分析的特征提取算法。该算法基于目标高分辨1维距离像的统计特性，通过对核主分量分析中核函数的选择，实现对不同类型距离单元的特征提取。同时综合线性判别分析与典型相关分析理论构建新的准则函数，以实现特征空间中类内相关性与类间差异性最大化，同时减少目标特征中的冗余信息。利用实测数据进行实验，结果表明该方法提高了特征向量的可分性，降低了特征向量的维度，并且对该算法在不同强度杂波下的识别性能进行了分析，实验结果表明，该方法可以有效的提高目标高分辨1维距离像目标识别系统的总体性能。
2018, 40(1): 181-188.
doi: 10.11999/JEIT170253
摘要:
为了进一步提高大气对微波传播衰减影响的描述精度，为微波链路遥感反演大气新应用提供理论基础，该文系统性研究了大气主要吸收气体和各种大气粒子对微波传播的衰减情况。利用ITU-R模型计算大气主要气体成分对微波的吸收衰减，然后在降水粒子、云雾粒子和沙尘粒子的介电模型、形状、相态和谱分布的基础上，计算得到群粒子对微波的衰减特性，系统讨论降水强度、相态、含水量、谱分布、气压和温度等因素对微波传播衰减的影响。数值模拟结果表明，大气主要气体成分在60 GHz, 180 GHz和320 GHz附近存在强烈的吸收带，其衰减系数与水蒸气含量和气压呈正相关，与温度呈负相关；降水强度、谱分布、相态以及冰水比例对降水的微波衰减存在不同程度的影响，云雾的含水量和相态，沙尘的数密度、谱分布和含水量是影响微波衰减的主要因素，而温度的影响较小；大气各因素的衰减系数从大到小依次为爆炸沙尘、降水、气体吸收、水雾、冰雾和自然沙尘。
为了进一步提高大气对微波传播衰减影响的描述精度，为微波链路遥感反演大气新应用提供理论基础，该文系统性研究了大气主要吸收气体和各种大气粒子对微波传播的衰减情况。利用ITU-R模型计算大气主要气体成分对微波的吸收衰减，然后在降水粒子、云雾粒子和沙尘粒子的介电模型、形状、相态和谱分布的基础上，计算得到群粒子对微波的衰减特性，系统讨论降水强度、相态、含水量、谱分布、气压和温度等因素对微波传播衰减的影响。数值模拟结果表明，大气主要气体成分在60 GHz, 180 GHz和320 GHz附近存在强烈的吸收带，其衰减系数与水蒸气含量和气压呈正相关，与温度呈负相关；降水强度、谱分布、相态以及冰水比例对降水的微波衰减存在不同程度的影响，云雾的含水量和相态，沙尘的数密度、谱分布和含水量是影响微波衰减的主要因素，而温度的影响较小；大气各因素的衰减系数从大到小依次为爆炸沙尘、降水、气体吸收、水雾、冰雾和自然沙尘。
2018, 40(1): 189-199.
doi: 10.11999/JEIT170301
摘要:
传统截面投影Otsu法后处理过程中的阈值Q为预先设定的常量，对含噪程度不同的图像普适性较差。该文提出一种基于记忆分子动理论优化算法的多目标截面投影Otsu法。该方法将阈值Q作为变量，结合分割阈值T，基于最大类间方差和最大峰值信噪比准则建立多目标图像分割模型，以兼顾图像分割的准确性和抗噪性；为免阈值增加而影响算法效率，将人工记忆原理引入分子动理论优化算法，设计了一种基于记忆分子动理论优化算法的多目标图像分割模型求解方法。实验表明：该方法分割准确、抗噪性强、鲁棒性好，对含不同噪声的图像更具普适性。
传统截面投影Otsu法后处理过程中的阈值Q为预先设定的常量，对含噪程度不同的图像普适性较差。该文提出一种基于记忆分子动理论优化算法的多目标截面投影Otsu法。该方法将阈值Q作为变量，结合分割阈值T，基于最大类间方差和最大峰值信噪比准则建立多目标图像分割模型，以兼顾图像分割的准确性和抗噪性；为免阈值增加而影响算法效率，将人工记忆原理引入分子动理论优化算法，设计了一种基于记忆分子动理论优化算法的多目标图像分割模型求解方法。实验表明：该方法分割准确、抗噪性强、鲁棒性好，对含不同噪声的图像更具普适性。
2018, 40(1): 200-208.
