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2017年 第39卷 第6期
2017, 39(6): 1271-1277.
doi: 10.11999/JEIT160969
摘要:
考慮一個存在多竊聽者的多小區(qū)下行鏈路蜂窩網絡，協(xié)作小區(qū)通過在選定的子載波上執(zhí)行協(xié)作波束賦形，利用小區(qū)間干擾抑制竊聽者，實現(xiàn)安全傳輸。在竊聽者位置未知的情況下，推導了下行鏈路保密連接概率的閉式表達式。在此基礎上，將下行鏈路建模為博弈參與者，該文提出一種基于聯(lián)盟博弈的多小區(qū)下行鏈路保密協(xié)作算法，以保密連接概率為效用函數(shù)，通過設計聯(lián)盟加入和退出規(guī)則，實現(xiàn)了下行鏈路對子載波的高效選擇和保密協(xié)作聯(lián)盟的自組織生成。理論和仿真分析表明所提算法能夠形成穩(wěn)定的聯(lián)盟結構，并且所提算法的保密性能優(yōu)于傳統(tǒng)的聯(lián)盟協(xié)作算法。
考慮一個存在多竊聽者的多小區(qū)下行鏈路蜂窩網絡，協(xié)作小區(qū)通過在選定的子載波上執(zhí)行協(xié)作波束賦形，利用小區(qū)間干擾抑制竊聽者，實現(xiàn)安全傳輸。在竊聽者位置未知的情況下，推導了下行鏈路保密連接概率的閉式表達式。在此基礎上，將下行鏈路建模為博弈參與者，該文提出一種基于聯(lián)盟博弈的多小區(qū)下行鏈路保密協(xié)作算法，以保密連接概率為效用函數(shù)，通過設計聯(lián)盟加入和退出規(guī)則，實現(xiàn)了下行鏈路對子載波的高效選擇和保密協(xié)作聯(lián)盟的自組織生成。理論和仿真分析表明所提算法能夠形成穩(wěn)定的聯(lián)盟結構，并且所提算法的保密性能優(yōu)于傳統(tǒng)的聯(lián)盟協(xié)作算法。
2017, 39(6): 1278-1283.
doi: 10.11999/JEIT160967
摘要:
同時同頻全雙工通信的射頻域自干擾抑制量增加，導致數(shù)字域自干擾信號的信噪比下降，使得數(shù)字域自干擾抑制量減少。針對這一現(xiàn)實問題，該文分析了數(shù)字域自干擾抑制能力與射頻域自干擾抑制量之間的量化關系，在典型數(shù)字域估計算法下，給出了具體關系的閉合解。分析與仿真結果表明，全雙工通信在執(zhí)行射頻域聯(lián)合數(shù)字域自干擾抑制時，射頻域自干擾抑制的增大量總是大于數(shù)字域自干擾抑制能力的減小量，當射頻域自干擾抑制較小時，數(shù)字域自干擾抑制將更有效；過大的射頻域自干擾抑制量將造成數(shù)字域自干擾抑制性能的損失。
同時同頻全雙工通信的射頻域自干擾抑制量增加，導致數(shù)字域自干擾信號的信噪比下降，使得數(shù)字域自干擾抑制量減少。針對這一現(xiàn)實問題，該文分析了數(shù)字域自干擾抑制能力與射頻域自干擾抑制量之間的量化關系，在典型數(shù)字域估計算法下，給出了具體關系的閉合解。分析與仿真結果表明，全雙工通信在執(zhí)行射頻域聯(lián)合數(shù)字域自干擾抑制時，射頻域自干擾抑制的增大量總是大于數(shù)字域自干擾抑制能力的減小量，當射頻域自干擾抑制較小時，數(shù)字域自干擾抑制將更有效；過大的射頻域自干擾抑制量將造成數(shù)字域自干擾抑制性能的損失。
2017, 39(6): 1284-1290.
doi: 10.11999/JEIT160839
摘要:
在異構無線網絡中，針對終端不同類型的應用在服務質量(QoS)需求上的差異，該文提出一種面向終端個性化服務的模糊垂直切換算法。該算法從以下兩個方面提高切換性能：首先在網絡發(fā)現(xiàn)階段，通過預測候選網絡在切換時刻的負載狀態(tài)，對候選網絡進行篩選；然后在切換判決階段，根據(jù)每類應用對QoS參數(shù)的不同需求范圍設計不同的隸屬度函數(shù)。仿真結果表明，該算法能有效降低切換阻塞率，提高系統(tǒng)吞吐量，并能根據(jù)終端的應用類型合理地選擇切換網絡，滿足了終端的個性化服務需求。
在異構無線網絡中，針對終端不同類型的應用在服務質量(QoS)需求上的差異，該文提出一種面向終端個性化服務的模糊垂直切換算法。該算法從以下兩個方面提高切換性能：首先在網絡發(fā)現(xiàn)階段，通過預測候選網絡在切換時刻的負載狀態(tài)，對候選網絡進行篩選；然后在切換判決階段，根據(jù)每類應用對QoS參數(shù)的不同需求范圍設計不同的隸屬度函數(shù)。仿真結果表明，該算法能有效降低切換阻塞率，提高系統(tǒng)吞吐量，并能根據(jù)終端的應用類型合理地選擇切換網絡，滿足了終端的個性化服務需求。
2017, 39(6): 1291-1297.
doi: 10.11999/JEIT160799
摘要:
為了解決現(xiàn)有中繼激勵機制中長期回報存在不確定性，以及即時回報導致資源利用效率降低的問題，該文針對協(xié)作下行通信系統(tǒng)提出一種復合中繼激勵機制(CCRI)。首先利用鏈路不平衡產生的瓶頸，將第1跳鏈路超過第2跳的數(shù)據(jù)速率部分作為即時回報，用于中繼節(jié)點自身數(shù)據(jù)的傳輸；同時針對即時回報量不足，過量或瓶頸存在于第1跳導致即時回報失效的情況，采用基于比例公平的長期回報作為補充，進一步調整中繼節(jié)點的調度權重。仿真結果表明，所提機制能夠給予中繼節(jié)點合理的回報，并實現(xiàn)系統(tǒng)頻譜效率和生存時間，以及中繼能量效率的改善。
為了解決現(xiàn)有中繼激勵機制中長期回報存在不確定性，以及即時回報導致資源利用效率降低的問題，該文針對協(xié)作下行通信系統(tǒng)提出一種復合中繼激勵機制(CCRI)。首先利用鏈路不平衡產生的瓶頸，將第1跳鏈路超過第2跳的數(shù)據(jù)速率部分作為即時回報，用于中繼節(jié)點自身數(shù)據(jù)的傳輸；同時針對即時回報量不足，過量或瓶頸存在于第1跳導致即時回報失效的情況，采用基于比例公平的長期回報作為補充，進一步調整中繼節(jié)點的調度權重。仿真結果表明，所提機制能夠給予中繼節(jié)點合理的回報，并實現(xiàn)系統(tǒng)頻譜效率和生存時間，以及中繼能量效率的改善。
2017, 39(6): 1298-1304.
