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北京邮电大学学报

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本期目录

综述

  • 通信-感知-计算融合:6G愿景与关键技术
  • 闫实, 彭木根, 王文博
  • 北京邮电大学学报. 2021, 44(4): 1-11. DOI:10.13190/j.jbupt.2021-081
  • 摘要 ( 3975 )     PDF ( 3260 ) HTML( 3260 )       
  • 无人驾驶、无人机应急通信、沉浸式拓展现实、工业互联网等新兴智能服务依赖于环境多维信息感知和超强算力,对传输速率、端到端时延、可靠性和功耗等都提出了极高的要求.为了提升第6代移动通信系统(6G)的网络内生智能感知和算力自适应能力,急需对通信-感知-计算(通感算)融合理论和关键技术进行研究.首先概述了面向6G通信-感知-计算融合的应用需求;然后提出了通感算融合链路级和系统级的关键技术,包括通感算一体化融合技术、多源信息数据处理、多维资源管理等,阐述了这些关键技术的原理、方法和性能等;最后探讨了技术挑战和未来的发展方向.
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论文

  • 面向高速移动场景的F-OFDM并行干扰消除技术
  • 秦伟, 胡春静, 彭木根, 刘喜庆
  • 北京邮电大学学报. 2021, 44(4): 12-18. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-236
  • 摘要 ( 602 )     PDF ( 337 ) HTML( 337 )       
  • 针对第5代移动通信系统(5G)中复杂的传播环境和高速移动引起的多普勒扩展问题,提出了一种基于滤波正交频分复用(F-OFDM)系统的增强并行干扰消除(PIC)方案,以抑制多普勒扩展导致的严重子载波间干扰.在发送端将数据流分成2个分支,分别经过逆快速傅里叶变换和快速傅里叶变换信号处理模块,在接收端采用等增益合并算法组合两路分支信号,以提高信干比.仿真结果表明,在5G频段的高速移动场景中,所提出的PIC-F-OFDM方案与现有方案相比具有更低的误码率,并能充分利用子带间灵活载波参数配置的优势,满足不同类型业务的通信需求.
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  • 基于载波相位差值的室内Wi-Fi定位方法
  • 何维, 岳紫颖, 周牧, 田增山
  • 北京邮电大学学报. 2021, 44(4): 19-25. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-253
  • 摘要 ( 645 )     PDF ( 331 ) HTML( 331 )       
  • 到达角(AoA)的角度分辨力低,导致基于信道状态信息(CSI)的AoA定位精度难以突破亚米级.为了提升定位精度,提出了一种基于载波相位差值的室内Wi-Fi高精度定位方法.首先,提取CSI中心频点子载波的相位信息和直视路径的信号飞行时间,通过虚拟参考点构建载波相位差分定位模型,实现目标初始定位;然后,结合目标初始定位位置,采用虚拟基线约束的方法实现整周模糊求解;最后,提出基于扩展卡尔曼滤波的载波相位定位优化算法,得到目标精确位置.此外,通过实验对比了直线和任意路径下的动态定位结果,所提定位方法的中值定位误差在0.25 m以内,具有更高的准确性和可靠性.
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  • 透镜天线毫米波MIMO系统中基于开关结构的HBF算法
  • 李虎, 韦再雪, 程振桥, 杨鸿文
  • 北京邮电大学学报. 2021, 44(4): 26-33. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-242
  • 摘要 ( 596 )     PDF ( 249 ) HTML( 249 )       
  • 为了解决毫米波大规模多输入多输出(MIMO)通信系统中复杂的硬件成本和能量损耗的问题,提出了单用户系统中基于自适应开关结构的透镜天线阵列波束赋形方案.与传统均匀线性阵列相比,该方案在不显著降低性能的前提下,可降低波束赋形的硬件成本和能量损耗.结合块对角化(BD)迫零算法,将所提出的混合波束赋形(HBF)方案推广到多用户通信系统,同样可获得较高的频谱效率.
