2016年第07期-《电子技术应用》杂志

技术专栏-5G关键技术及算法实现

业务需求推动下的5G若干关键技术探讨

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.001

作者：许方敏，仇超，赵成林

作者单位：北京邮电大学信息与通信工程学院，北京100876

摘要：过去移动通信的更新换代都是以追求更高的数据速率为目标，并以多址接入技术为主要区别。而第五代移动通信由于受到移动互联网和物联网众多应用场景的驱动，对技术的需求千差万别，因此其技术创新来源更加丰富，针对不同的应用场景可以灵活采用不同的关键技术。本文试图阐述第五代移动通信中应用场景、技术需求和关键技术之间的关系，并简单介绍了其中一些物理层关键技术。

关键词：
5G

应用场景

技术需求

关键技术

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基于5G无线通信的稀疏码多址接入系统的FPGA实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.002

作者：宋春雪，文萍，张学晨

作者单位：西安电子科技大学通信工程学院，陕西西安710018

摘要：在理解无线通信多址接入的基础之上，提出了一种低复杂度的基于5G无线通信的稀疏码多址接入系统的FPGA实现方案，利用可综合的Verilog语言在QuartusII及ModelSim平台下完成了电路的设计综合仿真及FPGA验证，结果证明该设计实现功能完备，可以实际应用。

关键词：
5G

SCMA

max-log-MPA

FPGA

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一种高性能低复杂度Polar Code编解码算法研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.003

作者：何天光，杜江

作者单位：成都信息工程大学通信工程学院，四川成都610225

摘要：极化码(Polar Codes，PC)是一种全新的高性能信道编码技术，是5G移动通信系统的一个研究热点，得到了广泛的关注。传统的连续删除(Successive Cancelation，SC)译码算法在码长有限的情况下的性能较差，为了提高极化码的性能，从计算方式和存储结构两个方面研究了SC译码算法的原理和结构，提出一种SC译码算法的改进型算法CRC-SCL译码算法。为了降低该算法的复杂度，引入了“Lazy Copy”算法。仿真结果表明，CRC-SCL算法与SC算法相比，性能得到了显著的提高。

关键词：
极化码

SC译码

SCL译码

LazyCopy

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5G系统中F-OFDM算法设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.004

作者：高亚楠，杨涛，胡波

作者单位：复旦大学电子工程系，上海200433

摘要：将F(filter)-OFDM的框架应用在传统的LTE系统上。利用该新的波形技术，LTE系统可以支持更加灵活的参数配置，满足未来5G丰富的业务需求。通过发射机子带滤波器的设计，相邻子带间的带外泄漏(OOB)可以被大幅度抑制。接收机采用匹配滤波机制实现各个子带的解耦。最后通过实验仿真，比较OFDM系统和F-OFDM系统的误块率(BLER)性能，可以看到当存在邻带干扰时，后者通过子带滤波器对干扰的抑制，系统性能明显优于前者。

关键词：
F-OFDM

带外泄漏OOB

子带滤波器

误块率BLER

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基于LMS算法的UFMC系统自适应干扰消除

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.005

作者：田广东，王珊，何萍，段思睿

作者单位：重庆邮电大学，重庆400065

摘要：通用滤波组多载波（UFMC）技术是5G中的候选波形，能够支持异步传输。但是UFMC系统与OFDM系统一样，对载波频率偏移比较敏感，载波频率偏移导致子带内载波间干扰（ICI）和子带间干扰（IBI），从而使系统的性能急剧下降。提出了一种在通用滤波组多载波（UFMC）系统中消除干扰的方法。该方法采用了最小均方自适应算法（LMS），主要对2N点FFT的输出进行处理，通过多次迭代运算和滤波处理，使得接收机中频率偏移误差接近于零，这样可以消除在接收信号中由于频率偏移而产生的干扰。仿真结果表明，在频偏纠正后UFMC系统有较好的误比特率性能。

关键词：
UFMC

LMS

载波频率偏差

载波间干扰

子带间干扰

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综述与评论

航空辐射环境SRAM存储芯片单粒子翻转实验综述

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.006

作者：王鹏1，张道阳1，2，薛茜男1

作者单位：1.中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室，天津300300； 2.中国民航大学安全科学与工程学院，天津300300

摘要：随着集成电子器件的快速发展，应用在航空电子系统中的SRAM型存储器件集成度也越来越高，尺寸越来越小，其发生单粒子翻转效应的可能性也越来越高，对航空飞行的可靠性和安全性带来严重的隐患。针对国外已有的SRAM型存储芯片的地面辐射实验、航空飞行实验结果进行归纳总结，分析SRAM存储芯片受单粒子翻转效应的影响以及失效特点。

