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2016年第39卷第6期刊出日期：2016-12-28 上一期下一期

论文

重叠复用原理下加性白高斯噪声信道的容量
李道本
北京邮电大学学报. 2016, 39(6): 1-10. DOI:10.13190/j.jbupt.2016.06.001
摘要 ( 368 ) PDF ( 982 ) HTML 　　
为建立超大容量通信系统提供全新的理论依据，证明了在高斯白噪声干扰环境下，当信道传输函数H（f）的单边带宽限定为B时，仙侬仅利用时间域间隔为1/2B的独立样点荷载信息是不够的，还应该根据重叠复用原理，同时使用频率域间隔为B/K独立样点的重叠频域复用技术，使系统容量与K成正比.由于带宽为B信道冲击响应的持续时间T趋近于无穷，频率域独立样点间隔1/T为0，K不受限制；同理，当信道冲激响应函数h（t）的持续时间限定为T时，像正交频分复用那样仅利用频率域间隔为1/T的独立样点去荷载信息是不够的，还应该根据重叠复用原理，用时间域间隔为T/K独立样点的重叠时域复用技术，使系统容量与K成正比.由于冲击响应持续时间为T信道的带宽B趋近于无穷，时间域独立样点间隔1/2B为0，所以K不受限制.此外，还证明了重叠复用的实质是建立超大容量的独立并联高斯信道.
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基于水平集和凹点区域检测的粘连细胞分割方法
杨辉华, 赵玲玲, 潘细朋, 刘振丙
北京邮电大学学报. 2016, 39(6): 11-16. DOI:10.13190/j.jbupt.2016.06.002
摘要 ( 638 ) PDF ( 690 ) HTML 　　
为解决具有灰度不均匀、低对比度以及边缘模糊等缺陷的粘连细胞分割问题，提出结合水平集方法的轮廓提取和凹点区域检测的细胞分割方法.利用水平集方法可很好地解决曲线演化过程中的拓扑变化问题，结合细胞图像的区域信息和边缘信息，能有效提取细胞的边缘轮廓.该方法可最大限度地保留细胞边缘轮廓的几何特征.根据多边形的凹凸性，循环迭代检测粘连细胞轮廓上的凹点区域，确定细胞的粘连位置，最后确定粘连位置的分割连接线.对几十幅不同粘连细胞图像的分割实验结果表明，该方法易于实现，鲁棒性强，效果明显，细胞分割的平均准确率达到83.01%，优于分水岭及聚类分割方法.
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iOS平台无线健康监护系统
张金玲, 高志新
北京邮电大学学报. 2016, 39(6): 17-21. DOI:10.13190/j.jbupt.2016.06.003
摘要 ( 236 ) PDF ( 282 ) HTML 　　
为解决社区医疗和家庭健康监护设备功能单一的问题，提高心电和血氧健康监护设备的可靠性和便携性，在实验室自主研发生理参数采集设备的基础上，提出了一种基于蓝牙低功耗传输协议的手机无线心电和血氧健康监护系统.结合移动医疗思想，设计了蓝牙模块硬件、蓝牙低功耗协议栈、手机应用和文件服务器，实现人体心电和血氧参数的实时监控、显示和存储的功能.实验测试结果表明，该系统传输性能良好，体积小，便携性好，能满足日常健康监护的需求.
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改进的Polar码的最小和译码算法
洪银芳, 李晖, 王新梅
北京邮电大学学报. 2016, 39(6): 22-26. DOI:10.13190/j.jbupt.2016.06.004
摘要 ( 543 ) PDF ( 678 ) HTML 　　
提出了改进Polar码的最小和译码算法，修正了最小和译码算法中的节点更新公式，即利用分段线性函数来逼近置信度传播译码算法中的函数lncosh（x）.相比于最小和译码算法，改进的算法在增加少许复杂度的情况下，增强了译码性能.相比于置信度传播译码算法，该算法在几乎不损失性能的情况下，大大降低了算法的计算复杂度，更易于硬件实现.该算法是基于最小和算法和置信度传播算法提出的，是在复杂度和性能上的一种折中.仿真结果表明，改进的最小和译码算法与置信度传播译码算法的性能几乎相同，比最小和译码算法的性能好.
