分子通信技术能够实现纳米尺度上的信息通信,由于其具有生物兼容性,可应用于身体域纳米网络,受到学术界的广泛关注.首先介绍了分子通信的研究和发展现状,描述了基于扩散的分子通信原理;给出了基于扩散的分子通信的身体域纳米网络的组网理论和方法,讨论了相应的信息理论研究成果;最后以微粒药物递送技术为例展望了基于扩散的分子通信理论在身体域纳米网络中的应用.
针对Goldstein枝切线法存在的问题,根据残差点的分布特点,提出了一种新的干涉合成孔径雷达相位解缠方法.该方法首先对邻近偶极子对进行预处理,生成独立且长度很短的枝切线,使用自适应遗传模拟退火算法计算剩余正负残差点的优化组合,不仅在短时间内设置出总体长度较短的枝切线,且有效地避免了大面积"孤岛"出现.实验结果表明,相比于几种典型的相位解缠算法,该方法在时间和精度上具有优越性.
针对多媒体传感网采集图像信息的空间冗余问题,提出了一种面向数据压缩的无线多媒体传感器网络节点的选择方法.该方法从节点3维感知模型出发,设计空间相关模型以描述感知图像数据之间的相关性,在此基础上,提出基于相关性的节点选择方法,减少了采集数据的空间冗余.仿真实验结果验证了新方案的有效性.
针对L阵的二维波达方向估计问题,提出了一种低计算复杂度、高精度的二维波达方向估计算法.首先利用L阵子阵互相关矩阵和均匀线阵导向矢量的共轭交换性质扩展阵列孔径,并构造新的阵列接收数据;然后利用旋转不变子空间算法得到二维角度估计;最后将子阵互相关矩阵对角元素Toeplitz化,在不损失阵列孔径的情况下重构出类阵列自相关矩阵,利用Nystöm方法得到信号子空间估计,进而通过少量角度搜索得到正确的二维角度配对.该算法无须大量角度搜索,具有角度估计精度高、运算量小、所需快拍数少的优点.理论分析和仿真实验结果证明了算法的正确性和有效性.
传统协同过滤方法面临数据稀疏问题,稀疏的用户-项目关联数据将产生不准确的相似用户或项目,为了改善推荐质量,提出一种基于Map Reduce的混合协同过滤方法.该方法利用用户特征和用户-项目评分数据构造项目偏好向量,然后使用模糊K-Means算法对项目进行聚类,并从每个项目簇中选择相似项目,最后组合所有项目簇的预测结果作出推荐.实验结果显示,该方法能缓解数据稀疏问题,改善推荐精度.
对被动锁模光纤激光器系统谐振腔中每个器件进行建模;通过数值仿真实验研究了具有严格线性啁啾的耗散孤子在谐振腔内的演化过程;分析了腔内色散与掺镱光纤的饱和能量对耗散孤子脉宽与峰值功率特性参数的影响.仿真实验结果表明,耗散孤子的脉宽随着色散的增加而变宽,峰值功率随着色散的增加而减小.增益饱和能量对耗散孤子脉宽的影响是非单调的,在仿真实验条件下,当掺镱光纤的增益饱和能量的值为70 pJ时,脉宽达到最小值,而耗散孤子的峰值功率随着增益饱和能量的增加而增加,且变化趋势几乎是线性的.
提出了一种蜂窝网络中关于移动中继的选择方案,将小区内的用户按照下行路径损耗分为一跳用户和两跳用户.一跳用户由基站直接对其分配资源,两跳用户采用整体优化的吞吐量预测中继选择算法选择空闲用户作为中继节点.该算法全面考虑了带宽与信道质量对通信速率的影响,以两跳用户所在接入链路与回程链路吞吐量相等为原则主动调节两跳用户带宽分配比例,并且通过匈牙利算法计算出系统吞吐量最大时的最佳匹配矩阵.仿真结果表明,该算法能够有效提升边缘用户吞吐量和频谱利用率.