关键词：
单粒子翻转

SRAM

辐照实验

飞行实验

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微电子技术

基于4DSP+FPGA架构数据处理板设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.007

作者：董选明

作者单位：中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽合肥230088

摘要：为了满足超高性能数据处理以及低功耗、简单可编程性的应用，设计了一款基于TI TMS320C6678芯片和Xilinx公司XC5VSX95T芯片的4DSP+FPGA架构的数据处理板，同时设计了高带宽的数据输入输出接口以及相关的时钟、电源和复位电路，并通过具体的硬件电路实现。该数据处理板可广泛应用于航空设备、车载设备、恶劣条件下工作的特种设备，将有效提高设备的数据处理性能。

关键词：
数字信号处理器

现场可编程门阵列

串行高速输入输出接口

复杂可编程逻辑器件

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基于CNFET的单端口三值SRAM单元设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.008

作者：龚道辉，汪鹏君，康耀鹏

作者单位：宁波大学电路与系统研究所，浙江宁波315211

摘要：通过对碳纳米场效应晶体管(Carbon Nanotube Field Effect Transistor，CNFET)和多值存储原理的研究，提出一种基于CNFET的单端口三值SRAM设计方案。该方案首先利用碳纳米管的多阈值特性设计三值反相器，并采用交叉耦合方式实现三值数据的存储；其次结合读写共用的单端口方法，减少互连线数量；然后采用隔离和切断交叉耦合技术，增强三值数据存储的稳定性；最后通过HSPICE仿真，结果表明所设计的电路逻辑功能正确，且与传统CMOS设计的三值SRAM相比读写速度提高24%。

关键词：
碳纳米场效应晶体管

单端口

三值SRAM

多值逻辑

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新型大功率LED恒流驱动芯片设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.009

作者：傅敏，嵇保健，黄胜明，夏晨阳

作者单位：南京工业大学电气工程与控制科学学院，江苏南京211816

摘要：设计了一款基于BUCK电路的大功率LED恒流驱动芯片，芯片集成了带隙基准源模块、LDO模块、偏置电流产生模块、数字调光模块、过温保护模块、逻辑控制模块和驱动模块等。对带隙参考源、高压LDO和过热保护3个子模块电路的设计做了重点研究，通过Cadence软件对子电路和系统的各项参数进行了模拟仿真和优化，对整体电路的版图进行了设计和验证，芯片面积为1 680 μm×1 210 μm。采用VIS公司的0.35 μm 40 V BCD工艺进行了流片。测试结果表明，芯片基于控制导通时间的控制方式实现了高精度，且具有输入电压范围广、低电压参考源和PWM调光等功能，驱动电流可达到1.5 A，且不用补偿就能够稳定工作。

关键词：
LED

导通时间控制

恒流驱动

PWM调光

模块电路

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一种低功耗的微弱能量收集电路设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.010

作者：荣训，陈志敏，曹广忠

作者单位：深圳大学自动化研究所深圳电磁控制重点实验室，广东深圳518060

摘要：为了实现高效率地收集环境中的各种微弱能量，设计了一种低功耗的微弱能量收集电路。采用LTC3588-1电源管理芯片为核心的电压变换电路、LTC4071充电控制芯片为核心的充电控制电路、TPL5100为核心的定时器电路搭建低功耗微弱能量收集电路，设计的电路能够将收集到的微弱能量转换为电能存储到锂电池或者提供给负载供电。实验结果表明,设计的低功耗微弱能量收集电路实现了微弱能量的收集，能量收集电路自身平均功耗低至182μW，验证了收集微弱能量给无线传感器网络节点供能的可行性，电路因低功耗、低成本等优点，具有应用前景。

关键词：
微弱能量收集

电路

电压变换

低功耗

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ATE测试中抖动对高性能ADC测试结果的影响与分析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.011

作者：余琨

作者单位：上海华岭集成电路技术股份有限公司，上海201203

摘要：主要针对高速ADC测试技术进行研究，其时钟信号及输入模拟信号均需要输入非常“干净”即抖动很小的信号，从理论上分析了不同的时钟抖动在不同速率下对ADC测试结果的影响。实际使用ATE针对一款12位、105 MS/s高性能ADC进行测试，分别采用两种不同时钟抖动条件的模块提供时钟信号和输入模拟信号，对比两种情况下测得的ADC动态参数如SNR、SINAD、SFDR等测试结果，SNR测试结果在不同的频点约有2~5 dB的差异，验证了信号抖动对ADC测试结果带来了不可忽视的影响。

关键词：
测试

抖动

模数转换器

信噪比

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基于认证加密的NoC安全防护研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.012

作者：陈松涛，徐金甫，刘航天

作者单位：解放军信息工程大学，河南郑州450001

摘要：片上网络的敏感信息在传输过程中可能会遭到窃取，针对这一安全威胁，提出了基于认证加密的NoC安全防护技术。把执行同一应用、需要交换敏感信息的IP核划分在一个安全域内，安全域内的IP核用Diffie-Hellman协议协商密钥，密钥协商完成以后，用GCM认证加密算法对携带敏感信息的数据包进行加密和认证运算，从而有效保护数据包的机密性和完整性。仿真综合结果表明，该安全防护方案造成的传输延时小、资源消耗少，提高了NoC的安全性和可靠性。

