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2026年第54卷第8期
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    新一代无线通信波形设计基础理论与关键技术

  • 面向近海的多基站协作通信感知一体化设计

    张敬淳, 杨洪娟, 李博, 蒋旭, 卢为党, 王钢
    2026, 54(8): 1-11. DOI: 10.12263/DZXB.20260265
    摘要:随着第六代移动通信系统(Sixth Generation mobile communication system,6G)研究的不断推进,未来无线网络需同时支持高速率、低时延通信与高精度环境感知。通信感知一体化(Integrated Sensing And Communication,ISAC)通过共享频谱、硬件和信号处理资源,实现通信与感知功能深度融合,已成为6G关键候选技术。多基站协同可有效提升覆盖范围、干扰抑制能力和感知精度,但现有研究多聚焦陆地场景,针对海洋环境的系统性建模与优化仍较不足。海洋信道受海浪起伏影响呈现强时变特性,海杂波统计分布随海况显著变化,单基站难以满足近海广域通信覆盖与高精度目标感知需求。本文面向近海场景,提出一种岸基多站协同ISAC网络模型,并建立海况自适应的通信信道与海杂波分级建模框架。在通信层面,分析海浪高度扰动对天线有效高度、传播路径和信号相位的影响,根据海况等级构建三类模型:低海况采用理想二射线模型,中等海况采用粗糙度修正二射线模型,高海况采用强衰减与随机相位扰动模型,从而精确描述动态海面下的路径损耗特性。在感知层面,建立海况等级与海杂波统计特性的映射关系,刻画不同海况下杂波幅度分布的变化规律:低海况近似服从瑞利分布,中等海况服从Weibull分布,高海况服从K分布,并进一步量化活跃散射中心比例和散射功率随海况变化的特征。基于上述模型,本文构建多基站协同ISAC信号模型,推导通信用户信干噪比(Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio,SINR)和感知信杂噪比(Signal-to-Clutter-plus-Noise Ratio,SCNR)指标,并建立联合收发波束成形优化问题。针对该非凸问题,采用交替迭代方法求解:当固定发射波束时,将接收滤波器设计转化为广义瑞利商最大化问题并获得解析解;当固定接收滤波器时,通过凸化处理将发射波束优化转化为凸优化问题,实现通信与感知性能的协同提升。仿真结果表明:合理的功率分配与基站配置可显著改善系统性能。增加协同基站数量能够带来空间协同增益,有效抑制海杂波和多用户干扰,提高系统鲁棒性。与对比方案相比,所提算法在不同发射功率下均表现出更优性能,且优势随功率提升更加明显。本文构建了海况自适应的海上多站协同ISAC理论框架,可为近海航道监视、海上风电运维、无人船(Unmanned Surface Vehicle,USV)协同作业等应用提供支撑。未来将进一步研究多基站同步、多目标感知和海杂波协方差精确建模等问题。  
    关键词:通信感知一体化(ISAC);海洋环境;海况分级;资源分配;海洋通信;多基站协作  
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    更新时间:2026-10-08
  • 基于DD域LFM脉冲信号嵌入的OTFS通感一体化波形设计

    杨小龙, 于子亮, 张毅, 高铭, 周牧
    2026, 54(8): 12-20. DOI: 10.12263/DZXB.20260323
    摘要:正交时频空间(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制因其在高动态环境中对多普勒频移具有较好的鲁棒性,被认为是实现通感一体化(Integrated Sensing And Communication,ISAC)的潜在技术之一。然而,传统基于OTFS的ISAC波形设计方案在感知方面通常依赖于其自身的时延-多普勒(Delay-Doppler,DD)域网格结构进行目标参数估计,受限于本身的子载波间隔,其在最大无模糊测距能力方面存在固有瓶颈,难以满足数百米乃至千米级别的远距离目标感知需求。针对上述问题,本文提出了一种在DD域嵌入线性调频(Linear Frequency Modulated,LFM)脉冲信号的OTFS通感一体化波形设计方法。通过对LFM脉冲信号进行魏格纳变换(Wigner Transform)与辛有限傅里叶变换(Symplectic Finite Fourier Transform,SFFT),将其调制到DD域网格中,观察其分布特性,分析结果表明:LFM脉冲信号的主能量点在DD域中沿确定性轨迹分布,并且由于有限观测时长和信号的非连续发射而在主能量点附近伴有能量扩散现象。为了抑制该扩散干扰,本文进一步设计了沿LFM脉冲信号主能量点轨迹分布的对称窗函数,在保证LFM脉冲信号主瓣能量的同时有效抑制旁瓣扩散,将感知信号能量约束在有限的DD域网格内,并在剩余的DD域网格中添加OTFS通信符号,由此实现了感知与通信信号的联合设计。在感知接收端提取LFM脉冲信号分量,对其进行匹配滤波和慢时间快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)完成目标的距离和速度估计。在通信接收端提取OTFS信号分量对其进行解调完成通信数据的恢复。仿真结果表明:在相同系统参数条件下,尽管感知链路的处理复杂度增加了约3.6倍,但所提方案将最大可感知距离提升至传统OTFS方法的6倍,并且在对多目标进行感知参数估计时,距离均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)低于0.5 m,速度RMSE低于2 m/s。在通信性能方面,所提方案在误码率与吞吐量方面与传统OTFS的性能基本相当。上述结果验证了所提波形设计方案在ISAC系统中兼顾通信性能的同时,显著提升了系统的测距范围。  
    关键词:通感一体化(ISAC);波形设计;正交时频空;线性调频(LFM);远距离感知;时延-多普勒(DD)域  
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    更新时间:2026-10-08
  • 基于RSMA的通信导航一体化信号波形设计

    李志强, 杨金硕, 韩帅, 赵先明, 孙鹏飞
    2026, 54(8): 21-34. DOI: 10.12263/DZXB.20260298
    摘要:随着低轨(Low Earth Orbit,LEO)卫星星座的密集部署,频率和卫星轨道资源的紧张程度日益加剧。现有的卫星通信与导航系统通常独立设计。卫星通信以高数据吞吐量为目标,而卫星导航则追求高精度时延估计与抗干扰能力,这种分离架构导致频谱资源竞争、设备冗余及协同效率低下。在此背景下,如何将卫星通信与导航功能基于LEO卫星进行一体化设计,设计一种能够实现频率、卫星轨道等资源和硬件载荷高效复用的通信导航一体化(Integrated Communication And Navigation,ICAN)信号,实现“一星多用”和通信与导航的优势互补,受到学术界与产业界越来越多的关注。当前LEO通信导航一体化信号波形设计大多面向单用户下行通信与导航融合场景,频谱效率受限且忽略了多用户干扰问题。此外,物理层多址接入是信息网络的底层基础关键技术,然而接入层面的通导融合新波形设计尚未形成有效方案。为解决上述问题,本文提出基于速率分裂多址接入(Rate-Splitting Multiple Access,RSMA)的新型ICAN信号波形设计策略,采用相关性质优良的Zadoff-Chu序列作为定位信号,并将卫星导航电文与多用户通信数据采用速率分裂策略映射至通信信号公有流与私有流。卫星通过在功率域叠加定位信号和通信信号,充分发挥RSMA在多用户干扰管理与资源分配方面的灵活性,实现了定位信号与多用户通信信号的频谱共享传输一体化波形设计。在提出的一体化信号波形中,基于单载波和多载波正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM),设计了两种定位信号发送和传播时延测量方案。针对单载波方案,接收端将定位信号视为解码通信信号时的可容忍干扰;针对OFDM方案,接收端采用连续干扰消除技术降低定位信号对通信信号的干扰。在此基础上,本文建立了考虑波束预编码与速率分配的和速率最大化问题,并采用改进的加权最小均方误差交替优化算法实现求解。仿真结果表明,本文提出的ICAN信号波形设计能够实现通信数据高速率传输和可靠定位,相较于基准方案吞吐量分别提升9.7%和18.2%。  
    关键词:通信导航一体化;波形设计;速率分裂多址接入;Zadoff-Chu序列;资源分配  
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    更新时间:2026-10-08
  • 基于稀疏贝叶斯学习的OTFS系统脉冲噪声抑制方法