在非平衡基下,通过局域操作引入纠缠态的非对称性,证明了非平衡基可以提高连续变量量子密码方案的密钥生成速率.以典型的密钥分配实验为例,经过数值计算验证,在同等密钥生成速率的条件下,非平衡基的量子密钥分配安全距离可以扩展20 km左右.
在对未知应用静态分析的基础上,提取AndroidManifest.xml中申请的权限为特征,采用信息增益算法优化选择分类特征,再采用拉普拉斯校准、乘数取自然对数改进的朴素贝叶斯算法创建恶意应用分类器.通过十折交叉试验验证改进的朴素贝叶斯分类器的准度和精度较高,且通过信息增益优化选择的分类特征在保障准确率的情况下能有效提高检测效率.与k最近邻和k-Means分类器相比,改进的朴素贝叶斯分类器具有较好的分类效果.
为实现访问控制中客体对主体预授权的准确和及时,针对基于信任的访问控制信任和权限的映射问题,将成功交互的实体授权信息作为用于知识发现的数据决策信息表,结合访问控制的授权规则,提出了一种基于粗糙集的授权规则知识发现方法,实现授权规则中的属性约简、知识决策规则的提取.最后,通过算例分析验证了基于粗糙集的授权规则知识发现方法的有效性.
针对网络流量的非线性和多维度动力学特性,结合小波多尺度分析的能力,提出了基于Morlet小波核函数的支持向量机回归算法(Morlet-SVR)和自回归积分滑动平均模型(ARIMA)的组合模型预测网络流量.采用Morlet-SVR和ARIMA分别预测通过Mallat小波分解和单支重构得到的近似信号和多尺度细节信号,最后通过线性叠加得到最终预测结果.通过仿真实验分别对比分析了基于径向基核函数的支持向量机回归算法和ARIMA预测模型,通过3种误差评估得知该组合模型具有更高的预测精度.
设计了一种埋藏介质贴片引向天线,工作在2.4 GHz的无线工业、科学、医学频段,该天线采用金属片与介质板层叠安放,辐射方向垂直于天线表面,属于端射天线.嵌入了超材料结构,剖面结构尺寸缩小为原天线的69%.同时,天线匹配性能有所提升,辐射特性优于原天线.采用有限元全波仿真技术对天线的设计进行了分析和优化,改进后的天线在2.4 GHz频点回波损耗下降了3 dB,E面和H面辐射场强提升了1 dBi,实现了天线的小型化和灵活性.最后通过时域有限积分法对辐射性能进行了验证.
针对恒模信号,将概率约束稳健算法与恒模算法相结合,提出一种新的稳健自适应波束形成算法.先将导向偏差分为高斯随机分布和未知分布2种场景,分别建立优化代价函数,并将该优化问题转化为二阶锥规划问题,运用内点法高效求解.然后对算法求解的全局最优性进行理论分析.在数值仿真部分,用所提算法与相关稳健算法作对比仿真,验证该算法的优越性和有效性.
为了放宽布阵条件,解决现有方法存在的相位模糊问题,采用旋转不变信号谱估计算法研究了基于均匀圆形极化阵列的信号参数估计.利用子空间理论,并根据导向矢量的特点得到相邻阵元间的相位差估计,消除了相位模糊;利用沿z轴方向放置的电偶极子阵列导向矢量和磁偶极子阵列导向矢量之间的关系,通过矩阵运算给出了信号极化和到达角估计的最小二乘解,该算法不需要搜索运算和参数配对运算,仿真实验结果验证了该算法的有效性.
关于稀疏表示理论的图像融合主要是利用加权系数方法来确定稀疏系数的融合规则,通过遗传算法求解最优加权系数,实现全色图像和多光谱图像的融合.所提算法与Contourlet变换、主成分分析算法和高通滤波等遥感图像融合算法相比,在提高图像清晰度的同时,光谱保真度相对较高.
为了提高大规模天线能量广播系统的平均用户能量收获效用,在采用最大比传输预编码下,利用大规模天线的性质推导了单能量源场景的最优功率分配方案,利用小区间干扰提出了多能量源协作传输方法,并给出了协作能量传输的最优功率分配方案.仿真结果表明,在单能量源中,所提功率分配方案的性能好于等功率分配方案的性能,协作能量传输方案的性能优于非协作能量传输方案的性能.