关键词：
片上网络

安全域

Diffie-Hellman

认证加密

GCM

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嵌入式技术

基于全相位FFT的振弦式传感器频率测量系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.013

作者：陈妮1，何华光2，谢开仲3

作者单位：1.广西医科大学基础医学院，广西南宁530021； 2.广西大学计算机与信息工程学院，广西南宁530004；3.广西大学土木工程学院，广西南宁530004

摘要：针对采用FFT频域法进行频率测量时存在频谱泄漏及栅栏效应，造成测量精度下降的问题，提出一种基于全相位FFT-Rife双谱线校正算法的高精度频率测量方法，并将该算法移植到以STM32处理器为核心的振弦式传感器频率测量系统中。实验结果表明，本系统的频率测量绝对误差小于0.2 Hz，与其他测频方法相比较，具有更高的频率测量精准度。

关键词：
全相位FFT-Rife校正算法

振弦式传感器

频率测量

STM32

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基于RFID温度标签的嵌入式温度监测系统

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.014

作者：司禹，冯鹏，于双铭，吴南健

作者单位：中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室，北京100083

摘要：设计并实现了一种基于无源超高频RFID温度标签的嵌入式温度监测系统，系统包括课题组研发的嵌入了CMOS温度传感器的无源超高频RFID温度标签、ZY-H2000手持式读写器和嵌入式温度监测软件。设计了一种动态功率匹配算法，能够使温度标签在最佳测温功率下工作，确保了温度标签测温数据的准确性。算法中加入计时器机制，并通过RSSI值判断起始功率，大大减少了测温所需时间。测试结果表明，手持机与温度标签相距10 cm、30 cm、50 cm时，测温误差均在±1 ℃以内。

关键词：
RFID

手持机

无源超高频温度标签

动态功率匹配算法

CMOS温度传感器

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基于FPGA的GPS接收机基带处理硬件在环系统

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.015

作者：王家燃，王峰，魏东明，利传迈

作者单位：广东工业大学信息工程学院，广东广州510006

摘要：针对GPS跟踪环路参数调试繁琐复杂、FPGA反复编译耗时多的问题，设计了一种基于FPGA的GPS接收机基带处理硬件在环系统。该系统以FPGA设计的GPS基带处理为核心，完成卫星信号的采集和基带信号处理，并将处理结果通过以太网实时传送到Simulink设计的跟踪环路进行处理，在处理完成后反馈到FPGA的基带处理单元，完成卫星信号的捕获和跟踪。经测试，该系统实现了卫星信号的捕获和跟踪，验证了该平台的有效性和准确性，提高了GPS跟踪环路的设计、调试、验证、实现的效率,对快速开发卫星导航芯片和系统具有积极作用。

关键词：
GPS

FPGA

硬件在环

Simulink

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基于ARM Cortex-M3/M4的海底多模式测控系统研制

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.016

作者：于海滨1，袁玖一1，李官保2，严海玉1

作者单位：1.杭州电子科技大学电子信息学院，浙江杭州310018；2.国家海洋局第一海洋研究所，山东青岛266061

摘要：海底沉积物的声学特性对于海底资源勘探、军事、地球物理科学研究等多个领域具有重要意义。针对现有声学沉积物原位探测装置设备工作模式单一、使用局限性大的问题，设计并实现了同时具备实时监测模式、触底自容模式和延时自容模式的声学原位探测装置测控系统。该系统以STM32处理器为核心，实现了电机控制、声信号与传感器信号采集传输、水下视频监控、工作日志存储等功能。测试结果表明，系统在不同工作模式下均可稳定可靠工作，达到设计要求。

关键词：
多模式

STM32

数据采集

视频监控

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测控技术与仪器仪表

可穿戴手势识别控制器

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.017

作者：徐军，刘春花，孟月霞，马静

作者单位：哈尔滨理工大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150080

摘要：随着可穿戴电子设备的发展，基于手势识别的人机交互技术已经成为研究热点。为减小可穿戴设备的体积和优化手势识别算法，提出了一种具有手势识别功能手指可穿戴控制器的设计方案。控制器由集成陀螺仪和加速度计的MEMS惯性传感器、WiFi无线通信模块和嵌入式微处理器组成。通过WiFi无线通信协议将手势运动姿态数据传送到计算机，提取出6类手势运动特征量，通过决策树分类器对其进行分类处理，结合姿态角对手势进行识别，无需模板匹配。通过对20位实验者测试的数据表明，平均手势识别准确率为97%，无需对测试者进行手势预训练。

关键词：
手势识别

特征提取

可穿戴控制器

微惯性传感器

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基于多片FPGA的FHDS卫星测控信号捕获设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.018