doi: 10.11999/JEIT160745
摘要:
現(xiàn)有的視頻流分類方法體現(xiàn)出內容依賴及特征依賴的局限性，該文引入流量分形理論，并在小波域內，提出一種基于Hurst指數(shù)的Fractals分類模型以改進不足。為此，該文首先描述流的分形性質，定義流的Hurst指數(shù)，推導小波域內Hurst指數(shù)的估計過程。然后，基于代價函數(shù)優(yōu)化分段目標，用聚類差異度方法計算分段Hurst指數(shù)的總體差異量，再基于最大類間方差閾值進行分析，從而實現(xiàn)視頻流的細粒度分類。研究結果表明，該文提出的分類方法，以隨機數(shù)據(jù)的變化特性為內容，突破了內容依賴的局限性，解決了特征制約的瓶頸，提高了視頻流的分類效果。
現(xiàn)有的視頻流分類方法體現(xiàn)出內容依賴及特征依賴的局限性，該文引入流量分形理論，并在小波域內，提出一種基于Hurst指數(shù)的Fractals分類模型以改進不足。為此，該文首先描述流的分形性質，定義流的Hurst指數(shù)，推導小波域內Hurst指數(shù)的估計過程。然后，基于代價函數(shù)優(yōu)化分段目標，用聚類差異度方法計算分段Hurst指數(shù)的總體差異量，再基于最大類間方差閾值進行分析，從而實現(xiàn)視頻流的細粒度分類。研究結果表明，該文提出的分類方法，以隨機數(shù)據(jù)的變化特性為內容，突破了內容依賴的局限性，解決了特征制約的瓶頸，提高了視頻流的分類效果。
2017, 39(6): 1305-1312.
doi: 10.11999/JEIT160821
摘要:
現(xiàn)有的自適應解調方案中采用的調制星座階數(shù)最高僅限于16，且方案分析和設計中沒有考慮信道編碼的譯碼環(huán)節(jié)。該文研究適用于高階QAM調制的自適應解調算法，并結合無率糾錯碼提出一種收端速率自適應方案。收端將符號中每個比特的對數(shù)似然比絕對值與設定的解調門限值比較，大于該解調門限值的比特解調，否則刪除。無率碼譯碼碼字長度固定，通過調整解調門限達到誤碼性能要求。在解調比特的平均互信息分析的基礎上，給出不同信噪比下達到期望的譯碼誤碼性能要求的解調門限值及解調比例的計算方法。以256-QAM星座和Raptor碼為例給出方案設計實例并進行仿真，仿真結果驗證了理論分析的正確性和方案的有效性。
現(xiàn)有的自適應解調方案中采用的調制星座階數(shù)最高僅限于16，且方案分析和設計中沒有考慮信道編碼的譯碼環(huán)節(jié)。該文研究適用于高階QAM調制的自適應解調算法，并結合無率糾錯碼提出一種收端速率自適應方案。收端將符號中每個比特的對數(shù)似然比絕對值與設定的解調門限值比較，大于該解調門限值的比特解調，否則刪除。無率碼譯碼碼字長度固定，通過調整解調門限達到誤碼性能要求。在解調比特的平均互信息分析的基礎上，給出不同信噪比下達到期望的譯碼誤碼性能要求的解調門限值及解調比例的計算方法。以256-QAM星座和Raptor碼為例給出方案設計實例并進行仿真，仿真結果驗證了理論分析的正確性和方案的有效性。
2017, 39(6): 1313-1318.
doi: 10.11999/JEIT160918
摘要:
展寬現(xiàn)有衛(wèi)星通信頻段的帶寬是增大通信容量的有效途徑之一。為將C波段通信接收頻段帶寬展寬為3.625~4.800 GHz，發(fā)射頻段展寬為5.850~7.025 GHz，該文設計了一種寬頻帶、結構緊湊、雙線極化四端口饋源網絡系統(tǒng)，通過采用寬帶正交模耦合器與E面?zhèn)缺隈詈蟃-接頭寬帶頻率雙工器，拓寬了饋源網絡的工作帶寬，由于該工作頻帶超過了標準波導的工作帶寬，網絡各部件的設計采取了非標波導，該文設計了八邊形過渡波導解決了系統(tǒng)各部件在整個頻帶內的匹配問題。研發(fā)和測試了該饋源網絡系統(tǒng)，測試與仿真結果吻合良好。實測結果表明，所有端口電壓駐波比小于1.35，插入損耗小于0.5 dB，收發(fā)隔離度大于95 dB。
展寬現(xiàn)有衛(wèi)星通信頻段的帶寬是增大通信容量的有效途徑之一。為將C波段通信接收頻段帶寬展寬為3.625~4.800 GHz，發(fā)射頻段展寬為5.850~7.025 GHz，該文設計了一種寬頻帶、結構緊湊、雙線極化四端口饋源網絡系統(tǒng)，通過采用寬帶正交模耦合器與E面?zhèn)缺隈詈蟃-接頭寬帶頻率雙工器，拓寬了饋源網絡的工作帶寬，由于該工作頻帶超過了標準波導的工作帶寬，網絡各部件的設計采取了非標波導，該文設計了八邊形過渡波導解決了系統(tǒng)各部件在整個頻帶內的匹配問題。研發(fā)和測試了該饋源網絡系統(tǒng)，測試與仿真結果吻合良好。實測結果表明，所有端口電壓駐波比小于1.35，插入損耗小于0.5 dB，收發(fā)隔離度大于95 dB。
2017, 39(6): 1319-1325.
doi: 10.11999/JEIT160877
摘要:
該文引入Wigner-Ville分布中的交叉項，通過建立交叉項時頻分布特性與橢圓球面波函數(shù)(Prolate Spheroidal Wave Function, PSWF)信號及其Hilbert變換信號性質之間的關系，重點研究了PSWF信號間交叉項時頻分布特性與信號自身奇偶性、最佳時頻能量聚集性等性質的關系，交叉項在時域、頻域、時頻域的能量密度分布規(guī)律。理論和仿真分析表明，PSWF信號間交叉項具有良好的對稱性、時頻能量聚集性。且交叉項時頻分布的局部特征參量，與相互作用的PSWF信號階數(shù)、功率譜局部能量密度峰值點個數(shù)以及位置密切相關，能夠反映信號在時頻域的相干程度，為下一步探索研究高效PSWF信號時頻域檢測方法提供參考依據(jù)。
該文引入Wigner-Ville分布中的交叉項，通過建立交叉項時頻分布特性與橢圓球面波函數(shù)(Prolate Spheroidal Wave Function, PSWF)信號及其Hilbert變換信號性質之間的關系，重點研究了PSWF信號間交叉項時頻分布特性與信號自身奇偶性、最佳時頻能量聚集性等性質的關系，交叉項在時域、頻域、時頻域的能量密度分布規(guī)律。理論和仿真分析表明，PSWF信號間交叉項具有良好的對稱性、時頻能量聚集性。且交叉項時頻分布的局部特征參量，與相互作用的PSWF信號階數(shù)、功率譜局部能量密度峰值點個數(shù)以及位置密切相關，能夠反映信號在時頻域的相干程度，為下一步探索研究高效PSWF信號時頻域檢測方法提供參考依據(jù)。
2017, 39(6): 1326-1332.
doi: 10.11999/JEIT160776
摘要:
針對缺乏氣象數(shù)據(jù)情況下低仰角對流層散射斜延遲的實時估計問題，該文提出一種基于射線描跡的對流層斜延遲估計方法。該算法利用UNB3m模型獲取大氣氣象參數(shù)，建立了對流層大氣折射率剖面模型，克服了氣象數(shù)據(jù)對射線描跡法中折射率計算的限制。選取亞洲地區(qū)8個國際GNSS服務(International GNSS Service, IGS)測站2012年的實測氣象數(shù)據(jù)，計算對流層大氣折射率剖面，驗證了對流層延遲模型的精度小于25 mm；選取基線距離適宜的3個測站分成3組散射通信比對站，利用射線描跡法計算了其在0--5 入射角下全年的斜延遲，計算結果表明：3組比對站最大單向傳輸斜延遲為22.38-- 48.37 m；在進行雙向時間比對相互抵消95%的情況下，時間延遲為3.73 --8.07 ns。
針對缺乏氣象數(shù)據(jù)情況下低仰角對流層散射斜延遲的實時估計問題，該文提出一種基于射線描跡的對流層斜延遲估計方法。該算法利用UNB3m模型獲取大氣氣象參數(shù)，建立了對流層大氣折射率剖面模型，克服了氣象數(shù)據(jù)對射線描跡法中折射率計算的限制。選取亞洲地區(qū)8個國際GNSS服務(International GNSS Service, IGS)測站2012年的實測氣象數(shù)據(jù)，計算對流層大氣折射率剖面，驗證了對流層延遲模型的精度小于25 mm；選取基線距離適宜的3個測站分成3組散射通信比對站，利用射線描跡法計算了其在0--5 入射角下全年的斜延遲，計算結果表明：3組比對站最大單向傳輸斜延遲為22.38-- 48.37 m；在進行雙向時間比對相互抵消95%的情況下，時間延遲為3.73 --8.07 ns。
2017, 39(6): 1333-1339.
