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2021年第05期

• 基于SWIPT多中继网络物理层安全传输性能研究

  白晓娟,高　风,陈　岩,赵　超

  针对能量受限多中继网络的物理层安全中断性能问题，提出了基于无线携能通信（Simultaneous Wireless Information and Power Transfer, SWIPT）的多中继网络物理层安全传输方案。该方案在中继节点处采用中继选择策略以及混合功率和时间分割协议来实现网络安全速率最大化。对于提出的网络安全中断性能问题，首先计算出任意链路的安全中断概率闭合表达式，然后利用瑞利衰落信道的独立性和高斯切比雪夫等式，推导出了网络安全中断概率闭合表达式。为了进一步分析理论结果，推导出了在高发射功率下的网络安全中断概率闭合表达式。仿真结果验证了理论分析的正确性。仿真结果表明，增加网络中继节点数量可以显著地降低网络安全中断概率。与功率分割协议和时间切换协议相比，低发射功率下采用混合功率分割和时间转换协议能有效地提高网络安全中断性能。

• 基于USRP的移动用户隐私安全研究

  李贵勇,何　沛,吴妙灵,黄俊霖,张杰棠

  为了研究移动通信网络漏洞对用户隐私安全的影响，提出了一种捕获用户隐私数据的攻击方案及针对性防御措施。此方案利用空口中以明文传输的信令易被捕获、篡改的特点，将目标终端隐蔽地吸入到LTE伪基站，并伪造响应消息将目标终端强制降级，再部署中间人系统，完成对目标终端隐私数据的捕获。通过在现网中测试与验证，在无需知道目标终端任何信息的前提下，实现了对其国际移动用户标识和手机号码的隐蔽获取。最后，讨论并分析了应对此攻击方案的一种防御措施。

• 基于主动诱导机制的中继通信智能抗干扰方法

  张晓博,王　海,冯智斌,李艾静

  抗干扰作为无线通信领域的重要研究方向，近年来受到了越来越多的关注。聚焦对抗环境下的多跳无线通信场景，文中针对跟踪干扰条件下的中继通信抗干扰问题，考虑到通信方与干扰方之间的对抗特性，构建了基于主动诱导机制的斯坦伯格博弈模型，其中用户作为领导者，利用先发制人的优势，选择诱导中继主动吸引干扰攻击，而干扰机作为跟随者。在此基础上，提出了基于Q学习和随机自动学习机的双阶段分层学习中继选择算法。仿真表明，相较于无诱导中继条件的多用户随机自动学习机算法，文中算法能够使用户的平均满意度提高20%以上。

• 32.6W，1.5μm窄线宽保偏单模光纤放大器

  沈　骁,张罗俊,路　桥,丁建永,韦　玮

  1.5 μm窄线宽保偏单模激光在空间通信、卫星遥感和激光雷达等领域具有重要的应用价值。文中通过采用off peak 940 nm泵浦技术，减少了1.0 μm波段ASE发射和自激振荡，使用高转化效率反向泵浦方案减少增益光纤长度，从而抑制SBS效应，实现了高功率窄线宽单模保偏激光输出，单模输出功率达32.6 W，线宽为5 kHz，是国内已知采用该技术的最高单模激光输出功率。主放大器的光 光转化效率达40%，线宽展宽因子为1.1，光谱SNR劣化了2.56 dB，RIN劣化了1.62 dBc/Hz@1MHz，偏振消光比大于16.1 dB，且放大后拥有良好的光束质量，表明该技术方案不仅可以有效提高输出功率，还具有良好的性能保真特性。

• 智能反射面辅助的上行NOMA系统低功耗传输方案研究

  马昊淳,王　鸿

  智能反射面（IRS）和非正交多址接入（NOMA）技术都被视为后5G以及6G的潜在关键技术。文中针对IRS辅助的NOMA系统上行传输方案展开研究，在满足每个用户最小信干噪比（SINR）的约束下，通过发射功率与相位偏移联合优化使系统的总发射功率最小。为了求解用户处的功率控制和IRS处的相移联合优化问题，推导了用户所需发射功率与IRS相移变量之间的关系，将原优化问题转化为纯相移优化问题，并进一步转化为Max Min问题进行求解。仿真结果表明，与已有方案相比，文中提出的发射功率与相移联合优化算法可以显著降低系统的总发射功率。

