• 2024年 第47卷 第1期 刊出日期：2024-02-26 上一期 下一期

无线通信技术

• 基于多用户串行干扰抵消的贝叶斯盲检测算法
• 乌琦 司中威 戴金晟 王森 袁弋非
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(1): 1-6,37.
• 摘要 ( 299 )     PDF ( 235 ) 　　
• 在大规模机器类型通信中,免授权传输允许用户设备随机访问网络并偶发传输小数据包,接收机则需要在无调度、无导频情况下进行多用户盲检测。 基于消息传递的贝叶斯盲检测算法可解决上述问题,但并行迭代计算需要消耗大量的计算资源,复杂度较高,且收敛性能不稳定。 为了改善多用户盲检测性能,提出一种将串行干扰抵消与贝叶斯消息传递相结合的算法,通过不断重构与抵消正确检测用户,提高接收端信干噪比,从而改善误码性能,并降低算法复杂度。 同时,通过增加阻尼和重启机制,提高算法收敛性能。 仿真结果表明,所提算法在多用户盲检测中比贝叶斯盲检测算法具有明显的优势。
  
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• 非正交多址接入的同步透射反射智能超表面信号增强算法
• 侯天为 李洁 王俊 宋政育 孙昕
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(1): 7-12.
• 摘要 ( 262 )     PDF ( 170 ) 　　
• 针对传统智能超表面无法透射信号的问题,利用同步透射反射智能超表面,提出了一种基于非正交多址接入的信号增强算法。 同步透射反射智能超表面具有全向性的特点,可同时服务两侧的非正交多址接入用户。 所提算法将同步透射反射智能超表面的信号与通信信号相干叠加,利用黎曼共轭梯度算法求解优化问题,理论上可大幅增强用户的信号功率,降低中断概率,提高频谱效率性能。 由仿真结果可知,与不使用同步透射反射智能超表面相比,随机相位的同步透射反射智能超表面可以提高约 3.6 bit / (s· Hz)的系统频谱效率。 利用黎曼共轭梯度算法优化后,可进一步提高约 2.3 bit / (s· Hz)的系统频谱效率,该结果验证了所提算法的优越性。
  
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• 基于多波束训练的毫米波信道混合预编码方法
• 聂益芳 何希平 唐亮贵 李余 杨军超
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(1): 13-18.
• 摘要 ( 186 )     PDF ( 149 ) 　　
• 无线毫米波通信具有大量可用带宽，为了降低系统成本和功耗，又支持多个数据流传输，提出了一种采用多波束训练和迭代更新的方式设计无线毫米波信道混合预编码器的方法。为了最大化频谱效率，所提方法首先采用多波束训练的方式估计信道主要来波角度并形成备选波束集合;其次，采用迭代更新的方式优化设计射频域模拟预编码器;根据已经确立的等效信道，建立频谱效率满足一定限制条件下的凸优化数学模型并进行求解，从而确立最优的等效信道和数字基带预编码器。数值仿真与实验结果表明，在用户信道相似度较高的情况下，所提方法具有比现有混合预编码方法更优的频谱效率。
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• 基于UCA的OAM-MIMO系统资源优化
• 林楚婷 唐杰 马若炎 杨俊
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(1): 19-24.
• 摘要 ( 239 )     PDF ( 142 ) 　　
• 在基于均匀圆形阵列(UCA)的轨道角动量(OAM)结合多输入多输出(MIMO)系统中，UCA 的设计影响着信道增益和系统性能。为进一步研究 UCA 的设计对 OAM-MIMO 系统能效方面的影响，将联合优化 UCA 的半径、天线数量和发射功率，在优化系统能效的同时尽可能地提高每路信道的通信质量。多个优化变量的耦合使优化问题为非凸函数，难以直接求解，因此，提出了一种分别将遗传算法和粒子群优化算法与凸优化方法结合的资源优化算法。仿真结果表明，所提出的资源优化算法与穷举算法结合凸优化方法的求解结果基本一致，可以有效地提高系统能效。
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• 移动边缘计算使能的星地网络D2D辅助任务卸载
• 佟明磊 李松 王晓湘
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(1): 25-30.
• 摘要 ( 239 )     PDF ( 192 ) 　　
• 针对地面设备计算资源未得到有效利用的问题，研究了移动边缘计算使能的星地网络中设备到设备( D2D)辅助任务卸载。建模了最大化所有用户设备、服务设备和低轨道地球卫星的效用的问题，并将其分解为任务卸载比例优化子问题和任务卸载决策子问题。通过理论推导分别得到了 D2D 卸载和移动边缘计算卸载的最优任务卸载比例的解析解，并设计了一种基于匹配博弈的任务卸载决策算法，提出了一种任务卸载比例和任务卸载决策联合优化方案。仿真结果证明，与参考方案相比，所提方案具有更好的性能。
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• 无人机辅助NOMA下行的用户分簇与功率分配算法
• 杨青青 韩卓廷 彭艺
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(1): 31-37.
