应用科学学报

唐伦1;2，龙叶华1，陈前斌1，曾孝平2

2011, 29(4): 331-339. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.04.001

摘要 ( 2100 )

PDF (644KB) ( 1664 )

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研究了机会协作中继系统中可靠性、有效容量和功率消耗的联合优化问题. 分析了机会协作中继系统的可靠性、有效容量和功率消耗公式，分别提出两个优化模型：联合系统可靠性和有效容量的网络效用最大化模型，以及最小化系统总功率消耗优化模型. 为了在可靠性、有效容量、功率消耗之间寻求平衡，提出一种以提升网络效用与降低网络功耗为目标的联合优化模型. 通过拉格朗日对偶分解法设计联合优化模型的分布式求解算法，改变权衡因子?以获得系统可靠性和有效容量之间的平衡. 通过改变联合优化目标中的权衡因子w获取网络效用与功耗之间的平衡点. 仿真结果验证了该分布式算法可有效取得协作中继系统的可靠性、有效容量、功率消耗三者之间的平衡.

无线多信道中继网络的中继选择性机会调度

赵传信1;3，王汝传2;3，黄海平2，孙力娟2

2011, 29(4): 340-346. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.04.002

摘要 ( 2180 )

PDF (676KB) ( 1359 )

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为了有效利用OFDMA网络中多点中继协作以提高系统吞吐量，提出了考虑中继选择的调度优化模型.模型以提高系统吞吐量和兼顾用户公平性为目的，以信道无干扰分配为约束条件来进行机会调度. 提出了从路径多样性和链路多样性角度设计新的机会调度算法，算法结合信道分配和中继选择建立用户最优路径，然后机会选择用户. 仿真结果表明了中继选择的机会调度可以明显提升网络吞吐量，也保障了用户公平性.

基于压缩感知的MIMO系统稀疏信道估计

王妮娜1，桂冠2;3，张治1，唐恬1

2011, 29(4): 347-352. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.04.003

摘要 ( 2795 )

PDF (1912KB) ( 3886 )

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在多输入多输出通信系统中，接收端信道均衡与相干检测需要利用信道状态信息. 传统信道估计方法如最小二乘法和最小均方误差法均基于多径信道密集型假设，导致频谱利用率低下. 为此，该文研究在单载波MIMO系统中的稀疏信道估计，利用多径信道的稀疏特性提出一种基于压缩感知理论的信道估计方法. 这种方法能利用较少的导频信号达到与传统方法相比拟的估计性能，从而提高频谱利用率. 仿真验证和理论分析表明，基于压缩采样匹配追踪的压缩感知信道估计方法为MIMO系统稀疏信道估计的最优选择.

基于定价的认知无线网络按需多信道接入策略

王凡1;2，赵杭生2，姚富强2，冯少栋1，张建照1;2

2011, 29(4): 353-359. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.04.004

摘要 ( 2516 )

PDF (647KB) ( 1691 )

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在认知无线电多信道接入场景中，建立满足认知用户服务质量(QoS)需求的非合作博弈模型，定义CRN有效容量的概念，提出基于定价的按需多信道接入策略，推导价格函数的数学表达式，并给出按需迭代注水算法以实现该策略中的信道和功率分配. 仿真结果表明：按需多信道接入策略和按需迭代注水算法较不考虑QoS的一般接入策略在CRN有效容量和CR用户的QoS保证率上都有较大的性能改进. 在给定场景中，按需迭代注水算法能使CR用户的QoS保证率提高10%?20%；在稳定状态下，CRN的有效容量提高38%左右.

码域发送参考脉冲超宽带系统性能

李霞，江桦，张剑，张志远

2011, 29(4): 360-367. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.04.005

摘要 ( 1454 )

PDF (8175KB) ( 1998 )

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在时域和频域发送参考型脉冲超宽带通信系统的基础上，对码域发送参考脉冲超宽带通信系统的性能进行了研究，推导了基于脉冲峰值能量的系统误码率表达式，对该系统在加性高斯白噪声和多径衰落信道中的性能进行了仿真，并与时域和频域发送参考结构在抗多径干扰等多个方面进行了对比. 理论分析和仿真结果表明，码域发送参考脉冲超宽带通信系统性能优于时域和频域系统.