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  • 基于层次化类别嵌入的电力ICT系统故障分类
  • 李建桂, 梁越, 高鹏飞, 刘绍华, 马应龙
  • 北京邮电大学学报. 2021, 44(4): 34-40. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-271
  • 摘要 ( 590 )     PDF ( 194 ) HTML( 194 )       
  • 为解决电力信息通信客服系统在故障研判时存在故障分类准确率低甚至误分的问题,提出基于层次化类别嵌入的文本分类方法,进行电力信息通信系统故障识别.首先,基于电力信息通信系统故障的用户保修工单文本数据构建电力信息通信系统层次化电力故障标签;其次,提出了基于层次化深层金字塔卷积神经网络和基于层次化中断循环神经网络2种层次化文本分类方法,采用层次化类别嵌入方法逐层进行故障类型分类.实验结果表明,基于层次化深层金字塔卷积神经网络的方法效果最优,可以提供高效、准确的故障识别服务.
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  • 一种基于风险传播的信息系统风险评估方法
  • 杨宏宇, 张乐, 张良
  • 北京邮电大学学报. 2021, 44(4): 41-48. DOI:10.13190/j.jbupt.2021-019
  • 摘要 ( 683 )     PDF ( 272 ) HTML( 272 )       
  • 传统信息系统的风险评估方法未考虑节点的状态变化和风险的传播方向,且评估结果的准确性受专家主观性的影响,对此,提出了一种基于风险传播的信息系统风险评估方法.首先,确定节点的初始状态转移概率矩阵,并根据攻击属性对矩阵进行修正,得到节点状态转移概率;其次,基于系统风险传播网络拓扑图和节点属性值计算节点在各方向的传播概率;然后,利用三参数区间数方法获取节点威胁事件的量化值;最后,根据风险评估方法计算各节点的风险值.实验结果表明,基于风险传播方法的评估流程更客观、合理,可提高信息系统风险评估的整体性和准确性.
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  • 粒子群优化的模糊粗糙集双约简算法
  • 刘占峰, 潘甦
  • 北京邮电大学学报. 2021, 44(4): 49-55. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-237
  • 摘要 ( 510 )     PDF ( 247 ) HTML( 247 )       
  • 为了提升下游模型的性能,获得质量更好的约简数据集,提出基于粒子群优化(PSO)的模糊粗糙集特征和实例联合选择算法,引入基于ε-双约简的适应度函数来评估约简集的质量,引导搜索过程快速逼近最优解.实验结果表明,基于PSO算法的模糊粗糙集双约简算法有效约简了实例和特征,获得了高质量的约简集,在分类任务中取得了优于原始数据集的准确度.
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  • 航天器屏蔽电缆电磁辐射的分析与测试
  • 张玉廷, 徐军, 李冉
  • 北京邮电大学学报. 2021, 44(4): 56-61. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-232
  • 摘要 ( 524 )     PDF ( 259 ) HTML( 259 )       
  • 为了减小屏蔽电缆对航天器的影响,提出了基于传输阻抗和屏蔽层共模信号的电磁辐射分析方法.采用Kley模型分析内导体与屏蔽层之间的传输阻抗,将共模信号进行电流元分解;采用赫兹偶极子等效模型分析电缆的电场辐射.用辐射法测试屏蔽电缆的电磁辐射,以实现在常规电磁兼容性实验室开展测试的目标.仿真分析和实验结果证明,该方法可对屏蔽电缆的电磁辐射进行有效地分析和测试,可应用于航天器电缆的电磁兼容性分析和测试.
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  • 基于QoE的MIMO-NOMA系统功率分配方案
  • 胡相格, 吴广富, 李涛, 彭德义
  • 北京邮电大学学报. 2021, 44(4): 62-67. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-261
  • 摘要 ( 511 )     PDF ( 336 ) HTML( 336 )       
  • 在多输入多输出非正交多址接入(MIMO-NOMA)系统中,衡量通信质量时仅仅考虑了用户的服务质量(QoS),而没有考虑用户终端的满意度.为此,提出一种基于Stackelberg博弈的优化用户体验质量(QoE)的动态定价功率分配算法.在网页浏览业务场景下,用平均意见分数(MOS)值来衡量用户终端的满意度,将用户设置为买方,基站设置为卖方,小区内各用户从基站处以瞬时单位功率价格购买功率,提升其MOS值;同时,卖方基站不断调整单位功率价格,以实现自身最大化收益,最终达到Stackelberg均衡.仿真结果表明,所提算法与基于QoS的功率分配算法相比,在公平性上提升了22.73%;与传统的定价算法相比,在吞吐量和MOS值上有明显提升;与基于凸差规划的功率分配算法相比,在时间复杂度上有明显降低.