    王震铎, 曾孟海, 董繁荣, 刘春鹏
    2026, 54(8): 35-43. DOI: 10.12263/DZXB.20260554
    摘要:正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制技术因其将信息映射至时延-多普勒(Delay-Doppler, DD)域,在高速移动场景下具有良好的抗多普勒性能而被广泛运用于高铁通信、水声通信等场景,然而实际信道中存在的脉冲噪声(Impulsive Noise,IN)会严重破坏基于加性高斯白噪声假设的传统OTFS接收机性能。现有OTFS系统的脉冲噪声抑制方法多依赖先验噪声模型,且主要针对单一脉冲噪声模型假设,难以兼顾不同脉冲噪声的抑制效果。针对上述问题,本文提出一种基于稀疏贝叶斯学习(Sparse Bayesian Learning,SBL)的OTFS系统脉冲噪声抑制方法,充分利用脉冲噪声的时域稀疏性实现对不同统计特性脉冲噪声的自适应抑制。首先,通过在发送端沿多普勒轴设置空符号构建仅含脉冲噪声和背景噪声的线性观测模型,将脉冲噪声估计转化为稀疏向量恢复问题,为时域脉冲噪声的每个分量赋予独立的零均值复高斯先验,并通过期望最大化(Expectation Maximization,EM)算法迭代更新后验均值与协方差,实现脉冲噪声的自适应估计。其次,根据观测矩阵结构及脉冲噪声在DD域时延维度上的可分解特性将原始的MN维联合估计问题分解为M个并行的N维子问题,进一步提出逐行稀疏贝叶斯学习的低复杂度方案。该方案将待估计向量维度由MN降至N,计算复杂度由𝒪(M3N3)降至𝒪(MN3),计算复杂度降低为原来的1/M2,在保持估计精度的同时,能够自适应处理不同时延行上脉冲非均匀分布的情况,提升算法的工程实用性。最后,为验证所提方法的有效性,本文在不同脉冲噪声模型下对不同类型接收机进行了仿真实验。结果表明采用本文所提方法后,误码率较未处理时降低约三个数量级,接近仅存在背景噪声的理想情况,证明了所提方法的可靠性与有效性。此外,该方法不依赖于特定的脉冲噪声模型,对实际复杂环境中具有不同统计特征的稀疏脉冲噪声均表现出良好的鲁棒性和适应性。所提算法可作为独立的去噪预处理模块,与现有OTFS接收机兼容,为高铁通信、水声通信等复杂场景下的脉冲噪声抑制提供了一种低复杂度、无需先验信息且具有较强实用性的解决方案。  
    关键词:正交时频空;噪声抑制;脉冲噪声;稀疏贝叶斯学习;低复杂度  
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    更新时间:2026-10-08
  • 基于全局初检与局部列表精检的OTFS两阶段检测方法

    许恒源, 王义文, 杨佳仪, 钱经纬, 王千帆, 李双洋, 马啸
    2026, 54(8): 44-55. DOI: 10.12263/DZXB.20260560
    摘要:针对双选择性信道下正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)系统的可靠检测问题,提出一种基于全局初检与局部列表精检的两阶段检测方法。第一阶段基于时延-多普勒(Delay-Doppler,DD)域向量输入输出模型,在整个DD域网格上执行基于高斯近似的全局软初检,生成符号级度量和比特级初始软信息;第二阶段仅对其中不可靠的位置进行基于候选列表的精检。具体而言,第二阶段根据初始软信息的可靠性确定待重检位置,并依据等效信道矩阵所刻画的符号耦合关系,将其划分为若干局部检测块。随后,从与各局部块相关的接收观测中软抵消块外符号的贡献,从而形成近似自包含的局部检测问题。在每个局部块内,以全局初检得到的初始判决为基准构造有限规模的候选列表,通过局部欧氏度量评价各候选,并由候选度量生成局部符号级和比特级软输出。最后,将局部列表精检软信息与全局初检软信息进行融合,得到最终检测输出。对于未进入待重检集合的位置,直接保留全局初检软输出。该处理方式仅对可靠性较低且耦合显著的位置进行增强检测,避免在整个DD域网格上执行高复杂度列表搜索。在复杂度方面,以平均每帧列表候选总数作为第二阶段的主要复杂度指标,分析待重检阈值和图构造阈值等参数对候选规模的影响。结果表明,平均列表候选数目随信噪比增大而显著减少;同时,通过调节待重检阈值和图构造阈值,可控制进入局部精检的位置数和局部块规模,从而在检测性能与计算复杂度之间实现有效折中。进一步地,为评估块外软干扰抵消误差对性能的影响,在块外符号完美已知的假设下构造精灵辅助(Genie-Aided,GA)参考界。仿真结果表明,所提方法在不同参数设置及不同可分辨信道路径数条件下的帧错误率(Frame Error Rate,FER)性能均显著优于仅采用全局初检的基于高斯近似的检测算法,并与精灵辅助参考界保持接近的性能变化趋势。  
    关键词:正交时频空;两阶段检测;全局初检;局部列表精检  
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    更新时间:2026-10-08
  • 面向低空无人机监测的3D MIMO OTFS通信感知一体化方法

    张若愚, 何浩杰, 赵天宇, 单成兆
    2026, 54(8): 56-68. DOI: 10.12263/DZXB.20260567
    摘要:面向低空空域无人机监测的全域化和精细化需求,基于多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)的通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)可在共享频谱与硬件的条件下同时提供通信与感知能力。然而,现有MIMO ISAC研究未能充分挖掘三维空间自由度,也难以有效利用通信数据信号实现移动目标的高性能感知,导致低空无人机目标的多参数估计精度受限。针对上述问题,本文提出一种面向低空无人机监测的3D MIMO正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制通信感知一体化方法,通过直接复用OTFS通信数据信号,在不影响通信功能的同时改善多无人机目标参数估计性能。首先构建3D MIMO ISAC系统模型,在水平与垂直两个维度部署平面天线阵列,基于共享的OTFS信号,在传输通信信息的同时实现对多个无人机目标的空时频域回波观测。然后,考虑不同子载波通信数据符号具有的统计独立性,且多个子载波的回波观测共享相同的空间角度,构建回波观测的协方差矩阵,进而采用多重信号分类方法实现目标方位角和俯仰角的高分辨估计。随后,以角度估计结果作为先验信息对多目标进行空间维解耦,分别利用慢时间维的多普勒相位变化和频率维的时延相位变化,通过一维相关搜索依次完成速度和距离估计。上述级联估计方法将相互耦合的高维多参数联合估计转化为二维角度谱搜索及多次一维参数搜索,充分利用多子载波联合观测,有效抑制随机通信数据对目标参数估计的影响,实现低复杂度、高精度的多无人机目标参数估计。数值仿真结果表明,相较于现有目标参数估计方法,所提方法在低空无人机监测场景下具有更高的估计成功率与更精确的角度、距离和速度估计性能,其中方位角和俯仰角估计精度提升70%,距离和速度估计精度分别提升60%和80%。此外,随着监测区域内无人机目标数目的增多,所提方法仍能有效维持稳健的多无人机目标估计性能。  
    关键词:低空经济;无人机监测;通信感知一体化;3D多输入多输出(MIMO);正交时频空(OTFS)调制  
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    更新时间:2026-10-08
  • 基于非均匀随机相位映射的抗截获通信波形研究

