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基于磁性纳米粒子的分子通信研究

电子学报 2024年第6期52卷 1878-1887页

作者：孟令国杨晓东赵楠朱宁崔涛西安电子科技大学电子工程学院超高速电路设计与电磁兼容教育部重点实验室陕西西安710071

分子通信是利用分子等纳米粒子作为信息载体,经发射、编码、传输和解码步骤来实现通信的一种通信范式.磁性纳米粒子具有良好的生物兼容性,将其作为信息载体,在未来能够更好地构建体域纳米网络,以及解决纳米机器人间的通信协作问题.目前... 详细信息

分子通信是利用分子等纳米粒子作为信息载体,经发射、编码、传输和解码步骤来实现通信的一种通信范式.磁性纳米粒子具有良好的生物兼容性,将其作为信息载体,在未来能够更好地构建体域纳米网络,以及解决纳米机器人间的通信协作问题.目前分子通信的相关研究主要集中在理论部分,对于分子通信平台的研究及相关实验相对较少.本文设计了一个基于磁性纳米粒子的分子通信平台,进行了一系列实验来研究不同调制方式和不同外界环境下分子通信的通信情况,最后总结展望了分子通信研究的未来方向.

关键词：分子通信磁性纳米粒子信号调制平台实验

面向国产异构DCU平台的大规模并行矩量法研究

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西安电子科技大学学报 2024年第2期51卷 76-83页

作者：贾瑞鹏林中朝左胜张玉杨美红西安电子科技大学电子工程学院陕西西安710071 齐鲁工业大学计算机科学与技术学院山东济南250000

面向国产异构众核处理器超级计算机发展趋势,实现了基于CPU+DCU国产异构并行系统的大规模并行高阶矩量法。在同构并行矩量法负载均衡策略的基础上,提出了一种“MPI+openMP+DCU”的高效异构并行编程框架,解决了计算任务与计算能力不匹配... 详细信息

面向国产异构众核处理器超级计算机发展趋势,实现了基于CPU+DCU国产异构并行系统的大规模并行高阶矩量法。在同构并行矩量法负载均衡策略的基础上,提出了一种“MPI+openMP+DCU”的高效异构并行编程框架,解决了计算任务与计算能力不匹配的问题,实现了矩量法异构并行计算过程的负载均衡。采用细粒度任务划分策略与异步通信技术,对深度计算处理器计算过程进行了流水线优化设计,实现了计算与通信重叠,提升了矩量法异构协同计算的效率。通过与有限元法的仿真结果对比,验证了CPU+DCU异构并行矩量法的准确性。基于国产深度计算处理器异构平台的可扩展性分析结果表明,与单纯CPU计算相比,所实现的CPU+DCU异构协同计算方法能够获得5.5~7.0倍的加速效果,且在国家超级计算西安中心能够实现全系统运行,并行规模从360节点扩展到3 600节点(共1 036 800个处理器核心),并行效率可以达到约73.5%。

关键词：高阶矩量法国产异构并行系统深度计算处理器异构协同并行计算

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基于TOEPLITZ重构的压缩感知嵌套阵列DOA估计

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雷达科学与技术 2024年第3期22卷 334-340页

作者：李荣禄汤建龙袁永强西安电子科技大学电子工程学院陕西西安710071

针对传统稀疏阵列波达方向(DOA)估计算法在小快拍数、低信噪比和多信源数等条件下的估计精度不高的问题,提出了一种基于TOEPLITZ重构的压缩感知嵌套阵列DOA估计方法。首先利用TOEPLITZ重构方法将虚拟阵列的输出信号向量构建成满秩协方... 详细信息

针对传统稀疏阵列波达方向(DOA)估计算法在小快拍数、低信噪比和多信源数等条件下的估计精度不高的问题,提出了一种基于TOEPLITZ重构的压缩感知嵌套阵列DOA估计方法。首先利用TOEPLITZ重构方法将虚拟阵列的输出信号向量构建成满秩协方差矩阵,然后利用信号在空间域的稀疏性,将阵列协方差矩阵进行稀疏表示,通过噪声子空间和信号子空间的正交关系构建权值向量,对稀疏向量进行加权约束,最后通过求解最优化方程获取入射信源的DOA估计。仿真结果表明,本文方法比传统稀疏阵列DOA估计算法在低信噪比、小快拍数和多信源数下具有更好的DOA估计性能。

关键词： DOA估计 TOEPLITZ重构嵌套阵列稀疏表示加权约束

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6G业务场景的不完全多视图聚类分析

西安电子科技大学学报 2024年第3期51卷 76-87页

作者：张茹倩承楠陈文李长乐西安电子科技大学通信工程学院陕西西安710071 上海交通大学电子工程系上海200240

在6G网络中,由于业务种类繁杂且需求各不相同,5G网络中划分的三大业务场景已无法满足其粒度上的要求,这给6G按需服务目标的实现带来了巨大挑战。针对海量杂乱的6G场景和6G场景分类中业务数据量庞大以及数据缺失问题,提出了一套基于业务... 详细信息