作者：陈啸，李广侠，李志强，朱文明

作者单位：解放军理工大学通信工程学院，江苏南京210007

摘要：多片FPGA组成的星形系统可解决跳频和直接序列混合扩频（FHDS）卫星测控信号大时延差高动态条件下的快速捕获问题。捕获搜索时采用1“主”+N“副”形式的Multi-FPGA组分时进行多普勒搜索，主FPGA实现捕获控制和快速解跳解扩，其余N片FPGA实现码片以下时间差的精细搜索和相干累积。针对信号体制和捕获性能需求，所有芯片均采用Xilinx公司的基于RAM的XQR4VFX系列。本设计解决了单片宇航级FPGA资源受限条件下复杂捕获问题，具有FPGA配置文件数目少、成本低、功耗低的优点。

关键词：
FHDS混合扩频

多片FPGA

测控

信号捕获

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基于扩展卡尔曼神经网络算法估计电池SOC

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.019

作者：韩忠华1，2，刘珊珊1，2，石刚2，董挺3

作者单位：1.沈阳建筑大学信息与控制工程学院，辽宁沈阳110000； 2.中国科学院沈阳自动化研究所，辽宁沈阳110000；3.中国电子技术标准化研究院，北京100007

摘要：针对汽车锂电池的荷电状态（SOC）的问题，基于Thevenin电路为等效电路并且应用扩展卡尔曼算法(EKF)结合神经网络算法进行估计。在进行卡尔曼滤波算法估算过程中，需要用到实时的估算模型参数值（最新值），即在不同的SOC下模型的参数不同。传统做法是把SOC与各个参数的关系进行普通的拟合，这种方法在拟合过程中存在较大误差。为了解决这个问题，利用神经网络拟合各个电路模型参数与SOC关系曲线。试验结果表明，与单纯的扩展卡尔曼算法相比，该方法能够准确估计电池剩余电量，误差小于3%。

关键词：
锂离子电池SOC

扩展卡尔曼算法

神经网络

RC电路模型

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基于Fuzzing测试的工业控制协议漏洞挖掘技术研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.020

作者：李航，董伟，朱广宇

作者单位：中国电子信息产业集团有限公司第六研究所工业控制系统信息安全技术国家工程实验室工业控制系统安全检测中心，北京102209

摘要：为了及早发现工业控制系统本身的信息安全问题，基于Fuzzing测试技术在软件测试领域的成功经验，针对工业控制系统协议MMS协议进行分析和研究，利用电力系统自动化领域常用的继电器保护设备，采用桥接的方式进行MMS协议的Fuzzing测试，有效挖掘出被测设备的漏洞，导致了被测设备拒绝服务，并进行了漏洞问题的分析。研究表明，利用工控协议的Fuzzing测试技术可以有效地进行工控信息安全的漏洞挖掘工作。

关键词：
工业控制系统

信息安全

Fuzzing

MMS

漏洞挖掘

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智能仿生双向手语翻译系统

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.021

作者：李浩亮1，毛晓波1，宋纪元2，张肖宁3

作者单位：1.郑州大学电气工程学院，河南郑州450001；2.郑州大学机械工程学院，河南郑州450001； 3.郑州大学物理工程学院，河南郑州450001

摘要：设计了一套智能仿生双向手语翻译系统，该系统主要由STM32微处理器、LD3320非特定语音识别模块、SYN6288语音合成芯片等组成，能够实现语音与手势的双向翻译。其中语音转手势部分可通过语音识别模块获得指令，手语机器人根据指令完成语音转动作的翻译。手势转语音部分通过数据手套捕获手臂的动作和姿态，识别手语动作，控制手语机器人发出语音。该系统具有成本低、识别度高、使用方便等优势，具有良好的应用前景。

关键词：
STM32

数据手套

语音识别

手语翻译

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通信与网络

室外3D散射信道中ULA/UCA天线MIMO性能分析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.022

作者：姚颖莉1，周杰1，2，王益1，刘鹏1

作者单位：1.南京信息工程大学气象探测与信息处理重点实验室，江苏南京210044； 2.日本国立新泻大学工学部电气电子工学科，日本新泻950-2181

摘要：为更好地解决室外三维（3D）空间域的移动通信问题，提出了一种新型室外3D空间域散射信道统计模型，主要研究MIMO多天线系统的接收性能。在宏蜂窝小区移动通信环境中，模型能够估计多径衰落信道的重要空间信道参数，首先推导了多径衰落信道的到达角（Angle of Arrival，AOA）概率密度分布。此外模型在设置多输入多输出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）多天线的均匀线性阵列（Uniform Linear Array，ULA）和圆形阵列（Uniform Circular Array，UCA）的基础上，分析了波达信号不同方位角分布对散射信道中MIMO性能的影响因素，包括MIMO空间相关性、信道容量以及天线阵列配置。数值仿真结果与3D多径衰落信道模型对比，表明本模型的信道参数估计符合理论和实际的通信环境，为评估MIMO天线接收系统与仿真无线通信系统提供了创新性的研究。