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基于HSV和CLAHE的复制粘贴篡改检测算法
张伟伟, 杨正洪, 牛少彰
北京邮电大学学报. 2016, 39(6): 27-32. DOI:10.13190/j.jbupt.2016.06.005
摘要 ( 345 ) PDF ( 363 ) HTML 　　
针对现有的局部特征提取算法，如尺度不变特征变换、加速稳健特征等对面积较小的篡改区域和平滑区域无法准确提取特征点进行复制粘贴篡改检测的问题，提出了一种基于色调、饱和度、明度（HSV）颜色空间和限制对比度自适应直方图均衡化（CLAHE）的2阶段篡改检测方法.第1阶段，将待检测图像从红、绿、蓝颜色空间转换到（HSV）颜色空间进行加速稳健特征提取；第2阶段，针对平滑区域的篡改，通过CLAHE算法对图像进行特征增强之后，再采用加速稳健特征进行特征提取；然后利用广义2近邻算法进行特征匹配，并利用随机抽样一致性算法剔除错误的匹配点；最后通过形态学操作实现篡改区域的标示定位.实验结果表明，该算法能抵抗小面积区域和具有非显著视觉特征的平滑区域复制粘贴篡改，并对旋转、缩放等后处理攻击具有一定的鲁棒性.
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大气散射校正静态实时偏振图像去雾技术
夏璞, 刘学斌
北京邮电大学学报. 2016, 39(6): 33-36,71. DOI:10.13190/j.jbupt.2016.06.006
摘要 ( 429 ) PDF ( 503 ) HTML 　　
为了在雾霾天气下实现静态实时图像去雾，研究了大气衰减模型，分析了大气溶胶对成像的影响和大气散的射校正方法，提出了偏振去雾方法的技术原理.利用斯托克斯参数和穆勒矩阵实现原始数据的静态获取，基于偏振测量结果实现天空区域的实时提取，通过提取结果定性和定量分析，找到了偏振角范围和大气散射光强度阈值的规律性，实现了静态实时偏振去雾.静态实时偏振去雾方法将原始数据由不确定的偏振图像改变为固定的偏振图像，克服了对手动操作和主观评价的依赖，简化了去雾流程，解决了复杂的全局参数估计问题，提高了图像复原的准确度.所提出的静态实时偏振去雾方法为雾霾天气下高分辨、高稳定性和高实时性成像提供了新的理论和技术手段.
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MBER优化用于宽带功放通信系统
楼建明, 朱仁祥, 郑悠, 钟秋波
北京邮电大学学报. 2016, 39(6): 37-41. DOI:10.13190/j.jbupt.2016.06.007
摘要 ( 368 ) PDF ( 413 ) HTML 　　
针对通信系统中宽带功率放大器引起的非线性失真问题，提出了最小差错概率（MBER）算法，以优化非线性均衡器参数，并采用非线性均衡器与数字预失真器对功率放大器非线性失真进行联合补偿.预失真用于减少非线性失真对带外的干扰，非线性均衡器用于减少带内失真.仿真结果表明，基于MBER算法的非线性均衡器性能优于基于最小均方误差算法的均衡器；联合线性化简化了预失真器的结构，并可获得更优的误码率性能.
