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2018年第41卷第4期刊出日期：2018-08-28 上一期下一期

论文

基于SDN拓扑集中更新的NDN路由策略
尹弼柏, 刘江, 张然, 黄韬, 刘韵洁
北京邮电大学学报. 2018, 41(4): 1-8. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-027
摘要 ( 472 ) PDF ( 378 ) HTML 　　
基于软件定义网络（SDN）拓扑集中更新的命名数据网络（NDN）路由策略，将路由的2个关键功能分离，拓扑更新功能集中置于SDN控制器中，而路由计算功能分布式地置于NDN内容节点中.同时，对网络拓扑进行负载加权预处理，在考虑网络状态的前提下，可优化路由计算.仿真结果表明，在基于SDN拓扑集中更新的NDN路由策略中，内容请求数据流的首包时延平均降低了90%，SDN控制器的负荷平均降低了10%~30%，全网实现了有效的负载均衡.
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基于极化多维星座调制的OFDM物理层安全通信机制
刘喆, 张巧遇, 程明智
北京邮电大学学报. 2018, 41(4): 9-15. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-030
摘要 ( 415 ) PDF ( 328 ) HTML 　　
提出了一种基于极化多维星座的正交频分复用（OFDM）物理层安全通信机制，通过高维星座设计，可以有效地加密调制信息，保护无线通信的调制信息不被发现，从而保证无线通信的安全.在此基础上，推导并仿真了系统误码率性能和频谱利用率.仿真结果证明，OFDM极化多维星座调制方案可以有效防止窃听者获取调制信息，并且其误符号率及频谱效率都显著优于传统OFDM-QAM调制.
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一种基于查询聚类的物化视图动态调整策略
冯霞, 张江, 左海超
北京邮电大学学报. 2018, 41(4): 16-22. DOI:10.13190/j.jbupt.2017-234
摘要 ( 404 ) PDF ( 328 ) HTML 　　
为了提高数据仓库的查询响应性能，避免视图集频繁调整引发的"抖动性"，提出了一种基于查询聚类的物化视图动态调整策略，运用关联规则挖掘方法计算属性字段相似性，进而计算查询语句相似性，并对一个查询周期内的查询语句集进行聚类，产生候选视图集，根据效益模型计算候选视图的效益，再运用物化视图动态调整算法生成物化视图.在航空公司机票结算数据集上的实验结果表明，在单机环境和分布式环境下，较基准算法相比，所提出的方法均能显著提升数据仓库的查询响应性能，尤其是对高频查询语句的响应性能.
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基于寄生耦合单元的多频段微带天线设计
韩宇南, 袁思雨, 孙晓昱, 文正琳, 周俊
北京邮电大学学报. 2018, 41(4): 23-28. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-025
摘要 ( 683 ) PDF ( 860 ) HTML 　　
通过在金属贴片边缘增加寄生耦合单元，设计了单馈点、易共形的紧凑多频段微带天线.该微带天线由地面、馈电传递单元及其两侧边缘的一个曲折线形贴片寄生耦合单元和一个T形贴片寄生耦合单元组成.天线的谐振频率和带宽由2个寄生耦合单元的结构尺寸以及寄生单元与馈电传递单元之间的相互耦合共同确定，可以通过调整寄生耦合单元的结构参数独立调整各谐振频点.通过计算电磁学软件分析了各结构参数对谐振频率的影响，并仿真了一种典型情况的天线，其工作频段为0.972~0.988 GHz、2.178~2.27 GHz和3.293~3.356 GHz.该天线仿真和测试结果符合得很好，验证了可通过单馈点激励多个寄生耦合单元的方法有效地设计多频段天线.
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增量式模糊C有序均值聚类算法
刘永利, 郭呈怡, 王恒达, 晁浩
北京邮电大学学报. 2018, 41(4): 29-36. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-026
摘要 ( 405 ) PDF ( 359 ) HTML 　　
针对传统聚类算法难以处理大规模数据和对噪声数据敏感等问题，基于模糊C有序均值聚类算法（FCOM），结合single-pass和online增量架构，分别提出了single-pass模糊C有序均值聚类算法（SPFCOM）和online模糊C有序均值聚类算法（OFCOM）.SPFCOM和OFCOM算法首先对FCOM算法加权，然后以数据块为单位对数据集合进行增量式处理.实验结果表明，相较于对比算法，SPFCOM和OFCOM算法在聚类准确率方面得到了提高，还具有更强的鲁棒性.