关键词：
统计信道模型

多径衰落

到达角

MIMO

信道容量

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基于小波系数相关性的图像自适应空域隐写术

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.023

作者：李宁波，潘峰，郑志恒，李晓策，刘佳

作者单位：武警工程大学密码与信息安全保密重点实验室，陕西西安710086

摘要：定义图像中像素的嵌入失真是图像自适应隐写中的关键。为提高图像自适应隐写的安全性，根据最小化嵌入失真原则，提出了一种基于小波系数相关性的图像自适应空域隐写术。首先以一维高通、低通滤波器为工具构造方向滤波器；然后沿水平、垂直、对角线方向对图像进行方向滤波，并根据小波系数与其邻域系数的相关性对失真函数进行设计；最后根据像素的嵌入失真值，利用网格码（STC）对秘密信息进行嵌入。实验结果表明，该隐写术能够将嵌入区域集中在内容复杂的纹理区域，且能够有效抵抗通用隐写检测算法的分析。

关键词：
自适应隐写

最小化嵌入失真

小波系数

失真代价函数

网络码

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一种迭代级联混沌扩频序列及其性能分析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.024

作者：于一丁，王永川，王长龙

作者单位：军械工程学院无人机工程系，河北石家庄050003

摘要：针对单级混沌映射结构简单、复杂度低的特点，将改进型Logistic混沌映射和Chebyshev混沌映射通过迭代级联构造出一种新型混沌映射，有效扩展了混沌系统的密钥空间。基于提出的新型混沌映射通过数字量化处理得到混沌扩频序列，对其性能进行仿真分析并与传统单级映射混沌序列进行比较，结果表明该序列拥有良好的相关性和平衡性，序列复杂度更高，抗干扰能力更强。

关键词：
混沌技术

扩频序列

级联映射

相关性

查看(5560)

非正弦时域正交脉冲组参数优化方案设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.025

作者：刘旭东1，毛忠阳2，刘晓2，李启超2

作者单位：1.广东东软学院科研管理部，广东佛山528225； 2.海军航空工程学院电子信息工程系，山东烟台264001；3.海军航空工程学院训练基地，山东青岛266108

摘要：椭圆球面波函数（PSWF）集是时频域上能量聚集性最佳的信号形式，在提高系统频带利用率、降低频带间干扰方面具有天然优势，而正交脉冲组参数的优化设计是决定基于椭圆球面波函数的非正弦波通信系统性能的重要因素。这里选择频谱交叠度和时间带宽积两个典型参数，以脉冲组的功率利用率和频带利用率为主要指标，分析不同参数对系统性能的影响，在此基础上提出了一种脉冲组参数优选方案。仿真结果表明，设计得到的调制信号能量聚集度达到99.7%，同时极限频带利用率达到2 Baud/Hz，且保持了较小的实现复杂度。

关键词：
椭圆球面波函数

频谱交叠度

时间带宽积

频带利用率

查看(4934)

Hurst指数估计法中的修正方法研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.026

作者：朱灵蕾1，姚远程1，姜军2，秦明伟1

作者单位：1.西南科技大学信息工程学院特殊环境机器人技术四川省重点实验室，四川绵阳621010； 2.西藏大学工学院，西藏拉萨850000

摘要： Hurst参数是表征网络业务量自相似性的重要参数，对突发业务的Hurst参数进行准确的估计能直接影响网络流量控制和缓冲资源分配。详细给出4种Hurst参数估计方法的实现过程，并针对这4种估计方法进行修正。通过估计不同Hurst参数的自相似业务量来对比修正前后估计方法的精度，结果表明采用修正的方法各个估计方法的相对误差都有降低，其中R/S法降低了2个百分点，聚类方差法降低了8个百分点，周期图法和小波分析法相对误差降低了一个数量级。

关键词：
自相似性

分形高斯噪声

赫斯特参数

RS法

聚类方差

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大规模MIMO中基于GSSK系统的稀疏检测算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.027

作者：陈发堂，丁月友，冯永帅

作者单位：重庆邮电大学重庆市移动通信技术重点实验室，重庆400065

摘要：广义空移键控(GSSK)的特点是在每一时隙只激活部分发射天线，利用激活天线的索引号来传递信息。基于最大似然(ML)准则的GSSK检测器有最优的检测性能，但计算复杂度太高。为了在性能和复杂度之间取得更好的折中，改进了一种基于压缩感知(CS)的GSSK检测算法。仿真结果表明，该算法的检测性能接近于ML算法，且复杂度约为ML算法的2%。

关键词：
广义空移键控

最大似然估计

稀疏性

压缩感知

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云存储中基于隐私保护的高效的微型加密方案

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.028

作者：宋可，吴宏建

作者单位：南京工业大学计算机科学与技术学院，江苏南京210000

摘要：针对云存储环境中用户属性不确定性、访问结构公开性等导致密用户信息遭受泄露的问题，提出了云存储中基于隐私保护的高效的微型加密方案。完全隐藏访问结构，利用代理重加密技术引入属性撤销机制，同时提供一个长度与属性数量无关的解密密钥，设计了一种更加安全高效且适用范围广基于属性的加密方案。结果表明，该方案可以实现存储数据的灵活访问，增加了对于敏感信息的隐私保护，且适用于存储空间受限的微型设备上。

