基于卷积神经网络的5G蜂窝网络无线定位方法

5G蜂窝网络发展迅猛，其覆盖面积将逐渐增大，因此使用5G蜂窝网络进行定位是有研究潜力的研究方向。本文提出一种新的深度学习技术来实现高效、高精度和低占用的定位，以代替传统指纹定位过程中繁重的指纹库生成以及距离计算。该方法建立了一个特殊的卷积神经网络，并根据5G天线信号的接收信号强度指示、相位和到达角等特征量，选择合适的输入数据格式构造样本组建训练集，对该卷积神经网络进行训练。训练得到的卷积神经网络可以替代指纹定位中的庞大指纹库，非常有利于直接在5G移动设备端实现定位。虽然卷积神经网络在训练过程中需要大量时间，但在训练完毕后直接进行分类定位的速度非常快，可以保障定位实现的实时性。本文所实现的卷积神经网络权重与偏置所占内存不到0.5 MB，且能够在实际应用环境中以95%的定位准确率以及0.1 m的平均定位精度实现高精度定位。     

“数字信号处理”课程的几何视角

“数字信号处理”的经典课程体系以“系统”为中心，以离散时间傅立叶变换、z变换和离散傅立叶变换为分析工具，以滤波器设计为目的，注重定理和公式推导及其性质分析，很难让学生建立一个形象的、完整统一的知识体系框架。本文从几何视角将 “系统”化和“代数”化的经典课程体系重构为面向“信号”的“几何”知识体系，从而提升学生对本质问题的“洞察力”，帮助学生建立系统的知识体系。     

IRS辅助的SWIPT系统中基于能效优先的波束成形设计与优化

以智能反射面(intelligent reflecting surface,IRS)辅助的无线携能通信(simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT)系统为背景,研究了该系统中基于能效优先的多天线发送端有源波束成形与IRS无源波束成形联合设计与优化方法。以最大化接收端的最小能效为优化目标,构造在发送端功率、接收端能量阈值、IRS相移等多约束下的非线性优化问题,用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)求解。采用Dinkelbach算法转化目标函数,通过奇异值分解(singular value decomposition,SVD)和半定松弛(semi-definite relaxation,SDR)得到发送端有源波束成形向量。采用SDR得到IRS相移矩阵与反射波束成形向量。结果表明,该系统显著降低了系统能量收集(energy harvesting,EH)接收端的能量阈值。当系统总电路功耗为?15 dBm时,所提方案的用户能效为300 KB/J。当IRS反射阵源数与发送天线数均为最大值时,系统可达最大能效。     

Mechanisms of Reciprocal Regulation of Gonadotropin-Releasing Hormone (GnRH)-Producing and Immune Systems: The Role of GnRH,Cytokines and Their Receptors in Early Ontogenesis in Normal and Pathological Conditions

Different aspects of the reciprocal regulatory influence on the development of gonadotropin-releasing hormone (GnRH)-producing- and immune systems in the perinatal ontogenesis and their functioning in adults in normal and pathological conditions are discussed. The influence of GnRH on the development of the immune system, on the one hand, and the influence of proinflammatory cytokines on the development of the hypothalamic-pituitary-gonadal system, on the other hand, and their functioning in adult offspring are analyzed. We have focused on the effects of GnRH on the formation and functional activity of the thymus, as the central organ of the immune system, in the perinatal period. The main mechanisms of reciprocal regulation of these systems are discussed. The reproductive health of an individual is programmed by the establishment and development of physiological systems during critical periods. Regulatory epigenetic mechanisms of development are not strictly genetically controlled. These processes are characterized by a high sensitivity to various regulatory factors, which provides possible corrections for disorders.     

应用于光遗传学的集成式注入型生物光电极器件的研究进展

光遗传学是一门涉及神经科学、光学、半导体光电子学及生物医学的交叉科学.把光作为一种遗传学的研究工具,可为神经科学研究提供更高效、精准的神经调控手段,也为临床精神疾病的研究和治疗提供了新的思路.集成式注入型生物光电极是一种集刺激神经元的光源与采集生物电信号的微电极于一体的多功能生物微探针,在利用活体生物进行的光遗传学研究中有着重要的应用.文章回顾了光遗传学的历史,对集成式注入型生物光电极器件的分类和发展进行了分析,详细比较了不同类型光电极器件在结构和性能上的差异,从电学特性、噪声信号、生物兼容性及可靠性等方面进行评价.最后,对光电极器件的未来发展进行了初步的探讨.     