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HEVC运动估计中SAD算法的动态可重构实现
蒋林, 武鑫, 崔继兴, 谢晓燕, 山蕊
北京邮电大学学报. 2018, 41(4): 37-43. DOI:10.13190/j.jbupt.2017-227
摘要 ( 519 ) PDF ( 215 ) HTML 　　
高效视频编码（HEVC）标准中引入的不对称分割模式导致运动估计算法中绝对差值和（SAD）运算量成倍增加.为了提高运动估计算法的执行效率，方便用户进行自主选择，设计了同时支持不对称分割模式开启和关闭2种执行模式以及执行模式间自由切换的可重构阵列结构.为了满足用户要求编码速度的同时，最大限度地利用可重构阵列处理器的资源，在阵列结构为16×16个处理元中通过加载16×8、16×4以及16×2个处理元的指令来进行阵列规模的动态重构，采用指令下发的方式将不同的指令发送到对应处理元进行相应配置.实验结果表明，所提出的可重构实现方式在硬件资源占用量接近条件下，相较于流水化实现处理时间减少了约35%，吞吐量提高了约0.4倍.该实现具有较高的执行效率，能够进行执行模式与阵列规模的切换，具有较好的灵活性.
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面向车联网实时应用场景的任务卸载决策算法
彭维平, 苏哲, 宋成, 贾宗璞
北京邮电大学学报. 2018, 41(4): 44-50. DOI:10.13190/j.jbupt.2017-256
摘要 ( 537 ) PDF ( 578 ) HTML 　　
为了解决当前车联网中节点处理任务的时效性问题，基于最优节点选取及任务卸载理论，提出了一种新的任务卸载决策方案.该方案对车联网场景下的任务卸载进行建模，构造出具有指向性的节点分布模型，利用最优节点选取算法对该模型进行节点预选取，通过一次或二次任务卸载预判机制，实现节点对任务的卸载决策.与传统的任务卸载决策相比，所提方案在任务卸载全过程中耗时更少，实时性更高.仿真结果验证了所提方法的有效性.
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基于干扰抑制的自适应MBSFN资源分配算法
陈雷
北京邮电大学学报. 2018, 41(4): 51-55. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-038
摘要 ( 438 ) PDF ( 400 ) HTML 　　
针对传统多播/广播单频网（MBSFN）资源分配算法主要以降低资源块使用数量为目标，并未考虑MBSFN的干扰抑制问题，提出了一种基于干扰抑制的自适应MBSFN资源分配算法（IS-ARAAM）.该算法对MBSFN区域拓扑关系进行数学建模，同时结合基站发射功率对MBSFN间同频干扰的影响，给出了完善的资源复用距离计算公式.仿真结果表明，IS-ARAAM算法在系统覆盖和速率上较传统算法均有明显改善，且能够通过调整资源复用距离来控制资源块消耗数量.
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基于熵和线性关系的两级流量异常检测方法
邱雪松, 张珣, 宋彦斌, 赵兵, 徐思雅
北京邮电大学学报. 2018, 41(4): 56-62. DOI:10.13190/j.jbupt.2017-257
摘要 ( 401 ) PDF ( 435 ) HTML 　　
提出了一种基于熵和线性关系的两级流量异常检测方法，综合考虑了流量异常检测方法的准确性和实时性要求.该方法在时间域上设定两级动态阈值，采用基于熵的方法对异常时间点进行检测，对熵值变化程度明显的时间点可使用一级阈值检测出来，而对熵值变化程度处于一级阈值和二级阈值之间的时间点采用基于线性关系的方法再次进行检测，并通过定义的报警触发函数识别异常类型.仿真实验结果证明，该方法在准确性和实时性方面优于现有的方法.