• 摘要 ( 291 )     PDF ( 251 ) 　　
• 针对用户非均匀分布的无人机辅助非正交多址接入(NOMA)下行通信系统，提出了最大化和速率的用户分簇与功率分配算法。考虑用户服务质量，建立了最大化和速率的功率分配优化问题，为了解决该问题，提出了三步策略降低求解复杂度。首先，确定了无人机的最佳部署位置;其次，基于无人机位置，提出了角度密度的噪声空间聚类算法;最后，使用连续凸逼近方法获得功率分配问题的次优解。仿真结果显示，所提算法的分簇效果与通信性能优于相同场景中的传统算法。
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• RIS 辅助通信系统中基于深度压缩感知的信道估计
• 刘峰 杨柳 赵磊
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(1): 38-44.
• 摘要 ( 376 )     PDF ( 318 ) 　　
• 针对可重构智能表面(RIS)辅助多用户通信系统中信道估计导频开销大和精度有限的问题，提出一种基于深度压缩感知的信道估计算法。为了降低传统正交匹配追踪(OMP)算法的导频开销，利用级联信道特有的双结构稀疏性质，提出改进 OMP 算法，获得级联信道的粗估计值;为了进一步提升信道估计的精度，设计了一种深度学习模型，将粗估计信道矩阵视为低分辨的图像，通过多路卷积网络最大程度地隐式学习噪声特征;最后，提出了基于残差连接的多路卷积网络(RMCN)结构，利用噪声的空间特性和可加性，去除噪声对信道矩阵的影响，输出一个高分辨率的级联信道矩阵，从而完成信道估计。仿真结果表明，相比于传统 OMP 算法，所提 RMCN-OMP 算法的归一化均方误差减小了约 2.5 dB，在降低导频开销的同时，具有更高的估计精度。
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• 智能反射面辅助的大规模 MIMO 系统中叠加导频优化设计
• 宋玉 杨建新 金思年 鞠默然
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(1): 45-50,99.
• 摘要 ( 303 )     PDF ( 192 ) 　　
• 相较于时分复用导频，叠加导频因具有频带利用率高和传输速率快的优点而受到广泛关注。基于此，研究了叠加导频模式下智能反射面辅助的大规模多输入多输出(MIMO)系统，推导了基站使用最小二乘信道估计和最大比合并检测时系统可达和速率的闭合表达式。另外，为了改善叠加导频模式的导频信号与数据信号的相互干扰问题，提出了一种基于几何规划和遗传算法的迭代优化算法。该算法能够通过协同控制导频信号的功率控制系数、数据信号的功率控制系数和智能反射面相位，实现系统可达和速率的最大化。仿真结果验证了速率闭合表达式的准确性，同时表明了所提算法能够有效地提高系统速率性能。
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• 全双工无人机中继轨迹优化和资源分配
• 唐菁敏 王炳文 黄嘉琪 宋耀莲
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(1): 51-57.
• 摘要 ( 242 )     PDF ( 201 ) 　　
• 为了解决城市场景中无线通信易受障碍物阻挡的问题，提出了一种全双工无人机辅助通信系统的轨迹优化和资源分配算法。通过联合优化用户调度、无人机飞行轨迹、波束成形、基站和无人机发射功率，来实现用户最小速率最大化。为了解决此复杂的非凸优化问题，利用块坐标下降法将原问题分解为 4 个子问题，使用松弛变量、连续凸近似和交替干扰抑制等方法，分别对子问题进行转换求解。仿真结果表明，所提算法具有良好的收敛性，并且能有效地提高最小用户传输速率。
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论文

• 基于中心节点的动态扩散社团划分算法
• 卓新建 谭雯泽
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(1): 58-64.
• 摘要 ( 192 )     PDF ( 287 ) 　　
• 社团划分是复杂网络研究中的关键研究方向之一。现有的绝大多数工作都聚焦于网络拓扑而忽略网络上的动态过程，针对此问题提出一种基于中心节点的动态扩散社团划分算法。首先，提出基于非回溯游走路径数的节点中心性评价指标;其次，为了对网络上发生的多尺度社交互动模式进行建模，找到一种新的边隶属度向量表示节点的社团归属情况，将中心节点与社团划分联系在一起，用动态系统表示社团成员的动态分配过程进而完成重叠社团划分;最后，为验证所提算法的有效性，将其应用于真实网络和人工网络，实验结果表明，所提算法在划分精度上有很大的优势。
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• 基于动态分治的大规模多场站无人机应急救援优化方法
• 苏立晨 赵浩然 郭通 杜文博 李宇萌
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(1): 65-71.
