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    2020年 第47卷 第1期 刊出日期:2020-02-20
      
    PQMC-NRCDSK方案的设计与性能分析
    张刚,黄南飞,张天骐
    2020, 47(1):  1-9.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.2020.01.001
    摘要 ( 465 )   HTML ( 55 )   PDF (3160KB) ( 154 )   收藏
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    针对相关延迟键控方案信息速率低、误码性能差的问题,设计了一种相位正交多载波降噪相关延迟键控方案。该方案使用混沌序列与其时间延迟序列的叠加作为参考信号,同时混沌序列与其时间延迟序列分别与数据信息的乘积作为信息承载信号。参考信号和信息承载信号使用不同频率及相位正交的载波发送,并且在发送端和接收端使用多根天线来发送和获取信号。对该方案在多径衰落信道下的误码性能进行了详尽的研究,并进行了理论与实验验证。实验结果表明:理论分析与仿真结果相吻合。在相同载波数下,相位正交多载波降噪相关延迟键控方案的信息速率比多载波相关延迟键控方案和相关延迟键控方案的高,且为多载波相关延迟键控方案的两倍;另一方面,该方案的误码性能明显优于上述方案的。

    结合社会特征和注意力的行人轨迹预测模型
    张志远,刁英华
    2020, 47(1):  10-17.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.2020.01.002
    摘要 ( 438 )   HTML ( 38 )   PDF (1776KB) ( 106 )   收藏
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    针对社会生成对抗网络行人交互特征简单且无法充分利用行人交互信息的问题,提出一种结合社会特征和注意力机制的行人轨迹预测模型。采用生成对抗网络模型,其中生成器使用编码器-解码器结构,中间加入注意力模块,并且设置3种社会特征以丰富行人交互信息。辅助注意力模块对同一场景中的行人进行影响力分配,使网络可以充分利用行人交互信息,提升模型的准确性。多个数据集上的实验结果表明,该模型较之前基于池化模块行人轨迹预测模型的准确率平均提高15%,且在行人密集、非直线轨迹多的场景中准确率提升34%,效果更加明显。

    长约束非递归系统卷积码的盲识别
    王甲峰,胡茂海,蒋鸿宇,漆钢
    2020, 47(1):  18-23.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.2020.01.003
    摘要 ( 310 )   HTML ( 25 )   PDF (1329KB) ( 64 )   收藏
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    针对长约束非递归系统卷积码识别性能随约束长度增加而迅速恶化的问题,提出一种基于码型转换的识别方法。该方法适用于1/2长约束非递归系统卷积码及以其为母码的(n-1)/n删除卷积码。首先根据编码原理,利用编码数据构造一种码长约为原卷积码约束长度1/n的线性分组码;然后求取该线性分组码的校验矩阵,进而从校验矩阵中重构原卷积码的生成多项式。对IESS309中涉及到的两种长约束非递归系统卷积码进行仿真试验。相对于现有方法,当码率为1/2时,识别性能约改善了1 dB;当码率为2/3和3/4时,改善程度均超过了2 dB。仿真结果表明,与现有方法相比,所提方法具有更好的识别性能。

    W波段3.4 W/mm GaN功率放大器MMIC
    戈勤,徐波,陶洪琪,王维波,马晓华,郭方金,刘宇
    2020, 47(1):  24-29.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.2020.01.004
    摘要 ( 545 )   HTML ( 30 )   PDF (1463KB) ( 284 )   收藏
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    采用100 nm GaN高电子迁移率晶体管工艺,研制了一款应用于W波段的高功率密度功率放大器微波单片集成电路 。该工艺采用厚度为50 μm 的SiC作为衬底。放大器采用三级级联拓扑结构,利用高低阻抗微带线与上下极板电容构成W波段低损耗阻抗匹配网络,实现较高的增益和较高的输出功率。同时,该放大器通过由1/4波长微带线构成的直流偏置网络进行片上集成设计,实现全单片集成。测试结果表明,当工作电压为15 V时,该放大器芯片在88~98 GHz范围内,典型小信号增益为20 dB,连续波状态下饱和输出功率大于250 mW。在98 GHz下,芯片实现最大输出功率为405 mW,功率增益为13 dB,功率附加效率为14.4%。因此,该GaN功率放大器芯片输出相应的最大功率密度达到3.4 W/mm。

    lp范数约束的去冲击干扰优化算法
    黎力,闫利,周磊,李东,刘宏清
    2020, 47(1):  30-36.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.2020.01.005
    摘要 ( 373 )   HTML ( 14 )   PDF (2263KB) ( 34 )   收藏
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    为解决在冲击干扰下信号的恢复问题,提出了一种利用lp范数约束的优化算法。因为lp(0<p<1)范数约束的引入会导致提出的优化模型退化为难以求解的非凸优化问题, 因此利用交替方向乘子法来有效解决该优化问题。文中分别利用迭代重加权最小二乘法和内点法求得了优化问题中对应优化变量的迭代方程, 并将该算法用于图像增强。数值仿真结果说明了相比于lp-ADM算法,加权lp范数约束优化算法有更好的恢复性能。