doi: 10.11999/JEIT160750
摘要:
針對多分量多項式相位信號(mc-PPS)的Wigner-Ville分布存在的時頻干擾問題，該文提出一種基于多尺度Chirplet稀疏分解和Wigner-Ville變換的時頻分析方法。該方法采用多尺度的Chirplet基函數(shù)對信號進行投影分解，通過延時相關解調的分數(shù)階傅里葉變換(FRFT)搜索投影系數(shù)最大的基函數(shù)，將搜索得到的基函數(shù)通過Wigner-Ville變換和最佳路徑連接方法，逐次獲得使分解信號能量最大的信號分量及其時頻分布。仿真結果表明，該方法能在低信噪比條件下有效抑制等振幅mc-PPS的自交叉項和互交叉項的干擾，具有最佳的時頻聚集性，克服了全局搜索基函數(shù)計算量大的問題，適用于非平穩(wěn)信號的分析和處理。
針對多分量多項式相位信號(mc-PPS)的Wigner-Ville分布存在的時頻干擾問題，該文提出一種基于多尺度Chirplet稀疏分解和Wigner-Ville變換的時頻分析方法。該方法采用多尺度的Chirplet基函數(shù)對信號進行投影分解，通過延時相關解調的分數(shù)階傅里葉變換(FRFT)搜索投影系數(shù)最大的基函數(shù)，將搜索得到的基函數(shù)通過Wigner-Ville變換和最佳路徑連接方法，逐次獲得使分解信號能量最大的信號分量及其時頻分布。仿真結果表明，該方法能在低信噪比條件下有效抑制等振幅mc-PPS的自交叉項和互交叉項的干擾，具有最佳的時頻聚集性，克服了全局搜索基函數(shù)計算量大的問題，適用于非平穩(wěn)信號的分析和處理。
2017, 39(6): 1340-1347.
doi: 10.11999/JEIT160921
摘要:
為提高低信噪比條件下寬帶欠定信號DOA估計精度，該文提出基于網格失配迭代最小化稀疏學習的寬帶DOA估計方法。該方法首先對頻域協(xié)方差矩陣進行矢量化處理實現(xiàn)虛擬陣列擴展，將欠定信號轉換為超定信號。其次利用線性變換濾除含有噪聲項的虛擬陣元，并對協(xié)方差估計誤差進行了白化處理，抑制了信號中的干擾項。最后建立了包含不同頻點聯(lián)合稀疏參數(shù)和網格失配參數(shù)的貝葉斯層次架構，推導了聯(lián)合稀疏參數(shù)、網格失配參數(shù)的最小稀疏表達式并進行了迭代學習。較傳統(tǒng)方法，該方法不依賴任何先驗信息，更好地抑制了虛擬陣元中的噪聲和干擾，降低了網格失配對DOA估計的影響，在低信噪比條件下具有更高的DOA估計精度和分辨率。仿真實驗驗證了該方法的有效性。
為提高低信噪比條件下寬帶欠定信號DOA估計精度，該文提出基于網格失配迭代最小化稀疏學習的寬帶DOA估計方法。該方法首先對頻域協(xié)方差矩陣進行矢量化處理實現(xiàn)虛擬陣列擴展，將欠定信號轉換為超定信號。其次利用線性變換濾除含有噪聲項的虛擬陣元，并對協(xié)方差估計誤差進行了白化處理，抑制了信號中的干擾項。最后建立了包含不同頻點聯(lián)合稀疏參數(shù)和網格失配參數(shù)的貝葉斯層次架構，推導了聯(lián)合稀疏參數(shù)、網格失配參數(shù)的最小稀疏表達式并進行了迭代學習。較傳統(tǒng)方法，該方法不依賴任何先驗信息，更好地抑制了虛擬陣元中的噪聲和干擾，降低了網格失配對DOA估計的影響，在低信噪比條件下具有更高的DOA估計精度和分辨率。仿真實驗驗證了該方法的有效性。
2017, 39(6): 1348-1354.
doi: 10.11999/JEIT160825
摘要:
針對超短基線水聲定位系統(tǒng)面臨的相位差模糊問題，該文提出一種基于多分類器融合的定位解模糊算法。首先構建多分類器系統(tǒng)，將解模糊問題轉化為對模糊數(shù)進行分類識別的問題，并采用Choquet積分對各分類器結果進行融合，得到模糊數(shù)所屬類別，進而對目標進行定位。給出了目標位置的無模糊觀測條件。該算法優(yōu)點是無需構造小于半波長間距的陣列，有效擴大了無模糊陣列孔徑，而且由于充分利用了相位差觀測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性，定位精度可接近克拉美-羅界。仿真結果驗證了該算法的有效性。
針對超短基線水聲定位系統(tǒng)面臨的相位差模糊問題，該文提出一種基于多分類器融合的定位解模糊算法。首先構建多分類器系統(tǒng)，將解模糊問題轉化為對模糊數(shù)進行分類識別的問題，并采用Choquet積分對各分類器結果進行融合，得到模糊數(shù)所屬類別，進而對目標進行定位。給出了目標位置的無模糊觀測條件。該算法優(yōu)點是無需構造小于半波長間距的陣列，有效擴大了無模糊陣列孔徑，而且由于充分利用了相位差觀測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性，定位精度可接近克拉美-羅界。仿真結果驗證了該算法的有效性。
2017, 39(6): 1355-1362.
doi: 10.11999/JEIT160727
摘要:
匹配場處理通常要求接收基陣能夠覆蓋整個水層，如此大尺度的布陣方式嚴重阻礙了該方法的廣泛使用。為了緩解匹配場處理對陣形的苛刻要求，該文提出一種基于最小二乘的短垂線陣匹配場處理技術。該方法把接收陣的聲場分解為模態(tài)函數(shù)矩陣和模態(tài)系數(shù)向量，并在最小范數(shù)意義下用最小二乘算法得到了各階模態(tài)系數(shù)的估計值，在此基礎上重新構造了短垂線陣的測量場向量，使得重構后的測量場包含更多的環(huán)境信息，從而提高了短垂線陣匹配場處理的性能。最后，在典型的Pekeris波導環(huán)境中進行仿真，以3種布放在水面附近的短垂線陣為例，分析了匹配場被動定位的性能，并用廣義余弦量化分析了不同布陣方式對測量場的影響。結果表明：使用最小二乘算法對短陣的測量場進行聲場重構后廣義余弦變大，此時短垂線陣匹配場處理的定位性能得到改善，驗證了該算法的有效性。
匹配場處理通常要求接收基陣能夠覆蓋整個水層，如此大尺度的布陣方式嚴重阻礙了該方法的廣泛使用。為了緩解匹配場處理對陣形的苛刻要求，該文提出一種基于最小二乘的短垂線陣匹配場處理技術。該方法把接收陣的聲場分解為模態(tài)函數(shù)矩陣和模態(tài)系數(shù)向量，并在最小范數(shù)意義下用最小二乘算法得到了各階模態(tài)系數(shù)的估計值，在此基礎上重新構造了短垂線陣的測量場向量，使得重構后的測量場包含更多的環(huán)境信息，從而提高了短垂線陣匹配場處理的性能。最后，在典型的Pekeris波導環(huán)境中進行仿真，以3種布放在水面附近的短垂線陣為例，分析了匹配場被動定位的性能，并用廣義余弦量化分析了不同布陣方式對測量場的影響。結果表明：使用最小二乘算法對短陣的測量場進行聲場重構后廣義余弦變大，此時短垂線陣匹配場處理的定位性能得到改善，驗證了該算法的有效性。
2017, 39(6): 1363-1370.
