• 2023年 第46卷 第1期 刊出日期：2023-02-28 上一期 下一期

论文

• 面向多买家系统的频谱共享策略
• 尹志宁 刘文军
• 北京邮电大学学报. 2023, 46(1): 1-5.
• 摘要 ( 336 )     PDF ( 96 ) 　　
• 动态频谱共享带来同频干扰和安全问题,静态频谱共享又面临着频谱利用率低的问题。 为了引入一种无干扰、安全、有效的频谱共享技术,提出了一种应用于多买家系统的基于报童模型的静态频谱共享策略。 报童模型将业务需求看作一个动态变化的过程,因此租售策略需要周期性地进行调整。 通过理论分析得到了报童策略在一个租售周期中的使用方法,通过仿真结果得出了仿真场景下的最佳租售周期、最佳申请频谱量和最佳用户服务定价系数。 与传统的静态频谱共享策略相比,报童策略在不引入额外问题的前提下,能使系统利润更高、频谱利用率更高。
  
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• 预检测 GNSS 信号建模方法及 Viterbi 频率跟踪算法
• 张洪伦 陆明泉
• 北京邮电大学学报. 2023, 46(1): 6-11.
• 摘要 ( 255 )     PDF ( 152 ) 　　
• 对中频和零中频全球卫星导航系统(GNSS)信号数学模型进行推导,并进一步提出预检测 GNSS 信号建模方法,针对 3 种 GNSS 信号数学模型给出统一的噪声施加方法,通过理论分析和仿真证明基于 3 个模型的仿真平台具有等效性,预检测仿真平台等效地将数据采样率降低至 1 000 Hz 左右,降低了运算量,提高了仿真效率。 提出基于Viterbi 算法的频率跟踪方案,通过回溯法进行频率估计,基于预检测仿真平台进行仿真验证,静态场景下可以跟踪载噪比为 10 dBHz 的弱信号。
  
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• 基于元蒸馏的个性化联邦学习算法
• 孙艳华 史亚会 王朱伟 李萌 司鹏搏
• 北京邮电大学学报. 2023, 46(1): 12-18.
• 摘要 ( 567 )     PDF ( 224 ) 　　
• 联邦学习(FL)中客户端数据异构导致训练的统一模型无法满足每个客户端对性能的需求。 针对这一问题, 提出了一种个性化联邦学习算法———元蒸馏联邦学习,将知识蒸馏和元学习与 FL 结合,并将个性化过程嵌入 FL。在每次全局迭代中,每个客户端的本地模型(即学生模型)在蒸馏全局模型(即教师模型)的同时将自身情况反馈给教师模型并使其不断更新,从而获得一个更优的教师模型以进行个性化学习。 仿真结果表明,与现有个性化算法相比,所提算法在提高个性化精度的同时能在全局精度和个性化精度之间取得较好的折中。
  
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• 上下文信息多样聚合的图像修复算法
• 李海燕 晁艳静 余鹏飞 李海江 张榆锋
• 北京邮电大学学报. 2023, 46(1): 19-25.
• 摘要 ( 220 )     PDF ( 119 ) 　　
• 为解决现有算法修复大面积、不规则语义缺失图像时存在结构扭曲和纹理模糊的缺陷,提出了一种基于上下文信息的多样聚合图像修复算法。 首先,用编码器提取待修复图像的信息,估计缺失内容,经纹理信息生成模块融合来自各种感受野的上下文信息,增强缺失区域的结构与纹理信息;然后,经解码器恢复原始图像特征;最后,使用掩码匹配鉴别器对生成图像进行鉴别训练,结合对抗损失、重建损失、感知损失和风格损失共同优化模型,促进生成器合成清晰的纹理。 在公开数据集上,对所提算法进行训练和测试,实验结果表明,修复随机不规则大面积语义缺失图像时,所提算法可得到比对比算法更清晰合理的结构和纹理细节,其峰值信噪比和结构相似度等客观指标均优于对比算法。
  
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• 基于Transformer和MLP的眼底血管分割算法
• 荣震宇 刘建毅
• 北京邮电大学学报. 2023, 46(1): 26-31.
• 摘要 ( 491 )     PDF ( 172 ) 　　
• 为了解决眼底血管分割中存在的分割效果不佳、数据过拟合和正负样本不均衡等问题,提出了一种转换器(Transformer)和多层感知机(MLP)结合的眼底血管分割算法。 首先,为预防数据过拟合问题,训练图像在输入模型前会执行多种数据增强操作;其次,设计一个融合了卷积模块的 Transformer 组成多尺度编码器对图像进行特征提取,以此获得鲁棒的多级特征信息;最后,使用 MLP 结构的解码器对特征图完成像素级的分类。 为解决正负样本不均衡的问题,引入了 Tversky 损失和二进制交叉熵损失的组合损失函数。 所提算法在多个数据集上都取得了良好的实验结果,优于现有的其他网络模型算法。
  