    一种改进的卷积神经网络恶意域名检测算法
    杨路辉,刘光杰,翟江涛,刘伟伟,白惠文,戴跃伟
    2020, 47(1):  37-43.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.2020.01.006
    摘要 ( 391 )   HTML ( 37 )   PDF (1358KB) ( 108 )   收藏
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    针对现有检测方法对算法生成的恶意域名检测效率不高,尤其对几种难检测的恶意域名类型检测率低的问题,提出了一种改进的基于卷积神经网络的恶意域名检测算法。该算法在现有的卷积神经网络模型的基础上,增加了提取更深层字符级特征的卷积分支,从而同时提取恶意域名的浅层和深层字符级特征并融合; 引入一种聚焦损失函数以解决样本难易程度和数量的双重不平衡导致检测率低的问题,可提高对难样本的检测准确率。改进后的算法对20种恶意域名的平均检测准确率为97.62%,与原算法相比提高了0.94%; 对4种较难检测域名的检测准确率分别提高了3.71%、4.6%、11.18%和17.8%。实验结果表明,改进的算法能够提高对恶意域名的检测准确率,尤其能够显著提升对部分难检测域名的检测准确率。

    利用联合图模型的传感器网络数据修复方法
    杨杰,蒋俊正
    2020, 47(1):  44-51.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.2020.01.007
    摘要 ( 278 )   HTML ( 13 )   PDF (1136KB) ( 45 )   收藏
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    为了保证无线传感器网络数据本身的可靠性,以及不会因为数据缺失而导致数据处理过程中的效率降低,提出了一种利用联合图模型的传感器网络数据修复算法。首先基于网络数据的时间域平滑特性和空间域平滑特性建立联合图域模型,然后根据联合图域模型中网络数据的关联特性设计迭代恢复算法,最终实现网络数据恢复的目的。通过实验仿真表明,该方法与图信号模型中基于图全变分最小化算法相比,利用联合图模型的修复算法不仅数据修复精度提高约30%,迭代次数下降约80%。

    κ-μ衰落下能量采集认知中继网络性能分析
    罗轶,施荣华,董健,王雨婷
    2020, 47(1):  52-59.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.2020.01.008
    摘要 ( 315 )   HTML ( 84 )   PDF (1830KB) ( 69 )   收藏
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    针对能量受限认知中继网络覆盖范围小、生存周期短和链路信道衰减多样化的问题,研究了能量采集多跳认知中继网络在κ-μ衰落信道下的中断性能。首先采用κ-μ分布表征多种单一和混合的视距和非视距衰落信道场景;然后构建专用功率信标辅助能量采集的衬底式多跳译码转发认知中继网络模型;推导了次网络在κ-μ衰落信道下的精确和渐近统一中断概率解析式。仿真结果表明,在各种衰落信道场景情况下,功率信标信号功率和/或主网络干扰约束的增大将使次网络中断概率单调下降并趋于饱和。当主网络干扰约束较低时,网络链路信道状况的恶化将降低次网络中断概率;而当主网络干扰约束较高时,网络链路信道状况的改善将提升次网络中断性能。根据衰落信道场景类型来合理设置跳数和能量采集比率, 将降低次网络中断概率。

    一种用于带内全双工通信的天线设计方案
    刘伟荣,寻建晖,史凌峰
    2020, 47(1):  60-65.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.2020.01.009
    摘要 ( 383 )   HTML ( 16 )   PDF (1862KB) ( 64 )   收藏
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    为了有效地抑制带内全双工通信系统的本地自扰,提出了一种基于简单环形结构和共线偶极子的收发天线设计方案。该方案首先将两个印刷偶极子天线分别放入对方的零辐射方向上,实现了两个收发天线之间较低的端口隔离度;然后在此基础上增加了一个简单的环形结构,进一步将两个天线间的隔离度进行提升。实验测试结果表明,采用该方案设计的两个收发天线具有全向的辐射特性,并且能够在2.4 ~ 2.6 GHz频带内获得优于45.9 dB 的端口隔离度。这种收发天线设计方案不仅能有效地降低两个收发天线之间的互扰,同时还能提供全向的信号辐射,为带内全双工通信系统提供了一个有效的解决方案。