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QoS预测机制的个性化云媒体服务选择
唐瑞春, 方丽华, 庞敏, 许晓伟, 丁香乾
北京邮电大学学报. 2016, 39(6): 42-46. DOI:10.13190/j.jbupt.2016.06.008
摘要 ( 317 ) PDF ( 257 ) HTML 　　
针对现有云媒体服务选择算法服务质量（QoS）不高和用户满意度低的问题，提出了一种基于QoS预测机制的个性化云媒体服务选择算法.首先，建立信任度模型，并将其引入用户相似度的计算来优化近邻用户，再利用协同过滤方法计算未知服务的QoS值，选出QoS较高的候选服务；其次，利用逼近理想解排序方法，选择并提供给用户符合其偏好的云媒体服务，进而提高用户满意度.仿真实例说明了该算法的有效性.
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一种基于死亡节点与半径调度的LEACH覆盖保持协议
董颖, 倪佳伟, 吴昊, 崔梦瑶, 王雨后
北京邮电大学学报. 2016, 39(6): 47-52. DOI:10.13190/j.jbupt.2016.06.009
摘要 ( 280 ) PDF ( 282 ) HTML 　　
提出了一种基于死亡节点与半径调度的低功耗自适应集簇分层型（LEACH）覆盖保持协议，对簇头的随机选择机制进行了阈值的联合优化，采用泰森多边形对簇头节点进行Voronoi图划分，并根据簇头节点和簇内节点覆盖半径的不同进行分簇.在增大簇头节点通信半径及减小簇内节点的通信半径时，同时考虑网络中死亡节点数目，修正簇头节点的阈值选择公式，根据该阈值对网络的簇数重新选择和分簇.仿真结果表明，该算法对网络的覆盖度可保持在1 700轮左右，提高了网络的数据传输能力，延长了生命周期.
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室内双极化MIMO系统信道特性
李艺伟, 汤璇, 林邦姜, 张士灏
北京邮电大学学报. 2016, 39(6): 53-56. DOI:10.13190/j.jbupt.2016.06.010
摘要 ( 498 ) PDF ( 600 ) HTML 　　
为了研究双极化多输入多输出（MIMO）系统的信道特性，进行了室内信道测量实验，通过Elektrobit多维信道探测器获得视距和非视距场景下的信道冲激响应.对功率时延谱、均方根时延扩展、信道容量和交叉极化鉴别率等信道参数进行分析，得出电波在水平极化、垂直极化和双极化下不同的传播机理.仿真结果表明，双极化MIMO系统有利于多径分量的产生，相比于单极化系统有显著的信道容量优势.仿真结果对于室内MIMO系统的设计以及系统级和链路级仿真有一定的参考价值.
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Massive MIMO网络中低复杂度的MMSE检测方法
汪彬, 常永宇, 权威, 张戬
北京邮电大学学报. 2016, 39(6): 57-61. DOI:10.13190/j.jbupt.2016.06.011
摘要 ( 479 ) PDF ( 930 ) HTML 　　
设计出大规模多入多出（massive MIMO）网络中一种有效、低复杂度的最小均方误差（MMSE）接收机结构.该接收机基于最陡下降和最小均方算法，能够避免大规模矩阵求逆运算.数学推导结果证明，这2种算法应用于MMSE检测时是收敛的.此外，分析了影响收敛速度的因素.仿真结果表明，应用于Massive MIMO网络中时该接收机收敛速度较快，切实可行.
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U-OFDM可见光通信系统的高性能符号同步算法
霍佳皓, 周娴, 皇甫伟, 涂佳静, 杜志远
北京邮电大学学报. 2016, 39(6): 62-66. DOI:10.13190/j.jbupt.2016.06.012
摘要 ( 439 ) PDF ( 512 ) HTML 　　
为了提高可见光通信系统的传输效率和抵抗自由空间的多径效应，对单极性正交频分复用技术（U-OFDM）进行了研究.由于U-OFDM信号具有单极性特点，现有的同步算法中还没有针对U-OFDM系统结构的同步算法.鉴于此，提出了一种新的基于负镜像训练序列的符号同步算法，该算法在很低信噪比的情况下也能取得良好的同步效果.
