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2016年  第33卷  第6期

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硅基片上变压器层间串扰与屏蔽优化
张峰, 屈操, 赵婷
2016, 33(6): 1-5.
摘要:
提出了一种基于共面波导传输线栅格屏蔽原理的片上变压器层间串扰屏蔽结构.通过场路结合、协同仿真的方法比较分析了该结构对片上变压器层间串扰的影响.结果表明:该屏蔽结构能有效屏蔽硅基片上变压器层间电磁场的渗透,对改善片上变压器的高频性能、屏蔽片上变压器的层间串扰效应有较好的效果.
基于协议控制器的DDR3访存控制器的设计及优化
陈胜刚, 付兴飞, 曾思
2016, 33(6): 6-10.
摘要:
为了完成SoC系统中片外DDR3存储器高效访问,实现了基于协议控制器的DDR3访存控制器.针对SoC系统层访问事务属性与DDR3存储器突发访问属性要求之间的不匹配问题,设计了一种访问请求平滑处理机制,充分利用协议控制器的DDR3访问命令缓冲,用更少的DDR3存储器访问请求完成SoC上层读写事务,提高了整个DDR3访存控制器的访问效率.采用Verilog语言完成了逻辑设计和物理实现,并采用人工综合激励的方法对访问请求平滑机制进行了评估,实验证明该优化机制可对DDR3访存控制器实现有效加速.
适用于SRAM-PUF的纠错码研究
冯志华, 张苗, 邹雪城, 刘政林
2016, 33(6): 11-13.
摘要:
物理不可克隆函数(Physical Uncloneable Functions,PUFs)能够产生、存储密钥,可以抵御侵入攻击的威胁.利用SRAM PUF进行密钥提取时,需用纠错编码来恢复密钥源数据,通常采用BCH纠错码,但是BCH的迭代译码算法复杂,单纯地利用BCH编码使得硬件开销大.本文提出一种级联编码方案,将较长码字分成两个较短码字逐级编译码,仿真结果表明本文所提的级联编码方案能够满足SRAM-PUF纠错率的要求.
Linux平台双协议栈主机网络管控系统设计与实现
贾锐, 蔡皖东
2016, 33(6): 14-17,22.
摘要:
为了应对基于Linux内核国产操作系统的日益普及,同时网络安全应用又相对匮乏所造成的安全隐忧,分析IPv4向IPv6过渡技术中的双协议栈技术,研究Linux内核网络栈结构,采用Linux内核中Netfilter框架,结合白名单策略,设计并实现主机网络管控系统,达到对双协议栈主机的网络访问数据进行管控的目的.实验表明,该系统可"无区别"地对两种网络数据流进行管控,为Linux平台网络安全管理提供便利,进而提高网络安全性.
基于ZFFT的自动声反馈抑制算法
刘红玉, 易本顺, 谢秋莹, 邱波
2016, 33(6): 18-22.
摘要:
提出一种基于细化快速傅里叶变换(ZFFT)的自动声反馈抑制算法.利用ZFFT能在原始频率分辨率不变且不发生主瓣重叠的情况下,可分辨特征频率临近的分量的特性,采用ZFFT进行频谱细化来提高声反馈频点的分析精度.实验结果表明,提出算法可提高声反馈频点的分析精度,有效抑制声反馈,提高语音质量.
基于非负矩阵分解的图像复制粘贴伪造检测
赵中武, 焦丽鑫
2016, 33(6): 23-26.
摘要:
复制粘贴伪造是图像篡改的一种重要手段,由此提出一种利用非负矩阵分解的检测算法来识别图像中存在的复制粘贴伪造.该算法选取重叠分块后的图像子块作为基本比较单元,对图像块进行离散小波变换,提取低频近似分量,利用非负矩阵分解对每个图像子块提取到的低频近似分量进行二次特征提取,得到系数矩阵,并进一步对其进行二值量化,最后将量化后的系数矩阵作为图像块的特征表述,利用Jaccard相似度衡量图像块间的相似度进行篡改检测,得到复制粘贴伪造区域.实验结果表明,所提算法在减少运算量、降低复杂度的基础上,可以高效地检测出图像中存在的复制粘贴伪造区域,同时具有鲁棒性.
