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月刊

1674-5973

informatics@scichina.org

100717

北京东黄城根北街16号

中国科学F辑/Journal Science in China(Information Sciences)CSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办、《中国科学》杂志社出版的学术刊物，本刊力求及时报道计算机科学与技术、控制科学与控制工程、通信与信息系统、电子科学与技术、生物信息学等领域基础及应用研究方面的原创性成果；月刊，中文版每月20日出版，英文版每月1日出版。
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    非完美CSI条件下IRS辅助的NOMA系统安全速率最大化算法

    王正强何鲁娜樊自甫万晓榆...
    1487-1501页
    查看更多>>摘要：本文针对智能反射面(intelligent reflecting surface，IRS)辅助的非正交多址接入系统的物理层安全问题，考虑窃听信道为非完美信道状态信息，基站在IRS的辅助下给合法用户传输数据。在基站最大发射功率、IRS相移和连续干扰消除解码顺序约束下，建立了 一个联合优化基站波束形成向量、IRS相移的系统安全速率最大化问题。首先，基于合法用户的组合信道增益来确定连续干扰消除解码顺序，然后将优化问题解耦为两个子问题交替优化，利用基于惩罚的连续凸逼近、松弛变量、一阶泰勒展开等方法将目标函数和约束进行转化，再利用S-procedure方法处理窃听信道的不确定性，将子问题转化为凸优化问题并求解。仿真结果表明，本文所提方案与集中部署IRS、随机相移、无IRS方案对比，能够有效提高系统的安全速率。

    智能反射面非正交多址接入物理层安全非完美信道状态信息波束成形

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    IRS辅助NOMA网络下隐蔽通信性能研究

    李兴旺田志发张建华许晓东...
    1502-1515页
    查看更多>>摘要：隐蔽通信是保证无线通信安全的关键技术之一。为增强通信的安全性，提出了智能反射面辅助的非正交多址接入系统的隐蔽通信传输方案。考虑到信道估计误差和非完美串行干扰消除两种非理想因素，首先推导出监测者的检错误概率和最佳阈值精确表达式，然后给出了平均最小检测错误概率和用户的中断概率。最后，平衡网络的可靠性和隐蔽性，以最大化系统的有效隐蔽速率。仿真结果表明，所提方案可以实现隐蔽通信，并且系统有效隐蔽速率存在上限。此外，非理想信道状态信息和非完美串行干扰消除会恶化系统性能。

    隐蔽通信非正交多址接入智能反射面有效隐蔽速率检测错误概率

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    基于精细极化分解的PolSAR车辆目标检测方法

    全斯农段颜翠王威邢世其...
    1516-1532页
    查看更多>>摘要：极化合成孔径雷达(polarimetric synthetic aperture radar，PolSAR)能够获取目标丰富的极化信息，在人造目标的散射机理解译和检测、分类、识别等领域发挥着重要的作用。PolSAR车辆目标检测对环境侦察监视、道路交通监管等应用来说尤为关键。不同于海上的舰船目标，车辆目标所处的地面背景包括草地、树木、建筑、道路等，背景杂波较为复杂，人造杂波干扰较强，这给PolSAR车辆目标的检测带来了 一定的挑战。车辆目标散射机理的准确解译是后续极化特征提取和目标检测方法设计的基础。为了准确描述车辆目标的散射行为，本文构建了旋转二面角散射模型，并由此提出了一种精细五分量极化分解方法。在此基础上，通过分析车辆目标与其地面背景的散射特性差异，本文提出了一种散射功率复合特征检测器，用于车辆目标的检测。在两景实测无人机载SAR数据上的实验结果证明，本文方法能够显著提高车辆目标处的目标杂波比(target-to-clutter ratio，TCR)，获得了优异的检测性能。此外，本文方法能够保留车辆目标完整的轮廓和细节信息，有助于后续的分类、识别等应用。