    周文杰, 王振永, 郭庆
    2026, 54(8): 69-87. DOI: 10.12263/DZXB.20260581
    摘要:随机相位通信系统(Random Phase Communication System,RPCS)是一种采用波形调制的低截获概率(Low Probability of Intercept,LPI)通信体制,以具有类噪声特性的基本调制波形(Fundamental Modulation Waveform,FMW)为基础,并采用循环移位调制(Cyclic Shift Modulation,CSM)对FMW进行循环移位以承载数据信息。然而,现有CSM采用均匀移位结构,移位集由FMW长度与调制阶数唯一确定,对截获机完全透明;一旦FMW泄露,均匀CSM的移位结构将完全暴露,干扰机可实施符号级匹配干扰,使系统抗干扰容限急剧退化。针对上述问题,本文提出一种基于非均匀CSM与动态移位集跳变的抗截获增强方法。该方法首先将均匀等间隔移位推广为从候选循环移位空间中选取的非均匀移位集,建立非均匀移位CSM信号模型。其次,以FMW循环自相关旁瓣为依据,定义移位集正交性缺陷,并采用模拟退火算法(Simulated Annealing,SA)优化移位集,从而降低候选移位波形之间的互相关残余。该设计将非均匀移位集构造转化为相关约束下的组合优化问题,在增加移位集结构不确定性的同时,维持合法候选波形之间的准正交性。再次,基于此推导独立支路近似下非均匀CSM的解析误码率(Bit Error Rate,BER)表达式,并从移位集组合空间角度分析其抗截获特性。同时,结合相关辅助搜索与长期观测场景,讨论组合搜索复杂度上界的适用条件及移位集信息泄露后的性能退化边界。最后,为抑制攻击者长期跟踪静态移位集,设计动态移位集跳变机制,使历史移位集构造的匹配干扰在当前传输间隔中的有效性降低至约M/N的平均水平。理论分析与仿真结果表明:所提方法在BER性能与均匀CSM基本持平的前提下,提供约log2C(N,M) bit的移位集组合搜索复杂度上界(当N=128,M=16时,约66 bit),在匹配干扰下,当攻击者未知移位集时,非均匀CSM相较均匀CSM提升了抗匹配干扰容限,在跟踪式匹配干扰下,动态跳变方案相较静态非均匀CSM可使BER降低约1~2个数量级,并在门限BER=10-3下获得约6 dB的抗跟踪式匹配干扰容限提升。所提方法在不改变硬件结构的前提下显著提升了系统抗截获与抗跟踪匹配干扰能力,可为LPI通信系统的调制层抗截获设计提供参考。  
    关键词:随机相位通信系统(RPCS);循环移位调制(CSM);非均匀移位;抗截获;移位集跳变  
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    更新时间:2026-10-08
  • 基于多维DHS的AFDM卫星通信隐蔽波形

    宁晓燕, 叶帅, 肖文杰, 王震铎
    2026, 54(8): 88-97. DOI: 10.12263/DZXB.20260553
    摘要:仿射频分复用(Affine Frequency Division Multiplexing,AFDM)调制技术因其采用chirp波形为载波,在载波层面具有良好的抗多普勒性能,被广泛应用于卫星通信场景,然而现有面向低轨卫星(Low Earth Orbit,LEO)通信的AFDM波形由于载波特性导致其波形虽然具备良好的抗多普勒性能,但是容易被非法监听方Willie通过分数傅里叶检测器、高阶统计量分析等检测手段直接检测和解析。针对LEO通信在剧烈多普勒频移及时变信道下面临的易截获与物理层安全威胁需求,本文设计了一种基于多维离散超混沌系统(Discrete Hyperchaotic System,DHS)的AFDM隐蔽通信波形,从物理层面改变了chirp波形本身的结构特点,使隐蔽性能得到提升。该波形主要利用多维离散超混沌系统的高初值敏感性与不可预测性,驱动AFDM子载波索引映射与跳变因子进行联合捷变,在仿射域构建具有高复杂度和不可预测性的时频特性,使每个符号周期内的调频斜率随混沌序列发生捷变。两者联合作用,在仿射域中构建出时频特性复杂、轨迹难以预测的类噪波形;同时引入魏尔斯特拉斯Weierstrass函数对Chirp载波进行分形相位置乱处理,从而有效掩盖Chirp信号在分数傅里叶变换下的单峰聚焦峰,降低了基于分数傅里叶检测器的检测效果。在计算复杂度方面,本文算法引入的计算复杂度与AFDM波形自身运算的计算复杂度为同一量级,仅存在系数差距。为验证所提波形的隐蔽性,本文在倒谱、高阶统计量、截获概率分析等方面进行仿真研究。结果表明,采用本文算法后的AFDM通信波形从物理层消除了标准AFDM信号的倒谱周期性特征,在高阶统计量分析下本文波形依旧保持类噪特性,信号统计峭度始终紧贴高斯理论值。同时假定非法监听方Willie采用分数傅里叶检测器和循环谱检测器进行针对性检测,本文提出的波形截获概率始终低于虚警概率。该方法从物理底层改变载波特征,提升了卫星通信在开放链路中的低截获概率与隐蔽安全性能。在脉冲压缩对比分析中合法接收方Bob可实现高动态范围的脉冲压缩精准探测,而非法监听方Willie无法基于截获的波形判断通信载体,验证了本文波形具有良好的可靠性。  
    关键词:卫星通信;AFDM;隐蔽通信;低检测概率;多维DHS  
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    更新时间:2026-10-08
  • 基于梯度优化的AFDM-ISAC波形高精度感知算法 增强出版

    孙晶晶, 宁晓燕, 尹巧灵, 孙志国
    2026, 54(8): 98-107. DOI: 10.12263/DZXB.20260547
    摘要:针对低空空域(Low-Altitude Airspace,LAA)通信感知一体化(Integrated Sensing And Communication,ISAC)场景中目标运动速度快、参数估计精度要求高,而现有感知方法受限于离散网格分辨率、难以有效抑制网格误差的问题,本文提出一种基于仿射频分复用(Affine Frequency Division Multiplexing,AFDM)的高精度感知算法。该算法采用分层感知架构,实现目标距离和多普勒参数的精确获取。首先,利用AFDM信号的时延-多普勒表征特性,通过快速循环互相关处理构建距离-多普勒矩阵(Range-Doppler Matrix,RDM),并根据矩阵峰值位置获得目标参数的初始网格估计。针对目标真实参数偏离离散网格所引起的估计误差,进一步引入峰值邻域索引机制,提取主峰及其邻域响应信息,并利用相邻峰值之间的比值关系对初始参数进行修正,从而获得更加接近真实参数的梯度优化初始迭代点,降低梯度算法对初始值的敏感性并提高迭代收敛稳定性。在此基础上,本文基于匹配滤波器输出构建连续时延-多普勒参数空间中的感知目标函数,并设计基于RDM预处理的梯度优化(RDM-Preprocessed Gradient Optimization,RDM-PGO)感知算法。该算法以基于RDM的预处理结果作为初始点,通过计算目标函数关于时延和多普勒参数的梯度,对目标参数进行联合迭代更新。与传统离散网格搜索及局部插值方法相比,RDM-PGO算法不再将目标参数限制于预设网格,也无需通过增加网格密度提高分辨率,因而能够有效减小参数量化误差,突破离散网格分辨率对感知精度的限制。同时,RDM预处理能够将后续梯度优化限制在目标所在的局部参数区域,避免在整个二维参数空间内进行高密度穷举搜索,从而兼顾感知精度与计算复杂度。数值分析与仿真结果表明,所提RDM-PGO算法能够在连续参数空间内实现稳定收敛,有效降低距离与多普勒估计误差。相比传统网格搜索与插值修正方法,该算法在保持较低计算复杂度的同时显著提升了感知精度,为低空空域AFDM-ISAC系统中的高精度目标感知与实时处理提供了有效方案。  
    关键词:通信感知一体化;仿射频分复用;感知算法;梯度优化;距离多普勒矩阵  
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    更新时间:2026-10-08
  • 低轨卫星环境下OTFS跨域嵌入式导频信道估计算法

    董开原, 王振永, 赵开元
    2026, 54(8): 108-122. DOI: 10.12263/DZXB.20260578
    摘要:随着第六代(Sixth Generation,6G)移动通信系统的发展,低轨卫星(Low Earth Orbit,LEO)网络在空天地一体化通信体系中扮演着关键角色。低轨卫星与地面用户之间的极高相对运动所引发的大尺度多普勒频移,使信道呈现典型的双选衰落特性,对物理层波形设计与信道估计构成严峻挑战。正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制因其在时延-多普勒域(Delay-Doppler,DD)的信号映射方式,在高移动场景中表现出优异的鲁棒性。然而,现有OTFS的信道估计算法普遍存在多普勒估计范围受限的问题,在大尺度多普勒环境下性能显著下降。针对此问题,本文首先系统性分析了循环前缀(Cyclic Prefix,CP)正交时频空在矩形窗条件下的信号结构与输入输出关系,推导了离散系统的输入输出关系,并研究了矩形窗条件下基函数的二维正交性;其次,本文定量研究了导频脉冲在不同域中的估计精度、分辨率和估计范围,给出了频率-时间(Frequency-Time,FT)域与时延-多普勒域估计结果的互补性质;在此基础上,本文提出了一种跨域嵌入式导频信道估计算法:通过在FT域估计大尺度多普勒分量,在DD域估计剩余信道参数,同时对FT域导频执行并串转换与补零等操作,提高大尺度多普勒估计分辨率,并与DD域嵌入式导频估计结果融合,实现完整的信道状态信息获取。仿真结果表明,所提算法在大尺度及分数多普勒环境下均表现出优异性能。在归一化均方误差(Normalized Mean Square Error,NMSE)方面,其性能在整数多普勒情况下可达到10-8量级,在分数多普勒情况下可达到约10-5;在误码率方面,所提方法能够接近理想信道估计性能,显著优于传统频域估计算法和未经多普勒补偿的DD域估计算法;同时,该算法无需迭代或矩阵求逆,具有良好的可实现性。综上,本文所提跨域信道估计方案为高移动场景下OTFS系统的高精度信道获取提供了有效的解决思路。  
    关键词:低轨卫星;正交时频空调制;双选信道;跨域信道估计;嵌入式导频估计;大尺度多普勒  
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    更新时间:2026-10-08