同时多线程处理器的指令调度器设计
李乐, 李涛
2016, 33(6): 27-31,36.
摘要:
同时多线程处理器SMT(Simultaneous Multi-Threading)是用于图形、图像及数字信号处理的一种可以实现指令级并行(ILP)和线程级并行(TLP)的轻核处理器.针对这种处理器提出了一种结构简单的动态指令调度器,用于避免四个活跃线程中指令间的结构冲突和对一些特殊指令的不同要求的调度.结果表明,SMT处理器中的指令调度器通过调度各线程的执行先后顺序,四个线程被选中的概率均接近25%.
一种基于能量均衡的分区成链路由算法
潘琢金, 尹琴, 罗振, 杨华
2016, 33(6): 32-36.
摘要:
提出了一种基于能量均衡的分区成链路由算法CDEB(A Chain By Division Based on Energy Balance Routing Algorithm).该算法假定网络范围为一圆形,通过选定圆心角θ将网络分成2π/θ 个区域;成链时,链上的节点根据相邻节点到本节点的距离是否小于设定的阈值来决定是否将其加入链中;成链后,综合考虑链上每个节点的剩余能量、到基站的距离以及节点的度数来选取链首.仿真结果表明,该算法能够避免"长链"产生,改善节点能量消耗的不均衡,有效延长网络生命周期.
基于UVM的CPU卡芯片验证平台
钱一文, 景为平, 蒋斌
2016, 33(6): 37-40.
摘要:
介绍了一种基于UVM(Universal Verification Methodology)验证方法学的验证平台.该验证平台是针对基于自主知识产权的国产MCU C0的CPU卡芯片的功能验证需求所搭建的.该验证平台采用面向对象的层次化的建模方法,完成了符合ISO14443协议的验证事务,通用功能验证组件以及设计参考模型的建模;能实时监测设计中信号的变化,能实现在验证过程中验证结果的自动对比,能根据覆盖率调整验证的进程.验证结果表明,该验证平台具有复用性,提升了芯片验证的效率和可靠性.
基于贪心算法的云计算资源调度策略
崔雪娇, 曾成, 徐占然, 刘娜
2016, 33(6): 41-43,48.
摘要:
为了提高云计算资源调度中任务完成时间、资源利用率和用户满意程度,提出了一种基于贪心算法的云计算资源调度策略.首先建立云计算环境下资源调度算法的贪心模型,以最小执行时间和满意度为目标,找到最优的方案,并在Cloudsim平台上进行仿真.仿真结果表明,贪心算法是一种有效地资源调度算法,不仅克服了传统资源调度算法存在的不足,还使任务完成时间短、资源利用率高.
基于智能移动终端触屏行为的情绪识别
刘群, 张振
2016, 33(6): 44-48.
摘要:
提出了在移动终端上通过手指触屏行为感知用户情绪的方法.该方法首先把用户情绪分为四类:轻松、兴奋、烦躁和无聊,进而提出了一组基于情绪检测的手指滑屏行为特征属性,通过ReliefF算法分析本组特征对情绪识别的影响并从中筛选出核心特征属性.最后利用核心特征属性分别使用ANN和SVM分类算法获得对四种情绪的识别率.实验证明,提出的基于手指触屏行为的情绪识别方法能够较为准确地识别出用户在使用移动设备时的情绪状态.
新的自调整多叉树RFID防碰撞算法的FPGA实现
任少杰, 郝永生, 许博浩
2016, 33(6): 49-52,58.
摘要:
标签碰撞是射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)系统中的关键问题之一,直接影响系统的效率.针对标签碰撞问题,在研究现阶段防碰撞算法的基础上提出了一种新的自调整多叉树RFID防碰撞算法,简要介绍了新算法的基本思想和流程.设计了基于FPGA的新算法实现方案,并对关键模块功能进行了仿真验证.仿真结果表明了新算法的优越性和可行性.