关键词：
云存储

隐藏访问结构

属性撤销

隐私保护

微型

查看(5268)

计算机技术与应用

基于MC的风电场参数预测模型的误差修正

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.029

作者：高淑杰，田建艳，王芳

作者单位：太原理工大学信息工程学院，山西太原030024

摘要：风速的随机性和间歇性等特点使得目前风电场参数预测模型存在较大的预测误差，对此提出了采用马尔科夫链（MC)方法对模型的预测误差进行修正。分别求出参数的实际值与模型预测值之间的误差序列，利用模糊C-均值聚类算法对其进行状态划分；根据各误差状态计算出MC状态转移概率矩阵，进而计算模型预测误差修正值，最终得到精度较高的预测值。采用MC方法分别对广义回归神经网络(GRNN)模型、T-S模糊神经网络模型以及Elman神经网络模型的预测误差进行修正，并应用MC修正后的3种模型对山西某风电场测风塔不同步长风速进行预测仿真实验研究，分析讨论了MC对各预测模型误差的修正效果。仿真结果表明，所提出的误差修正方法能够有效提高测风塔风速预测精度，为预测模型的误差修正提供了一种有效的实用的方法。

关键词：
误差修正

马尔科夫链

预测模型

风速预测

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一种基于Curvelet相关图纹理图像检索方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.030

作者：李雷

作者单位：西南财经大学西部商学院，四川成都610074

摘要：纹理是图像普遍存在且难以描述的特征，但是更容易引起人们视觉上的关注，它蕴含有丰富的信息，所以基于纹理的检索具有重要的应用价值。提出了一种新的基于Curvelet相关图纹理图像检索方法。该方法通过对纹理图像进行Curvelet分解进行多尺度分析；利用变换后粗尺度反映图像轮廓、细尺度反映图像纹理信息特性，阈值处理后采用不同的量化等级；计算Curvelet系数相关图，反映了不同系数所占比例和相互之间的空间相关性，由此构造图像的特征向量。通过对Brodatz纹理图像库实验，结果表明该方法相较于原有的Curvelet方法能够更有效地进行纹理图像检索。

关键词：
多尺度分析

Curvelet相关图

纹理图像检索

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基于二进制粒子群与遗传算法的数据分配研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.031

作者：李世文1，张红梅1，张向利1，班文娇2

作者单位：1.桂林电子科技大学广西高校云计算与复杂系统重点实验室，广西桂林541000； 2.桂林电子科技大学教育部认知无线电与信息处理重点实验室，广西桂林541000

摘要：针对目前分布式数据库数据分配方法法存在寻求最优分配方案和运行效率等问题的不足，在基于改进的遗传算法的数据分配方法基础上，引入二进制粒子群算法，提出了一种基于二进制粒子群与遗传算法的数据分配方法，既具有二进制粒子群算法的运行速度快、记忆功能好等特点，又具有遗传算法的全局搜索能力、变异能力等特点。该分配方法能够提高搜索效率，并且快速有效地获得全局最优解。实验结果表明，所提出的数据分配方法在搜索全局最优解方面优于基于遗传算法的分配方法，在搜索速度方面比枚举法的分配方法和基于遗传算法的分配方法更快。

关键词：
遗传算法

二进制粒子群算法

数据分配

搜索效率

最优解

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基于ECCC的细胞图像分割算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.032

作者：张瑞华

作者单位：江汉大学物理与信息工程学院，湖北武汉430000

摘要：针对粘连细胞图像，提出ECCC(Eleven Components Chain Code)链码分割算法。首先对细胞边缘二值图像进行链码统计和边缘拐点检测，新算法对Freeman链码进行了改进，在链码中加入表示边缘拐点的新的链码元素，然后计算边缘拐点的链码差来筛选真实分割点，最后对分割点线性插值实现粘连细胞分割。实验结果表明，针对2粘连和3粘连细胞，ECCC法的分割成功率分别为100%和98%，平均耗时分别为0.42 s和0.67 s，比传统链码分割法减少了近55%的计算量，在复杂的细胞图像分割中具备一定的有效性和可行性。

关键词：
图像处理

图像分割

细胞粘连

链码

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基于粒子滤波和压缩感知的目标跟踪算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.033

作者：杨丰瑞1，2，刘亭1，刘雄风1

作者单位：1.重庆邮电大学，重庆400065；2.重庆重邮信科(集团)股份有限公司，重庆400065

摘要：为了解决目标跟踪过程中出现的目标遮挡和光照变化问题，提出一种基于粒子滤波和压缩感知的目标跟踪算法。算法融合颜色特征和纹理特征来描述目标，增强算法在光照变化和复杂环境下的鲁棒性；利用压缩感知理论对特征进行降维，提高算法实时性；最后，根据粒子滤波原理估计目标状态，得到目标位置。实验结果表明，本算法在有效减少算法运行时间的前提下，能够准确跟踪遮挡和光照变化情况下的目标。