    学术论文

  • RIS辅助宽带太赫兹ISAC系统鲁棒保密传输方法

    郝万明, 宛向阳, 朱政宇, 李兴旺, 孙钢灿
    2026, 54(8): 123-133. DOI: 10.12263/DZXB.20260675
    摘要:宽带太赫兹频段可为6G通信感知一体化(Integrated Sensing And Communication,ISAC)和物理层安全传输提供重要支撑。可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)能够在遮挡场景中构造可控反射链路。在宽带系统中,多天线基站和RIS阵列的阵元间几何传播时延会随阵列孔径累积,频率无关的移相器难以在全带宽内保持相位一致,从而引起波束斜视和阵列增益损失。现有研究通常将波束斜视作为通信的不利条件,并将未知窃听链路的信道不确定性设为外部给定参数,难以刻画感知时长、角度估计精度和鲁棒保密性能之间的内在关系。针对这一问题,本文提出一种RIS辅助宽带太赫兹ISAC感知驱动鲁棒保密传输方法,在多天线基站侧和RIS侧引入时延线(True Time Delay,TTD)与移相器(Phase Shifter,PS)相结合的调控结构。一个传输帧被划分为感知阶段和通信阶段,感知时利用RIS侧波束斜视实现被动窃听者的快速角度感知,通信时根据感知结果进行鲁棒保密传输。本文建立窃听者角度感知模型并推导角度估计误差的克拉美-罗下界(Cramér-Rao Bound,CRB),进一步构建由CRB到子载波级窃听信道不确定性半径的映射关系,使窃听信道误差范围由感知时长和感知精度共同确定。以平均鲁棒保密速率最大化为目标,联合优化RIS反射相位、RIS侧TTD时延和感知时长。通过一维搜索、交替优化(Alternating Optimization,AO)、逐次凸近似(Successive Convex Approximation,SCA)、半正定松弛(SemiDefinite Relaxation,SDR)和S-过程(S-Procedure),将原非凸问题转化为可由CVX求解的凸子问题。仿真结果从角度估计CRB、算法迭代收敛、感知时长折中和发射功率变化等方面验证了所提方法的有效性。结果表明,所提方法能够减轻宽带波束斜视造成的阵列失配,改善窃听者角度感知精度,并在感知资源与通信资源之间取得较好的折中,从而提升鲁棒保密传输性能。将感知结果直接传递至通信阶段,有助于定量刻画感知质量与安全传输性能之间的关系,并为RIS辅助宽带太赫兹ISAC系统的感知与通信资源分配提供依据。  
    关键词:太赫兹通信感知一体化;可重构智能表面;时延线;鲁棒保密传输;角度估计下界  
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    更新时间:2026-10-08
  • 应急场景无人机辅助实时视频传输联合优化策略

    孙彦景, 张朔, 和孜轩, 李鸣, 陈朋朋
    2026, 54(8): 134-146. DOI: 10.12263/DZXB.20260592
    摘要:在通信设施受损的灾害应急场景中,无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)可作为空中中继节点,为快速搜救、灾损评估和远程协同等任务提供实时视频传输服务。然而,不同的应急任务对传输时延、通信能耗和视频质量具有差异化偏好,且任务偏好会随救援阶段和现场态势动态变化,节点移动、信道波动及有限的带宽和发射功率进一步加剧了各性能指标之间的制约关系。针对上述问题,本文提出一种结合可伸缩视频编码(Scalable Video Coding,SVC)、优先级调度与通信资源分配的UAV辅助视频传输框架。该框架综合考虑地面节点移动、视距与非视距概率信道、用户请求优先级及排队过程,建立视频源经UAV向请求用户转发的两阶段传输模型,并以兼顾清晰度和播放平滑性的视频收益衡量用户体验;以最小化长期传输时延和UAV通信能耗、最大化视频收益为目标,将SVC层数、上下行带宽和UAV发射功率的联合决策建模为长期多目标优化问题,并进一步建模为多目标马尔可夫决策过程。现有方法常面向单一目标或采用固定偏好,在任务需求变化时往往需要重新训练,难以实时调整传输策略。为解决该问题,本文提出了分段演进包络多目标异步优势演员-评论家(Phased-Evolutionary Envelope Multi-Objective Asynchronous Advantage Actor-Critic,PE-EMOA3C)算法。该算法将任务偏好向量与系统状态共同作为网络输入,使单一策略能够覆盖连续偏好空间;训练初期采用标准异步优势演员-评论家更新,以降低跨偏好梯度干扰。达到预定回合数后,进入包络更新阶段,在候选偏好空间内逼近帕累托前沿;同时,采用同伦损失和余弦退火学习率衰减机制,提高训练的稳定性和样本的利用率。最后,在半径800 m、包含5个地面视频源和20个请求用户的动态应急通信场景中开展仿真实验。实验结果表明,所提算法在9组偏好中有7组取得最优系统总效益;相较于近端策略优化(Proximal Policy Optimization,PPO)、多目标Q学习(Multi-Objective Q-Learning,MOQ-Learning)、第二代非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II,NSGA-II)和随机策略,平均系统总效益分别提高约3.49%、10.79%、14.50%和37.51%。在视频源数量、用户负载和下行带宽变化时,所提算法仍保持着较优的总效益。此外,所提算法的平均运行时延为1.13 ms,明显低于NSGA-II的161.87 ms。  
    关键词:无人机;视频传输;可伸缩视频编码;通信资源分配;多目标强化学习  
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    更新时间:2026-10-08
  • 低轨卫星网络自适应随机接入研究

    崔亚平, 刘梓烨, 何鹏, 王汝言, 吴大鹏
    2026, 54(8): 147-161. DOI: 10.12263/DZXB.20260413
    摘要:为解决低轨(Low Earth Orbit,LEO)卫星网络中因卫星高速移动和地面业务动态变化造成的资源受限与利用率较低等问题,本文研究了基于混合业务场景的上行链路随机接入(Random Access,RA)与数据传输(Data Transmission,DT)联合优化方法。该方法通过分析实时(Real Time,RT)业务与尽力而为(Best Effort,BE)业务对时延和带宽的不同需求,采用单位阶跃函数来表示RT业务的资源需求,而对于BE业务对资源的弹性需求则采用指数效用函数来表示,并基于两业务效用函数建立了面向混合业务共存的网络效用最大化模型。由于地面业务负载在不同周期存在波动,为解决该问题,本文引入了基于矩估计(Method Of Moments,MOM)的业务负载预测机制,该机制主要通过观察空闲、成功接入和冲突的接入机会数量来对活跃用户进行估计。基于此预测机制,设计了一种迭代资源调度算法,即基于预测的负载来动态调整接入控制概率以及RA和DT阶段的时频资源块(Resource Block,RBs)分配方案。仿真结果表明,所提方法在不同业务负载和网络条件下表现出的性能都接近于理论最优值。在与固定资源比例基准方法的对比中,本文方法相比于在不同比例设置下的基准方法,可将网络平均效用分别提升约37%、17%和9%。同时,在多周期动态流量场景下,平均效用的提升幅度进一步达到了57%、26%和10%。由仿真实验结果可得出,该方法不仅能有效降低RA阶段的冲突概率,确保RT业务质量的同时提升BE业务的吞吐量,而且还能显著改善LEO卫星网络的整体服务质量(Quality of Service,QoS)与资源利用率。  
    关键词:随机接入;数据传输;混合业务;低轨卫星网络;矩估计法  
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    更新时间:2026-10-08
  • 基于LaFMD处理的新型阈值调控技术研究