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大规模MIMO系统中基于WMMSE的混合预编码算法
魏敏, 汤文杰, 滕颖蕾, 陈广泉, 宋梅
北京邮电大学学报. 2018, 41(4): 63-68. DOI:10.13190/j.jbupt.2017-248
摘要 ( 564 ) PDF ( 635 ) HTML 　　
为提高大规模多输入多输出（MIMO）系统复用增益，降低天线硬件成本，提出一种基于全阵列天线结构的混合预编码算法.以多用户加权最小均方误差为优化目标，综合考虑天线结构硬件限制、用户公平性和功率限制，采用数字—模拟混合式两级预编码与最优一级数字预编码最大逼近的方法求解两级混合预编码.仿真结果表明，所提算法能最大限度地减小所求混合预编码矩阵与最优一级预编码矩阵的误差，具有较好的收敛性，可获得近乎最优的混合预编码性能增益.
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度量学习改进语义自编码零样本分类算法
陈祥凤, 陈雯柏
北京邮电大学学报. 2018, 41(4): 69-75. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-010
摘要 ( 399 ) PDF ( 303 ) HTML 　　
为改善零样本图像分类中相似度度量方法的鲁棒性，引入了一种用于零样本分类的度量学习方法.该方法由自编码构成，能在特征对齐后的语义嵌入空间中学习到最优的度量函数，用于计算测试样本特征和类标签的语义特征的相似度；然后利用近邻思想预测类别标签，进而避免产生不合适距离函数导致的分类错误.实验结果表明，与传统距离度量的算法相比，所提出的方法降低了识别错误率，在公开数据集AWA、CUB和ImNet-2上的分类准确率分别达到94.7%、63.7%和28.59%；同时表明了语义—视觉的映射方向比相反方向的识别准确率高出2.5%~10.1%.
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研究报告

FPGA异构加速卡电源完整性分析
杨正, 阚宏伟, 刘铁军, 张闯
北京邮电大学学报. 2018, 41(4): 76-80. DOI:10.13190/j.jbupt.2017-238
摘要 ( 483 ) PDF ( 852 ) HTML 　　
以现场可编程门阵列（FPGA）为核心构建了高性能、高密度异构加速卡.基于目标阻抗设计方法，对解耦电容和电路进行了交流和直流分析，并给出了电源完整性后仿结果，验证了该分析方法的有效性.最后给出了该FPGA异构加速卡在图像识别中的应用实例，并与中央处理器、图形处理器的性能作了对比.
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基于Bootstrap-SVR-SOC的小子样结构机构可靠性分析方法
马宇鹏, 张建国, 邱继伟
北京邮电大学学报. 2018, 41(4): 81-85. DOI:10.13190/j.jbupt.2017-230
摘要 ( 457 ) PDF ( 291 ) HTML 　　
针对实际工程中小子样结构机构可靠性分析的问题，提出了Bootstrap—支持向量回归（SVR）—二阶累计量（SOC）方法框架和多阶矩虚拟样本容量扩充方法，增强了扩充后样本的客观性；将Bootstrap与SVR方法结合，构建出结构机构可靠性极限状态函数，并利用SOC方法计算可靠度指标.最后，应用摆动导杆机构的仿真算例验证了新方法的有效性.
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基于最大相关信息系数的FCBF特征选择算法
张俐, 袁玉宇, 王枞
北京邮电大学学报. 2018, 41(4): 86-90. DOI:10.13190/j.jbupt.2017-229
摘要 ( 877 ) PDF ( 749 ) HTML 　　
在相关性快速过滤特征选择算法（FCBF）基础上，通过最大相关系数的方式改进FCBF算法.首先，通过最大相关系数和对称不确定性度量准则，计算出每个特征与标签之间的相关度量值，并按照数值大小顺序进行排序；其次，通过最大相关系数和近似马尔可夫毯原理进行无关特征和冗余特征的筛选，最终选择出最优特征子集.在加利福尼亚大学欧文分校的机器学习库（UCI）的8个公开数据集中进行对比实验结果表明基于最大相关系数的特征选择算法（NFCBF）总体优于FCBF算法，它所选择出特征数比FCBF算法所选择特征数平均少了3.625个，分类准确率平均提高了0.075%.与互信息最大算法（MIM）、最少的绝对收缩和选择算法（Lasso）和岭算法（Ridge）等相比也具有明显的优势.