• EHF频段航空宽带卫星通信系统

  赵　柏,郭雨晴,黄清泉,欧阳键,林　敏,翟继强

  为了适应民航市场中客舱通信需求的飞速增长，近几年来航空宽带卫星通信系统成为卫星通信领域的一个研究热点课题。针对工作在极高频（Extremely High Frequencies， EHF）频段的航空卫星通信系统，研究了其系统中断性能和系统遍历容量（Ergodic Capacity， EC）。具体而言，在通信卫星为高通量卫星（High Throughput Satellite， HTS）且采用高增益点波束天线进行信号发送，而飞机采用相控阵天线接收卫星信号的情况下，分析了EHF频段衰落特性以及相控阵天线相移误差对系统性能的影响，推导出系统中断概率（Outage Probability， OP）和遍历容量的闭合表达式。计算机仿真不仅验证了理论分析的正确性，而且分析了典型参数对系统性能的影响，从而为航空宽带卫星通信系统的设计提供了参考。

• 混合能源供应异构云无线接入网的功率分配和能源协作算法

  顾兆伟,江凌云

  5G异构云无线接入网(H CRAN)架构下能源消耗大幅增加，考虑采用混合能源(电网和可再生能源)供电，针对如何有效利用可再生能源，提高能源效率(EE)的问题，提出了一种联合功率分配和能源协作的优化算法。首先，该算法考虑到可再生能源到达的波动性和用户服务质量(QoS)需求，联合基站功率分配和基站间的能源协作，以系统的能源效率最大为目标，然后采用拉格朗日对偶分解和元启发式方法求解该问题，此外，还利用了Dinkelbach的方法降低了算法复杂度，提高了收敛速度。仿真结果表明，该算法采用能源协作，电网能源消耗减少了约10%，系统EE提高了约12%。

• 基于高阶PAM室内可见光通信系统设计与实现

  魏同成,王岩红,林昌永,张　波

  高阶脉冲幅度调制（Pulse Amplitude Modulation，PAM）方式在相同码元内可以传输更多比特信息，进一步提升了通信系统的调制效率和频带利用率。但高阶PAM调制系统的抗噪声性能较差，信号振幅在传输过程中易受信道衰减的影响。为了提升高阶PAM系统的可靠性，提出一种改进的PAM码元波形结构，改进方案使系统在相同信噪和调制阶数下误码率降低。将TMS32C6748浮点型数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)作为光通信系统的控制芯片，设计并实现了基于高阶PAM室内的可见光通信系统。通过搭建实验平台验证了该方案下的系统通信性能，实验结果表明该通信系统具有误码率低、调制效率高等优点，满足高性能室内可见光通信系统的要求。

• 基于双DDPG的全局自适应滤波器剪枝方法

  王彩玲,王　炯,蒋国平

  滤波器剪枝是模型压缩的有效方法之一。受学习全局重要性（LEGR）剪枝算法思想的启发，提出了一种新的结构化剪枝策略。首先，基于滤波器权值 信息熵计算出模型卷积层中每一个滤波器的局部重要性得分；随后，利用双深度确定性策略梯度(DDPG)算法学习出每一层的全局规模系数和全局偏差系数，把滤波器的局部重要性得分转换成全局重要性得分，并进行全局剪枝得到最优子网络；最后，基于权值自适应加权的多个相同网络联合并行训练，对剪枝后得到的子网络进行性能恢复。在分类数据集CIFAR10、CIFAR100以及ILSVRC 2012 ImageNet上的实验结果表明，该方法在保证剪枝后的模型仍具有良好的性能条件下，可以有效地减少网络模型的浮点计算量（FLOPs）。

