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2020年第6期

• 超高速移动下随机接入前导检测算法的分析与仿真

  陈发堂,曾勤,骆维扬

  针对多普勒频移导致功率分散的问题，提出一种五窗口检测技术与双门限技术相结合的联合检测方法，规避了超高速场景下多普勒频偏带来的接收端相关峰值的能量泄漏的影响，提高了检测质量。文中算法能够保证在虚警概率满足3GPP协议要求的情况下，对接收端的随机接入前导进行检测，降低了漏检概率，提高了检测成功率。仿真结果表明，在超高速移动场景下，最大多普勒频偏为1 960 Hz的情况下，随机接入前导通过加性高斯白噪声（Additive White Gaussian Noise，AWGN）信道传输，基站侧漏检概率相比已有算法性能提升了1 dB，通过扩展典型城市（Extended Typical Urban，ETU）模型信道传输，基站侧漏检概率相比已有算法性能提升了0.7 dB，同时也有效地降低了虚警概率，能够较好地检测出随机接入前导序列。

• NB-IoT中一种改进的DFT信道估计算法

  谭钦红,梁泽乾,于敏

  在窄带物联网（Narrow Band Internet of Things,NB-IoT）系统中，上行数据链路采用单载波频分多址（Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access，SC-FDMA），由于SC-FDMA固有的解码步骤会将估计误差扩展到所有的子载波上，因此对信道估计的误差更加敏感。在传统基于阈值的离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform，DFT）信道估计的基础上，利用NB-IoT的应用场景的低速性、准静态性，提出了一种基于双时隙的DFT信道估计算法。该算法利用两时隙内的导频的线性组合进一步降低噪声的影响，在复杂度增加较小的情况下，提升了系统性能。Matlab仿真结果表明，与基于阈值的DFT信道估计相比，在误比特率（Bit Error Ratio，BER）为1×10-3时，文中算法相较基于阈值的DFT估计算法约有4 dB的性能增益，具有一定的实用价值。

• 基于多级身份验证和轻量级加密的电力物联网数据安全系统设计

  任天宇,王小虎,郭广鑫,王磊,叶志远,唐加文

  电力物联网大数据的安全问题给电力物联网云架构带来了挑战，为了克服该问题，文中提出了一种基于多级身份验证和轻量级加密的电力物联网数据安全方案。电力物联网设备产生的数据通过随机森林网络分类为敏感数据和非敏感数据，并使用三种对硬件资源要求较低的轻量级对称加密算法对数据进行加密，敏感数据使用RC6和Fiestel加密算法进行加密，非敏感数据使用SM4算法进行加密。同时为了保护云存储的数据免受恶意用户的侵害，还提出了一种具有信任机构的多级身份验证方案。结果表明，在安全强度、加密时间和解密时间上，文中提出的方法取得了比FCS、CP-ABE和MCP-ABE方法更好的性能。

• IPv6多出口解决方案应用研究

  崔北亮

  由于IPv6地址的多样性、IPv6源地址选择的复杂性和IPv6的NAT不推荐性，如何合理分配和使用多条IPv6线路，达到负载均衡和冗余的效果，是一个突出的现实问题。众多有多运营商接入或多链路接入的单位，因没有好的IPv6多出口解决方案，而只开通了单一的IPv6链路。随着IPv6的规模部署，单一IPv6链路将严重制约网络的发展。文中首先阐述IPv6多出口的必要性，然后剖析IPv6多出口的复杂性，接着给出三种IPv6多出口的解决方案，最后对三种解决方案的特点进行比较和总结分析，用户可根据不同需求，选择某种方案实施。

• 基于交替编码的SCMA码本设计新方法

  邓豪,何雪云,孙林慧

  第五代移动通信技术由于其极高的数据传输速率，海量的用户接入数，低设备功耗和低数据传输时延的优点，带动了诸如远程医疗、物联网等新兴领域的发展。其中，非正交多址接入技术为第五代移动通信的核心技术之一。文中在传统QAM调制的基础上，提出了一种新的码本设计方式，即根据用户出现的次数来决定编码顺序，同时找到近似最优的星座图参数。仿真结果证明，相较于传统的QAM码本设计，文中提出的交替编码方案可以有效降低接收端消息传递算法(Message Passing Algorithm，MPA)的误码率。