在6G网络中,由于业务种类繁杂且需求各不相同,5G网络中划分的三大业务场景已无法满足其粒度上的要求,这给6G按需服务目标的实现带来了巨大挑战。针对海量杂乱的6G场景和6G场景分类中业务数据量庞大以及数据缺失问题,提出了一套基于业务关键性能指标的多维度场景聚类分析方案。该方案基于不完全多视图聚类技术,在上千种参数组合下使用肘部法和轮廓系数法进行调参聚类。聚类结果表明,提出的方案能在不完整的场景数据集中保证收敛,并达到较高的轮廓系数值。此外,通过对比不同比例的缺失数据聚类实验,所提出的6G场景聚类方案能够有效完成对于不同程度缺失数据的多维度聚类。最后,结合原始数据和聚类标签,分析并提炼聚类得到了11类场景的场景知识及各场景的关键性能指标特征,从而为未来6G网络中的新兴场景及业务提供方法基础和理论参考。

关键词： 6G 场景聚类关键性能指标不完全多视图聚类

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基于对称双环嵌套管的低损耗弱耦合六模空芯负曲率光纤

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物理学报 2024年第7期73卷 90-103页

作者：惠战强刘瑞华高黎明韩冬冬李田甜巩稼民西安邮电大学电子工程学院西安710121 西安市微波光子与光通信技术重点实验室西安710121

本文设计了一种具有对称双环嵌套管结构的新型低损耗少模空芯负曲率光纤,该光纤支持LP_(01),LP_(11),LP_(21),LP_(02),LP_(31a),LP_(31b)共6种纤芯模式.所设计的光纤以SiO(_2)作为基底材料,采用特殊的对称双环嵌套结构将包层区域进行划... 详细信息

本文设计了一种具有对称双环嵌套管结构的新型低损耗少模空芯负曲率光纤,该光纤支持LP_(01),LP_(11),LP_(21),LP_(02),LP_(31a),LP_(31b)共6种纤芯模式.所设计的光纤以SiO(_2)作为基底材料,采用特殊的对称双环嵌套结构将包层区域进行划分,能够有效地减小纤芯模式与包层模式的耦合.使用有限元法对该少模空芯负曲率光纤的结构参数进行优化,并分析了纤芯各个模式的限制损耗和弯曲损耗.仿真结果表明,所提出的少模空芯负曲率光纤能够同时支持弱耦合的6种纤芯模式独立传输(相邻模式间的有效折射率差均大于10~(–4),有效地避免了纤芯内模式间的耦合).在400 nm带宽(1.23—1.63μm,覆盖O,E,S,C,L波段)范围内,纤芯中的6个模式均保持低损耗稳定传输.各模式限制损耗在1.4μm处达到最低,其中基模LP_(01)模式的限制损耗最低,为4.3×10^(–7)d B/m.此外,当弯曲半径为7 cm时,各模式在一定工作波长范围内均保持低弯曲损耗传输.公差分析表明,当结构参数偏移±1%时,该少模空芯负曲率光纤仍然可以保持低损耗弱耦合的传输特性.

关键词：空芯负曲率光纤少模光纤限制损耗弯曲损耗

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间歇采样转发干扰下基于稀疏LVD的高速目标检测

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信号处理 2024年第5期40卷 982-992页

作者：冯维婷梁青西安邮电大学电子工程学院陕西西安710121

间歇采样转发干扰作为雷达工作环境中一种广泛应用的干扰,通过对雷达发射信号进行多次采样和转发,在接收端可形成假目标使得雷达系统难以检测到真实目标。本文分析了高速运动目标的雷达回波特点,鉴于目标信号具有线性调频信号形式,采用... 详细信息

间歇采样转发干扰作为雷达工作环境中一种广泛应用的干扰,通过对雷达发射信号进行多次采样和转发,在接收端可形成假目标使得雷达系统难以检测到真实目标。本文分析了高速运动目标的雷达回波特点,鉴于目标信号具有线性调频信号形式,采用吕氏分布(Lv’s Distribution,LVD)方法进行目标检测,然而在间歇采样转发干扰下该方法失效,无法检测到真实目标。针对高速运动目标在间歇采样转发干扰下的检测和参数估计问题,提出了稀疏LVD的高速目标检测方法。分析了间歇采样转发干扰的时域特征,考虑到间歇采样转发干扰具有时域采样不连续的特点,利用能量函数设置门限提取雷达回波中未受干扰影响的部分目标信号,对部分目标回波信号计算对称参数瞬时自相关函数并矢量化表示。然后利用线性调频Z变换矩阵和快速傅里叶变换矩阵构造出稀疏LVD表示模型,将高速目标检测问题转换为中心频率-调频斜率域上的稀疏求解问题。最后利用正交匹配追踪算法获得稀疏解,实现高速运动目标检测和参数估计。仿真实验结果表明,所建立的稀疏LVD表示模型正确有效,在间歇采样直接转发干扰和间歇采样重复转发干扰两种情况下稀疏LVD方法均可准确检测目标,具有良好的目标检测和参数估计性能。