基于TCBSA-ACO算法在云计算任务分配中的研究
聂清彬, 霍敏霞, 曹耀钦
2016, 33(6): 53-58.
摘要:
针对云计算中的任务分配问题,提出一种基于建立时间成本负载约束函数的模拟退火蚁群算法(a restraint Function of Time Cost Load based on the Simulated Annealing ant colony Algorithm,TCBSA-ACO),该算法结合云计算中任务分配的特点,创新地通过建立时间成本约束函数和负载标准差函数分别改进信息素的更新和启发信息,并用模拟退火算法对求出的解进行全局寻优.利用CloudSim工具进行仿真测试,与标准的蚁群算法BACO和最新的改进蚁群算法DSFACO做仿真对比,实验结果表明TCBSA-ACO算法在云任务的执行时间,成本,系统负载均衡率方面均优于这两种算法,提高了系统资源利用率.
混合细菌觅食和粒子群的k-means聚类算法
闫婷, 谢红薇
2016, 33(6): 59-62,67.
摘要:
针对传统k-means聚类算法中初值的敏感性,容易陷入局部最优解的缺陷,提出了一种优化初始聚类中心的k-means聚类算法.该算法将全局搜索能力强的粒子群算法与局部搜索能力强的细菌觅食算法结合,将细菌的趋化行为简化为粒子群中粒子寻找最优解的过程,再利用细菌完成复制、迁徙操作.将混合算法的最优解确定为初始聚类中心,解决了k-means算法随机选择聚类中心的弊端.对Iris、Wine、Glass等UCI数据集的测试结果表明,该算法的准确率和稳定性都高于流行的聚类算法,能够更有效地解决复杂的优化问题.
基于AdaBoost-Bayes算法的中文文本分类系统
徐凯, 陈平华, 刘双印
2016, 33(6): 63-67.
摘要:
针对中文文本分类准确率低,分类算法低效不稳定问题,提出基于自适应提升朴素贝叶斯算法.该算法采用Naive Bayes和AdaBoost,并且通过优化组合结构,融合两种算法的优点.首先,使用SMEL序列组合成词算法对中文语料进行分词,提取文本特征词汇.然后,使用增强的贝叶斯分类器,通过较小的样本训练,提取出文本特征,生成训练分类矩阵.结合自适应提升算法对简单分类器进行加权,保证分类有平稳准确的效果.通过实验证明,该算法与其他算法相比,错误率更低,可以使分类准确率达到98%以上,而且F1值也优于其他分类算法.
基于蚁群优化的无线传感器网络数据融合算法
李丽, 降爱莲
2016, 33(6): 68-72,77.
摘要:
提出了一种基于蚁群优化的无线传感器网络数据融合算法,利用蚁群算法在寻找最短路径方面的优势,构造一棵最短路径树,同时考虑无线传感器网络节点能量消耗、网络能量均衡以及数据传输延迟等问题.用C++对无线传感器网络模型和算法进行仿真,实验证明该算法能有效地减少网络中的数据传输量,提高数据融合效率,延长网络生存时间.
TSV互连结构传输性能分析及故障建模研究
尚玉玲, 钱伟, 李春泉, 豆鑫鑫
2016, 33(6): 73-77.
摘要:
随着集成电路复杂度的提高以及半导体制造工艺水平的不断发展,硅通孔(Through Silicon Via)TSV技术成为三维集成电路的一种主流互连技术,建立单个TSV的三维物理模型,通过回波损耗来分析不同物理参数和尺寸变化对信号传输性能的影响;利用硅通孔的参数提取模型对其进行RLC参数的提取,并建立等效的电路模型和故障电路模型.扫描频率在10 GHz范围内,利用故障电路末端电压来分析故障的大小,同时通过最小二乘法拟合一条根植电压曲线来判断故障大小.
基于动态口令的WiFi身份认证方案研究
王增光, 陈立云, 卢昱
2016, 33(6): 78-81,86.