doi: 10.11999/JEIT160892
摘要:
為實現(xiàn)運行體空間認知和自主導航，借鑒生物導航機理，該文提出基于多尺度空間表征的生物啟發(fā)目標指引導航模型。首先構建不同尺度位置細胞圖編碼空間環(huán)境，采用高斯模型模擬位置細胞放電率，并將其作為Q學習的狀態(tài)輸入，然后采用模擬退火方法完成行為選擇，通過多次探索學習使運行體能夠正確規(guī)劃出一條從起始點到目標點的最短路徑。仿真結果表明，該方法用于目標指引導航是可行的，相對于單尺度位置細胞空間認知模型，該方法不但符合多尺度空間表征的生物學依據(jù)，而且學習速度更快。在存在障礙物的環(huán)境中，能夠順利完成目標指引導航任務，并且當障礙物發(fā)生變化時具有較好的適應性。
為實現(xiàn)運行體空間認知和自主導航，借鑒生物導航機理，該文提出基于多尺度空間表征的生物啟發(fā)目標指引導航模型。首先構建不同尺度位置細胞圖編碼空間環(huán)境，采用高斯模型模擬位置細胞放電率，并將其作為Q學習的狀態(tài)輸入，然后采用模擬退火方法完成行為選擇，通過多次探索學習使運行體能夠正確規(guī)劃出一條從起始點到目標點的最短路徑。仿真結果表明，該方法用于目標指引導航是可行的，相對于單尺度位置細胞空間認知模型，該方法不但符合多尺度空間表征的生物學依據(jù)，而且學習速度更快。在存在障礙物的環(huán)境中，能夠順利完成目標指引導航任務，并且當障礙物發(fā)生變化時具有較好的適應性。
2017, 39(6): 1371-1378.
doi: 10.11999/JEIT160888
摘要:
該文針對稀疏表示應用于單通道盲源分離中存在字典間互干擾的問題，通過在常規(guī)聯(lián)合字典中引入一個新的子字典 共同子字典，提出一種新的基于稀疏表示的單通道盲源分離算法。新的字典學習目標函數(shù)中單個源的保真度由對應子字典和共同子字典構成，共同子字典的存在可以有效避免某一源信號在其他子字典上尋求成份而帶來的互干擾問題。目標函數(shù)的求解通過交替執(zhí)行稀疏表示、字典更新和比例系數(shù)優(yōu)化3個步驟來實現(xiàn)。在測試階段，通過收集單個源所對應子字典和共同子字典上的分量可以估計出混合信號中的單個源信號，從而達到盲源分離的目的。在語音數(shù)據(jù)庫上進行的對比實驗發(fā)現(xiàn)，所提算法較傳統(tǒng)算法和前沿算法在兩個通用評價指標上最高有近1 dB的提高。
該文針對稀疏表示應用于單通道盲源分離中存在字典間互干擾的問題，通過在常規(guī)聯(lián)合字典中引入一個新的子字典 共同子字典，提出一種新的基于稀疏表示的單通道盲源分離算法。新的字典學習目標函數(shù)中單個源的保真度由對應子字典和共同子字典構成，共同子字典的存在可以有效避免某一源信號在其他子字典上尋求成份而帶來的互干擾問題。目標函數(shù)的求解通過交替執(zhí)行稀疏表示、字典更新和比例系數(shù)優(yōu)化3個步驟來實現(xiàn)。在測試階段，通過收集單個源所對應子字典和共同子字典上的分量可以估計出混合信號中的單個源信號，從而達到盲源分離的目的。在語音數(shù)據(jù)庫上進行的對比實驗發(fā)現(xiàn)，所提算法較傳統(tǒng)算法和前沿算法在兩個通用評價指標上最高有近1 dB的提高。
2017, 39(6): 1379-1386.
doi: 10.11999/JEIT160786
摘要:
針對模糊C均值聚類算法(FCM)分割圖像時對噪聲敏感和分割邊界不封閉問題，該文基于FCM的隸屬度矩陣定義偽水平集及演化曲線，提出一個融合曲線演化和FCM的快速圖像分割模型。在偽水平集上，通過采用高斯濾波近似曲線演化過程中的弧長正則項，得到封閉光滑的分割邊界；通過設計新的邊緣停止函數(shù)，依據(jù)灰度值與隸屬度映射關系對噪聲點灰度值進行修正，降低了濾波對聚類的影響。聚類和曲線平滑交替進行，提高了模型對圖像噪聲的魯棒性。實驗結果表明該模型能夠較好地克服圖像噪聲對分割的影響，得到較為理想的分割結果。
針對模糊C均值聚類算法(FCM)分割圖像時對噪聲敏感和分割邊界不封閉問題，該文基于FCM的隸屬度矩陣定義偽水平集及演化曲線，提出一個融合曲線演化和FCM的快速圖像分割模型。在偽水平集上，通過采用高斯濾波近似曲線演化過程中的弧長正則項，得到封閉光滑的分割邊界；通過設計新的邊緣停止函數(shù)，依據(jù)灰度值與隸屬度映射關系對噪聲點灰度值進行修正，降低了濾波對聚類的影響。聚類和曲線平滑交替進行，提高了模型對圖像噪聲的魯棒性。實驗結果表明該模型能夠較好地克服圖像噪聲對分割的影響，得到較為理想的分割結果。
2017, 39(6): 1387-1393.
doi: 10.11999/JEIT160955
摘要:
利用地基觀測相機拍攝的以深空為背景的星圖受星空復雜背景的影響，往往具有較高的噪聲水平。同時由于星圖主要由恒星、空間目標和星空背景噪聲組成，且成點狀分布，星圖目標和噪聲呈現(xiàn)較大的相似性，傳統(tǒng)的圖像去噪算法并不適用于星圖。為此，該文提出一種基于能量函數(shù)的極值中值濾波去噪算法，該算法在去除星圖椒鹽噪聲的同時能夠較好地保持圖像目標信息。該方法針對疑似噪聲點采用二次檢測的方式，并且結合改進的自適應中值濾波和能量函數(shù)模型進行灰度值恢復。該文分別使用仿真試驗和真實星圖處理試驗對該方法進行驗證，在客觀評價中，圖像峰值信噪比PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)最高可提高3倍多，均方誤差MSE(Mean Squared Error)減小為加噪圖像的 。試驗結果表明，該方法可有效地降低傳統(tǒng)方法的噪聲誤檢問題，同時提高噪聲圖像的恢復精度，非常適合星圖噪聲的去除。
利用地基觀測相機拍攝的以深空為背景的星圖受星空復雜背景的影響，往往具有較高的噪聲水平。同時由于星圖主要由恒星、空間目標和星空背景噪聲組成，且成點狀分布，星圖目標和噪聲呈現(xiàn)較大的相似性，傳統(tǒng)的圖像去噪算法并不適用于星圖。為此，該文提出一種基于能量函數(shù)的極值中值濾波去噪算法，該算法在去除星圖椒鹽噪聲的同時能夠較好地保持圖像目標信息。該方法針對疑似噪聲點采用二次檢測的方式，并且結合改進的自適應中值濾波和能量函數(shù)模型進行灰度值恢復。該文分別使用仿真試驗和真實星圖處理試驗對該方法進行驗證，在客觀評價中，圖像峰值信噪比PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)最高可提高3倍多，均方誤差MSE(Mean Squared Error)減小為加噪圖像的 。試驗結果表明，該方法可有效地降低傳統(tǒng)方法的噪聲誤檢問題，同時提高噪聲圖像的恢復精度，非常適合星圖噪聲的去除。
2017, 39(6): 1394-1400.