    李严, 毛晓烔, 李永亮
    2026, 54(8): 162-169. DOI: 10.12263/DZXB.20260357
    摘要:本文针对LaFMD(La(iPr2-FMD)3)处理技术的阈值(Threshold Voltage,VT)调控和物理机制开展了详尽研究。首先,进行了基于La2O3的调控技术研究。该技术虽然可以获得较大范围的平带电压(Flat-Band Voltage,VFB)调控,但由于La2O3的实际物理厚度以及其界面处理时导致界面中SiOx增多,导致了等效氧化层厚度(Equivalent Oxide Thickness,EOT)、VFB回滞和界面态密度(Interface State Density,Dit)增大。而相比于La2O3界面处理技术,LaFMD处理不仅实现了VT调控范围更可控,还能通过控制LaFMD处理的循环次数实现间隔30~40 mV的精准微调。这主要归因于界面中生成了更少的La氧化物。同时,LaFMD处理技术还降低了EOT,这是因为在界面层(Interfacial Layer,IL)物理厚度几乎不变的条件下形成了介电常数较高的La氧化物。而且,LaFMD处理后Dit都较低。相比于未作界面处理的样品,虽然LaFMD处理后导致了Dit的小幅度增大,使界面特性轻微退化,但是其Dit明显小于La2O3处理样品。此外,LaFMD处理技术还轻微降低了VFB回滞。可见,LaFMD处理并未引起界面附近的缺陷有太大波动,这主要归因于其几乎未引起界面中Si氧化物含量的变化。最终,LaFMD处理技术在Si沟道全环绕栅极场效应晶体管(Gate-All-Around Field-Effect Transistor,GAAFET)上展现出优异的VT调控能力和亚阈值摆幅(Subthreshold Swing,SS)特性,这主要是归因于较低的VFB回滞和EOT致使增强了器件的栅控能力。因此,LaFMD处理技术可作为Si沟道GAAFET多VT精确调控应用的潜力候选方案。  
    关键词:LaFMD处理;VT调控;GAAFET;界面态密度;EOT;La2O3处理  
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    更新时间:2026-10-08
  • 孟焱烽, 徐光辉, 王超, 赵鲁豫, 李迎松, 黄志祥
    2026, 54(8): 170-179. DOI: 10.12263/DZXB.20260784
    摘要:针对毫米波双极化相控阵在宽角扫描时存在阵元方向图与阵因子包络不匹配、扫描增益波动增大的问题,本文提出了一种加载介质钉层(Dielectric Pin Array,DPA)的宽角低扫描增益波动相控阵设计方法。首先,基于方向图互补思想,采用平面DPA对双极化阵元上方近场进行弱加载和空间重分布,使阵元形成中心凹陷的宽波束方向图,从而增强大离轴角方向辐射并抑制宽角扫描时的增益下降。随后,设计并加工了加载平面DPA的1 × 8毫米波双极化相控阵天线,测试结果表明,DPA能够扩展扫描范围和抑制扫描增益波动。进一步地,针对平面DPA导致的法向增益下降问题,提出了一种类透镜排布的拱形DPA结构,通过连续空间介质加载改善口径相位分布,在保持大角度方向增益补偿能力的同时提升法向辐射性能,使法向与大角度扫描状态之间获得更好的增益平衡。仿真结果表明,加载拱形DPA后,阵列在24~29 GHz频段内两个极化方向均可实现约 ± 60°的宽角扫描,且扫描端点增益相对于法向增益未出现明显下降,表明该结构能够有效改善宽角扫描过程中的增益稳定性。所提出的DPA为外加载结构,具有低剖面、结构简单、易加工和便于与PCB(Printed Circuit Board)毫米波相控阵集成等优点,可为毫米波宽角扫描相控阵的低增益波动设计提供参考,对于毫米波通信、雷达探测等需要宽角覆盖的阵列应用具有一定工程应用价值。  
    关键词:双极化;毫米波相控阵;宽角扫描;增益波动  
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    更新时间:2026-10-08
  • 包含绕包铝箔屏蔽的数据线缆信号完整性解析方法

    连诗祺, 聂宝林, 张伟, 肖寒, 张叶华, 李诗华
    2026, 54(8): 180-187. DOI: 10.12263/DZXB.20260475
    摘要:近年来,高速数字接口(如HDMI、USB、DisplayPort)传输速率持续攀升,差分数据线缆凭借其优异的共模抑制能力和强抗干扰特性,已成为高速互连的首选物理层载体。工程实践中,通常依赖电磁场全波数值方法对线缆进行三维建模与仿真,以预测其宽频带传输特性和信号完整性。然而,当线缆屏蔽层采用绕包铝箔麦拉结构时,全波方法面临严峻挑战。铝箔厚度仅为微米级,螺旋重叠区域几何尺寸极小,导致自适应网格剖分极为困难,计算资源消耗巨大且仿真时间过长;同时,由于全波方法难以精确复现绕包铝箔的螺旋平移周期性而引入建模误差,致使计算结果与实测数据产生明显偏差。为此,本文提出了一种包含绕包铝箔屏蔽的数据线缆信号完整性解析计算方法,在Vance经典屏蔽理论的基础上进行关键拓展,旨在兼顾计算效率与预测精度。首先,针对铝箔外边界因地线紧贴而产生的局部凸起不规则形状,通过椭圆参数方程描述二层介质外边界,建立铝箔曲面边界的周长解析表达式,基于Vance转移阻抗公式,建立铝箔单位长度电阻和电容等效模型,将绕包铝箔屏蔽层表征为频率相关的电阻-电容等效网络,有效计及重叠不连续引入的电磁泄漏效应。其次,在准TEM(Transverse Electromagnetic Mode)近似下,针对线缆内部双层介质构成的非同心椭圆结构,通过对椭圆径向距离进行对数平均积分将其等效为同轴圆柱结构,从而在保持单位长度电容不变的前提下,提取单根芯线的单位长度电阻、电感、电容和电导(RLGC)参数。最后,鉴于绕包铝箔沿轴向呈现周期性重复,采用分段级联策略将整段线缆划分为若干均匀的等长单元,构建各单元ABCD传输矩阵并计算整段线缆的级联传输矩阵,进而求解该线缆在100 MHz~12 GHz宽频带内的差分插入损耗(SDD21)幅值与相位响应。为验证方法的有效性,以HDMI 2.1线缆为例,分别采用本文解析方法、HFSS(High Frequency Structure Simulator)全波仿真、CST(Computer Simulation Technology)内置解析模型和实物测试进行对比。结果表明,解析方法计算的插入损耗幅值与实测结果在全频带内最大偏差仅为0.3 dB,其一致性优于其他方法的结果,证明本文方法具有更高的精度。在计算效率上,解析方法相比HFSS全波仿真的计算速度提升逾500倍,内存占用降低约16%。本文提出的解析方法不仅避免了繁琐的三维建模与网格剖分,而且在大幅缩减计算资源的同时实现了优于全波仿真的精度,为含绕包铝箔屏蔽的高速数据线缆信号完整性快速评估与工程设计提供了可靠、高效的解析工具。  
    关键词:差分数据线;绕包铝箔;信号完整性;插入损耗;解析方法  
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    更新时间:2026-10-08
  • 面向扇出型晶圆级封装的芯片间RDL布线算法

    刘耿耿, 黄亦琦, 李泽鹏, 陈家瑞
    2026, 54(8): 188-204. DOI: 10.12263/DZXB.20260394
    摘要:在扇出型晶圆级封装(Fan-Out Wafer Level Packaging,FOWLP)中,重布线层(ReDistribution Layer,RDL)承担芯片间信号传输的关键作用,通过对灵活通孔与不规则I/O焊盘结构的支持,实现异构系统的高度集成。然而,随着芯片互连密度的持续提升,RDL布线资源的高效利用面临严峻挑战:缺乏合理划分方式的布线图往往会降低布线解的质量;同时,全局布线前确定通孔插入位置,削弱了灵活通孔在减少线长与提升可布通性方面的潜在优势。针对FOWLP中芯片间RDL布线所面临的复杂问题,本文提出一种基于自适应通孔插入的布线算法,在同时考虑灵活通孔与不规则焊盘结构的基础上,提升RDL布线质量。所提出的算法包括以下三项关键策略:(1)一种在全局布线中引入容量感知A*搜索与自适应通孔插入的策略,综合路径长度与资源占用情况选择布线路径,并依据相邻层网格间可用重叠区域动态确定通孔插入位置,以提升布通率并降低线长;(2)一种面向详细布线阶段的最小化划分策略,仅划分受到布线影响的必要区域,以保留连续可用的布线空间,减少资源浪费并降低布线图更新开销;(3)一种基于自由度扩展的线长精炼策略,用于增加线段可调整范围以增强线性规划的解空间,从而进一步降低总线长。实验结果表明,相较于最新布线算法,本文算法平均实现了5.65%的线长缩短,最大缩短率为8.50%。  
    关键词:先进封装;重布线层;灵活通孔;自适应通孔插入;不规则焊盘结构;布线  
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    更新时间:2026-10-08
  • 基于慢波微同轴的紧凑型开关线式真时延单元