摘要:
针对日益严重的无线网络安全问题,从安全性和移动终端负载能力考虑,提出了一种WiFi环境下的轻量级双向身份认证方案.该方案基于挑战/应答机制,用户对认证服务器的认证通过基于异或运算的身份认证方式来实现;认证服务器对用户的认证通过基于公钥加密的身份认证方式实现.通过性能分析可知,该方案认证简洁,减轻了客户端的运算量和存储量,同时又能抵抗重放攻击、小数攻击、网络窃听和冒充攻击,适合应用到对安全性要求较高的WiFi环境下.
基于软件和逻辑联合仿真的SOPC验证技术研究
周珊, 王金波
2016, 33(6): 82-86.
摘要:
针对航天高可靠SOPC 测试验证重要性,对SOPC仿真技术进行深入剖析研究,提炼出了一套切实可行的SOPC仿真技术.阐明了SOPC仿真技术的具体实现方法,分析了SOPC的具体验证方法,并把这套仿真验证技术成功地应用到了多个航天高可靠SOPC的测试中,发现了很多引起功能失效的重大问题,并对其中常见的问题给予归类总结.
基于网格划分的混合噪声滤波算法
唐向红, 郑阳, 杨全纬
2016, 33(6): 87-91.
摘要:
提出了基于网格划分的混合噪声滤波算法.算法在网格划分基础上定义边缘网格,通过定位出噪声点的位置,在边缘网格和非边缘网格内同时对椒盐噪声和高斯噪声进行处理.实验结果表明,该算法与已有的混合噪声滤波算法对比,能够有效滤除混合噪声和保护图像边缘及细节信息,同时对单一噪声也有不错滤除效果.
一种改进型比例积分环路滤波器的设计
胡建来, 李磊
2016, 33(6): 92-94,99.
摘要:
为改善系统由于非线性Bang-Bang鉴相器的引入而导致的系统非线性,提出了一种改进型数字环路滤波器,能够根据相位误差的大小,自动调整环路系数,提高了系统线性度.在AMS数模混合电路仿真环境中,仿真了采用此环路滤波器的时钟数据恢复电路.仿真结果表明,相比于采用传统环路滤波器的时钟数据恢复电路,采用该结构的时钟数据恢复电路的线性度最高可提高60%.
一种改进的动态帧时隙ALOHA算法
潘雪峰, 曹加恒
2016, 33(6): 95-99.
摘要:
在射频系统应用中,多标签同时存在的环境下,阅读器快速准确地鉴别冲突并识别标签、获取信息,成为提高系统性能的重要途径.为了解决标签识别过程中的冲突问题,通过对现有的防冲突算法进行分析,在动态帧时隙ALOHA算法的基础上,借助扩展的生日悖论概率理论,提出了一种改进算法.通过算法仿真,验证了算法可以有效地提高标签识别的精确度,减少了识别过程中的时间,从而提升了射频系统信道的使用效率,提高了系统性能.
一种基于压缩感知的改进全变分图像去噪方法
徐立军, 杨秋翔, 雷海卫
2016, 33(6): 100-103.
摘要:
提出了一种基于压缩感知理论的改进的全变分算法来实现图像的去噪.该方法中,首先对含噪图像进行稀疏表示,然后采用高斯随机矩阵进行测量,最后通过全变分(TV)算法重建图像.仿真实验表明,与传统的去噪方法相比,该方法能有效地去除图像中的噪声,获得更高的峰值信噪比,并且图像的边缘细节得到了很好的保护,验证了算法的有效性.
基于Verilog-A与Matlab的行为描述模型的CDR设计
徐卫林, 吴迪, 韦雪明
2016, 33(6): 104-108.
摘要(185) PDF (18)
摘要:
根据模拟集成电路系统级和行为级快速验证的需求,针对一种穿戴式超宽带射频接收前端的500 Mbps的时钟数据恢复电路(CDR)进行设计.传统CDR的Verilog-A模型一般是基于理想环路进行环路参数的分析,误差较大.利用Verilog-A与Matlab进行行为级建模时将电荷泵充放电电流的大小和时间不匹配等非理想因素考虑进来,并进行相位噪声的拟合.行为级和电路级的对比仿真验证了行为级模型的快速性和准确性,并对CDR电路级的设计具有前瞻性的指导意义.