切换天线发射的低截获率通信信号物理层安全传输

洪涛，宋茂忠，刘渝

2011, 29(4): 368-373. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.04.006

摘要 ( 1927 )

PDF (615KB) ( 1871 )

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为了提高通信信号在无线传输过程中的物理层安全性，提出一种低截获率物理层安全通信信号. 发射机根据接收机发送的训练符号估计信道，并随机选取信道质量较好的天线加权发射信号. 各天线的权系数由天线的信道信息和通信双方约定使用的扩频序列决定. 由于发射天线的快速切换，发射信号是一种与发射天线信道信息和扩频序列相关的空间扩频信号. 期望接收机可采用与普通扩频信号接收机相同的方法解调接收信号，而窃听接收机由于信道的快速切换无法正常解调接收信号. 仿真结果表明，相比于参考方法发射信号，该文提出的信号不仅具有相同的物理层防窃听能力，而且还具有防侦测和一定的抗干扰能力，是一种更好的基于多天线发射的物理层安全通信信号.

预应式切换中的信头压缩上下文转移机制

张载龙，徐小飞，孙雁飞

2011, 29(4): 374-380. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.04.007

摘要 ( 1651 )

PDF (655KB) ( 1245 )

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为了解决切换过程中重新建立信头压缩上下文开销大的问题，研究了上下文转移机制，提出了一种两步信头压缩上下文转移方法和使用二层触发器的实时上下文转移触发策略，通过转移信头压缩上下文，避免切换时重新建立信头压缩上下文的过程. 评估了有上下文转移和无上下文转移机制下的时延、丢包和信头压缩状态迁移情况，仿真结果表明，所提方案能够建立并同步压缩器和解压器处的上下文，减小切换对信头压缩的影响.

基于QoS的认知OFDM无线电系统自适应资源分配

徐爽，赵晓晖，袁浩

2011, 29(4): 381-384. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.04.008

摘要 ( 1996 )

PDF (646KB) ( 1668 )

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摘要：根据认知无线电的特点和正交频分复用的传输特性，提出了一种针对认知OFDM无线电系统的自适应资源分配算法. 该算法在子载波和功率分配中，通过把次用户对主用户干扰的功率限制在主用户可容忍的门限以下，使次用户信道容量最大化. 同时，利用比例公平性保证了每个用户的通信服务质量. 仿真结果验证了所提算法的性能和有效性.

码率自适应LDPC码删余算法

肖旻，黎勇，王琳

2011, 29(4): 385-389. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.04.009

摘要 ( 1435 )

PDF (546KB) ( 1790 )

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鉴于无线通信信道的时变特性，信道纠错编码必须具备码率自适应的功能. 现有的分组拣选算法尽管能构造出性能优秀的码率自适应删余型LDPC码，但达到的最高删余码率受到限制. 对此，该文提出一种新的删余算法–分层拣选算法，解决了最高删余码率受限的问题，使码率能够无限接近1，且适用于任意LDPC码. AWGN信道下的仿真结果表明，所提出的算法较分组拣选算法具有更好的性能.

应用商空间理论的遥感影像多粒度合成分割

李刚1，万幼川1，管玉娟2

2011, 29(4): 390-396. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.04.010

摘要 ( 1910 )

PDF (1800KB) ( 1671 )

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传统影像分割方法只能对影像进行单一粒度空间的分割，分割结果的准确性限于单一粒度空间，该文运用商空间理论提出一种遥感影像多粒度合成分割方法. 首先探讨多粒度影像分割的商空间模型，用影像数据场表达像元空间关系，用分形维数特征增强人工地物和自然场景的区分能力. 对灰度特征、影像数据场、分形维数分别进行分水岭分割和迭代自组织数据分析(ISODATA)聚类，获得多粒度分割结果. 最后基于粒度合成原理给出一个具体的多粒度影像分割的商空间合成算法. 实验表明该方法能充分利用各个粒度空间分割结果的优点，纠正了单一粒度空间的分割错误，分割结果更准确.

微多普勒特征提取中的时频分布选择

程旭，刘进，王雪松，戴幻尧

2011, 29(4): 397-404. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.04.011

摘要 ( 1569 )

PDF (1920KB) ( 1605 )

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针对雷达目标微多普勒特征提取中的时频分布选择问题，从理论上分析了微多普勒信号的时频分布特点. 对于多分量微多普勒信号，通过引入性能评价准则给出了时频分布的性能评价指标，并进一步提出微多普勒信号的时频分布优化选择方法. 仿真结果表明，平滑伪Wigner-Ville分布具有最优的时频性能. 该结论对微多普勒提取的时频算法选择及高精度的瞬时频率估计具有指导意义.