doi: 10.11999/JEIT160923
摘要:
該文旨在為拓撲動態(tài)變化的無線自組織網絡設計一種穩(wěn)定性路由機制。首先建模分析了動態(tài)變化網絡中節(jié)點間通信路徑存在的條件，以及數(shù)據(jù)包在該路徑上可靠傳輸?shù)臈l件，基于以上分析提出了保證路徑有效的關鍵指標：鏈路持續(xù)時間、擁塞可能性因子。接下來提出基于節(jié)點當前運動情況計算鏈路持續(xù)時間，以及基于緩沖區(qū)隊列長度與隊列長度變化率計算節(jié)點擁塞可能性因子的算法。結合鏈路持續(xù)時間與節(jié)點擁塞可能性等信息，該文提出了一種面向路徑可靠性及穩(wěn)定性綜合指標的按需路由機制(ODRP-DR)，并利用NS2仿真平臺對該機制性能進行分析，仿真結果表明，在網絡拓撲結構動態(tài)變化的情況下能有效減小數(shù)據(jù)包丟包概率，路由重建次數(shù)。
該文旨在為拓撲動態(tài)變化的無線自組織網絡設計一種穩(wěn)定性路由機制。首先建模分析了動態(tài)變化網絡中節(jié)點間通信路徑存在的條件，以及數(shù)據(jù)包在該路徑上可靠傳輸?shù)臈l件，基于以上分析提出了保證路徑有效的關鍵指標：鏈路持續(xù)時間、擁塞可能性因子。接下來提出基于節(jié)點當前運動情況計算鏈路持續(xù)時間，以及基于緩沖區(qū)隊列長度與隊列長度變化率計算節(jié)點擁塞可能性因子的算法。結合鏈路持續(xù)時間與節(jié)點擁塞可能性等信息，該文提出了一種面向路徑可靠性及穩(wěn)定性綜合指標的按需路由機制(ODRP-DR)，并利用NS2仿真平臺對該機制性能進行分析，仿真結果表明，在網絡拓撲結構動態(tài)變化的情況下能有效減小數(shù)據(jù)包丟包概率，路由重建次數(shù)。
2017, 39(6): 1401-1408.
doi: 10.11999/JEIT160974
摘要:
光無線融合網絡中光域和無線域存在速率不匹配以及業(yè)務分類不同的問題。為提高融合網絡的QoS及充分利用網絡資源，該文提出一種基于令牌桶算法的流量整形策略。根據(jù)EPON與WiMAX業(yè)務的QoS映射以及調度策略，以業(yè)務在整個網絡中的相對優(yōu)先級來決定令牌桶參數(shù)的選擇，并結合更符合實際的自相似網絡流量推導出最佳令牌桶參數(shù)計算公式，并在此基礎上，提出基于優(yōu)先級的共享緩存策略，進而，得到通過QoS指標的變化而自適應動態(tài)調整的流量整形策略。仿真結果表明，所提流量整形策略能夠有效降低網絡設備壓力，同時提高整個融合網絡的QoS。
光無線融合網絡中光域和無線域存在速率不匹配以及業(yè)務分類不同的問題。為提高融合網絡的QoS及充分利用網絡資源，該文提出一種基于令牌桶算法的流量整形策略。根據(jù)EPON與WiMAX業(yè)務的QoS映射以及調度策略，以業(yè)務在整個網絡中的相對優(yōu)先級來決定令牌桶參數(shù)的選擇，并結合更符合實際的自相似網絡流量推導出最佳令牌桶參數(shù)計算公式，并在此基礎上，提出基于優(yōu)先級的共享緩存策略，進而，得到通過QoS指標的變化而自適應動態(tài)調整的流量整形策略。仿真結果表明，所提流量整形策略能夠有效降低網絡設備壓力，同時提高整個融合網絡的QoS。
2017, 39(6): 1409-1416.
doi: 10.11999/JEIT160731
摘要:
光纖網絡和無線接入技術結合的FiWi網絡可提供高容量、靈活以及低基礎設施成本的無線接入能力。由于FiWi網絡中客戶端業(yè)務量一般具有不穩(wěn)定性，很難提前有效預測，高效公平的動態(tài)帶寬分配(DBA)機制具有重要作用。該文針對EPON和WLAN構成的FiWi網絡提出一種分級DBA機制。引入剩余帶寬比例因子解決多個輪詢周期內各用戶分配的帶寬資源與其權值不匹配而產生的不公平問題；聯(lián)合考慮業(yè)務優(yōu)先級、帶寬請求比例和網絡負載解決帶寬分配中的業(yè)務QoS保證和信道帶寬浪費問題。仿真實驗表明，與現(xiàn)有文獻的DBA機制相比，系統(tǒng)公平性、吞吐量和信道利用率有明顯提升。且所提DBA算法不限定具體帶寬資源類型，具有良好通用性。
光纖網絡和無線接入技術結合的FiWi網絡可提供高容量、靈活以及低基礎設施成本的無線接入能力。由于FiWi網絡中客戶端業(yè)務量一般具有不穩(wěn)定性，很難提前有效預測，高效公平的動態(tài)帶寬分配(DBA)機制具有重要作用。該文針對EPON和WLAN構成的FiWi網絡提出一種分級DBA機制。引入剩余帶寬比例因子解決多個輪詢周期內各用戶分配的帶寬資源與其權值不匹配而產生的不公平問題；聯(lián)合考慮業(yè)務優(yōu)先級、帶寬請求比例和網絡負載解決帶寬分配中的業(yè)務QoS保證和信道帶寬浪費問題。仿真實驗表明，與現(xiàn)有文獻的DBA機制相比，系統(tǒng)公平性、吞吐量和信道利用率有明顯提升。且所提DBA算法不限定具體帶寬資源類型，具有良好通用性。
2017, 39(6): 1417-1423.
doi: 10.11999/JEIT160816
摘要:
網內緩存作為內容中心網絡(CCN)的核心技術，越來越受到關注。為了提高網絡的緩存性能以及用戶對數(shù)據(jù)請求的滿意度，該文提出一種基于內容等級及流行度的緩存策略(CLPC)。CLPC策略通過設置不同用戶對內容的訪問等級以及統(tǒng)計內容的訪問頻率，決定數(shù)據(jù)的緩存位置，并且設計了數(shù)據(jù)替換方法，在一定程度上保證了不同用戶對不同數(shù)據(jù)的最優(yōu)請求，同時提高了網絡的性能。實驗證明該策略與CEE+LRU, Prob(0.7)+LRU, Betw+LRU相比，能更好地提高緩存命中率、平均時延及源端命中率等網絡緩存性能指標。
網內緩存作為內容中心網絡(CCN)的核心技術，越來越受到關注。為了提高網絡的緩存性能以及用戶對數(shù)據(jù)請求的滿意度，該文提出一種基于內容等級及流行度的緩存策略(CLPC)。CLPC策略通過設置不同用戶對內容的訪問等級以及統(tǒng)計內容的訪問頻率，決定數(shù)據(jù)的緩存位置，并且設計了數(shù)據(jù)替換方法，在一定程度上保證了不同用戶對不同數(shù)據(jù)的最優(yōu)請求，同時提高了網絡的性能。實驗證明該策略與CEE+LRU, Prob(0.7)+LRU, Betw+LRU相比，能更好地提高緩存命中率、平均時延及源端命中率等網絡緩存性能指標。
2017, 39(6): 1424-1431.