基于Kalman滤波器和改进Camshift算法的双眼跟踪
王丽, 郝晓丽
2016, 33(6): 109-112.
摘要:
针对目前的人眼跟踪方法对人脸尺度变化、人眼部分遮挡和头部旋转等情况过于敏感,经常因丢失目标而导致跟踪失败,提出一种综合运用Kalman滤波器和改进Camshift算法的双眼跟踪方法,该方法首先运用Kalman滤波器预测双眼在当前帧图像中的位置;其次以该位置为中心运用改进Camshift迭代算法搜索双眼目标;再利用双眼分布的对称性校正搜索到的双眼窗口;最后更新Kalman滤波器和人眼模板.实验证明该方法对上述情况具有较强的鲁棒性.
基于改进活动轮廓模型的图像分割
王芳, 潘杰
2016, 33(6): 113-116.
摘要:
为了增加图像分割的稳定性,提高图像的分割精度,提出一种改进活动轮廓模型的图像分割方法.首先选择目标内部点作为轮廓初始点,使初始点向边界点膨胀,保证图像轮廓边缘的连续性,然后采用改进贪婪算法去除了活动轮廓收缩趋势,防止出现控制点堆积现象,最后采用仿真试验对图像分割的效果进行分析,结果表明,改进活动轮廓模型不仅可以实现图像的准确分割,而且对噪声具有较强的鲁棒性,分割误差要小于其他分割模型,具有广泛的应用前景.
面向入侵检测系统的EBP算法研究
马占飞, 张涵
2016, 33(6): 117-122,125.
摘要:
BP算法是入侵检测系统(IDS)的一种重要检测方法,但是该算法存在检测时间长、效率低下等局限性.为了解决以上问题,通过对BP算法的深入剖析,提出了一种面向入侵检测系统的新算法——EBP(Enhanced BP)算法.EBP算法通过改进误差函数、增加可自适应放大的误差信号等方法,较好地解决了IDS的检测速度慢、检测效率低下等问题.实验结果表明,EBP算法相比经典的BP算法和MBP算法,不仅在网络训练的收敛速度上有了明显改善,而且在IDS的检测效率上分别提高了14.0%和8.1%,在误报率上分别降低了4.45%和1.5%.
基于排序网络的大数逻辑门电路设计
孙宇, 郭靖, 朱磊
2016, 33(6): 123-125.
摘要:
针对传统大数逻辑门(Majority Logic Gate,MLG)高开销的问题,构造了基于排序网络的MLG电路,并以8输入的排序网络为例,使用两个4输入排序网络、四个与门以及1个或门来实现大数逻辑值.采用VerilogHDL编写代码,使用ModelSim仿真工具进行了功能验证.相比于传统的MLG,该电路可以有效地缩小45.11 %的面积、降低60.43 %的功耗和减小35.44%的延迟冗余.仿真结果表明,构造的电路可以完成正确的大数逻辑功能.
基于决策论元胞自动机的网络舆情传播研究
黎永壹
2016, 33(6): 126-129,133.
摘要:
在舆情传播研究中,传统元胞自动机采用多数演变规则,以多数情感代表倾向度,忽略了舆情个体间的相互影响,会导致错误的预测结果,为此,将决策论结合元胞自动机应用于舆情传播问题中.首先介绍元胞自动机和决策论的基本概念及特点;然后建立基于决策论的元胞自动机模型,以相对收益模型作为演变规则,设计元胞状态演变的遍历算法;最后通过实例和模拟仿真表明算法可实现舆情传播倾向度趋向明显,结果验证了算法的有效性和可行性.
云平台海量任务的多约束调度算法优化研究
曾薇
2016, 33(6): 130-133.