    刘阳, 张旭尧, 邹圣瑛, 林杰, 金鹏
    2026, 54(8): 205-213. DOI: 10.12263/DZXB.20260300
    摘要:面向宽带相控阵微系统在紧凑尺寸下的高一致性真时延需求,本文提出并验证一种基于慢波矩形空气微同轴传输线的开关线式真时延单元。开关线式真时延单元依靠不同支路的电长度差产生离散时延,在有限面积内,物理路径长度、单位长度时延、插入损耗、工作带宽及端口布局相互制约;常规矩形空气微同轴虽然具有低介质损耗、高隔离和三维集成优势,但其单位长度时延受空气介质限制,难以兼顾紧凑布局与精细电长度调节。针对上述问题,本文在矩形空气微同轴内导体中引入亚波长周期几何调制,通过延长电流路径并改变内外导体间的电磁耦合关系,调节等效分布电感与电容,降低相速度并提高单位长度时延。在保持外导体尺寸和端口形式一致的条件下,设计曲折线型、V型和螺旋型三种慢波结构,通过全波仿真比较其时延增益、附加损耗、色散及制造敏感性。在此基础上,采用单刀四掷射频开关构建四条延时支路,以基础路径长度形成主要时延,并将曲折线型慢波结构作为局部电长度微调模块,通过调节慢波段长度和单元几何参数,补偿路径布局、端口位置和工艺约束引起的支路时延偏差,在整体拓扑和外形边界不变的条件下提高时延量化精度。样品采用晶圆级多层金属-介质增材制造工艺制备,通过金丝键合与一对砷化镓开关芯片异质集成。三种1 cm长的慢波微同轴传输线在1~43 GHz范围内经片上测试,均保持稳定传输和良好阻抗匹配,实现可控时延增强;曲折线型和V型结构的实测时延与仿真吻合良好,公差分析表明螺旋型结构对介质支撑桥厚度误差更为敏感。集成真时延单元外形尺寸约为4.88 mm × 4.46 mm × 0.50 mm,在1~20 GHz频段内实现2 bit、5 ps步进和15 ps最大相对时延,时延均方根误差小于0.72 ps,插入损耗为2.0~4.7 dB,状态间插入损耗偏差约为±0.5 dB;其工作带宽和损耗主要受所采用开关芯片限制。结果表明,周期慢波调制与局部慢波加载相结合,可将微同轴电长度调节由物理路径依赖扩展为几何参数调控,为紧凑型宽带真时延微系统提供一种低损耗、高精度的三维实现路径。  
    关键词:射频;微系统;真时延;慢波结构;微同轴;超宽带  
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    更新时间:2026-10-08
  • 知识增强的区域关联图像解说生成方法

    姚子薇, 王倩, 王瑞平, 陈熙霖
    2026, 54(8): 214-229. DOI: 10.12263/DZXB.20260708
    摘要:近年来,随着多模态预训练模型取得长足进步,图像描述生成任务已不再局限于概括性的简短描述,而是追求更加具体生动、细致灵活的内容表达。然而,目前图像描述仍然主要集中在图像中包含的物体类别、外观特征、空间位置等表观视觉内容,无法很好地满足实际应用领域中用户对类别细分、功能用途以及外部相关背景知识等全方位了解的需求。特别是像博物馆导览、艺术品讲解等知识密集型垂直领域里,用户不仅想获悉对图像的浅层视觉描述,还需要获得这张图像所涉及的历史来源、艺术流派、象征意义等额外的深层内容。除此之外,如果将解说内容与图像中的关键视觉区域进行显式对齐,将文本片段同步定位至图像中对应的区域,可以帮助用户更直观地理解相关知识内容,并且支持围绕具体细节展开进一步交互与探索。因此,本文提出区域关联图像解说生成任务,给定图像与用户的多模态指令,生成包含丰富信息量、合理逻辑关系、准确区域位置的图文融合解说。为了实现这个目标,本文提出一种基于知识检索增强的解说生成方法,首先主动从外部知识库中获取丰富的相关背景信息,然后引入跨模态关联知识与区域定位双路约束的思维链推理机制,筛选符合用户问题的有效知识,同时利用视觉区域定位使生成的解说文本能够更好地与图像局部区域进行匹配,最终实现指令问题的层次化分解推理与解说内容的结构化生成。在数据构建方面,本文对百科类图像解说数据集ImgNarr-23K进行了关联区域标注的扩充,并且构建了面向艺术品领域的ArtNarr数据集,为知识密集型图像解说生成研究提供数据支撑。实验结果表明,所提出的方法在多个领域的数据集上均取得了优于现有基于主流多模态大模型的对比方法的性能,能够生成图文并茂的高质量图像解说,包含完整准确的图像内容与相关知识,并具有良好的区域对齐效果,展现了在实际多模态垂域场景中的发展潜力与应用价值。  
    关键词:图像解说生成;知识检索增强;视觉语义定位;思维链推理;视觉语言模型;多模态学习  
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    更新时间:2026-10-08
  • 面向多类型二值分割任务的混合专家自适应统一框架

    谭裕平, 赵映程, 赵钦, 黑新宏, 宋霄罡
    2026, 54(8): 230-244. DOI: 10.12263/DZXB.20260734
    摘要:二值分割将图像像素划分为前景与背景,是自然场景分析、医学图像处理和复杂环境感知中的基础任务。显著目标检测、伪装目标检测、海洋动物分割、镜面检测、息肉分割和阴影检测虽然均输出二值掩码,但不同任务对前景的定义并不一致,所依赖的判别线索也存在明显差异。显著目标检测关注视觉上突出的区域,伪装目标检测需要从低对比度、弱边界和相似纹理中发现隐藏目标,其他任务还分别涉及医学结构、反射特性、光照变化和水下成像退化等先验。现有方法通常针对单一任务设计独立网络,或在共享骨干上为不同任务保留专用参数,因而容易造成模型冗余、训练开销增加和多任务部署不便。针对上述问题,本文提出面向多类型二值分割任务的混合专家自适应统一框架。该框架以预训练视觉基础编码器作为共享骨干,冻结其主体权重,并在编码阶段交替嵌入标准适配器(Adapter)和混合专家适配器(Mixture-of-Experts Adapter,MoE-Adapter)。标准适配器学习不同任务共有的边缘、纹理和区域结构,混合专家适配器依据任务语义动态调节特征,从而兼顾共享表征与任务差异。本文进一步设计任务感知门控模块,并采用对比语言-图像预训练模型(Contrastive Language-Image Pre-training,CLIP)编码任务文本。该模块将用户输入映射到统一语义空间,再结合任务信息生成连续的专家门控权重,以动态组合不同专家的输出。编码器产生的多层特征经过特征增强、空间注意力和通道上采样后完成融合,模型采用由加权二值交叉熵损失和加权交并比损失组成的多尺度结构损失进行训练。本文在6类任务和18个公开数据集上进行了实验。实验结果表明,UniBS-MoE在多数任务上取得了领先或具有竞争力的性能。消融实验表明,标准适配器与混合专家适配器的交替设置能够在性能与参数开销之间取得较好平衡,任务感知门控模块对不同形式的任务描述具有稳定的适配能力。随着联合训练任务数由2类增加至6类,已有任务性能未出现持续退化。上述结果说明,文本驱动的专家适配能够在统一权重下兼顾任务共享性与任务差异性,减少为不同任务分别训练和维护完整模型的需求,并为多类型二值分割的统一训练与部署提供可行方案。源代码地址为:https://github.com/typist2001/TAMT。  
    关键词:显著目标检测;伪装目标检测;多任务二值分割;混合专家自适应;任务感知  
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    更新时间:2026-10-08
  • MDW:最小双权差分特征搜索模型 增强出版