doi: 10.11999/JEIT160718
摘要:
對地下管道電纜等目標的幾何特征估計在城市建設和市政基礎設施維護中尤為重要，針對此類埋地細長良導體目標，該文提出一種基于瞬態(tài)電磁響應的管道目標長度與方位角估計方法。建立了介電媒質中水平極化電磁波在布魯斯特角入射下細長良導體目標后向散射回波時延差模型，通過分析瞬態(tài)響應時頻分布，建立了其諧振態(tài)與目標長度的關系，并由此估計目標的長度。利用瞬態(tài)響應早時部分首達回波與晚時部分諧振回波的能量變化趨勢，判斷電磁波到達目標兩端點的時間順序，再根據(jù)首達時間延遲差估計目標的方位角。數(shù)值仿真結果表明在電場方向與目標軸線方向偏離不大的情況下，提出方法有效并且對噪聲具有魯棒性，適用于信噪比SNR5 dB的長度估計以及SNR10 dB的方位角估計。
對地下管道電纜等目標的幾何特征估計在城市建設和市政基礎設施維護中尤為重要，針對此類埋地細長良導體目標，該文提出一種基于瞬態(tài)電磁響應的管道目標長度與方位角估計方法。建立了介電媒質中水平極化電磁波在布魯斯特角入射下細長良導體目標后向散射回波時延差模型，通過分析瞬態(tài)響應時頻分布，建立了其諧振態(tài)與目標長度的關系，并由此估計目標的長度。利用瞬態(tài)響應早時部分首達回波與晚時部分諧振回波的能量變化趨勢，判斷電磁波到達目標兩端點的時間順序，再根據(jù)首達時間延遲差估計目標的方位角。數(shù)值仿真結果表明在電場方向與目標軸線方向偏離不大的情況下，提出方法有效并且對噪聲具有魯棒性，適用于信噪比SNR5 dB的長度估計以及SNR10 dB的方位角估計。
2017, 39(6): 1432-1438.
doi: 10.11999/JEIT160861
摘要:
目前，用于室內定位的雷達技術為了達到高精度而使用高帶寬的調頻連續(xù)波，這樣不僅對設備要求高且雜波干擾大。為降低帶寬開銷，該文使用雙頻連續(xù)波比相測距機制來實現(xiàn)室內人體定位。在該方法中復雜的室內環(huán)境和人體變化的移動速度會造成頻譜擴展，導致有效信號信噪比降低，能量發(fā)散甚至出現(xiàn)峰值誤判，直接降低測速和定位的精度。由此，提出應用于室內環(huán)境中的基于雙頻連續(xù)波比相測距的局部速度差補償算法，以校準頻域信號，獲取高精度的速度與距離信息。實驗結果表明在設備功率提供的測距范圍內固定位置均方根誤差在9~14 cm內，與已有調頻連續(xù)波有同等級的測距精度，最終實現(xiàn)了低帶寬下的高精度人體定位。同時該系統(tǒng)的算法復雜度較低，能更好地適用于人體軌跡的實時跟蹤。
目前，用于室內定位的雷達技術為了達到高精度而使用高帶寬的調頻連續(xù)波，這樣不僅對設備要求高且雜波干擾大。為降低帶寬開銷，該文使用雙頻連續(xù)波比相測距機制來實現(xiàn)室內人體定位。在該方法中復雜的室內環(huán)境和人體變化的移動速度會造成頻譜擴展，導致有效信號信噪比降低，能量發(fā)散甚至出現(xiàn)峰值誤判，直接降低測速和定位的精度。由此，提出應用于室內環(huán)境中的基于雙頻連續(xù)波比相測距的局部速度差補償算法，以校準頻域信號，獲取高精度的速度與距離信息。實驗結果表明在設備功率提供的測距范圍內固定位置均方根誤差在9~14 cm內，與已有調頻連續(xù)波有同等級的測距精度，最終實現(xiàn)了低帶寬下的高精度人體定位。同時該系統(tǒng)的算法復雜度較低，能更好地適用于人體軌跡的實時跟蹤。
2017, 39(6): 1439-1445.
doi: 10.11999/JEIT160562
摘要:
針對多運動站無源定位過程中存在系統(tǒng)誤差的問題，該文提出一種基于到達時差(TDOA)與到達增益比(GROA)最小二乘配準算法。該算法利用泰勒展開把非線性的量測方程線性化，利用最小二乘算法得到對目標狀態(tài)和系統(tǒng)誤差的聯(lián)合估計，并考慮了量測噪聲和站址誤差的影響。同時推導了存在量測噪聲、站址誤差和系統(tǒng)誤差時的克拉美羅下界(CRLB)，并分析了系統(tǒng)誤差對CRLB的影響。多種條件下的仿真表明，該算法對系統(tǒng)誤差和目標狀態(tài)的估計精度較高，說明了算法的有效性。
針對多運動站無源定位過程中存在系統(tǒng)誤差的問題，該文提出一種基于到達時差(TDOA)與到達增益比(GROA)最小二乘配準算法。該算法利用泰勒展開把非線性的量測方程線性化，利用最小二乘算法得到對目標狀態(tài)和系統(tǒng)誤差的聯(lián)合估計，并考慮了量測噪聲和站址誤差的影響。同時推導了存在量測噪聲、站址誤差和系統(tǒng)誤差時的克拉美羅下界(CRLB)，并分析了系統(tǒng)誤差對CRLB的影響。多種條件下的仿真表明，該算法對系統(tǒng)誤差和目標狀態(tài)的估計精度較高，說明了算法的有效性。
2017, 39(6): 1446-1451.
doi: 10.11999/JEIT160854
摘要:
該文設計了一種風車形雙頻帶阻型頻率選擇表面(FSS) ，并將其加載到雙頻微帶天線地板，實現(xiàn)寬帶雷達散射截面(RCS)減縮。風車形FSS每一角都由兩個相差90的半方環(huán)組成，通過電偶極子諧振和風車FSS高次模諧振實現(xiàn)雙頻阻帶。仿真和實測結果表明，將該FSS單元加載到雙頻微帶天線地板后，在5.20 GHz處，天線E面、H面前向增益基本保持不變；在10.41 GHz處，天線E面、H面前向增益提高了1.8 dBi；同時，天線單站RCS在1.0~16.8 GHz寬帶內減縮效果明顯，其中x極化波下最大縮減量達到28.3 dB, y極化波下最大減縮量達到36.2 dB。
該文設計了一種風車形雙頻帶阻型頻率選擇表面(FSS) ，并將其加載到雙頻微帶天線地板，實現(xiàn)寬帶雷達散射截面(RCS)減縮。風車形FSS每一角都由兩個相差90的半方環(huán)組成，通過電偶極子諧振和風車FSS高次模諧振實現(xiàn)雙頻阻帶。仿真和實測結果表明，將該FSS單元加載到雙頻微帶天線地板后，在5.20 GHz處，天線E面、H面前向增益基本保持不變；在10.41 GHz處，天線E面、H面前向增益提高了1.8 dBi；同時，天線單站RCS在1.0~16.8 GHz寬帶內減縮效果明顯，其中x極化波下最大縮減量達到28.3 dB, y極化波下最大減縮量達到36.2 dB。
2017, 39(6): 1452-1457.