    极化合成孔径雷达车辆目标检测旋转二面角散射精细极化分解散射功率复合特征

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    基于光子混频的140～220 GHz噪声发生器

    赵泽宇田雨欣秦菲菲刘丽娟...
    1533-1540页
    查看更多>>摘要：本文提出并实现了一种利用超宽带光探测器进行光子混频的太赫兹噪声发生器。通过改进外延结构和电极结构，首次在国内实现3 dB带宽超过200 GHz的单行载流子光电探测器(uni-traveling-carrier photodiode，UTC-PD)。封装后的UTC-PD模块可在140～220 GHz频段内实现平坦的太赫兹波输出。利用该探测器模块作为光混频器制作了光子噪声发生器，产生了频率范围为140～220 GHz，超噪比(excess noise ratio，ENR)大于35 dB，平坦度小于±4。6 dB的太赫兹噪声，并且可以通过调节输入光功率实现超噪比的调谐。

    噪声发生器太赫兹噪声光子混频单行载流子光电探测器光电转换

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    量子生成对抗网络抗噪优化的容错量子隐形传态系统

    李嘉鑫史尚尚尚瑞敏李亚男...
    1541-1557页
    查看更多>>摘要：量子生成对抗网络(quantum generative adversarial networks，QGAN)在图像处理、金融分析等领域应用中展现出了优越的性能。本文首次提出了一种基于量子生成对抗网络的量子拓扑码解码器，并应用于优化容错量子隐形传态系统。在本文中，首先构建并测试了 QGAN算法的量子线路，搭建了拓扑码解码器训练模型。其次，针对拓扑码本征值数据集，设计了算法的输入输出，并训练得到高效率的解码模型。最后，构建了带有QGAN解码器的拓扑码优化量子隐形传态系统，相较于原始系统展现出更好的容错性能。在码距d=3及d=5的解码实验表明，本模型纠错成功率可以达到99。887％。在实验中，本QGAN解码器的保真度阈值约为P=0。1706，相较经典解码模型阈值约为P=0。1099，有了明显提升。另外，量子隐形传态系统在d=3拓扑码优化抗噪下，在非极化噪声阈值P＜0。0607范围内具有明显的保真度提升;在d=5拓扑码优化抗噪下，在非极化噪声阈值P＜0。0778范围内具有明显的保真度提升。本文提出的QGAN解码模型，结合了量子隐形传态方法，为量子深度学习的应用提供了新思路，并可应用于其他非均匀噪声处理领域。

    量子生成对抗网络拓扑码解码器非极化噪声量子隐形传态保真度

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    图像信息量度量

    李学龙何如玢
    1558-1566页
    查看更多>>摘要：图像不仅承载着丰富的视觉内容，同时还蕴含潜在的高级语义，是重要的信息传递媒介。度量图像信息量则是对图像信息进行定性描述和定量计算的抽象过程，属于对图像处理领域中的科学问题进行理论构建的关键环节。然而，在现有的研究工作中，虽然对"图像信息量"的度量有所提及，但实际上关注的往往是在图像质量或图像特征的层级，而忽略了图像所具有的高级语义以及人对图像的认知。因此，为了衡量图像的信息提供价值，本文基于"图像信息量因人、因任务而异"这一常识，通过建模"先验知识"相关的图像记忆并提取"给定任务"相关的图像特征，尝试对图像信息量进行度量。首先，提出图像信息量度量的理论框架，具体表现为:在"能够获得全世界所有的图像"和"能找到一种能够准确表达图像语义的特征"两个假设条件下，以信息论为基础，通过构建超球来描述样本点的邻域稠密度，由此建模语义信息的概率，进而得到理论假设条件下的图像信息量。其次，探讨了理论假设无法满足的实际情况，将"全世界所有的图像"这一假设条件退化为"给定具体的数据集"，并将"一种能够准确表达图像语义的特征"这一假设退化为"给定任务相关的特征"，进一步通过实验展示了在实际情况下如何有效获得图像信息量的数值结果。最后，指出了本文度量方法的限定对象和度量结果的边界，并展望了未来对相关体系进行丰富和完善的可行方向。

    图像信息量信息量度量信容信息论图像处理

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    硅基二维半导体材料与器件重大项目专题简介

    徐明生王欣然杨德仁
    1567-1568页
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    征稿简则

    封3页
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