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基于改进蚁群的BP神经网络WSN数据融合算法
余修武, 刘琴, 李向阳, 张可, 肖人榕
北京邮电大学学报. 2018, 41(4): 91-96. DOI:10.13190/j.jbupt.2017-262
摘要 ( 457 ) PDF ( 467 ) HTML 　　
为了保证无线传感器网络（WSN）在深井中能有效地工作，提出了一种改进蚁群的反向传播（BP）神经网络WSN数据融合算法（IFA-IACOBP）.通过规划蚂蚁运动方向和引入节点剩余能量对蚁群算法启发因子进行改进，优化蚂蚁下一跳节点选择概率，利用改进后的蚁群算法对BP神经网络进行优化，引入井下WSN数据融合，数据经两级融合处理后，能去除大部分冗余信息.仿真实验结果表明，IFA-IACOBP算法能有效减少网络数据通信量，提高数据实时性，降低网络能耗，延长网络寿命.
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高速率GNSS电文多进制编码调制技术
靳舒馨, 姚铮, 贾深惠, 陆明泉
北京邮电大学学报. 2018, 41(4): 97-103. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-009
摘要 ( 566 ) PDF ( 644 ) HTML 　　
为解决导航电文信息速率制约导航系统性能的问题，提出了一种基于码移键控调制和多进制低密度奇偶校验码的新型全球卫星导航系统（GNSS）信号编码调制技术.在-130 dBm的接收电平、误码率不大于10^-7的指标下，该技术可以达到1 500 bit/s的有效信息速率，并且具有信号结构简单、与现有GNSS信号兼容性强等优势.理论分析和仿真结果证明，该技术突破了现有卫星导航信号体制下的信息速率极限，能够克服复杂信号结构造成的难以独立捕获跟踪的问题，在卫星导航系统中有比较重要的实用价值.
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适用于无线医疗传感网的身份认证协议
张俊松, 张启坤, 甘勇, 孟颍辉
北京邮电大学学报. 2018, 41(4): 104-109. DOI:10.13190/j.jbupt.2017-250
摘要 ( 339 ) PDF ( 353 ) HTML 　　
针对现有无线医疗传感器网络环境下身份认证协议在登录和密码更新阶段效率低下的问题，提出了一种基于椭圆曲线加密的身份认证协议.该协议可快速检测不正确的输入，将Hash函数与椭圆曲线加密算法相结合，使登录和密码更新阶段更有效.通过形式化分析工具BAN逻辑和仿真实验对该协议进行安全及性能分析，发现其可以抵御常见的攻击，如仿冒、重放、在线或离线密码猜测等，同时在性能上也符合无线医疗传感器网络的应用需求.
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5G控制信道极化码的研究
吴湛击, 吴熹
北京邮电大学学报. 2018, 41(4): 110-118. DOI:10.13190/j.jbupt.2017-212
摘要 ( 803 ) PDF ( 684 ) HTML 　　
极化码是第五代移动通信（5G）的重要信道编码，是被用于增强移动宽带场景控制信道的纠错编码.TS 38.212协议规定的5G-Polar码存在3种码字结构，但没有给出设计的原因和对应的译码方法.为此，介绍了5G-Polar码的可靠性序列设计方法和速率匹配方法，并分析了不同类型的码字构造原理、关键特征及相应的译码算法.通过对不同结构类型Polar码的性能和复杂度的对比，分析了各种结构类型的适用条件及原因.同时，通过仿真定量地给出了5G-Polar码在短码条件下相比于LTE TBCC和5G-LDPC码的性能优势.
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设计模式自动识别的研究进展
王智广, 王雷
北京邮电大学学报. 2018, 41(4): 119-124. DOI:10.13190/j.jbupt.2018-034
摘要 ( 362 ) PDF ( 420 ) HTML 　　
简要介绍了设计模式自动识别领域的发展历程；从基于图论、形式化技术、软件度量和人工智能的设计模式识别四大类方法出发，对该领域的研究进行了综述；通过适用的模式类型、时间性能和能否完全自动化3个指标对四大类方法进行了比较；最后分析了当前研究存在的问题与不足，并指出了今后的研究方向.对各方法适用的模式类型、优缺点及内在联系进行了分析和讨论，从宏观上阐述了该领域的研究进展.
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