doi: 10.11999/JEIT160938
摘要:
針對傳統(tǒng)ROM(Read-Only Memory)存儲密度低、功耗高的問題，該文提出一種采用二極管單元并通過接觸孔編程來存儲數(shù)據(jù)的掩模ROM。二極管陣列采用雙溝槽隔離工藝和無間隙接觸孔連接方式實現(xiàn)了極高的存儲密度?；诖嗽O計了一款容量為2 Mb的掩模ROM，包含8個256 kb的子陣列。二極管陣列采用40 nm設計規(guī)則，外圍邏輯電路采用2.5 V CMOS工藝完成設計。二極管單元的有效面積僅為0.017m2，存儲密度高達0.0268 mm2/Mb。測試結果顯示二極管單元具備良好的單元特性，在2.5 V電壓下2 Mb ROM的比特良率達到了99.8%。
針對傳統(tǒng)ROM(Read-Only Memory)存儲密度低、功耗高的問題，該文提出一種采用二極管單元并通過接觸孔編程來存儲數(shù)據(jù)的掩模ROM。二極管陣列采用雙溝槽隔離工藝和無間隙接觸孔連接方式實現(xiàn)了極高的存儲密度?；诖嗽O計了一款容量為2 Mb的掩模ROM，包含8個256 kb的子陣列。二極管陣列采用40 nm設計規(guī)則，外圍邏輯電路采用2.5 V CMOS工藝完成設計。二極管單元的有效面積僅為0.017m2，存儲密度高達0.0268 mm2/Mb。測試結果顯示二極管單元具備良好的單元特性，在2.5 V電壓下2 Mb ROM的比特良率達到了99.8%。
2017, 39(6): 1458-1463.
doi: 10.11999/JEIT160835
摘要:
該文設計了一種基于SRAM物理不可克隆函數(shù)(PUFs)的高效真隨機種子發(fā)生器。通過將不提供熵值的穩(wěn)定節(jié)點和提供低熵值的噪聲節(jié)點篩除，只選用能夠提供較高熵值的噪聲節(jié)點來生成滿熵種子，大幅降低需要處理的數(shù)據(jù)量，提高節(jié)點數(shù)據(jù)的處理效率。通過測試SRAM PUFs內部噪聲節(jié)點的振蕩特性，提出篩選出SRAM PUFs內部高熵值的噪聲節(jié)點的最佳策略，最終基于此策略設計出真隨機種子發(fā)生器。該設計可以產生128~256 bit長度的滿熵的種子且處理的節(jié)點數(shù)據(jù)量只有當前方法的0.5%~4%。生成的種子滿足NIST架構的隨機數(shù)生成器要求，產生的偽隨機數(shù)全部通過了隨機數(shù)檢測。與現(xiàn)有設計相比，該文提出的真隨機種子發(fā)生器是一種高效的、適用范圍較廣的設計。
該文設計了一種基于SRAM物理不可克隆函數(shù)(PUFs)的高效真隨機種子發(fā)生器。通過將不提供熵值的穩(wěn)定節(jié)點和提供低熵值的噪聲節(jié)點篩除，只選用能夠提供較高熵值的噪聲節(jié)點來生成滿熵種子，大幅降低需要處理的數(shù)據(jù)量，提高節(jié)點數(shù)據(jù)的處理效率。通過測試SRAM PUFs內部噪聲節(jié)點的振蕩特性，提出篩選出SRAM PUFs內部高熵值的噪聲節(jié)點的最佳策略，最終基于此策略設計出真隨機種子發(fā)生器。該設計可以產生128~256 bit長度的滿熵的種子且處理的節(jié)點數(shù)據(jù)量只有當前方法的0.5%~4%。生成的種子滿足NIST架構的隨機數(shù)生成器要求，產生的偽隨機數(shù)全部通過了隨機數(shù)檢測。與現(xiàn)有設計相比，該文提出的真隨機種子發(fā)生器是一種高效的、適用范圍較廣的設計。
2017, 39(6): 1464-1471.
doi: 10.11999/JEIT160889
摘要:
為了降低集成電路的軟錯誤率，該文基于時間冗余的方法提出一種低功耗容忍軟錯誤鎖存器。該鎖存器不但可以過濾上游組合邏輯傳播過來的SET脈沖，而且對SEU完全免疫。其輸出節(jié)點不會因為高能粒子轟擊而進入高阻態(tài)，所以該鎖存器能夠適用于門控時鐘電路。SPICE仿真結果表明，與同類的加固鎖存器相比，該文結構僅僅增加13.4%的平均延時，使得可以過濾的SET脈沖寬度平均增加了44.3%，并且功耗平均降低了48.5%，功耗延時積(PDP)平均降低了46.0%，晶體管數(shù)目平均減少了9.1%。
為了降低集成電路的軟錯誤率，該文基于時間冗余的方法提出一種低功耗容忍軟錯誤鎖存器。該鎖存器不但可以過濾上游組合邏輯傳播過來的SET脈沖，而且對SEU完全免疫。其輸出節(jié)點不會因為高能粒子轟擊而進入高阻態(tài)，所以該鎖存器能夠適用于門控時鐘電路。SPICE仿真結果表明，與同類的加固鎖存器相比，該文結構僅僅增加13.4%的平均延時，使得可以過濾的SET脈沖寬度平均增加了44.3%，并且功耗平均降低了48.5%，功耗延時積(PDP)平均降低了46.0%，晶體管數(shù)目平均減少了9.1%。
2017, 39(6): 1472-1478.
doi: 10.11999/JEIT160826
摘要:
在分析電荷泵結構、工作原理和產生雜散機理的基礎上，該文提出了一種低靜態(tài)電流失配、低時序失配的高性能電荷泵。此電荷泵通過減小電荷泵開關過程中時序失配和電流失配，減小了高頻鎖相環(huán)中的抖動和雜散?；谥行緡H0.18 m CMOS射頻工藝技術和1.8 V電源電壓，對采用此高性能電荷泵的鎖相環(huán)進行了相位噪聲仿真。仿真結果驗證了這些鎖相環(huán)具有低噪聲特性：在480 MHz的輸出頻率下，二階鎖相環(huán)的周期抖動為1.05 ps，最大參考雜散為-121 dBc。
在分析電荷泵結構、工作原理和產生雜散機理的基礎上，該文提出了一種低靜態(tài)電流失配、低時序失配的高性能電荷泵。此電荷泵通過減小電荷泵開關過程中時序失配和電流失配，減小了高頻鎖相環(huán)中的抖動和雜散?；谥行緡H0.18 m CMOS射頻工藝技術和1.8 V電源電壓，對采用此高性能電荷泵的鎖相環(huán)進行了相位噪聲仿真。仿真結果驗證了這些鎖相環(huán)具有低噪聲特性：在480 MHz的輸出頻率下，二階鎖相環(huán)的周期抖動為1.05 ps，最大參考雜散為-121 dBc。
2017, 39(6): 1479-1486.
doi: 10.11999/JEIT160752
摘要:
由于LCLC諧振變換器能夠同時實現(xiàn)開關管的零電壓、零電流開通和關斷，因此廣泛應用于行波管電源中。然而，在實際電路測試中出現(xiàn)的反向諧振電流以及開關管關斷時諧振電流不為零的問題，造成LCLC諧振變換器的效率下降。該文從LCLC諧振變換器的工作原理出發(fā)，推導了上述兩個問題出現(xiàn)的原因，并給出了解決方案。通過軟件仿真的方法，給出了用于LCLC諧振變換器的經驗數(shù)值。最后，通過軟件仿真以及實際測試兩種方法驗證了上述分析。
由于LCLC諧振變換器能夠同時實現(xiàn)開關管的零電壓、零電流開通和關斷，因此廣泛應用于行波管電源中。然而，在實際電路測試中出現(xiàn)的反向諧振電流以及開關管關斷時諧振電流不為零的問題，造成LCLC諧振變換器的效率下降。該文從LCLC諧振變換器的工作原理出發(fā)，推導了上述兩個問題出現(xiàn)的原因，并給出了解決方案。通過軟件仿真的方法，給出了用于LCLC諧振變換器的經驗數(shù)值。最后，通過軟件仿真以及實際測試兩種方法驗證了上述分析。
2017, 39(6): 1487-1492.