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• 基于面部行为与语音融合特征的重度抑郁识别
• 李锦珑 陈琼琼 丁志杰 刘振宇
• 北京邮电大学学报. 2023, 46(1): 32-37.
• 摘要 ( 302 )     PDF ( 179 ) 　　
• 针对实现基于计算机辅助的自动抑郁识别的迫切需求,开展了面向中国人群的基于面部行为和语音特征的重度抑郁识别研究。 首先,从已构建的抑郁症数据集中选取符合研究条件的 72 个样本进行分析;然后,采用变分模态分解法将面部活动和语音数据分解为不同的频率分量,并通过分析不同频段的能量分布来构建特征集; 最后,采用多种分类器的投票决策实现抑郁识别。实验结果表明,男性被试组的识别正确率可达到 81.1% ,女性被试组可达到 78.7% ,在保护被试个人隐私的前提下获得了较高的分类结果。
  
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• 基于对数Gammatone滤波器能量谱图的语种识别
• 张昊阁 邵玉斌 龙华 彭艺 周大春
• 北京邮电大学学报. 2023, 46(1): 38-43.
• 摘要 ( 195 )     PDF ( 145 ) 　　
• 针对语种识别在噪声环境下识别率低的问题,提出了一种基于对数 Gammatone 滤波器能量特征谱图的语种识别方法。 依据 Gammatone 滤波器组的听觉特征提取出对数 Gammatone 滤波器能量特征,并将特征转化为图像获得特征谱图,然后运用暗通道先验算法对特征图进行增强去噪,最后使用残差神经网络模型进行训练识别。 实验表明,在信噪比为 0 dB,噪声源分别为白噪声、车内噪声和粉红噪声时,该方法相对于线性灰度语谱图识别率分别提升了 32.7% 、10.1% 和 29.1% ,且在其他信噪比下的识别率也有一定的提升。
  
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• 基于无证书的门限条件代理重加密方案
• 李兆斌 张璐 赵洪 魏占祯
• 北京邮电大学学报. 2023, 46(1): 44-49,83.
• 摘要 ( 260 )     PDF ( 199 ) 　　
• 条件代理重加密可以根据条件对密文进行细粒度的授权,现有的方案多数是基于公钥基础设施或身份公钥来实现,存在证书管理和密钥托管问题。 为了解决这些问题,提出了一种新的无证书门限条件代理重加密方案,在生成原密文和重加密密钥时加入条件信息,代理服务器在重加密前先对条件符合性进行验证,确保只有条件匹配的密文才能被重加密。 利用门限技术实现对重加密密钥和授权者私钥的保护,同时可以抵御替换用户公钥的第一类敌手和掌握系统主密钥的第二类敌手的攻击。 仿真结果表明,所提方案在重加密密钥生成与重加密过程中计算效率较高,为分布式云存储等应用中的密文共享提供了基础。
  
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• 窄带干扰环境高动态双二进制偏移载波信号捕获
• 张天骐 方竹 王雪怡 汪锐
• 北京邮电大学学报. 2023, 46(1): 50-56.
• 摘要 ( 155 )     PDF ( 92 ) 　　
• 针对窄带干扰环境下高动态双二进制偏移载波信号捕获困难的问题,提出奇异值分解结合最小描述长度准则以及离散多项式相位变换,部分匹配滤波器和分数阶傅里叶变换加频谱校正的捕获算法。 首先,利用奇异值分解将含窄带干扰的信号分为信号子空间和干扰子空间,利用最小描述长度准则确定目标信号和干扰信号的界限,完成干扰抑制;然后,使用定阶算法确定信号动态阶数并完成降阶; 最后,完成仅含一阶多普勒变化率信号的捕获。仿真结果表明,所提算法在较好地保留原始信号特征的同时自适应完成干扰精确抑制,且性能稳定。 此外,所提捕获算法在相同条件下与未校正相比,捕获概率有约 2 dB 的增益。
  