doi: 10.11999/JEIT170402
摘要:
针对传统方法不能有效抽取维吾尔语事件因果关系的问题，该文提出一种基于双向LSTM(Bidirectional Long Short-Term Memory, BiLSTM)的维吾尔语事件因果关系抽取方法。通过对维吾尔语语言以及事件因果关系特点的研究，提取出10项基于事件内部结构信息的特征；同时为充分利用事件语义信息，引入词嵌入作为BiLSTM的输入，提取事件句隐含的深层语义特征并利用批样规范化(Batch Normalization, BN)算法加速BiLSTM的收敛；最后融合这两类特征作为softmax分类器的输入进而完成维吾尔语事件因果关系抽取。实验结果表明，该方法用于维吾尔语事件因果关系的抽取准确率为 89.19%, 召回率为 83.19%, F值为86.09%，证明了该文提出的方法在维吾尔语事件因果关系抽取上的有效性。
针对传统方法不能有效抽取维吾尔语事件因果关系的问题，该文提出一种基于双向LSTM(Bidirectional Long Short-Term Memory, BiLSTM)的维吾尔语事件因果关系抽取方法。通过对维吾尔语语言以及事件因果关系特点的研究，提取出10项基于事件内部结构信息的特征；同时为充分利用事件语义信息，引入词嵌入作为BiLSTM的输入，提取事件句隐含的深层语义特征并利用批样规范化(Batch Normalization, BN)算法加速BiLSTM的收敛；最后融合这两类特征作为softmax分类器的输入进而完成维吾尔语事件因果关系抽取。实验结果表明，该方法用于维吾尔语事件因果关系的抽取准确率为 89.19%, 召回率为 83.19%, F值为86.09%，证明了该文提出的方法在维吾尔语事件因果关系抽取上的有效性。
2018, 40(1): 209-218.
doi: 10.11999/JEIT170296
摘要:
为消除基本宽线检测算子中的冗余计算量，提高算法的运算速度，该文提出一种宽线算子的快速实现方法随机移动宽线算子。基本宽线算子采取逐像素移动模板的方式检测图像中的宽线特征，与之不同，随机移动宽线算子在检测时，随机地在图像中放置检测模板，并根据当前像素类型采用启发式的准则确定模板移动的策略，从而加快了模板移动速度，较好地消除了基本宽线检测算法中的冗余运算；在此基础上，提出了两种提前结束条件，可根据检测情况提前结束循环，进一步节省了运算量。利用测试图像对快速算子进行了实验分析，结果表明，随机移动宽线算子在取得相当检测性能的同时，提高了基本宽线算子的运算速度。
为消除基本宽线检测算子中的冗余计算量，提高算法的运算速度，该文提出一种宽线算子的快速实现方法随机移动宽线算子。基本宽线算子采取逐像素移动模板的方式检测图像中的宽线特征，与之不同，随机移动宽线算子在检测时，随机地在图像中放置检测模板，并根据当前像素类型采用启发式的准则确定模板移动的策略，从而加快了模板移动速度，较好地消除了基本宽线检测算法中的冗余运算；在此基础上，提出了两种提前结束条件，可根据检测情况提前结束循环，进一步节省了运算量。利用测试图像对快速算子进行了实验分析，结果表明，随机移动宽线算子在取得相当检测性能的同时，提高了基本宽线算子的运算速度。
2018, 40(1): 219-225.