• 摘要 ( 506 )     PDF ( 280 ) 　　
• 面对应急救援任务时间紧、需求量大、待救援点数量规模较大等特点，提出了基于动态分治的大规模多场站无人机应急救援优化方法。在充分考虑无人机平台约束和应急救援任务约束的基础上，以最小化累计救援时间为目标函数，建立了多场站无人机应急救援模型。基于该模型，提出了基于路径相似度的动态分治策略，根据救援点的耦合关系进行空间聚类，将大规模问题分解为若干个规模较小、且耦合度较低的子问题；提出了自适应扰动邻域的变邻域搜索算法，通过多维邻域的协同搜索和动态交互，实现大规模应急投送方案的高效寻优。以典型样本为例，与先进元启发算法在不同规模的数据集上进行了对比，结果验证了所提方法能够有效地缩短应急投送的时间，为高效的灾后应急救援任务提供技术支撑。
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• 多域网络中单节点失效的虚拟网路恢复策略
• 凌申 武穆清 赵敏
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(1): 72-77.
• 摘要 ( 175 )     PDF ( 147 ) 　　
• 目前针对节点失效的虚拟网络恢复问题研究都是针对单域物理网络，而现实网络都是多域分布的。因此，提出了针对多域网络中的单节点失效(SNFMDN)问题的虚拟网络恢复策略。以最大化恢复率和最小化恢复成本为目标，建立了 SNFMDN 问题的整数规划模型；为快速求解该问题，提出了 2 种基于带宽消耗的虚拟网络恢复算法。实验结果表明，所提出的恢复策略可以有效地恢复受影响的虚拟网络，且恢复成本也相对较低。
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• 增强型索引调制非对称限幅光OFDM系统
• 王惠琴 何婕 曹明华 彭清斌 王斌
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(1): 78-84.
• 摘要 ( 195 )     PDF ( 75 ) 　　
• 针对传统索引调制非对称限幅光正交频分复用(OFDM)传输速率不够理想的问题，利用 2 次选择激活子载波加大激活子载波携带的索引信息，同时在激活子载波上传输不同的调制符号，提出了一种增强型索引调制非对称限幅光 OFDM 系统。同时，利用子载波选择算法来改善系统的误码性能。介绍了所提系统的映射原理，利用联合界技术推导了其理论误码率，并与传统系统进行对比。结果表明，所提系统不仅提高了传输速率，而且其误码性能得到了明显改善。在强湍流、误码率为 1×10^-3时, (8,3,3)所提系统的传输速率比(8,6)传统系统提升了 1.25倍，信噪比改善了约 1.4 dB。
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• 融合多策略改进的自适应狮群优化算法
• 刘苗苗 张玉莹 郭景峰 陈晶
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(1): 85-93.
• 摘要 ( 235 )     PDF ( 251 ) 　　
• 针对狮群优化算法种群差异性低、收敛速度慢、易陷入局部极值的问题，提出融合多策略改进的自适应狮群算法。引入自适应参数改进 Tent 混沌映射用于种群初始化，保证随机分布的同时提高多样性和均匀遍历性；基于差分进化机制引入母狮位置更新扰动因子，增强算法跳出局部最优的能力；融合二阶范数与信息熵形成步长扰动因子，通过自适应参数动态调整幼狮不同行为方式的选择概率，从而抑制算法早熟收敛；基于自适应 Tent 混沌搜索策略，通过局部最优解的多个邻域点改善适应度较差的个体，进一步提升算法的寻优速度和精度。在 16 个多类型的标准测试函数上，与多种智能算法的对比验证了所提算法良好的优化性能。为进一步评估所提算法的有效性，将其用于反向传播神经网络初始权重和阈值的优化，2 个标准数据集上的实验结果表明，相比于其他算法，所提算法具有更高的分类精度。
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• 基于P范数的变尺度扩散公平代价算法
• 火元莲 徐天赐 齐永锋 徐玉荣 张印
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(1): 94-99.
• 摘要 ( 152 )     PDF ( 63 ) 　　
• 为了进一步提高扩散式自适应滤波算法在不同噪声环境下的性能，提出了一种新的基于 P 范数的变尺度扩散公平代价函数算法。该算法在公平代价函数的基础上，对误差绝对值项加入了 P 范数，同时利用类箕舌线函数构造了一个随误差变化的尺度因子来共同控制算法的陡峭程度，进而使算法拥有更快的收敛速度和更小的稳态误差。在高斯噪声环境以及 Alpha 稳定分布和伯努利-高斯分布的非高斯噪声环境中的仿真结果表明，所提算法拥有更强的鲁棒性和更低的稳态误差，在不同噪声环境下的性能均优于对比算法。
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• 基于光学相机的光流-相机定标融合定位算法
• 苑振博 白勃 罗柳君 张晓薇 尚韬
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(1): 100-105,119.