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基于信源编码的可恢复数据融合隐私保护方案
许建, 杨庚, 陈正宇, 王海勇, 王倩倩
北京邮电大学学报. 2016, 39(6): 67-71. DOI:10.13190/j.jbupt.2016.06.013
摘要 ( 455 ) PDF ( 317 ) HTML 　　
提出了基于信源编码技术的无线传感器网络可恢复数据融合隐私保护方案.借助于节点数据相关性对隐私数据进行信源编码，实现了数据隐藏和压缩，对编码后的数据进行了形式转换和拼接，以进行原始数据的恢复，同时利用聚合签名技术鉴别数据的完整性.实验结果表明，该方案能在有效保护数据隐私性、减少数据传输量的基础上，实现对原始感知数据的恢复.
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一类Petri网系统建模与可达性分析的STP方法
韩晓光, 陈增强, 张奎泽, 刘忠信, 张青
北京邮电大学学报. 2016, 39(6): 72-76. DOI:10.13190/j.jbupt.2016.06.014
摘要 ( 263 ) PDF ( 212 ) HTML 　　
基于矩阵半张量积（STP）方法研究了一类Petri网系统（PNSs）的建模和可达性问题.首先，利用STP将这类PNSs的动态演化表示为离散时间双线性方程；然后，给出了这类PNSs的变迁-状态邻接矩阵的定义，利用所建立的双线性方程和变迁-状态邻接矩阵给出了这类PNSs状态可达性判别的几个充要条件，同时设计了计算这类PNSs任意两可达状态的所有路径的有效算法；最后，用实例说明了所得结果的可行性与有效性.
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研究报告

基于矩阵求逆化简的大规模MIMO系统线性信号检测
申滨, 华权, 王倩, 赵书锋
北京邮电大学学报. 2016, 39(6): 77-81. DOI:10.13190/j.jbupt.2016.06.015
摘要 ( 303 ) PDF ( 563 ) HTML 　　
在大规模多输入多输出（MIMO）系统上行链路中，当基站端天线数远大于单天线用户数时，传统的最小均方误差（MMSE）检测算法能达到接近最优的线性信号检测性能.但是，MMSE算法涉及复杂的矩阵求逆，导致其难以快速有效地实现.为了平衡检测性能和计算复杂度之间的关系，对比分析了基于多项式展开的近似矩阵求逆方法和基于线性方程迭代求解的等效矩阵求逆方法，并将其应用于软判决检测中，充分利用了信道编译码的软信息，在降低检测算法复杂度的同时达到接近最优的检测性能.
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一种能量有效的RPL多路径数据分发机制
朱立才, 王汝传, 杨浩, 沙超
北京邮电大学学报. 2016, 39(6): 82-87. DOI:10.13190/j.jbupt.2016.06.016
摘要 ( 363 ) PDF ( 332 ) HTML 　　
针对低功耗有损网络路由协议（RPL）能耗不均衡问题，提出一种能量有效的RPL多路径数据流分配算法.建立了一种更加符合实际的节点能量消耗模型，提出一种能量离散程度度量标准，以有效判定节点的能量均衡程度.基于该度量，提出一种快速求解算法，以获得数据的最优分发方案.实验结果表明，所提出的RPL多路径数据流分配算法均衡了节点的能量消耗，提高了路由的可靠性，延长了网络的生存时间.
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基于混合特征的运动目标跟踪方法
任楠, 杜军平, 朱素果, 李玲慧, JangMyung Lee
北京邮电大学学报. 2016, 39(6): 88-92,98. DOI:10.13190/j.jbupt.2016.06.017
摘要 ( 384 ) PDF ( 283 ) HTML 　　
为了应对运动目标跟踪任务中目标的尺度、光照变化和形变等情况，提出了一种基于混合特征的运动目标跟踪方法——SoH-DLT，综合考虑了运动目标的轮廓特征和细节特征.在粒子滤波跟踪过程中引入方向直方图描述目标轮廓特征，保证与目标最相似的粒子在尺度、光照变化和形变的情况下仍能获得较高的置信度，并作为跟踪结果输出.结合深度学习获得的高层特征和具有尺度不变性的加速鲁棒特征计算粒子权重，提高了复杂运动场景下目标跟踪的准确度，强化了SoH-DLT方法对尺度变化运动目标跟踪的鲁棒性.实验结果表明，SoH-DLT与其他方法相比获得了更好的跟踪效果.