基于K-means和SOM的水下传感器数据采集方法

随着海洋资源勘探和海洋污染物监控工作的开展，水文数据的监测和采集等已经成为重要的研究方向。其中，水下无线传感器网络在水文数据采集过程中起着举足轻重的作用。本文研究的是水下无线传感器二维监测网络模型中，传感器节点数据采集的问题，其设计方法是通过自组织映射（Self-organizing mapping，SOM）对传感器节点进行路径最优化处理，结合优化的路径图形和K-means算法找到路径内部聚合点，利用聚合点和传感器的节点得到传感器通信半径内的数据采集点，最后通过SOM得到水下机器人（Autonomous underwater vehicle，AUV）到各个数据采集点采集数据的最优路径。经过实验验证，在水下1 200 m×1 750 m范围内布置52个传感器节点的情景下，数据采集点相比于传感器节点路径规划采用相同的采集顺序得到的路径优化了6.7%；对数据采集点重新进行自组织路径规划得到的路径比传感器结点路径的最优解提高了12.2%。增加传感器节点的数量，其结果也大致相同，因此采用该方法可以提高水下机器人采集数据的效率。     

多铜氧化酶在大肠杆菌中的分泌表达

生物胺是存在于发酵食品中的一类有机物，过量摄入会危害人体健康。多铜氧化酶中的某些酶具有降解多种生物胺的活性，在减控发酵食品中的氨(胺)类危害物方面具有良好的应用前景。研究多铜氧化酶的分泌表达，对酶的特性改造和工业化生产与应用具有重要意义。本研究通过在解淀粉芽孢杆菌来源的多铜氧化酶N端融合信号肽PhoA实现了多铜氧化酶在大肠杆菌中的分泌表达，胞外酶活为69.8 U/L。通过优化诱导条件和酶的分泌确定了多铜氧化酶最优发酵条件为诱导温度25℃、IPTG浓度0.05 mmol/L、诱导时菌体OD600=1.0、诱导6 h后添加150 mmol/L甘氨酸；发酵40 h时胞外多铜氧化酶酶活达到238.1 U/L，是优化前的3.4倍。     

Traveling-wave Phenomena in a Model of Autocrine Signaling Coupled with Dynamics of the MAPK Cascade

Recently we have revealed a minimal reaction subnetwork in the MAPK (mitogen-activated protein kinase) cascade that is responsible for the emergence of bistable and oscillatory behavior. Here we examine a possible mechanism that provides for the propagation of increased MAPK activity in cell populations by interconnecting the intracellular MAPK subnetwork with the ligand-receptor signaling machinery. Such approach allows for significant reduction of the dimensionality of the parameter space on one hand and the conservation of dynamical complexity of the system on the other hand. The coupled model predicts coexistence of one, two or three different stable steady states, or the coexistence of a stable steady state and periodic solution. We found two robust and physiologically relevant characteristics of the proposed model: (i) There is a very large region of coexistence of at least one stable steady state with non-zero MAPK activity and one steady state with zero MAPK activity in the parameter space. (ii) Spontaneous traveling front waves always switching originally inactive cells into ligand releasing cells emerge in adjacent cell populations, e. g. in healthy and injured tissues. Moreover, the formation of composite traveling front waves and spatial oscillatory patterns of MAPK activity are predicted and discussed.     

基于全相位预处理的时域多重信号分类波达方向估计方法

低信噪比下,针对宽带短脉冲情况下频域多重信号分类(MUSIC)中噪声子空间估计不稳定问题,提出一种基于全相位预处理的时域多重信号分类波达方向(DOA)估计方法。①对线列阵接收数据进行分组处理;②按搜索角度对各组数据进行相移预处理,并对各组数据预处理结果进行相加,得到一组新数据;③对线列阵接收数据在时域构建相移后的协方差矩阵,在更短数据长度下,稳定实现噪声子空间估计,并依据估计出的噪声子空间含有的正交特性,通过单位矩阵加法器得到相应空间谱估计值,实现波达方向估计。数值仿真和实测数据处理结果表明,相比频域MUSIC方法,该方法有效提高了线列阵接收数据协方差矩阵中信号含有量和信噪比,能够在更短数据长度情况下实现对噪声子空间的稳定估计,具有较好的稳定性和检测性能,提高了MUSIC方法在实际波达方向估计中的鲁棒性。     

适用于无线体域网的动态口令认证协议

无线体域网中传输的是与生命高度相关的敏感数据，身份认证是信息安全保护的第一道防线。现有的基于人体生物信息的身份认证方案存在信息难提取、偶然性大和误差性大的问题，基于传统密码学的认证方案需较大计算资源和能量消耗，并不适用于无线体域网环境。为此，在动态口令和非对称加密机制基础上，提出一种适用于无线体域网的动态口令双向认证轻量协议，并对其进行形式化分析。通过理论证明、SVO逻辑推理及SPIN模型检测得出：该协议满足双向认证，且能够抵御重放攻击、伪装攻击、拒绝服务器攻击和口令离线攻击，具有较高安全性。