• 摘要 ( 210 )     PDF ( 161 ) 　　
• 为了解决光流算法在相机大转角情况下定位误差过大和相机定标定位算法在 LED 数量不足的情况下无法定位的问题，提出将相机定标定位算法和光流算法进行卡尔曼滤波融合的光流-相机定标融合定位算法。首先，采用相机定标定位算法进行室内定位；其次，引入光流算法补偿相机定标定位算法的计算结果；最后，采用卡尔曼滤波融合 2 种算法的定位结果。搭建实验平台验证所提算法的定位性能。实验结果表明，所提算法能够解决相机定标定位算法在 LED 数量不足的情况下无法定位的问题，同时能够克服光流算法在相机大转角情况下定位误差过大的问题，将相机在大转角运动情况下平均定位误差从 6.86 cm 降低至 1.02 cm。
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• 适应于弱光环境的 ORB-SLAM 算法
• 黎萍 操超超
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(1): 106-111.
• 摘要 ( 679 )     PDF ( 311 ) 　　
• 针对视觉同步定位与地图构建(SLAM)算法在弱光照或黑暗等复杂条件下定位失败和跟踪丢失等问题，提出了一种基于 ORB-SLAM2 算法的适合弱光环境的 ORB-SLAM 算法，其中应用了一种新的自适应图像增强模块，利用多尺度高斯函数提取的输入图像照度分量，所设计的校正因子可根据照度分量进行动态调整，从而自适应地调整图像亮度。在公开数据集上进行了算法性能测试。结果表明，该算法能够有效地增强弱光照甚至黑暗等复杂条件下视觉图像的特征匹配，从而有效提升 ORB-SLAM 算法的鲁棒性。
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• 铌酸锂包层硫系中红外少模光纤的电光效应
• 段博 侯尚林 雷景丽 武刚 晏祖勇
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(1): 112-119.
• 摘要 ( 134 )     PDF ( 144 ) 　　
• 提出了一种采用 LiNbO₃晶体为包层、光轴方向沿光纤轴线方向的中红外硫系少模光纤，采用全矢量有限元法研究了外加电场对 LiNbO₃ 晶体的主轴折射率比和光模式的传输特性的影响。结果表明，在 2.25 ~3.85 μm 波长范围内，模式有效折射率与功率限制因子均随着波长增大逐渐降低，而差分模时延呈现上升趋势。外加轴向电场不但会减小各光模式的有效折射率与差分模时延，而且会增强对各模式能量的限制，并随着模式阶数升高，电场的限制就愈发明显。无外加电场时 HE₁₁ 模色散随波长增大而呈现上升趋势，而 HE₂₁ ，TE₀₁ 和TM₀₁模色散呈现抛物线型分布，且存在 2 个零色散波长。当电场增大时，光模式的色散均会增大并会导致色散零点蓝移。电场为 4 ×10⁹ V / m 时, HE₁₁ , HE₂₁ , TE₀₁ 和 TM₀₁ 模短波长处的零色散波长比无电场时分别蓝移0.569 5 μm，0.391 5 μm，0.386 2 μm 和 0.559 4 μm。
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• 一种委员会机制的可编辑区块链方案
• 刘亚 李昌辉 赵逢禹 任艳丽
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(1): 120-126.
• 摘要 ( 248 )     PDF ( 171 ) 　　
• 区块链具有去中心化、可追溯、不可篡改等特性，但其不可篡改性使得链上一些违法信息被永久保留。针对这一问题，提出基于委员会机制的可编辑区块链方案。首先，通过随机抽签算法选取委员会成员；接着，结合基于权益证明共识机制，对用户编辑请求采用投票共识的去中心化编辑策略；最后，利用变色龙哈希函数修改链上数据；此外，引入问责机制防止用户作恶，论证了该方案的安全性和收敛性。模拟实验验证，所提方案能够在去中心化的环境下高效地修改区块内容，且不影响区块链的一致性。
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• 基于自注意力与图卷积网络的方面级情感分析
• 陈可嘉 黄春香 林鸿熙
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(1): 127-132.
• 摘要 ( 350 )     PDF ( 401 ) 　　
• 针对以往大多数方面级情感分析研究中方面词与上下文交互信息缺失，无法充分利用语义信息等问题，提出一种基于自注意力与图卷积网络结合的方面级情感分析模型。为了提高模型的语义表示能力，一方面利用多头自注意力机制，获取文本长距离依赖关系，与依存关系类型矩阵结合，计算融合位置信息和关系类型信息的权重矩阵，输入图卷积网络获取文本特征表示；另一方面设计了文本-方面注意力层，增强方面与上下文的交互，输入图卷积网络获取方面特征表示；最后连接 2 个向量，完成情感分析任务。在 2 个开放数据集中，所提模型的整体性能优于其他对比模型。
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