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ASIC芯片OpenFlow交换机设计与实现
费宁, 陈春玲, 毛燕琴
北京邮电大学学报. 2016, 39(6): 93-98. DOI:10.13190/j.jbupt.2016.06.018
摘要 ( 308 ) PDF ( 334 ) HTML 　　
以博通公司专用集成电路（ASIC）芯片交换机为例，深入研究了OpenFlow表项映射至芯片三态内容寻址存储器和传统转发寄存器的机制，以达到充分利用现有ASIC资源的目的.在工业界主流交换机上进行测试的结果表明，该方案实现的OpenFlow交换机完全可行，并具备较好的实用性和扩展性.
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权重均衡优化的Web用户行为的信任评估
田立勤, 李君建, 毋泽南
北京邮电大学学报. 2016, 39(6): 99-103,130. DOI:10.13190/j.jbupt.2016.06.019
摘要 ( 373 ) PDF ( 423 ) HTML 　　
针对Web用户信息的安全问题，提出了一种主客观相结合的用户行为信任评估模型.通过熵权法确定客观权重，通过层次分析法确定主观权重，进一步得到优化的集成权重.通过引入基于滑动窗口的长期量化评估机制和对不同类型证据的无量纲化处理，最终计算出用户行为的信任评估值.实际应用和理论分析结果表明，该模型在满足主、客观相对平衡的优化条件下，可以更准确地得出单次和长期用户行为的信任评估值，对诸如电子商务、网络金融等关键网络应用用户行为的高可靠性判断奠定了坚实的理论和实践基础.
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Kalman滤波-BP神经网络在执行机构自主定位中的应用
胡燕祝, 李雷远
北京邮电大学学报. 2016, 39(6): 110-115. DOI:10.13190/j.jbupt.2016.06.021
摘要 ( 375 ) PDF ( 441 ) HTML 　　
在执行机构对目标物体进行自主定位过程中，定位误差的实时计算、误差修正和状态分析往往比较困难.为此，提出基于三帧差法的Kalman滤波算法进行末端动态捕捉，利用反向传输（BP）神经网络分类思想进行目标识别，基于点云库的点云提取和处理算法，获得末端和目标物体的空间坐标.最后，将散乱点群进行网格化和3D空间插值.实验结果表明，算法能实时检测并跟踪运动末端，预测精度达到99%，且目标物体的识别率为99%，并可在短时间内修正定位误差，使末端中心点逐步收敛到目标质心，自主定位成功.用三维拟合法对算法的有效性进行验证，并对定位过程进行了状态分析.新算法能完成执行机构的自主定位，省去了相机标定过程，提高了系统效率.
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机会传感网络移动节点连通度的影响因素
刘琳岚, 刘群, 郭凯, 韩洋
北京邮电大学学报. 2016, 39(6): 116-120. DOI:10.13190/j.jbupt.2016.06.022
摘要 ( 223 ) PDF ( 145 ) HTML 　　
针对机会传感网络基于节点移动实现网络通信的特点，考虑到影响移动节点连通度的因素，提出了机会传感网络的移动节点连通度模型，实现了对移动节点连通度的刻画.在区域划分的机会传感网络中，分析了移动节点时间序列特征因子，得到与特征因子相关的影响移动节点连通度的因素.利用一元回归得到影响因素与时延的关系，通过回归组合分析得到移动节点的连通度模型.仿真结果表明，该模型能够反映机会传感网络移动节点的连通度.
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