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• 基于卷边结构的小型化三反射镜紧缩场设计
• 李峙 姚远 张亮 俞俊生 陈晓东
• 北京邮电大学学报. 2023, 46(1): 57-62.
• 摘要 ( 266 )     PDF ( 166 ) 　　
• 为了解决毫米波太赫兹小口径反射面紧缩场天线测量系统中电磁波边缘衍射对静区的影响和系统低交叉极化隔离度问题，提出了主镜加卷边的小型化三反射镜紧缩场设计方案。采用三个反射面结构配置改善系统交叉极化隔离度，由期望的出射近场分布函数调控静区宽度，采用增大馈源边缘锥度和添加卷边的方法实现降低幅值、相位抖动的目的。此外，在卷边设计中引入了坐标转换矩阵的方法，简化了设计流程。仿真结果表明, 采用所提基于卷边结构的小型化三反射镜紧缩场设计方案, 系统取得了较好的静区性能。
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• 面向区块链的航空自组网密钥管理方案
• 周景贤 刘惠悦 周亚建 吕宗平
• 北京邮电大学学报. 2023, 46(1): 63-68.
• 摘要 ( 200 )     PDF ( 172 ) 　　
• 现有的航空自组网密钥管理方案因严重依赖可信中心或基础设施,存在密钥管理效率不高、密钥安全性较低等问题。 为实现航空自组网场景中,飞机节点之间在高速动态的无线电通信链路的安全信息通信,提出了一种基于区块链的航空自组网的密钥管理方案。 所提方案可以通过使用密钥加密技术和改进的密钥协商协议进行密钥对的安全生成和分发,保证密钥管理的安全性和灵活性。 同时通过区块链的智能合约,实现公钥数据的验证和添加,以及自动化地公钥存储和撤销操作,提高密钥管理的效率和公平性。 性能评估表明,所提方案在通信消耗和成本开销等方面均优于传统的航空自组网密钥管理方案。
  
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• 基于智能反射面和协作干扰的无人机安全通信算法
• 李子能 胡智群 肖海林 曾张帆
• 北京邮电大学学报. 2023, 46(1): 69-76.
• 摘要 ( 349 )     PDF ( 190 ) 　　
• 为了进一步增强无人机通信系统的保密率,提出了基于智能反射面和协作干扰的无人机安全通信系统。 通过利用智能反射面动态地加强回传链路以及通过协作无人机引入人工噪声干扰非法窃听者,从物理层提高无人机通信系统的安全性。 考虑源无人机轨迹、干扰无人机轨迹、功率控制和智能反射面相移,以最大化系统的保密率为目标提出联合优化问题。 提出了一种交替优化算法,将原问题变为 4 个子问题,并通过连续凸逼近、半定松弛将原始的非凸问题转换为近似凸性子问题,使其可通过凸优化工具直接求解。 仿真结果表明,所提优化算法能够快速收敛,相比于传统的非智能反射面辅助的通信网络,所提算法能显著地提高系统的安全保密率。
  
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• 无人机全双工双向中继的资源及轨迹优化设计
• 周理辉 肖霖 吴法辉 杨鼎成 王雅鹏
• 北京邮电大学学报. 2023, 46(1): 77-83.
• 摘要 ( 293 )     PDF ( 206 ) 　　
• 无人机具有按需部署、高移动性和灵活性的优点,基于无人机的全双工双向中继网络能够进一步提升中继的覆盖范围,增强通信性能。 为此,考虑利用无人机辅助多对地面用户进行双向中继通信,通过对无人机的轨迹、用户调度和功率分配的联合优化,实现用户对之间的平均最小可达速率最大化,提出了基于块坐标下降和连续凸近似的迭代求解算法。 仿真结果表明,所提算法有效地提高了系统性能。
  
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• 正交复用二进制偏移载波信号的多参数估计
• 吴超 张天骐 熊天 闻斌
• 北京邮电大学学报. 2023, 46(1): 84-89.
• 摘要 ( 152 )     PDF ( 93 ) 　　
• 在低信噪比环境下,针对正交复用二进制偏移载波(QMBOC)信号的多参数盲估计问题,提出了基于频域累加平均的循环谱估计算法。 首先,根据信号模型求得 QMBOC 信号循环自相关函数,该循环自相关函数等效为 2 个子信号循环自相关函数的和;然后,利用傅里叶变换分别求取循环谱,对循环谱进行频域累加平均;最后,根据QMBOC信号循环频率截面的特征进行谱峰值搜索,实现对伪码速率、副载波速率和载波频率的盲估计。 实验结果表明,所提算法可以实现在 - 9.5 dB 下对 QMBOC 信号的有效多参数估计
  
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研究报告

• 临时优劣重心反向融变的麻雀优化 WSN 定位算法
• 余修武 商亚东 刘永
• 北京邮电大学学报. 2023, 46(1): 90-96.
• 摘要 ( 157 )     PDF ( 144 ) 　　
• 针对群智能优化算法在无线传感器网络(WSN)定位问题中迭代效率慢和容易陷入局部最优等问题,提出了临时优劣重心反向融变的麻雀优化 WSN 定位算法。 该算法利用节点估计距离构建盒子模型,初步确定节点的位置区域,缩小了前期的搜寻区域范围;利用 Circle 混沌映射初始化种群,使种群分布更加均匀;并提出临时优劣重心反向学习策略,在充分利用种群的搜索经验的同时也保持了种群的多样性;结合融变策略使算法更容易跳出局部最优,提高了全局搜寻的效率。 仿真实验表明,所提算法在定位精度和收敛效率方面均有较好的效果。
  