    侯宇航, 李灵琛, 韦永壮
    2026, 54(8): 245-256. DOI: 10.12263/DZXB.20260697
    摘要:分组密码是信息安全领域的核心技术,也是保障数据安全的重要基石。差分密码分析作为评估分组密码算法抗攻击能力的经典方法,其有效性高度依赖于能否找到算法中概率最高的差分特征,即最优差分特征。基于布尔可满足性(Boolean SATisfiability,SAT)理论的自动化搜索技术,是评估分组密码算法安全性的重要手段之一。基于字节模型的最小活跃S盒数量的方法虽然模型简单、求解速度快,但忽略了差分传播的具体概率,导致评估精度欠佳;而基于比特模型的最优差分特征方法虽能够提供更精确的安全性度量但其搜索模型复杂,尤其是8比特S盒差分分布表的复杂约束刻画导致模型求解效率低且难以在合理时间内完成高轮数下的有效搜索。本文针对基于8比特S盒的分组密码算法,提出基于SAT的最小双权差分特征自动化搜索新模型MDW(Minimum Double-Weight)。不同于传统方法将差分传播概率统一转换为等权重辅助变量进行约束,MDW模型将其拆分为两种不同权重的辅助变量,从而有效减少了SAT建模所需的变量数和子句数。为此本文构建了新的边界确定算法以及权重递增与拆分算法,分别用于计算两种权重辅助变量的边界值,在搜索无解时增加目标概率权重或将总权重拆分为可能的两种辅助变量组合,从而实现了对搜索空间的高效剪枝,使得模型的求解效率得到有效提升。进一步,将新模型MDW应用于中国商用密码标准SM4分组密码算法(SM4 block cipher algorithm,SM4)中,完成了全32轮局部最优差分特征的自动化搜索。与已有方法对比,结果显示:新模型约束变量数与子句数最大降低量分别能达到89%和7%,在高轮次场景下搜索效率提升显著,其中在第20轮时提升倍数可达约30倍;1~18轮最优差分特征概率与已有结果完全一致,且得到了目前最紧的21~32轮最优差分特征概率下界。该技术为快速评估分组密码算法抵抗差分分析能力提供了一种新的有效工具。  
    关键词:分组密码;SM4算法;差分分析;差分特征;布尔可满足性(SAT);自动化搜索  
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    更新时间:2026-10-08
  • TF-PEFT:面向脑电基础模型的时频双流参数高效微调框架

    陈文升, 谭济宇, 贾梓豪, 李玉榕
    2026, 54(8): 257-272. DOI: 10.12263/DZXB.20260498
    摘要:脑电基础模型(Electroencephalography Foundation Models,EFMs)通过“预训练-微调”范式显著提升了脑电信号解码的上限,但随着模型参数量的指数级增长,传统的全量微调面临着计算存储成本高昂的问题,且在小样本下游任务中容易破坏预训练阶段获得的通用表征,进而陷入灾难性遗忘。现有源于自然语言处理领域的通用参数高效微调技术(如Low-Rank Adaptation,LoRA)大多局限于隐式的时域或空间域操作,未能显式捕捉EEG信号中与认知和生理状态密切相关的频域神经节律先验。针对现有通用参数高效微调方法难以显式利用EEG频域神经节律先验的问题,本文提出TF-PEFT(Temporal-Frequency Parameter-Efficient Fine-Tuning)时频双流参数高效微调框架。该框架以脑电基础模型的低成本适配为目标,在冻结大部分预训练参数的条件下,将频域神经节律信息引入下游微调过程,实现预训练时域表征与显式频谱先验的协同优化。具体而言,TF-PEFT通过LoRA对预训练骨干中的时域注意力表征进行低秩任务适配,以较少的可训练参数学习下游任务信息,同时构建轻量级频域支路提取稳定且具有判别性的频谱特征;进一步设计分层低秩压缩和时频交叉注意力融合机制,使频域谱结构能够根据时域上下文动态补充下游判别信息;最后引入近零初始化门控机制,控制频域残差分支的渐进参与,避免新增频域信息对原有预训练表征造成过强扰动,保障微调过程中的表征稳定性。在涵盖情绪识别、运动想象、临床异常检测及睡眠分期等11个异构数据集上,针对EEGPT、LUNA、CSBrain、CBraMod、LaBraM等5个主流脑电基础模型的系统性实验表明,TF-PEFT展现出显著的性能优势。该方法在仅需更新原始模型平均2.2%参数的极低计算开销下,于绝大多数场景优于标准LoRA与Adapter等微调策略的分类精度,并在多项高噪声任务中实现对全量微调的性能超越。以EEGPT模型为例,TF-PEFT在多项数据集上超越全参数微调:在SEED数据集上,平衡准确率(Balanced Accuracy,B-Acc)由49.9%提升至58.19%;在Sleep-EDF数据集上,平均准确率由60.99%提升至69.21%。本研究为脑电基础模型向复杂、低资源边缘临床设备及脑机接口应用的低成本部署提供了一种通用且硬件友好的高效微调范式。  
    关键词:脑电信号;基础模型;参数高效微调;频域特征提取;脑机接口  
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    更新时间:2026-10-08
  • 欧晨, 张颖, 王琢妍, 侯海良, 陈洁, 徐雪松
    2026, 54(8): 273-287. DOI: 10.12263/DZXB.20260520
    摘要:针对工业软测量任务中多时间尺度动态混杂导致的质量变量建模困难,以及现有Transformer方法在混合时序统一编码下易产生多尺度信息干扰、标准注意力机制缺乏目标空间结构约束等问题,本文提出一种基于时序解耦与度量对齐注意力的工业软测量Transformer模型(Temporal Decoupling and Metric Alignment Transformer, TDMA-Trans)。考虑到工业过程变量通常同时包含由工况演化引起的缓慢变化趋势以及由控制调节、周期性操作等因素导致的短期波动,不同时间尺度的信息具有显著异质性,直接进行统一建模容易造成特征表达混叠,削弱模型对关键动态模式的辨识能力。该模型首先依据时间序列分解思想,将工业过程输入序列划分为趋势分量与周期分量,并构建双分支编码结构分别提取慢变演化信息和周期波动特征,以减弱不同时间尺度信息的耦合干扰。其中,两条分支分别学习长期依赖关系和局部动态特征,在保持各自时间尺度信息完整性的同时,为后续跨尺度交互提供更加稳定的特征基础。在此基础上,设计度量对齐注意力机制,将目标变量空间中样本间距离关系引入表示学习过程,对特征空间的注意力分配进行结构约束,从而增强潜在表示与目标空间演化规律之间的一致性。该机制突破了传统自注意力仅依赖输入特征相似性的限制,使模型在学习变量间关联的同时兼顾预测目标的几何分布结构,从而获得更具判别性的特征表示。进一步地,构建双向查询-键交换融合机制,实现趋势信息与周期信息的协同表达,提升模型对复杂工业动态的表征能力。通过双向信息交互,不同时间尺度特征能够相互补充,有效增强模型对复杂工况变化及动态耦合关系的建模能力。在加氢裂化工业过程数据集上的实验结果表明,所提方法在轻石脑油C5含量和航空煤油90%回收温度两项软测量任务上均取得了优于对比方法的预测性能。相较于对比实验中表现最优的模型,轻石脑油C5含量预测任务的RMSE(Root Mean Square Error)和MAE(Mean Absolute Error)分别降低20.0%和28.6%,R²提高7.1%;航空煤油90%回收温度预测任务的RMSE和MAE分别降低14.3%和40.0%,R²提高4.7%。此外,消融实验进一步验证了时序解耦、度量对齐注意力及双向交互融合三个关键模块的有效性,各模块相互协同,共同提升了模型的预测精度和泛化能力。结果表明,该方法能够有效提升复杂工业多时间尺度场景下软测量建模的准确性与稳定性。  
    关键词:软测量;深度学习;时序解耦;Transformer;度量对齐注意力  
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    更新时间:2026-10-08
  • CloAct:基于克隆关系和模体的关键类识别方法

