南京邮电大学学报(自然科学版)杂志

南京邮电大学学报(自然科学版)杂志2019年第1期

• 一种面向非数字货币的区块链通用应用方案

  沈苏彬,毛燕琴,李莉

  区块链作为源于比特币的一种去中心化的信任管理方法，为解决长期困扰互联网的信任问题提供了一种实用的方法，已经成为了近几年互联网技术领域的研究和开发热点。由于区块链成功地应用于比特币，使得现有对于区块链的研究无法摆脱数字货币应用的限制，由此也产生了某些较为混乱的区块链概念和提法，这也就制约了区块链在其他非数字货币领域的应用。文中讨论了区块链应用的现状和区块链应用存在的问题，在分析面向比特币的区块链的概念和原理基础上，梳理了区块链的信任控制、公用账本、交易可信等技术特征，提出了一种面向非数字货币的区块链通用应用模型，探讨了基于该应用模型的设计和实现区块链应用的关键技术问题，并且通过一个物联网数据可信管理的应用实例说明了该区块链通用应用方案的可行性和实用性。

• 面向高空平台通信的模拟波束赋形与用户分组联合优化

  陆阳,张东磊,童建飞

  在高空平台多波束多用户通信场景下，为提高系统传输速率和多用户通信的公平性，提出了一种基于最大 最小（Max Min）准则的模拟波束赋形与用户分组联合优化算法。在初始阶段对地面多用户随机分组，基于Max Min准则求解当前分组下各波束的模拟权值向量，进而基于最大信噪比准则对用户重新分组，并通过算法迭代最终获得最优的用户分组和波束权值。仿真结果表明，该算法相比传统模拟波束赋形与用户分组的结合算法具有更好的信噪比性能，提高了高空平台通信系统的传输速率，且保证了多用户通信的公平性。

• 5G异构部署网络中的干扰建模与分析

  陈发堂,杜颜敏,张怡凡

  LTE/5G双连接是运营商实现融合组网、灵活部署的关键技术。小区间干扰是小小区密集部署的主要限制因素，它限制了系统的性能。首先对异构小小区网络进行干扰分析和建模，通过建立异构网络结构，得到强干扰和总干扰的统计特征，然后，用强干扰模拟总干扰，并利用一种流量控制算法对系统进行简单分析，结果表明可以提高5%以上用户的平均吞吐量以及18%以上的系统容量增益，因此，在干扰有关研究中，可以用强干扰产生误差更小的总干扰。

• 面向物联网服务的资源表示模型研究

  郭永安,王安之

  为了解决当前物联网应用系统中存在的资源异构性和海量性问题，基于本体描述模型讨论物联网服务和资源的语义化描述方法，并在服务和资源之间建立相应的映射关系，最终形成一种面向物联网服务的资源统一表示模型。该模型为实现物联网服务和资源的最优化调度提供基础，同时能有效缓解当前物联网应用存在的垂直度较高问题。实验结果表明，该模型可以有效地对物联网中的原子服务和组合服务进行抽象表示，并能根据文中所提出的映射算法选择最佳的设备集以提高终端资源的利用率。

• 求解彩色图像放大模型的分裂型算法

  武婷婷,侯凤,孙越泓

  针对多通道彩色图像放大问题，文中建立二阶TGV(Total Generalized Variation)图像放大模型，并利用交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers，ADMM)求解。在RGB彩色空间上，针对每个彩色通道分别进行放大处理，进而放大彩色图像。数值结果表明，与原始对偶算法相比，无论是视觉效果还是定量比较，基于二阶TGV的ADMM算法均取得了更好的放大效果。