关键词：
粒子滤波

压缩感知

目标遮挡

光照变化

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电源技术与应用

南极低温环境下小型风光互补系统仿真研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.034

作者：裴玉晶1，窦银科1，刘磊1，常晓敏2

作者单位：1.太原理工大学电气与动力工程学院，山西太原030024；2.太原理工大学水利工程学院，山西太原030024

摘要：分析了南极低温环境条件对小型风光互补发电系统的影响，模拟南极昆仑站气候条件，搭建了光伏电池和小型风机模型，进行了最大功率跟踪(MPPT)策略仿真，仿真结果证明极地环境对小型风光互补发电系统有一定影响，验证了风光互补最大功率点跟踪控制策略的正确性。针对南极昆仑站的气象数据进行了风光互补系统容量匹配计算，结果表明小型风光互补发电系统能够满足负载需求。

关键词：
风光互补

南极

最大功率跟踪

风光互补容量计算

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一种新型PWM逆变器吸收电路

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.035

作者：朱修敏1，魏金成1，魏力1，龙勇2，王瑶2，曹太强1

作者单位：1.西华大学电气与电子信息学院，四川成都610039；2.西南民族大学电气信息工程学院，四川成都610041

摘要：针对传统开关管吸收电路（RCD）存在自身消耗能量大，造成开关管温升加快，使用寿命降低等问题，提出了一种新型无源无损软开关吸收电路（Lossless Passive Soft-switching Snubber，LPSSS），解决了传统吸收电路自身的能量损耗，同时实现了能量回收。理论分析了逆变电路中IGBT关断过程中过电压产生的原因，以及RCD型吸收电路和新型LPSSS电路的工作原理。通过LPSSS吸收电路在逆变器中的分析可知LPSSS电路在IGBT关断过程中对浪涌电压dv/dt的有效抑制，同时最大程度地降低了吸收电路的能量损耗，实现了能量反馈，提高了能量转换效率。仿真分析表明，开关管的过电压降到了5.2%左右，验证了LPSSS电路的有效性和适用性。

关键词：
吸收电路

PWM逆变器

SABER仿真

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基于电压自寻优扰动的光伏MPPT算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.036

作者：王川川1，孙霞1，钱辉1，徐彦东2

作者单位：1.安徽理工大学，安徽淮南232000；2.江苏省徐州市73682部队，江苏徐州221000

摘要：首先介绍了光伏电池工作的基本原理，又在此基础上对传统的MPPT算法进行研究并做出了进一步改进，融合了恒定电压法与扰动观察法的优点，克服以往方法初始电压值给定不变的缺点，并结合了大步长扰动法和小步长扰动法，提出了一种改进的电压自寻优扰动观察法。通过Simulink仿真验证了该方法具有动态响应速度快，波形畸变率小，能提高系统的整体精度和稳定性的优点。

关键词：
光伏系统

最大功率点跟踪

变步长扰动

电压自寻优

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基于补偿灵敏度PID方法的负荷频率控制

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.037

作者：韦琳1，熊金龙2，樊立攀3

作者单位：1.湖北工业大学，湖北武汉430068；2.国家电网湖北省电力公司检修公司，湖北武汉430051； 3.国家电网湖北省电力科学研究院，湖北武汉430077

摘要：基于继电辨识技术估计时滞LFC动态响应，提出一种改进的PID控制器反馈控制结构，并采用补偿灵敏度函数来评估负荷扰动影响，构建系统参数与控制器参数传递函数模型，通过对传递函数进行罗朗级数展开求解控制器参数。基于系统模型参数扰动和负荷干扰的MATLAB/SIMULINK仿真结果表明，本文设计的控制器具有很好的抗负荷干扰能力，能快速调整系统频率偏差、联络线功率偏差和ACE为0，同时系统过渡过程性能明显优于传统PID控制方法的结果。

关键词：
负荷频率控制

PID控制器

补偿灵敏度函数

罗朗级数

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技术专栏-GJB288A总线技术

高速GJB289A总线技术综述

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.038

作者：田泽1，2，王菁3，寇学锋4，田珍3

作者单位：1.中航工业西安航空计算技术研究所，陕西西安710068； 2.集成电路与微系统设计航空科技重点实验室，陕西西安710068； 3.西安翔腾微电子科技有限公司，陕西西安710068；4.中航工业陕西宝成航空仪表有限责任公司，陕西宝鸡721006

摘要： GJB289A总线主要应用于设备电子信息领域，具有高可靠性传输及使用简单灵活的特点，已成为中国现役空中力量最主要的先进航空电子系统数据总线。随着航空电子系统的发展，标准的GJB289A总线（1 Mb/s）已无法满足高速通信发展需求，需要研制高速GJB289A总线。介绍了GJB289A总线的背景，详细分析了高速GJB289A总线的技术特点、拓扑结构、工作原理及优点，进一步说明了GJB289A总线未来的发展趋势，为后续的高速GJB289A总线研究与工程应用奠定基础。