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• 基于关联图关键边发现的人脸图像聚类算法
• 黄跃珍 戴晶帼 张承业 魏东
• 北京邮电大学学报. 2023, 46(1): 97-102.
• 摘要 ( 159 )     PDF ( 100 ) 　　
• 针对真实场景中大量类别数未知、样本数量不均衡、数据分布复杂等导致人脸图像智能提取准确率低的问题,提出了基于关联图关键边发现的人脸图像聚类算法。 首先,通过融合多个卷积神经网络提取的图像样本特征,获得鉴别性更强的特征向量,并计算不同样本之间的相似度;然后,利用拒真率和认假率设置合适的门限值,将得到的相似度结果与门限值进行比较,筛选出相似程度高的样本对,并添加样本对之间的连接边来构建关联图;再利用介数中心性测度,设计关键边发现方法,挖掘关联图中可能连接不同簇的重要连接边;最后,采用图卷积网络确认是否存在上述重要连接边以获得最终的聚类簇。 实验结果表明,所提算法能够提高人脸图像聚类的准确率。
  
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• 蜂窝移动网络低成本高精度授时
• 章晨宇 温向明 陈亚文
• 北京邮电大学学报. 2023, 46(1): 103-108.
• 摘要 ( 204 )     PDF ( 164 ) 　　
• 传统的网络授时和卫星授时方法受制于授时精度和部署环境,难以满足移动网络业务对高精度同步的需求。针对这一问题,提出了一种移动终端低成本基带授时模组设计,并基于软件定义了无线电的移动通信基站和展锐模组,实现了原型授时系统。 定义了移动网络授时端到端的误差源模型和基于空中接口物理层信号的网络授时技术的原理,并重点阐述了如何基于授时信令精确下发绝对时间及如何基于多种空口物理层信号的时延估计补偿、误差感知、鲁棒的机制和统计补偿等方法在移动网络中实现亚微秒的同步精度。 实验结果表明,单次空口授时精度优于 10 - 7 s。
  
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• 一种基于三维模型顶点分区的多载体信息隐藏算法
• 任帅 雷雪梅 淡卓异 何骁 石磊
• 北京邮电大学学报. 2023, 46(1): 109-114,126.
• 摘要 ( 206 )     PDF ( 180 ) 　　
• 为改进单个三维模型载体信息隐藏的鲁棒性,提出了一种三维模型顶点分区的多载体信息隐藏算法。 将每个三维模型变换到几何不变空间中,通过调整顶点法向量对多个模型进行组合形成多载体融合态;将融合态顶点按均方根曲率值划分出特征点集合;对融合态顶点坐标进行扇形分区,通过改变分区中特征顶点的极坐标值对秘密信息进行隐藏。 实验结果表明,所提算法可以抵抗简化、剪切、噪声和平滑等针对三维模型的攻击,鲁棒性有明显提升。
  
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• 非视距环境下基于时域测量的刚体位姿估计
• 万鹏武 魏健 姚媛媛 彭康 李文杰
• 北京邮电大学学报. 2023, 46(1): 115-120.
• 摘要 ( 180 )     PDF ( 96 ) 　　
• 为了提升非视距环境下的刚体目标定位性能,提出了一种利用无线信号时域信息的刚体定位方法,来克服非视距误差对定位性能的影响。 引入非视距误差作为辅助变量,将刚体节点位置估计转化为广义信赖域子问题;通过二分法估计出刚体节点的位置;运用奇异值分解求解非视距环境下刚体的位姿参数。 计算机仿真验证了所提方法具有良好的定位性能。
  
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• 一种UEFI DXE 驱动二进制模糊测试方法
• 龙翔 崔宝江 吴佳桐
• 北京邮电大学学报. 2023, 46(1): 121-126.
• 摘要 ( 348 )     PDF ( 308 ) 　　
• 为了简化现有统一可扩展固件接口驱动执行环境(UEFI DXE)驱动的二进制安全分析流程,提出了一种基于依赖分析和调用劫持的 UEFI DXE 驱动仿真技术和基于调用引导和即时检测的灰盒模糊测试方法。 实验结果证明,所提方法在公开评测样本集上可以检出全部种类的漏洞,并在已知公开漏洞披露的 UEFI DXE 固件上得到验证,所提方法可以达到更高的代码覆盖率,且需要的前置条件更少。
  
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