摘要:
提出一种新的云平台海量任务的多约束调度算法,将任务优先级、资源服务能力、完成时间和费用作为约束条件建立多约束调度模型,通过效用函数将云平台海量任务多约束调度模型转换成效用,将最大化全部用户的总效用作为目标函数.依据蚁群原理,将云平台中被频繁调度的计算资源与数据资源之间的传输链路看作是蚂蚁经过的路径,将信息素引入云平台任务调度中,获取符合约束条件的计算资源,达到调度目标最优.实验结果表明,此算法不仅效率高,而且负载均衡性强,所需总费用较低.
一种平衡全局与局部搜索能力的粒子群优化算法
徐从东, 张继春, 马鹏飞
2016, 33(6): 134-138.
摘要:
针对标准粒子群优化算法存在易陷入局部最优解、收敛速度慢等缺点,从两个方面对算法进行改进.一方面,改变学习因子和惯性权重,使学习因子和惯性权重随着粒子的适应度动态自适应变化,以平衡局部和全局搜索能力;另一方面,增加粒子的学习对象,从社会心理学出发,提出向群体中所有比自身优秀的较优个体学习,以增强社会学习能力.与标准粒子群算法进行比较,实验证明新算法具有更高的收敛效率、更快的收敛速度.
基于自适应探索改进的深度增强学习算法
毛坚桓, 殷璐嘉
2016, 33(6): 139-142.
摘要:
针对深度增强学习算法中探索开发策略的平衡问题,提出一种基于VDBE(Value-Difference Based Exploration)扩展的自适应探索改进算法.该算法依赖于值函数差异提出一种基于状态的探索控制策略,以达到在初始学习阶段不熟悉周围环境时agent采取积极探索策略,而随着深入学习和周边环境的熟悉,agent逐渐降低探索率的自适应探索/开发平衡的理想行为状态.
一种基于深度神经网络的基音检测算法
曹猛, 李鸿燕, 赵蓉蓉
2016, 33(6): 143-146.
摘要:
针对强噪声干扰环境下的基音检测这一挑战性问题,提出了一种基于深度神经网络的基音检测算法.该算法运用监督学习方法估计基音,在混合语音数据中得到概率性的基音状态.通过静态帧级声音特征训练,采用深度神经网络模拟每个基音状态产生的后验概率,最后执行维特比算法将基音状态连接成基音曲线.实验结果表明:提出的基音检测算法在不同强噪声甚至混响环境中具有很强的鲁棒性,而且明显胜过其他的基音检测算法.
不完备决策表中基于容差关系的属性约简方法
黄治国, 王淼
2016, 33(6): 147-151,156.
摘要:
针对不完备决策表提出一种基于容差关系的属性约简方法.以粗糙集容差关系为基础,定义相容块构造范式求取决策表的全体极大相容块,将其转化为最全描述得到极大相容块最全描述系统,为不完备决策表提供了一种有效的信息表达转换方式.进而以该转换系统为基础定义属性分辨矩阵,为不完备决策表求取全体属性约简给出了一种解决方案.理论证明与实例分析说明了该方法的可行性与有效性.
多服务器环境移动通信网身份认证方案设计
王崇霞, 高美真, 刘倩, 胡晓曦
2016, 33(6): 152-156.
摘要:
基于双线性对和秘钥协商机制,与远程多服务器认证协议相结合,提出一种自认证的多服务器环境远程用户身份认证方案,建立移动通信网跨业务的统一身份认证机制,实现可靠的双向认证和会话密钥协商,提高业务使用的便捷性和用户身份信息的共享性.理论分析表明,提议的方案可以抵御多种安全攻击,通信复杂度更低,适合移动通信网多服务器环境的用户需求.
引入深度遍历机制的分布式数据结构插值算法
龚健虎
2016, 33(6): 157-160.
摘要:
提出一种基于深度遍历机制的分布式数据结构插值算法.构建了分布式数据结构的空间状态结构模型,然后进行数据结构的结构化特征分割,在结构化特征分割的基础上,采用深度遍历算法实现对分布式数据结构的优化插值处理,仿真实验进行了性能验证,仿真结果展示了该算法在提高分布式数据结构的空间性能,改善存储状态方面的优越性,在提高数据运算和存储能力方法具有重要意义.