• 基于SAMP-Net的MIMO信号检测算法

  胡钟秀,王鸿,宋荣方

  文中提出了一种用于多输入多输出（MIMO）检测的模型驱动型深度学习网络。首先，对MIMO系统信号检测问题进行了建模，并且介绍了几种传统检测算法；然后，将简化近似消息传递（SAMP）迭代检测算法与深度学习结合，通过展开原算法得到网络结构，提出了新型模型驱动的深度学习网络SAMP-Net,通过学习得到最优可训练的参数，提高检测性能；最后，将其与最小均方误差（MMSE）算法、Richardson算法、SAMP算法进行检测性能比较。仿真结果表明，SAMP-Net算法可以在瑞利MIMO信道中以较低计算复杂度逼近MMSE算法的检测性能。

• 基于自旋图结构权重分配的图信号突变点检测技术

  方海超,杨震

  对于不规则的、复杂的信号进行分析处理，新兴的图信号处理技术已经取得了研究突破。在无线传感器网络的信号突变点检测场景中，图信号处理技术也已被证明是有效的。在图信号突变点检测系统的基础上，文中着眼于检测结果的精确性和稳定性问题，首先研究了已有的不同图拉普拉斯矩阵和图的边权重定义方式，发现较采用组合拉普拉斯矩阵和维度倒数定义权重的方法有一定程度的性能提升；进而研究并新定义了一种自旋图结构并讨论了最佳的权值分配方案，通过实验证明了新方案能够显著减小检测系统的延迟，进一步提高突变点位置检测精度；最后与经典的DSP方法进行比较，并研究了图信号多次突变检测的情况，进一步验证了改进方案的优越性。

• 基于改进粒子群算法的星载多波束天线干扰源定位

  阮岑,谢继东,赵凡

  基于多波束天线的频分复用原理，介绍了一种利用星载多波束天线实现干扰源定位的方法。根据多波束天线方向图的函数表达式建立了定位方程组。在定位过程中，重点分析了增益误差和波束指向误差对最终定位精度的影响。同时考虑到定位方程组的非线性特性，提出用一种基于网格搜索的粒子群算法进行求解，并利用蒙特卡洛方法进行仿真实验。最后，在解算速度和解算准确度这两个方面将该算法与传统的粒子群算法进行比较，结果表明该算法的有效性。

• 基于观测星位优选的异轨单星分时测频定位技术

  纪惠,屈德新,张更新

  目前对于视场受限的干扰源进行定位存在很大的局限性。文中在单轨单星分时测频定位技术的基础上提出了一种基于观测星位优选的异轨单星分时测频定位技术。首先构建异轨单星分时测频定位技术的定位模型并推导出定位方程，接着推导出几何稀释精度因子计算公式并构建观测星位优选模型，最后根据定位过程，以最小定位误差为目标，获取最优观测星位。计算机仿真结果表明，在视场受限的定位场景下利用该技术进行干扰源定位可用性好，且定位精度可以达到百米级。

• 一种工作在近阈值电源电压下的高分辨率数控振荡器

  黄曼玉,万哲辛,吴桐,邵陆钦,郭宇锋,王子轩

  文中提出了一种工作在近阈值电源电压下的LC数控振荡器（Digitally Controlled Oscillator，DCO），该振荡器采用PMOS管和NMOS管的交叉耦合结构实现了电流复用，降低了DCO的工作电流。DCO基于一种多阶电容桥接技术，在不采用ΔΣ调制器且不增加DCO功耗的前提下将单位可变电容值由3.2 fF减小到6.7 aF，提高了DCO的分辨率。文中提出的LC-DCO在130 nm CMOS工艺下进行了流片验证，测试结果显示，在0.5 V电源电压，输出频率为2.4 GHz时，电路功耗为0.425 mW，分辨率为9 kHz，1 MHz频偏处的相位噪声为-122.2 dBc/Hz，FoM为193.52 dB。