• 基于自由纹理的决策滤波算法

  陈家益,战荫伟,曹会英,吴兴达,李小飞

  为了克服当前的滤波算法在脉冲噪声滤除上的缺陷，进一步提高算法的去噪性能，在当前滤波算法的基础上，提出了基于自由纹理的决策滤波算法，首次提出自由纹理的概念。算法先根据灰度最值进行噪声检测，然后根据噪声与非噪声像素在分布上的不同特征，进一步运用自由纹理将噪声与灰度取最值的非噪声像素区分开。基于自由纹理将7×7邻域中的非噪声像素进行纹理分组，取最大自由纹理分组中非噪声像素的中值进行去噪。仿真实验的结果证明，基于自由纹理的决策滤波算法能够更加准确地检测噪声，并且客观的峰值信噪比和图像增强因子以及主观的视觉效果两方面的度量标准证明，算法的去噪性能显著优于当前的滤波算法。

• 渐进式神经网络多维说话人信息识别技术

  陈海霞,徐珑婷,杨震

  提出了一种识别多维语音信息的方法，用来同时识别说话人身份、性别和情感信息，选择身份特征参数I vector向量表示语句特征。首先基于深度置信网络（DBN）设计了一个性别相关的多维语音识别基线系统，然后在基线系统基础上又提出了一种基于渐进式神经网络技术（Progressive Neural Network，ProgNets）的多维说话人信息识别方法。在性别相关的基础上，将辅助语音识别模型知识迁移学习到主语音识别模型中，进而增强语音识别性能。实验结果表明，基线系统识别结果比非同时识别的单维语音识别DBN模型的平均识别率提升了4.73%，而基于ProgNets系统的多维系统识别精度比基线系统高1.8%。

• 基于蚁群优化的SDN负载均衡算法研究

  窦浩铭,胡静,陈思光,吴蒙

  针对传统负载均衡方法无法有效地获取网络设备中的统计数据或所考虑的负载均衡影响因素过于单一，从而导致效率低、灵活性差等问题，文中提出了联合考虑路径层面以及服务器层面的联合路径 服务器蚁群优化（JPSACO)算法,该算法额外增加对服务器层面的考量，自定义性能指标服务器繁忙程度(Server Busy Degree，SBD)以对服务器的实时状态进行量化表示，进而选定实时最优服务器；对路径层面的考量，利用元启发式的算法框架—蚁群算法，依据路径中每段链路的实时可用带宽，进而确定指向已选定服务器的最佳路径。最后，基于ODL(OpenDayLight)控制器在Mininet平台上对所提出的算法进行仿真。仿真结果表明，与最短路径优先(Shortest Path First,SPF)随机算法相比，文中提出的JPSACO算法拥有更好的服务质量(QoS)表现，即取得更大的吞吐量及更小的丢包率，表现出对网络资源优秀的管理及利用效果。

• 一种基于EAP-IBTLS的无证书物联网终端认证协议

  鲁阳,赵迎,江凌云,杨丽花

  针对物联网中终端设备安全认证机制薄弱、安全威胁较多的问题，提出了一个轻量化的物联网终端认证协议。由于物联网中感知终端资源受限，根据身份标识密码技术的思想，对互联网中广泛使用的EAP TLS（Extensible Authentication Protocol Transport Layer Security）认证标准进行改进，提出了轻量化的无证书认证协议：EAP IBTLS，设计了认证协议的系统架构以及具体的实现流程。在此基础上，提出了一种轻量化的标识密码认证算法。最后，设计了物联网终端设备认证系统原型，通过具体的应用实现，验证了所提出协议的安全性与高效性。

• 同步整流Boost变换器中过零检测电路的设计

  黄莹,夏晓娟

  为了减少同步整流Boost变换器在轻载模式下电流倒灌现象的发生，设计了一种新型的过零检测电路，以检测电感续流为零所用时间为依据判断电感电流是否为零，从而及时关闭同步整流管，有效限制电感电流的倒灌。基于0.35 μm CMOS工艺进行设计及仿真验证，电感电流在4.4 mA时同步整流管关闭，且静态功耗仅为2 μA。应用于一款PFM控制模式的同步Boost变换器芯片，经流片后测试，电感电流稳定，倒灌电流很小，性能优良。