关键词：
GJN289A总线

高速

发展

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GJB289A总线应用层协议分析及研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.039

作者：杨峰1，2，廖寅龙1，2，王鑫3，焦峰峰3

作者单位：1.中航工业西安航空计算技术研究所，陕西西安710068； 2.集成电路与微系统设计航空科技重点实验室，陕西西安710068；3.西安翔腾微电子科技有限公司，陕西西安710068

摘要： GJB289A总线应用层协议对数据的定义、使用和系统方式定义均进行了说明，明确了GJB289A数据总线系统在应用过程中的数据字格式及消息格式定义、介质设计方法、终端设计方法和系统控制设计方法等内容。但随着GJB289A数据总线系统的应用，存在总线系统拓扑架构的选择、总线系统终端的设计、总线控制策略、总线性能的评估等问题。对GJB289A总线协议的具体应用进行分析，对总线调度策略进行研究，着重讲解了改进型静态总线控制协议（ISBC）的应用及原理，对GJB289A数据总线系统的开发、应用与研究起到了指导性作用。

关键词：
GJB289A数据总线

GJB289A总线协议

总线调度策略

ISBC协议

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GJB289A数据总线系统设计研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.040

作者：淮治华1，2，王鑫3，楼晓强1，2，赵江涛3

作者单位：1.中航工业西安航空计算技术研究所，陕西西安710068； 2.集成电路与微系统设计航空科技重点实验室，陕西西安710068；3.西安翔腾微电子科技有限公司，陕西西安710068

摘要：随着数据总线技术的发展和广泛应用，系统设计过程中需要考虑的因素越来越多，不仅包括系统设计的成本及易用性，还包括系统应用过程中的技术成熟度、稳定性、可靠性、系统实时性及鲁棒性等因素。针对一个高速GJB289A数据总线系统进行研究，分析了拓扑设计、BC设计、RT设计和总线控制等设计的关键技术，涵盖总线ICD设计、总线通信控制表配置、总线通信仿真、总线测试、总线监控、远程终端、中继器全套应用解决方案。本系统技术成熟度高，已经过某型号机载总线通信验证实验，稳定、可靠、多功能且方便易操作，为用户提供良好的人机界面接口，可实现高速GJB289A总线半物理配置/仿真/监控/中继/性能分析，可辅助完成机载航电系统总线设计、验证及综合。

关键词：
总线系统

ICD设计

总线性能

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小型化GJB289A数据总线协议处理SoC芯片设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.041

作者：郭蒙1，2，索高华3，霍卫涛1，2，刘莎3

作者单位：1.中航工业西安航空计算技术研究所，陕西西安710068； 2.集成电路与微系统设计航空科技重点实验室，陕西西安710068；3.西安翔腾微电子科技有限公司，陕西西安710068

摘要：传统GJB289A总线节点采用分立器件实现其相应的功能，存在器件种类多、可维护性低、体积大、功耗高等问题，本设计HKS1553BCRT芯片采用SoC技术将微处理器、协议处理器、存储器等资源进行片上集成，可大大降低系统功耗（降低为原来的1/8），减少体积（减少为原来的1/4），减轻重量（为原来的1/6），提高系统可靠性，传输速率为1~10 Mb/s，满足机载/防务领域GJB289A总线BC/RT节点设计要求。详细阐述了HKS1553BCRT芯片架构、功能定义、工作原理和各个模块的设计方法，通过多层次、多角度验证，证明芯片功能性能稳定。该芯片已通过定型，成熟度高，集成度、可靠性显著提高。

关键词：
GJB289A数据总线

HKS1553BCRT芯片

集成度高

可靠性

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基于GJB289A总线SoC芯片的1553模块设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.042

作者：刘航1，2，赵川3，寇学锋4，李波3

作者单位：1.中航工业西安航空计算技术研究所，陕西西安710068； 2.集成电路与微系统设计航空科技重点实验室，陕西西安710068； 3.西安翔腾微电子科技有限公司，陕西西安710068；4.中航工业陕西宝成航空仪表有限责任公司，陕西宝鸡721006

摘要：传统的1553模块主要采用DIP封装的协议处理器、计时器、收发器设计，PCB板重量大、功耗高、可靠性及维护性差，难以满足新型武器装备的“小、低、轻”要求。提出了一种基于自主正向的高速GJB289A总线（1~10 Mb/s）SoC芯片的1553模块设计方案，从硬件及软件设计上阐述了基于GJB289A总线SoC芯片的1553模块的设计与实现，并提出了该模块的技术优势。该模块是一款集成终端SoC芯片的GJB289A总线通信设备，实现了GJB289A总线中的BC、RT功能。该模块功耗低，性能、功能稳定可靠，可移植性强，集成度高，具有较高的成熟度，满足机载航空电子系统总线设计要求，已成功应用于多个项目中。