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  • 基于多属性决策模型的雾计算用户关联算法
  • 申滨, 刘笑笑, 黄晓舸
  • 北京邮电大学学报. 2021, 44(4): 68-74. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-221
  • 摘要 ( 431 )     PDF ( 245 ) HTML( 245 )       
  • 针对密集异构蜂窝网络中的雾计算用户关联选择问题,提出一种基于多属性决策模型的雾计算用户关联算法.通过对关键性能指标的选取和建模以及对组合权重的设计,达到调节属性优先级的目的.同时,设计了综合评判指标,实现了对多个属性的联合优化.仿真结果表明,所提方案不仅能对用户体验的质量和系统性能进行权衡处理,还能够平衡业务流量的分配,有效降低关联时延和系统能耗.
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  • 遗传-禁忌搜索优化的三维DV-Hop定位算法
  • 余修武, 黄露平, 刘永, 余昊, 李佩
  • 北京邮电大学学报. 2021, 44(4): 75-81. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-217
  • 摘要 ( 577 )     PDF ( 146 ) HTML( 146 )       
  • 为进一步提升无线传感器网络的定位精度和稳定性,提出了一种利用遗传-禁忌搜索法改进的三维distance vector-hop (DV-Hop)定位优化算法(TDGT).首先利用最优跳数、跳数调整因子以及锚节点距离误差加权值对DV-Hop中的节点间跳数和平均跳数进行改进和修正,降低了算法的定位误差;其次将具有快速搜索能力的禁忌搜索引入遗传算法中进行寻优,提升了算法的搜索效率和定位准确性.仿真结果表明,TDGT与现有的无线传感器网络定位算法相比,具有更佳的寻优搜索能力、定位精度和稳定性.
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  • 数据驱动的城镇智慧水务日用水量预测算法
  • 姚俊良, 薛海涛, 刘庆
  • 北京邮电大学学报. 2021, 44(4): 82-88. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-137
  • 摘要 ( 865 )     PDF ( 431 ) HTML( 431 )       
  • 针对国内某中小型自来水公司的实际供水情况,通过对比相关系数分析了天气等因素对日供水量的影响,确定了日用水量预测所需的输入参数;比较了3种用传统基于大数据的水量预测方法在该自来水公司中应用的性能,针对用传统方法预测误差较大的问题,提出引入前一日用水量和前8 h的用水量作为影响因素的改进方法.将所提方法在该自来水公司的信息系统中进行了实际测试,验证了所提算法的有效性.根据算法性能和实现复杂度,给出了适用于城镇水务的水量预测算法和算法执行形式,能够帮助水务企业提高水量预测精度,有效提升水资源的利用率.
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  • 面向Android支付破解应用的检测方法
  • 汤永利, 李星宇, 赵宗渠, 李运峰
  • 北京邮电大学学报. 2021, 44(4): 95-101. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-259
  • 摘要 ( 547 )     PDF ( 185 ) HTML( 185 )       
  • Android破解应用存在侵犯合法软件权益和传播恶意代码的风险.为有效检测Android平台上的支付破解应用,提出一种基于机器学习的检测方法.针对反汇编的字节码文件构建了支付语义信息调用控制流和支付数据库操作函数集,通过n-gram和重复代码子块长度统计方法构造相应特征集,最后构建带决策机制的多分类器检测模型以识别Android应用中不同的支付破解行为.实验结果表明,所提检测方法的模型检测精确率为85.24%,AUC值为0.87,与同类方法相比,对支付破解类应用的检测率有显著提高,有效解决了支付破解应用的检测问题.