    一种环境自适应的卫星网络安全路由协议
    毕梦格,巨玉,侯蓉晖
    2020, 47(1):  66-72.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.2020.01.010
    摘要 ( 314 )   HTML ( 81 )   PDF (1733KB) ( 50 )   收藏
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    针对低轨卫星网络数据传输中存在的安全问题,设计了一种新型的安全路由协议。首先,协议从卫星行为属性与能力属性两方面联合考虑,建立面向业务类型的多维安全评估模型,依据网络状态对卫星的安全通信能力进行动态评估;然后,结合按需路由协议,以量化的卫星安全通信能力评估值为路由度量,建立安全通信路径;最后,实时监测传输路径中节点的转发行为,及时触发路由重构,以保障数据安全可靠地传输至目的节点。仿真结果显示,当网络中存在恶意节点时,所提协议相比现有协议在分组投递率、平均端到端时延及平均跳数等方面均有明显提升,能够有效地提升低轨卫星网络数据传输的安全性。

    采用盲源分离的扩频通信抗干扰算法
    赵伟,侴胜男,杨烁,李雄飞
    2020, 47(1):  73-79.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.2020.01.011
    摘要 ( 355 )   HTML ( 18 )   PDF (1431KB) ( 69 )   收藏
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    针对盲源分离技术在低信噪比尤其是扩频通信门限信噪比下分离性能恶化的问题,提出了一种改进的基于盲源分离的扩频通信抗干扰算法。该算法首先检测盲源分离算法输出结果的模糊性;然后利用检测结果对分离矩阵进行修正;最后通过对多个修正后的矩阵进行累加,得到新的分离矩阵,将其应用于系统的干扰分离。该算法实现结构简单,可实现扩频系统在解调门限处的抗干扰通信。仿真结果表明,在负信噪比下通过该算法去除干扰后的通信信号解调误码性能依然接近理论性能。

    一种视触觉引导的超声探头自动定位方法
    成天佑,林艳萍,马晓军
    2020, 47(1):  80-87.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.2020.01.012
    摘要 ( 295 )   HTML ( 15 )   PDF (2074KB) ( 30 )   收藏
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    由于在传统的图像引导穿刺手术中,图像是由手持超声探头接触病灶位置获得的,往往因医生劳累或经验不足, 出现探头定位不准确、接触力控制不稳定等问题,导致穿刺失败。对此,提出一种利用视觉和力觉引导超声探头自动定位的方法。首先,利用组合图像处理算法和匹配算法进行小目标特征点检测;然后利用机械臂基于期望图像,通过位置视觉伺服和位姿变换引导超声探头到达初始期望位置;最后通过力觉闭环控制算法微调探头位置,保证恒压力接触。实验结果表明,该方法的特征点检测匹配平均误差和视觉定位平均误差均在2.5个像素以内,超声探头的接触力平均值稳定在3.86N。与传统的手持方法相比,该方法超声探头的定位精度更高,与被测物体接触力更稳定,使医生的操作更简易。

    碳纳米管的无电沉积方法掺镍及电接触特性
    董帅,常春蕊,梁志奇,张志明,安立宝
    2020, 47(1):  88-94.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.2020.01.013
    摘要 ( 291 )   HTML ( 11 )   PDF (2197KB) ( 34 )   收藏
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    采用一种简便、低成本的无电沉积技术,制备了不同掺杂情况的掺镍碳纳米管,并探究了不同掺镍样品的电接触特性。首先,对原样碳纳米管进行混酸氧化、敏化和活化处理;然后,以六水合氯化镍为主盐,二甲胺硼烷为还原剂,配制无电沉积液,再将配制好的碳纳米管分散液逐滴滴入无电沉积液中,经搅拌沉积获得掺镍碳纳米管样品。形貌表征结果表明,通过改变沉积条件可调控掺入碳纳米管管壁纳米粒子的粒径及掺杂量;X射线能谱分析表明,所掺入纳米粒子的主要成分为镍,进一步的X射线光电子能谱揭示了镍的组成价态;拉曼光谱表明,此种沉积方法对碳纳米管掺镍的掺杂类型为P型。电接触性能测试结果表明,不同粒径及掺杂量的掺镍碳纳米管与金电极间的电接触性能不同,但均可得到一定程度的改善。按掺镍样品中所掺入颗粒粒径小且量适中、粒径中等且量适中、粒径大且量多的顺序,其接触电阻平均降幅分别约为32.70%、71.63%及49.33%。