• 基于中介真值程度度量的模糊语义翻译研究

  何霞,杜国平,宗慧

  自然语言的语义具有与生俱来的模糊性，这增添了人们相互理解的困难；特别在使用不同语言的人群之间的交流中，这更易产生误解。中介逻辑揭示出语义模糊性的本质体现为语义的中介状态，中介真值程度的度量（MMTD）则从量的侧面度量这种中介状态。从词性上来看，语义的模糊性主要体现在形容词、动词和副词这三种词性上。文中运用MMTD，并根据各词性的独立性建立量化其模糊语义程度的度量函数，并在此基础上，提出叶词、词链接等概念，以建立量化语句模糊语义程度的方法，并将其运用于英、汉语句的互译。

• 基于广电IMS业务的仿真测试系统设计与实现

  徐伟

  随着智慧广电概念的提出，基于广电网络的IMS业务应运而生。为了实现IMS业务事前可感知、事中可管控、事后可追溯的目标，设计并实现了基于广电IMS业务的仿真测试系统。仿真测试系统分为SIP子系统、监测子系统、拨测子系统和管理子系统4部分，采用协议栈构造、鱼骨分析算法、信令流程跟踪和数据挖掘作为关键技术，仿真IMS核心网中的各个网元，实现多接口接入测试，填补了广电行业相关领域的空白。通过仿真测试系统，实现业务自动化测试，实时监测IMS网络的业务质量，从而为业务的运行维护提供标准化支撑。

• 命名数据网络中考虑节点能量的转发策略研究

  胡涛,江凌云

  命名数据网络(Named Data Networking,NDN),作为未来网络发展方向之一，取代了传统TCP/IP的基于IP地址路由转发方式，而采用基于名称路由的网络架构。近年来，许多学者研究将NDN应用于无线传感器网络中，来提高无线环境中数据获取效率。但目前的大多数研究都忽略了无线环境的资源受限情况，文中从无线环境中路由节点资源出发，提出了一种基于节点剩余能量和节点间距离的转发策略ECF(Energy Considered Forwarding)，通过把节点能量融入节点转发等待时间的计算中，一方面可以用于均衡网络流量的分发，改善网络数据转发效率，同时考虑节点间距离的转发决策又可以保证数据获取。最后通过仿真实验，和近年的多种转发策略相比较，结果表明该方案在网络时延基本保持不变的情况下，可以明显提高网络的生命周期。

• 基于大数据挖掘的LTE网络重叠覆盖优化方法

  张吉,赵夙,朱晓荣

  随着无线网络的快速发展，网络中重叠覆盖现象越来越严重，重叠覆盖区域频繁切换，导致系统容量减小，增加了掉话的可能，极大降低受影响区域的用户感知性能，因此重叠覆盖是网络结构优化中的研究重点。文中基于南京市江宁地区的实际路测数据，提出了基于大数据的LTE网络重叠覆盖优化方法。首先，对采集到的数据进行预处理和扩充，然后使用随机森林算法提取产生重叠覆盖的重要参数，基于区域重叠覆盖率对该参数进行调节，并使用支持向量机算法预测参数调节后的区域重叠覆盖率。仿真实验结果表明，该方法有效降低了区域的重叠覆盖率。

• 基于空洞卷积和Focal Loss的改进YOLOv3算法

  许腾,唐贵进,刘清萍,鲍秉坤

  为了进一步提升YOLOv3的小目标检测能力，文中提出将Darknet-53中的第2个残差块输出的特征图用混合空洞卷积处理后，与YOLOv3的8倍下采样特征图相融合，建立新的检测特征；同时，使用Focal Loss改进损失函数中的负样本置信度公式，缓解YOLOv3的正负样本比例失衡问题。实验结果表明,在小目标数量占比为47.7%的特定测试集上，改进YOLOv3的平均准确率和召回率分别比原YOLOv3提高了8.8%和16%；在VOC测试集上，改进YOLOv3的平均精度均值比原YOLOv3提升了3.4%。