针对复杂电磁环境下,大量的信号在时间、空间、频谱发生随机交叠时,现有分选方法很难进行分辨的问题,提出了一种基于压缩感知理论的雷达信号分选算法.该算法将信号的样本空间作为稀疏字典,将待分选的雷达信号进行稀疏表示,以少量的观测数据就能获取信号的全部信息,从而对雷达信号进行有效的分选.仿真结果表明,该算法能对大量时频交叠信号进行快速分选,且在低信噪比下也能取得较理想的效果.
针对无线自主网络中的信息扩散,提出了一种高效的资源分配机制.首先,使用一个传输队列来描述扩散信息的动态到达和离开过程.针对用户信息数据队列和无线传输信道的时变特性,将动态的信息扩散描述为多用户的马尔可夫决策过程,并将多用户的马尔可夫决策过程进行分解.为了降低算法的复杂度,提出了一种基于模型的在线学习方法.在用户信息数据到达率和无线信道变化的情况下,用户通过在线学习,仅需1次迭代就可确定自身具有预见性的行为决策.
针对K用户多输入多输出干扰信道系统提出了一种基于功率分配预编码优化算法.首先通过信道的奇异值分解,基于矩阵弦距离,选出一组与最好的特征子信道最为匹配的预编码矩阵来传输信号,然后根据信道矩阵信息的强弱进行功率分配,从而对预编码矩阵进行优化,可最大化保证接收信号的强度.仿真结果表明,该算法未用迭代计算预编码矩阵和接收抑制矩阵,不仅使整个系统的复杂度大大降低,而且在系统和速率有微小损失的情况下,提高了系统的误码率性能.
针对内点算法求解半定规划进行三维无线传感器网络定位无法满足实际的需求,利用变量变换将半定规划问题转换为非线性规划问题,提出了解决非线性规划化问题的可行方向算法.在此基础上,取非线性规划问题变量的列数为3,阻止高秩解的产生.为了进一步提高计算效率,采用限制未知节点的度对三维网络图进行稀疏.仿真结果表明,可行方向算法是行之有效的,而且计算速度优于已有的稀疏半定规划内点算法.
针对滚动轴承状态监控中最优共振频带难确定的问题,提出一种新的寻优方法和目标函数,可快速准确地定位共振频带,提取状态信息.通过两步网格搜索法,以包络稀疏性为目标函数,对Gabor滤波器参数寻优;然后对振动信号进行滤波并得到信号包络;最后运用包络自相关谱抑制噪声,突出运行状态信息.用仿真信号和实际信号对该方法进行了验证,结果表明,该方法能准确判明轴承运行状态.
现有集中式多跳网络研究对其性能的建模分析较少考虑协议参数的影响,使实际场景中的协议设计缺乏理论依据.针对这一问题,充分考虑网络参数、业务参数、协议参数的影响,建立了集中式多跳网络调度时延模型和有效吞吐量模型.该模型和数值仿真结果揭示了网络节点个数、网络总带宽、业务流数目、平均跳数、控制时隙比例、最大可预约时隙个数等参数对系统性能的影响.最后给出了特定网络场景和业务需求条件下的控制时隙比例和最大可预约时隙个数等协议参数的优化策略.
精确地给出了黑客攻击能力和红客防御能力的可达理论极限.对黑客来说,如果想“真正成功”地把红客打败k次,那么一定有某种技巧,使他能够在k/C次进攻中,以任意接近1的概率达到目的;如果黑客经过n次攻击,获得了S次“真正成功”,那么一定有S≤nC.对红客来说,如果想"真正成功"地把黑客挡住R次,那么一定有某种技巧,使得他能够在R/C次防御中,以任意接近1的概率达到目的.反过来,如果红客经过N次防卫,获得了R次“真正成功”,那么一定有R≤ND.这里C和D分别是“攻击信道”和“防御信道”的信道容量.如果C<D,那么黑客输;如果C>D,那么红客输;如果C=D,那么红黑实力相当.