    可见光辅助中继通信系统与功率分配方案
    谢凡,冯莉芳
    2020, 47(1):  95-103.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.2020.01.014
    摘要 ( 270 )   HTML ( 19 )   PDF (2749KB) ( 48 )   收藏
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    当室内可见光通信链路因遮挡产生阻塞引起通信中断时,需要通过辅助中继对信号进行转发,因此建立了室内可见光通信辅助中继系统模型。首先分析了室内可见光通信系统中存在链路阻塞时室内光源在屋顶的位置约束关系,通过利用办公室顶灯作为信号光源和中继,采用非对称削波直流偏置光正交频分复用实现辅助中继的信号复用,保证了遮挡信号中继传输的同时,保持与其目的终端之间的通信;随后利用遗传算法对光源端和中继端的功率进行优化分配以优化系统性能,并在遮挡情况下与等功率分配方案的系统误码率性能进行了比较。结果表明,当直接通信链路阻塞时,最优功率分配方案的辅助中继系统比采用等功率分配的系统损耗小3 dB。

    融合多头自注意力机制的语音增强方法
    常新旭,张杨,杨林,寇金桥,王昕,徐冬冬
    2020, 47(1):  104-110.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.2020.01.015
    摘要 ( 416 )   HTML ( 85 )   PDF (1499KB) ( 83 )   收藏
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    由于人类在听觉感知过程中存在掩蔽效应,因此能量高的信号会屏蔽掉其他能量低的信号。受到这一现象启发,结合自注意力方法和多头注意力方法,提出融合多头自注意力机制的语音增强方法。通过对输入的含噪语音特征施加多头自注意力计算,可以使得输入语音特征的干净语音部分和噪声部分有较为明显的区分,从而使得后续的处理能够更有效地抑制噪声。实验结果表明,这种语音增强方法相较于使用门控循环神经网络的语音增强方法,语音增强性能更好,增强语音的语音质量与可懂度更高。

    一种新的航迹融合算法精度评价指标
    李月武,胡建旺,吉兵
    2020, 47(1):  111-119.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.2020.01.016
    摘要 ( 333 )   HTML ( 17 )   PDF (2173KB) ( 62 )   收藏
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    针对航迹融合算法精度评价问题,提出一种新的评价指标。该指标以最佳基数线性分配度量标准为基础,使用Hellinger距离代替该度量标准中距离误差部分的欧氏距离,从而考虑了状态的误差协方差;去掉了其截止距离,使截止参数仅起到调节距离误差和势误差之间权重的作用;在势误差部分添加一个变量,可以根据所需进行设置,从而实现指标是否考虑势误差的功能。仿真实验表明,新指标不仅可以正确评价融合精度,同时考虑了状态的不确定度和势误差,可以更敏感地评价融合算法的优劣,并且可以在融合误差期望值未知时有效评价融合精度。

    一种注意力机制的多波段图像特征级融合方法
    杨晓莉,蔺素珍
    2020, 47(1):  120-127.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.2020.01.017
    摘要 ( 361 )   HTML ( 17 )   PDF (3259KB) ( 71 )   收藏
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    针对多波段同步融合图像普遍存在的清晰度不高、图像细节不丰富的问题,提出一种基于注意力机制生成对抗网络的图像特征级融合方法。首先,利用多波段特征图与其均值的差值构建注意力权重图,通过特征图与注意力权重图的点乘和相加获得特征增强图,以此构建特征增强模块;其次,设计特征级融合模块,将多波段特征增强图连接,通过归一化、上采样、卷积等操作重构融合图像;最后,将特征增强模块和特征融合模块级联建立生成器,并以VGG-16作为判别器构建生成对抗网络,以实现多波段图像端到端融合。实验结果表明,与当前经典的融合方法相比,所提出方法的平均梯度最为突出,验证了该方法的有效性。

    移动闪存的重复数据删除技术
    贺秦禄,边根庆,邵必林,张维琪
    2020, 47(1):  128-134.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.2020.01.018
    摘要 ( 298 )   HTML ( 19 )   PDF (33651KB) ( 47 )   收藏
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    由于闪存在智能手机和物联网等设备上的容量和可靠性都是有限的, 重复数据删除可以通过删除重复I/O来解决这些限制,但必须在设备的各种资源限制下完成。提出了一种M-Dedupe重复数据删除方法,应用内容感知聚类重复数据删除关键路径上的I/O请求,通过提高闪存垃圾回收效率来提高手机的性能和效率。通过原型系统验证的结果表明,M-Dedupe在所有选定的移动应用负载下,写数据量平均减少23.7%~42.5%,平均写响应时间减少21.2%~39.8%,平均擦除数据块减少16.8%~43.9%。该方法能够在移动闪存系统中实现高准确率的重复数据删除,提升重复数据删除的效率,节省存储空间。