    潘伟丰, 颜京鹏, 李兵, 杨子江, 崔晓龙, 吴桐, 袁成祥
    2026, 54(8): 288-311. DOI: 10.12263/DZXB.20260366
    摘要:软件理解已成为维护阶段最为昂贵的环节。关键类被认为是理解复杂软件的最佳起点,从关键类入手开展软件理解,已成为理解复杂软件的一种有效途径。此外,关键类也可用于精简由逆向工程得到的类图及提升软件文档化的效率。尽管目前已有大量关键类识别方面的工作,但仍然存在以下两点不足:(1)现有研究仅将类之间的交互关系作为构建软件网络(类及类间关系构成的图)中边的唯一依据,均忽视了代码中广泛存在的克隆关系对软件网络的拓扑结构及类重要性的潜在影响,导致类重要性值存在“伪高”或“伪低”的偏差;(2)现有工作将软件网络视为节点“一对一”直接连边的低阶拓扑结构,忽视了高阶结构(如模体)所刻画的多个类之间的协同交互模式对类之间交互关系的强度及类重要性的影响。有鉴于此,提出了一种基于克隆关系与模体的关键类识别方法CloAct。首先,CloAct以类为节点、类间交互关系为边构建类级软件网络(Class level software Network,CN),并借助克隆检测修正网络结构,得到修正后的CN(Refined Class level software Network,RCN)。其次,CloAct借助3节点和4节点模体的识别构建基于模体的类共现网(Motif-based Class co-occurrence Network,MCN),进而计算MCN中类基于模体的一般化核数(Motif-based Generalized Coreness of classes,MGC),以此刻画类的高阶结构信息。然后,CloAct基于类的MGC值及ClassRank算法(一种PageRank变体)构建了一个新的类重要性度量指标——基于模体的类排名(Motif-based Class Rank,MCR)。最后,CloAct根据MCR值降序排列所有类,并通过设定阈值筛选出关键类。在11个开源Java项目上开展实验,并与11种方法进行对比,Win/Tie/Loss、Friedman平均排名、Wilcoxon符号秩检验及Cliff’s Delta的结果表明:(1)CloAct整体上显著优于对比方法;(2)克隆关系和模体的识别有助于显著提升CloAct的性能;(3)交互关系的不同赋权方式对结果的影响不显著(在实际使用时,可以任选一种赋权方式);(4)CloAct具有较高的运行效率;(5)克隆提取工具NiCad的参数对CloAct的相对性能没有影响(参数的不同取值时,CloAct均优于对比方法)。  
    关键词:关键类识别;软件网络;代码克隆;模体;软件度量;软件理解  
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    更新时间:2026-10-08
  • 动态二部图上高效的BiCore-索引维护算法

    姜冠铭, 许鹏, 高允泽, 孙圣力
    2026, 54(8): 312-334. DOI: 10.12263/DZXB.20260673
    摘要:二部图中的稠密子图挖掘是图数据管理与分析领域的关键问题之一,在社交网络分析、欺诈检测、推荐系统等场景中具有重要应用价值。(α,β)-核作为二部图中一种重要的稠密子图模型,因其定义直观、计算高效而受到广泛关注。BiCore-索引是支持(α,β)-核高效查询的索引结构,其动态维护包含核数更新与索引结构更新两个关键环节。对于核数更新环节,现有方法未考虑核分解过程中顶点移除顺序所隐含的依赖关系,往往需要遍历整个核数相同的连通子图,造成大量冗余访问。而对于索引更新环节,目前尚缺乏面向BiCore-索引的高效增量维护方法。为此,本文设计了一种高效的BiCore-索引动态维护方法。针对两个关键环节,分别提出了一种基于α/β-序的核数动态维护算法与一种索引的增量维护策略。前者通过引入α/β-序刻画顶点核数间的隐含依赖关系,将搜索范围限制在必要的依赖路径上,有效避免了现有算法中的冗余访问。后者则无需重建整个索引,仅需对核数变化顶点的索引位置进行局部调整,从而显著降低了索引更新开销。此外,本文针对现实中的批处理更新场景,分别为核数更新与索引更新两环节设计了批处理加速算法。通过合并重复计算、跳过无效中间状态与延迟计算等策略降低了BiCore-索引批更新维护的整体开销。10个真实数据集上的实验结果表明,所提出的核数更新算法在单条边更新场景下较现有方法的效率提升了1~3个数量级,而提出的索引增量维护方法较全量重建方法的加速比更是达到了2~4个数量级。全面的实验验证表明,本文提出的方法高效并且具有良好的可扩展性。  
    关键词:二部图;(α,β)-核;BiCore-索引;动态维护;批量处理  
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    更新时间:2026-10-08
  • 基于概念漂移感知的异常流量检测模型轻量化更新机制

    占奇, 夏计强, 胡宇翔, 裴金川, 田乐, 程国振
    2026, 54(8): 335-350. DOI: 10.12263/DZXB.20260158
    摘要:高级持续威胁(Advanced Persistent Threat,APT)分阶段渗透的特点使其攻击策略呈现出高度的动态性与不确定性,导致网络流量数据在特征空间中表现出显著的非平稳性和随机波动特性。这种数据分布的快速演变对基于在网计算的异常流量检测模型构成了严峻挑战,极易引发模型分类性能的衰退。现有全局重训练-重部署的方案虽支持模型参数的运行时更新,但在更新过程中需要对整个决策树模型实施全量参数重构,并将新生成的规则集同步转化为数据平面的流表项。这种粗粒度的更新方案极易引发控制通道的瞬时拥塞,造成控制资源紧张与数据包丢失,影响系统可靠性与稳定性。为解决该问题,本文提出一种基于概念漂移感知的异常流量检测模型轻量化更新机制,通过检测攻击策略演变并感知决策路径,实现异常流量检测模型的自适应、轻量化更新。首先,通过自监督学习机制构建异常流量特征提取网络,实现对数据的表征学习;其次,引入滑动窗口监测特征序列的概念漂移现象,实现对攻击策略转换的告警;最后,通过引入帕累托优化框架生成最优更新节点集,权衡检测精度与更新开销,实现在网决策树模型的轻量化更新。实验结果表明:与现有针对在网决策树的全局更新机制相比,本文方案在攻击策略转换的判别任务上实现了93.7%的准确率,并在保证模型分类准确率损失不超过6%的基础上,降低12.1%的模型更新时延,显著提升了在网异常检测系统应对动态攻击的可靠性与稳定性。  
    关键词:异常流量检测;决策树;概念漂移感知;多输入网络;帕累托最优解  
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    更新时间:2026-10-08

    综述评论

  • 端网协同传输技术演进与思考

    张雪, 权伟, 刘刚, 刘明远, 张宇明, 蒋凯, 李静雯, 王彦伟, 李仁刚
    2026, 54(8): 351-382. DOI: 10.12263/DZXB.20260439
    摘要:网络应用场景与底层技术体系的不断演进,使网络传输面临的环境条件更加复杂,性能要求也更加多样。然而,传统以端侧反馈为主的传输机制在感知粒度和调控能力方面存在不足,在复杂业务负载和传输场景下,难以及时感知连接状态与网络资源变化,并据此实施有效的传输调控,进而限制资源利用效率的提升。为应对上述问题,研究者逐步引入网侧感知与调控能力,并开展端网协同传输机制研究,以实现连接管理和资源调度的动态优化。本文系统梳理了当前网络传输机制的发展脉络,总结了端侧、网侧与端网协同三类传输机制的技术演进与关键方法,并从观测信号、控制粒度、执行位置、反馈类型、优化目标和部署约束等维度对代表性研究进行比较。在此基础上,分析了各类机制在性能、适用场景与控制能力等方面的优势与局限,并归纳不同机制在信息获取、资源调节和部署实现方面的适用边界与共性差异。综合来看,网络传输机制正由端侧独立调控逐步向网侧调度增强和端网协同演进,呈现出控制主体由单一走向协同、状态感知与调控能力不断增强的发展趋势。在此基础上,进一步探讨了当前网络传输技术在复杂场景适配、多目标协同优化、状态信息交互与实际部署等方面面临的挑战,并对未来研究方向进行展望。本文旨在为后续传输体系架构设计与机制研究提供参考,助力新一代网络传输技术的高效部署与智能演进。  
    关键词:端侧传输控制;网侧传输调度;端网协同传输  
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    更新时间:2026-10-08
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