doi: 10.11999/JEIT170219
摘要:
在递归神经网络(RNN)语言模型输入中增加表示当前词所对应主题的特征向量是一种有效利用长时间跨度历史信息的方法。由于在不同文档中各主题的概率分布通常差别很大，该文提出一种使用文档主题概率改进当前词主题特征的方法，并将改进后的特征应用于基于长短时记忆(LSTM)单元的递归神经网络语言模型中。实验表明，在PTB数据集上该文提出的方法使语言模型的困惑度相对于基线系统下降11.8%。在SWBD数据集多候选重估实验中，该文提出的特征使LSTM模型相对于基线模型词错误率(WER)相对下降6.0%；在WSJ数据集上的实验中，该特征使LSTM模型相对于基线模型词错误率(WER)相对下降6.8%，并且在eval92测试集上，改进隐含狄利克雷分布(LDA)特征使RNN效果与LSTM相当。
在递归神经网络(RNN)语言模型输入中增加表示当前词所对应主题的特征向量是一种有效利用长时间跨度历史信息的方法。由于在不同文档中各主题的概率分布通常差别很大，该文提出一种使用文档主题概率改进当前词主题特征的方法，并将改进后的特征应用于基于长短时记忆(LSTM)单元的递归神经网络语言模型中。实验表明，在PTB数据集上该文提出的方法使语言模型的困惑度相对于基线系统下降11.8%。在SWBD数据集多候选重估实验中，该文提出的特征使LSTM模型相对于基线模型词错误率(WER)相对下降6.0%；在WSJ数据集上的实验中，该特征使LSTM模型相对于基线模型词错误率(WER)相对下降6.8%，并且在eval92测试集上，改进隐含狄利克雷分布(LDA)特征使RNN效果与LSTM相当。
2018, 40(1): 226-234.
doi: 10.11999/JEIT170306
摘要:
针对软扩频信号因采用了编码技术使得伪码序列难以估计的问题，该文提出一种基于K-means聚类改进的软扩频信号伪码序列盲估计方法。该方法首先以单倍伪码周期的窗长对接收信号进行数据分段以构造观测数据矩阵，其次利用相似测度的理论从观测数据中寻找出K-means算法最优的初始聚类中心点，然后通过搜索平均轮廓系数(Silhouette Coefficient, SC)最大的绝对值以完成伪码集合规模数的估计，最后找到估计的伪码集合规模数所对应的聚类中心点集合，进一步完成对软扩频信号伪码序列的盲估计。通过仿真实验表明，在伪码序列估计错误概率低于0.1的情况下，该文方法比未改进方法提高信噪比约4 dB；而且在同一条件下，该文方法对信号的盲解扩性能优于未改进的方法。
针对软扩频信号因采用了编码技术使得伪码序列难以估计的问题，该文提出一种基于K-means聚类改进的软扩频信号伪码序列盲估计方法。该方法首先以单倍伪码周期的窗长对接收信号进行数据分段以构造观测数据矩阵，其次利用相似测度的理论从观测数据中寻找出K-means算法最优的初始聚类中心点，然后通过搜索平均轮廓系数(Silhouette Coefficient, SC)最大的绝对值以完成伪码集合规模数的估计，最后找到估计的伪码集合规模数所对应的聚类中心点集合，进一步完成对软扩频信号伪码序列的盲估计。通过仿真实验表明，在伪码序列估计错误概率低于0.1的情况下，该文方法比未改进方法提高信噪比约4 dB；而且在同一条件下，该文方法对信号的盲解扩性能优于未改进的方法。
2018, 40(1): 235-243.