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研究报告

  • 基于太赫兹通信的高空飞机编队组网研究
  • 何紫璇, 张碧玲, 杭冰清, 王莉
  • 北京邮电大学学报. 2021, 44(4): 102-108. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-270
  • 摘要 ( 602 )     PDF ( 303 ) HTML( 303 )       
  • 针对应用于航空通信场景的太赫兹通信,基于太赫兹波的高空传播特性,提出了同时包含确定信道和随机信道的高空太赫兹信道传输模型.对于确定数量的有人/无人飞机混合编队,以通信中断概率作为机间通信的可靠性指标,分析了给定中断概率阈值下高空太赫兹通信的最远机间距离.面向执行环境监测任务的飞机编队,提出了满足高空太赫兹通信可靠性指标的最大化编队监测面积的编队位置部署方案.仿真验证了理论推导的正确性,求解了最优编队部署,相比于考虑不完善的太赫兹高空信道模型,编队最优部署下的最大监测面积提升了约8%,为高速的高空组网提供有效支撑方案.
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  • 泊松簇过程部署的窄带蜂窝物联网性能分析
  • 王洪明, 姚媛媛, Wei Xiang, 李学华
  • 北京邮电大学学报. 2021, 44(4): 109-114. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-264
  • 摘要 ( 536 )     PDF ( 311 ) HTML( 311 )       
  • 针对窄带物联网(NB-IoT)与蜂窝移动网同频共存网络,借助随机几何理论工具,采用泊松簇过程建模NB-IoT用户节点位置,推导了异构网络上行链路的中断概率和用户传输容量的解析表达式,探究了簇半径以及NB-IoT基站部署密度对网络中断性能和用户传输容量的影响,对比了基于泊松点过程建模异构网络的中断性能.理论分析和仿真结果表明,调整簇半径和NB-IoT基站的部署密度能够有效提升共存网络的中断性能和用户传输容量.
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  • 双重注意力充分组合评论特征的推荐模型
  • 李剑, 刘鹏, 刘维
  • 北京邮电大学学报. 2021, 44(4): 115-120. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-250
  • 摘要 ( 486 )     PDF ( 260 ) HTML( 260 )       
  • 针对基于评论文本推荐系统的特征没有充分组合的问题,提出一种利用双重注意力实现评论特征组合的推荐模型.首先利用经情感分类任务微调后的编码模型对评论文本进行编码,得到对应的特征向量;然后利用双线性内积计算用户与商品之间评论特征向量的交叉注意力,实现用户和商品之间评论特征的交叉组合;再利用多头自注意力实现用户和商品对应评论特征的自组合,得到用户和商品最终的特征表示.在真实数据集上的实验结果表明,所提模型的均方误差相比其他模型下降了1.43%.
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  • 基于鼠标行为时频联合分析的用户可信认证
  • 易茜, 黎伟, 易树平, 谢俊东
  • 北京邮电大学学报. 2021, 44(4): 121-128. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-244
  • 摘要 ( 470 )     PDF ( 238 ) HTML( 238 )       
  • 提出了一种基于时频联合分析的鼠标动力学认证方法.对用户操作鼠标行为的连续时序信号进行小波包变换,依据不同频带的子信号提取其时频联合分布特征,并使用递归特征消除法筛选出特征.采用随机森林算法建立用户独特的鼠标行为模式,据此进行用户身份认证.为验证方法的有效性,采取单因素实验设计,以特征分析方法为唯一因素,采集真实网络环境中40个用户在31个月内的鼠标行为数据,对其中18个用户分别采用时序分析和时频联合分析提取并筛选特征;使用相同算法建立用户鼠标行为模式,对比了基于2种特征分析方法的可信身份认证系统的性能差异.结果显示,相比时序分析方法,所提方法将可信身份认证的操作特性曲线下的面积从97.02%提升为99.10%.
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  • 基于BERT-BiLSTM-CRF的法律案件实体智能识别方法
  • 郭知鑫, 邓小龙
  • 北京邮电大学学报. 2021, 44(4): 129-134. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-241
  • 摘要 ( 702 )     PDF ( 312 ) HTML( 312 )       
  • 在智能法务系统应用中,人工智能自然语言处理相关技术常采用静态特征向量模型,算法效率低,精度偏差较大.为了对法律文本中的案件实体进行智能识别,提高案件的处理效率,针对动态字向量模型提出以基于转换器的双向编码表征模型作为输入层的识别方法.在其基础上通过融合双向长短期记忆网络和条件随机场模型,构建了高精度的法律案件实体智能识别方法,并通过实验验证了模型的性能.
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