• 基于节点聚类的数据起源安全方法研究

  孙连山,马胜天,王　荔,陈秀婷

  数据起源的公开发布具有时序性，通常不是一次性完成的，因此先发布的起源图可能会对后发布的起源图造成安全威胁。针对这一场景，提出一种基于节点聚类的数据起源安全保护方法。首先获取已公开起源图，采用聚类的方法构建已公开起源图节点与当前起源图节点的聚类层次树；其次根据数据起源发布者的安全需求以及节点间的关联关系，对敏感节点及其关联节点进行泛化；最后，计算敏感节点泄露概率，满足数据起源发布者的期望后便停止泛化，得到过滤视图。通过3组测试数据验证，与现有方法相比，该方法能够在达到敏感节点隐私保护的同时，更大程度地保持溯源效用，并且满足不同数据起源发布者的偏好。

• 理想π及其算法设计

  宗　慧,曹子宁,王福俊

  随着计算机技术的普及，伪随机数得到广泛的应用，而作为伪随机数模型的伪随机数发生器的质量直接影响到应用的成效。采用需要利用随机数发生器的Monte Carlo方法求解π值，并以计算结果评价伪随机数发生器质量是一种简便的新思路，但这需要有一客观的、科学的标准。文中提出理想π的概念，试图以它作为标准，以利于对随机数发生器质量的评价。在其原理、投放随机点的数量与计算误差之间的关系等方面进行了讨论，并设计了相应的基本算法；在此基础上，还设计了快速的求解理想π值的Monte Carlo算法。实验结果表明所设计的算法是有效的。文中提供了一些不同精度的理想π值所对应的最少随机点的数量，这有益于理想π的广泛应用。

• 基于人工智能的脱机手写数字识别研究综述

  张华美,张皎洁

  脱机手写数字识别技术是在光学字符识别技术的基础上，采用计算机等处理器自动对手写阿拉伯数字进行识别的一种技术。文中对国内外研究工作进行全面分析，首先介绍了基于人工智能技术的脱机手写数字识别历经的3个重要阶段：第一阶段是利用以支持向量机(SVM)为代表的传统分类器进行识别；第二阶段建立了卷积神经网络(CNN)为代表的神经网络模型；第三阶段设立了卷积神经网络和支持向量机相结合(CNN+SVM)为代表的混合分类模型。然后总结了人工智能技术在这3个阶段的优缺点，最后阐述了人工智能技术应用于脱机手写数字识别的问题和未来的发展方向。

• 基于自动机的迷宫路径规划求解算法优化

  汤　伟,赵　静,古　婵

  针对迷宫在求最优路径时存在冗余点多、内存开销大的问题，文中以自动机为基础，提出了一种针对复杂大规模迷宫中的Dijkstra优化算法。首先建立能够描述迷宫行走逻辑的自动机模型，结合其结构性质删除可行路径中的冗余点，在删除后的路径中筛选关键节点进行保存，最后在简化后的模型上用Dijkstra算法计算最短路径。仿真结果表明，与传统Dijkstra算法相比，在最终所得路径一致的情况下，此算法执行命令的次数更少、遍历节点个数更少，寻找随机大规模迷宫的最优路径用时更少。

• 三重注意力特征聚合的跨模态行人再识别

  黄　盼,朱松豪,梁志伟

  红外线和可见光域之间的跨模态人员再识别对于夜间监控应用极为重要。一方面，除了由不同摄像机光谱引起的跨模态差异外，可见光红外人物再识别还受到不同摄像机视角和人物姿态引起的巨大跨模态和模态内变化的影响；另一方面，现有的可见光 红外行人重识别方法倾向于学习全局表示，辨别力有限，对噪声图像的鲁棒性较弱。文中通过挖掘可见光 红外行人重识别的模态内层次和跨模态图级上下文线索，提出了一种新型的三注意力聚合学习方法。文中提出了一个模态内局部注意力加权的模块，通过对通道和局部关系挖掘施加领域知识来提取判别性的局部聚合特征。为了增强对噪声样本的鲁棒性，引入了改进的三元组损失并结合中心损失，考虑到离样本最近的不同类之间的距离，使得不同类之间可以保持一定的距离并提高特征的区分度。广泛的实验表明，三注意力聚合网络在各种环境下的表现都优于最先进的方法。