关键词：高速目标检测参数估计稀疏吕氏分布间歇采样转发干扰

基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法

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电子与信息学报 2024年第3期46卷 1128-1137页

作者：肖嵩陈哲杨亚涛马英杰杨腾西安电子科技大学通信工程学院西安710071 北京电子科技学院电子与通信工程系北京100070

针对卫星图像在传输、存储过程中涉及的信息安全问题,该文提出一种新型的基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法。首先,提出一种改进型无限折叠混沌映射,拓宽了原有无限折叠混沌映射的混沌区间。之后,结合改进型Chebyshev混沌映... 详细信息

针对卫星图像在传输、存储过程中涉及的信息安全问题,该文提出一种新型的基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法。首先,提出一种改进型无限折叠混沌映射,拓宽了原有无限折叠混沌映射的混沌区间。之后,结合改进型Chebyshev混沌映射与SHA-256哈希算法,生成加密算法的密钥流,提升算法的明文敏感性。然后,利用混沌系统的状态值对Hilbert局部置乱后的像素进行DNA编码,实现DNA动态编码,解决了DNA编码规则较少所带来的容易受到暴力攻击的弱点。最后,使用混沌序列完成进一步混沌加密,从而彻底混淆原始像素信息,增加加密算法的随机性与复杂性,得到密文图像。实验结果表明,该算法具有较好的加密效果和应对各种攻击的能力。

关键词：卫星图像加密混沌理论 DNA动态编码哈希算法

W波段多层LCP基板中加载双圆形DGS的过孔互连结构设计

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微波学报 2024年

作者：梁锐杨孜刘维红西安邮电大学电子工程学院

多层液晶高分子聚合物（LCP）以其优异的毫米波传输特性，被广泛应用于毫米波射频前端系统集成。过孔互连结构作为多层电路的核心电路单元，可以实现不同层器件以及传输线的高效互连。在W波段，过孔互连结构的寄生效应愈发显著，极大地... 详细信息

多层液晶高分子聚合物（LCP）以其优异的毫米波传输特性，被广泛应用于毫米波射频前端系统集成。过孔互连结构作为多层电路的核心电路单元，可以实现不同层器件以及传输线的高效互连。在W波段，过孔互连结构的寄生效应愈发显著，极大地影响了毫米波电路系统的传输特性。本文基于四层LCP基板技术，设计了应用于W波段的过孔互连结构，系统研究了过孔半径、焊盘半径、反焊盘半径和缺陷地结构对过孔互连结构毫米波传输特性的影响规律。研究发现，当过孔半径为0.07mm、焊盘半径为0.16mm、反焊盘半径为0.26mm、缺陷地结构半径为0.6mm时，过孔互联结构显示出优异的毫米波传输特性。基于多层LCP工艺，在四层板结构中制备了接地共面波导-带状线-接地共面波导（GCPW-SL-GCPW）过孔互连结构。测试结果表明，在75-100GHz频率范围内，该电路的回波损耗S11小于-10dB，插入损耗S21优于2dB。

关键词：多层LCP 毫米波电路过孔互连寄生效应缺陷地结构

基于YOLOv7和分形几何特征的桥梁病害检测

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光电子·激光 2024年

作者：廖延娜李桂珍西安邮电大学电子工程学院

针对复杂环境背景和噪声情况下，桥梁病害图像中特征提取不充分的问题，提出将分形几何特征与YOLOv7网络融合的方法来提高病害检测的精度。首先设计分形特征模块，得到桥梁病害图像的分形特征图；其次，设计了自适应特征融合层，将提取... 详细信息

针对复杂环境背景和噪声情况下，桥梁病害图像中特征提取不充分的问题，提出将分形几何特征与YOLOv7网络融合的方法来提高病害检测的精度。首先设计分形特征模块，得到桥梁病害图像的分形特征图；其次，设计了自适应特征融合层，将提取的分形特征融入YOLOv7网络，让网络获得表达能力更强的特征图；最后引入坐标注意力机制，增强了网络对小病害的检测精度。实验对包含风化、裂缝、钢筋外露、腐蚀和剥落五种桥梁病害的复杂图像进行了检测，结果表明：在相同的数据集和迭代次数下，融入分形几何特征的YOLOv7网络相比于原始网络对上述五种病害检测的平均精度均值从82.94%提高到86.24%，其中，裂缝病害的检测平均精度提高最为显著，从75.92%提高到81.29%。

关键词：目标检测分形特征 YOLOv7 自适应融合