• 大数乘法与实数乘法的快速算法

  陈婷,赵建洋,成际镇

  大数乘法在信息交换和保障信息安全方面有着广泛的应用，其效率直接影响公钥密码、数字签名等算法的效率。在分析已有的大数乘法研究成果后，设计了两种大数的数据表示形式及其乘法的快速算法，并在实验中用足以满足工程需求的两个510位的乘数进行计算，结果表明，大数乘法快速算法比经典手算算法具有更优的性能。文中还在大数乘法快速算法的基础上，设计了有限实数在计算机中的数据表示形式，并在Intel实模式下实现了两个乘数的有效数字均为32 765位的乘法运算。

• 支持前向安全的基于身份云数据完整性验证方案

  王少辉,潘笑笑,王志伟,肖甫,王汝传

  基于身份数据完整性认证方案中，前向安全性保障了用户密钥泄露的情况下，敌手无法伪造密钥泄露前消息的合法标签信息。首先分析了支持前向安全性的云数据完整性验证方案，分析表明此方案易遭受密钥恢复攻击，即云服务器可以利用存储的数据恢复出用户的密钥。然后针对此方案的缺陷，提出了一个可行的修正方法，虽然可以抵御密钥恢复攻击，但是在修正方案中用户的通信成本和开销较大。最后提出了一个新的支持前向安全的基于身份数据完整性验证方案，在随机预言模型下证明新方案可以提供前向安全性、健壮性等安全需求，并且用户的通信成本和计算开销与原有方案一致。

• 考虑增量网络及互惠边的微博用户影响力排序算法

  肖少惠,宋玉蓉,孟繁荣,樊冬梅,李因伟,蒋国平

  在微博网络中，考虑短期内活跃用户所引起的关注关系的动态变化以及网络中互惠边对用户间信息传递的影响，文中提出一种微博网络用户影响力排序算法。在挖掘的新浪微博实际数据中，使用算法对用户影响力进行排序，并使用SIR模型对提出的排序进行验证。结果表明，算法的排名预测的准确性要优于其他3种同类排序算法。通过与新浪微博名人影响力排行榜前100名进行比对，使用算法所得到的用户影响力排序与排行榜的重叠率要明显高于其他算法，进一步证明了所提算法的准确性。

• 基于梯度扩散机制的多机器人网络故障修复算法研究

  卢钊,余雪勇,朱洪波

  在多机器人网络中，机器人节点发生故障会导致原有的通信网络遭到破坏，文中提出了一种基于梯度扩散机制的故障修复算法，使机器人能够通过局部的信息交互递归地修复网络拓扑。首先通过梯度生成和扩散机制在多机器人通信系统中产生稳定的梯度分布，然后根据选举规则选出最佳修复路径。此外，机器人节点额外维护了二跳邻居节点表和最佳邻居机器人信息，用来解决多个机器人同时发生故障引起的网络中断、修复路径冲突等问题。经过仿真验证，该算法能够有效地恢复多机器人故障系统的网络拓扑，保证多机器人网络的连通性和同步性，同时减少了故障网络的修复时间。

• 随机时延下无角速度测量的无人机姿态同步

  乔滟,樊春霞

  文中考虑信息传输时延随机发生的情况，采用Bernoulli随机分布描述时延的随机发生，提出了无角速度测量下无人机的姿态同步设计方案。考虑不用角速度作为反馈量，使用基于虚拟系统的方法进行处理，为群中每个无人机设计一个虚拟系统，为各个无人机生成一个中间姿态参考轨迹，将无人机与之相关联，设计控制输入，使得各个无人机跟踪其相应的虚拟系统，同时所有虚拟系统同步它们的姿态。在固定且无向的通信拓扑下，仿真结果显示在不同时延概率下实现了无人机在无角速度测量下的无主式和主从式姿态同步。