doi: 10.11999/JEIT170168
摘要:
针对目前Turbo码中，分量编码器递归系统卷积码识别算法计算量大，容错性不好两大缺点，该文提出了一种容错性能较好的快速识别算法。首先，在分析递归系统卷积码特殊结构的基础上，定义了更具普遍意义的广义码重概念；其次，建立出递归系统卷积码生成多项式数据库，按照数据库中多项式是否为实际编码多项式的情况，分析出多项式所对应的结果向量广义码重概率分布；然后，按照分析出的广义码重概率分布，基于极大极小准则，导出快速识别算法判决门限的计算公式；最后通过遍历多项式数据库，将遍历的多项式所对应的校验方程广义码重值与判决门限比较，从而实现参数的快速识别。仿真结果表明：理论分析出的广义码重概率分布与仿真结果相一致，同时算法容错性能较好，在误码率高达0.09的条件下，各种编码约束长度下的递归系统卷积码识别率在90%以上，并且计算复杂度较小。
针对目前Turbo码中，分量编码器递归系统卷积码识别算法计算量大，容错性不好两大缺点，该文提出了一种容错性能较好的快速识别算法。首先，在分析递归系统卷积码特殊结构的基础上，定义了更具普遍意义的广义码重概念；其次，建立出递归系统卷积码生成多项式数据库，按照数据库中多项式是否为实际编码多项式的情况，分析出多项式所对应的结果向量广义码重概率分布；然后，按照分析出的广义码重概率分布，基于极大极小准则，导出快速识别算法判决门限的计算公式；最后通过遍历多项式数据库，将遍历的多项式所对应的校验方程广义码重值与判决门限比较，从而实现参数的快速识别。仿真结果表明：理论分析出的广义码重概率分布与仿真结果相一致，同时算法容错性能较好，在误码率高达0.09的条件下，各种编码约束长度下的递归系统卷积码识别率在90%以上，并且计算复杂度较小。
2018, 40(1): 244-248.
doi: 10.11999/JEIT170347
摘要:
强化学习通过与环境的交互学得任务的决策策略，具有自学习与在线学习的特点。但交互试错的机制也往往导致了算法的运行效率较低、收敛速度较慢。知识包含了人类经验和对事物的认知规律，利用知识引导智能体(agent)的学习，是解决上述问题的一种有效方法。该文尝试将定性规则知识引入到强化学习中，通过云推理模型对定性规则进行表示，将其作为探索策略引导智能体的动作选择，以减少智能体在状态-动作空间探索的盲目性。该文选用OpenAI Gym作为测试环境，通过在自定义的CartPole-v2中的实验，验证了提出的基于云推理模型探索策略的有效性，可以提高强化学习的学习效率，加快收敛速度。
强化学习通过与环境的交互学得任务的决策策略，具有自学习与在线学习的特点。但交互试错的机制也往往导致了算法的运行效率较低、收敛速度较慢。知识包含了人类经验和对事物的认知规律，利用知识引导智能体(agent)的学习，是解决上述问题的一种有效方法。该文尝试将定性规则知识引入到强化学习中，通过云推理模型对定性规则进行表示，将其作为探索策略引导智能体的动作选择，以减少智能体在状态-动作空间探索的盲目性。该文选用OpenAI Gym作为测试环境，通过在自定义的CartPole-v2中的实验，验证了提出的基于云推理模型探索策略的有效性，可以提高强化学习的学习效率，加快收敛速度。
2018, 40(1): 249-254.
摘要:
该文首先对2017年度信息一处的计算机辅助受理情况进行简要的介绍和分析，以表格的形式说明了2014~ 2017年度项目申请代码、研究方向选择中存在的主要问题，然后对2017年面上、青年和地区项目资助情况进行统计和说明。最后介绍信息一处申请代码的调整情况，并强调研究方向选择中应该注意的问题。
该文首先对2017年度信息一处的计算机辅助受理情况进行简要的介绍和分析，以表格的形式说明了2014~ 2017年度项目申请代码、研究方向选择中存在的主要问题，然后对2017年面上、青年和地区项目资助情况进行统计和说明。最后介绍信息一处申请代码的调整情况，并强调研究方向选择中应该注意的问题。