多视点视频编码中随机访问解码路径的联合计算方法

程明明1，安平1;2，王平1，张兆杨1;2

2011, 29(4): 405-409. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.04.012

摘要 ( 1569 )

PDF (596KB) ( 1339 )

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随机访问性能是评价多视点视频编码预测结构性能的一个重要指标，往往通过计算解码路径的复杂度来衡量. 该文提出一编码端和解码端联合计算的方法，通过对视频序列实际编码情况的统计来更新解码时的参考图像列表，进而获取更准确的参考帧信息. 实验结果表明，所提出的方法能准确地计算出所需的参考帧，且参考帧数量比现有方法更少，能有效提高随机访问性能.

电磁场积分方程全等形子域的重叠型区域分解算法

胡俊，洪伟，周后型，李卫东，宋喆，谢家烨

2011, 29(4): 410-416. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.04.013

摘要 ( 1673 )

PDF (5011KB) ( 1593 )

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提出一种电磁场表面积分方程全等形子域的重叠型区域分解算法. 该算法在全等形子域上形成一致网格并使所有子域的自作用矩阵共享一个“内-内”子矩阵，显著减少了区域分解算法的内存需求和阻抗矩阵的填充时间. 文中给出的多个算例表明，该算法能得到与矩量法和重叠型区域分解法相一致的计算结果，同时有效减少了对内存的需求和所用的计算时间，从而验证了算法的正确性和有效性.

预条件CMRH方法加速求解半空间三维电磁散射问题

李清波，曹凤莲，周平

2011, 29(4): 417-422. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.04.014

摘要 ( 1426 )

PDF (720KB) ( 1539 )

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为了高效求解半空间三维电磁散射问题中离散电场积分方程产生的大型对称稠密复线性矩阵，将半空间多层快速多极子方法与CMRH方法相结合，其中多层快速多极子方法用于加速CMRH方法中的矩阵矢量乘运算.为了验证文中方法的有效性，分别计算了位于有耗半空间的圆柱体、长方体以及某导弹模型的散射特性. 结果表明，所提出的方法不仅可以滤除高频误差，平滑低频误差，而且能使求解半空间离散电场积分方程的迭代次数和计算时间比现在广泛使用的广义最小余量法显著减少. 同时，CMRH方法与稀疏近似逆预条件、对称超松弛预条件结合可进一步提高求解效率.

UHF截断单极子天线及其匹配网络设计

张俊睿，肖绍球，丁霄，唐明春，柏艳英

2011, 29(4): 423-427. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.04.015

摘要 ( 2067 )

PDF (2053KB) ( 2062 )

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设计了一个工作在UHF频段的宽带单极子天线. 先将单极子天线截为两段并串联起来，以改善天线频率高端的水平方向增益，然后利用无耗LC梯形宽带匹配网络在100?400 MHz对天线进行匹配. 用CST2009仿真软件得到优化的天线截断位置和匹配网络元件值等参数. 对加载匹配网络前后的截断天线反射系数进行了测试，结果与仿真结果吻合较好. 研究表明，加载匹配网络后的天线系统水平增益在100?350 MHz频段大于0 dBi，在350?400 MHz频段介于?7 ?0 dBi之间. 反射系数S11在100?400 MHz频段均小于10 dB，匹配网络效率超过60%.

欠驱动无人艇轨迹跟踪的滑模控制方法

廖煜雷，庄佳园，李晔，庞永杰

2011, 29(4): 428-434. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.04.016

摘要 ( 1667 )

PDF (606KB) ( 1947 )

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讨论欠驱动无人水面艇的轨迹规划和跟踪控制问题，并考虑动力学模型不确定性和环境干扰力的影响.对于给定二维惯性平面内的光滑期望轨迹，规划方法将获得船体坐标系下的参考跟踪速度和加速度. 然后基于滑模控制方法提出一种轨迹跟踪控制律. 通过理论分析可得，该控制律不但能保证无人艇轨迹跟踪的渐进稳定性，而且保证艏摇运动是有界输入有界输出稳定的. 进行数值仿真，无人艇均实现了对封闭或开放轨迹的跟踪以及定位控制，验证了所提方法的可行性和有效性.

飞机环控/发动机系统多目标优化

李洪波1，董新民1，李婷婷2，郭军1

2011, 29(4): 435-440. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.04.017

摘要 ( 1792 )

PDF (716KB) ( 1497 )

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提出一种改进的多目标粒子群优化算法，应用于飞机环控/发动机系统的综合优化. 将不同飞行阶段系统总熵产最小视为不同的目标函数，建立了多目标优化模型. 进而在基本多目标粒子群优化算法基础上，引入跳转操作、族群概念和一种全局最优位置分配方法，提出了一种改进算法，测试结果表明该算法性能良好. 采用该算法对多目标优化模型进行计算，得到收敛且分布均匀的非劣最优解集，为飞机系统综合优化提供一种新思路.

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