doi: 10.11999/JEIT160911
摘要:
平面變壓器具有小體積、高功率密度以及熱特性好的特點，在低壓領域得到了廣泛應用。該文研究了將平面變壓器應用于行波管電源中，從而達到減小電源體積，提高電源功率密度的目的。結合行波管電源常用的LCLC諧振拓撲，采用部分交錯繞組結構設計了一種平面變壓器，并進行了電路仿真和實際測試，仿真結果與實測結果一致。采用該平面變壓器的LCLC諧振變換器，輸入電壓為40 V，輸出電壓為4800 V，輸出功率為295 W，開關頻率為500 kHz。仿真結果與實驗結果均表明，采用平面變壓器，可以提高開關頻率，縮小電源體積，提高功率密度，從而降低整個行波管放大器的體積和重量。
平面變壓器具有小體積、高功率密度以及熱特性好的特點，在低壓領域得到了廣泛應用。該文研究了將平面變壓器應用于行波管電源中，從而達到減小電源體積，提高電源功率密度的目的。結合行波管電源常用的LCLC諧振拓撲，采用部分交錯繞組結構設計了一種平面變壓器，并進行了電路仿真和實際測試，仿真結果與實測結果一致。采用該平面變壓器的LCLC諧振變換器，輸入電壓為40 V，輸出電壓為4800 V，輸出功率為295 W，開關頻率為500 kHz。仿真結果與實驗結果均表明，采用平面變壓器，可以提高開關頻率，縮小電源體積，提高功率密度，從而降低整個行波管放大器的體積和重量。
2017, 39(6): 1493-1502.
doi: 10.11999/JEIT161299
摘要:
給定一個圖G及它的一個正常頂點著色f, G中所有著兩種顏色之一的頂點構成的頂點子集導出的子圖稱為G的一個2-色導出子圖，該2-色導出子圖的分支稱為G的一個2-色分支。Kempe變換是指將圖G的某個2-色分支實施顏色互換。自從1879年KEMPE引入Kempe變換用于證明四色猜想至今，有眾多學者從不同的角度對Kempe變換展開了研究。該文總結了Kempe變換的一些基本性質；對已有的一些重要成果進行了較為詳細的綜述；針對MEYNIEL定理，即每個平面圖的所有5-著色構成一個Kempe等價類，給出了一個新的更加簡短的證明方法；提出了一個與著色類型相關的問題，意在探索不同Kempe等價類之間的關系，以助于Kempe變換的進一步研究。
給定一個圖G及它的一個正常頂點著色f, G中所有著兩種顏色之一的頂點構成的頂點子集導出的子圖稱為G的一個2-色導出子圖，該2-色導出子圖的分支稱為G的一個2-色分支。Kempe變換是指將圖G的某個2-色分支實施顏色互換。自從1879年KEMPE引入Kempe變換用于證明四色猜想至今，有眾多學者從不同的角度對Kempe變換展開了研究。該文總結了Kempe變換的一些基本性質；對已有的一些重要成果進行了較為詳細的綜述；針對MEYNIEL定理，即每個平面圖的所有5-著色構成一個Kempe等價類，給出了一個新的更加簡短的證明方法；提出了一個與著色類型相關的問題，意在探索不同Kempe等價類之間的關系，以助于Kempe變換的進一步研究。
2017, 39(6): 1503-1514.
doi: 10.11999/JEIT161288
摘要:
低密度奇偶校驗碼因其具有逼近香農限的優(yōu)異性能，現(xiàn)已在多種標準和系統(tǒng)中得到廣泛的應用。但為了使其能夠滿足不同應用場景下通信系統(tǒng)對糾錯性能、計算復雜性、譯碼時延、硬件資源損耗以及功耗等方面的要求，需要對用于LDPC碼譯碼的置信傳播算法進行進一步的研究與改進。該文從譯碼算法的改進動機、方法論、計算復雜度以及性能表現(xiàn)等角度入手，對近些年出現(xiàn)的一些Beyond-BP譯碼算法進行了綜述。并在最后對用于迭代接收系統(tǒng)的譯碼算法改進工作進行了討論，為未來算法的改進工作提供一點思路。
低密度奇偶校驗碼因其具有逼近香農限的優(yōu)異性能，現(xiàn)已在多種標準和系統(tǒng)中得到廣泛的應用。但為了使其能夠滿足不同應用場景下通信系統(tǒng)對糾錯性能、計算復雜性、譯碼時延、硬件資源損耗以及功耗等方面的要求，需要對用于LDPC碼譯碼的置信傳播算法進行進一步的研究與改進。該文從譯碼算法的改進動機、方法論、計算復雜度以及性能表現(xiàn)等角度入手，對近些年出現(xiàn)的一些Beyond-BP譯碼算法進行了綜述。并在最后對用于迭代接收系統(tǒng)的譯碼算法改進工作進行了討論，為未來算法的改進工作提供一點思路。
2017, 39(6): 1515-1519.
doi: 10.11999/JEIT161248
摘要:
該文研究在陣列域大尺度衰落模型下，基站端天線僅僅配備了1-bit精度的模數(shù)轉換器時大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的性能。首先給出了系統(tǒng)采用最大比合并接收機時，用戶上行可達速率的閉式表達式。然后分析了1-bit系統(tǒng)的功率效率性能，并將該1-bit系統(tǒng)與傳統(tǒng)的具有無窮精度模數(shù)轉換器的系統(tǒng)性能相比較。通過計算機仿真驗證了該文的分析結果。該文指出基站端可以安裝更多的天線來彌補1-bit精度的模數(shù)轉換器所造成的性能損失。
該文研究在陣列域大尺度衰落模型下，基站端天線僅僅配備了1-bit精度的模數(shù)轉換器時大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的性能。首先給出了系統(tǒng)采用最大比合并接收機時，用戶上行可達速率的閉式表達式。然后分析了1-bit系統(tǒng)的功率效率性能，并將該1-bit系統(tǒng)與傳統(tǒng)的具有無窮精度模數(shù)轉換器的系統(tǒng)性能相比較。通過計算機仿真驗證了該文的分析結果。該文指出基站端可以安裝更多的天線來彌補1-bit精度的模數(shù)轉換器所造成的性能損失。
2017, 39(6): 1520-1524.
doi: 10.11999/JEIT160738
摘要:
為了避免WLAN窄帶通信系統(tǒng)對超寬帶通信系統(tǒng)的干擾，該文提出一種具有陷波特性的改進 分形超寬帶天線。天線的輻射單元是改進的 階 分形結構，通過采用共面波導饋電技術以及增加 分形的迭代次數(shù)，可有效展寬天線的帶寬，從而實現(xiàn)覆蓋 頻段的寬頻特性。在分形貼片上增加兩個對稱的L型開路枝節(jié)，實現(xiàn)了 頻段的雙陷波特性，能有效抑制WLAN頻段對超寬帶通信系統(tǒng)的干擾。天線的尺寸較小，仿真和實測結果表明天線可廣泛適用于各種UWB通信系統(tǒng)。
為了避免WLAN窄帶通信系統(tǒng)對超寬帶通信系統(tǒng)的干擾，該文提出一種具有陷波特性的改進 分形超寬帶天線。天線的輻射單元是改進的 階 分形結構，通過采用共面波導饋電技術以及增加 分形的迭代次數(shù)，可有效展寬天線的帶寬，從而實現(xiàn)覆蓋 頻段的寬頻特性。在分形貼片上增加兩個對稱的L型開路枝節(jié)，實現(xiàn)了 頻段的雙陷波特性，能有效抑制WLAN頻段對超寬帶通信系統(tǒng)的干擾。天線的尺寸較小，仿真和實測結果表明天線可廣泛適用于各種UWB通信系統(tǒng)。
