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铁路新一代移动通信专网互联互通关键技术研究 被引量:12
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作者 丁建文 郑鹏 +2 位作者 李海鹰 孙斌 费丹 《中国铁路》 2020年第11期31-40,共10页
第五代移动通信(5G)具有低时延、高速率的特点,同时在我国5G发展具有良好的政策环境和商业环境。5G技术铁路应用已具备良好的基础和技术支撑,将5G技术应用到铁路有利于提升安全保障水平、运营效率、智能化水平并促进5G相关产业链的发展... 第五代移动通信(5G)具有低时延、高速率的特点,同时在我国5G发展具有良好的政策环境和商业环境。5G技术铁路应用已具备良好的基础和技术支撑,将5G技术应用到铁路有利于提升安全保障水平、运营效率、智能化水平并促进5G相关产业链的发展。对铁路5G专网架构、互联互通接口及协议栈进行论述,结合技术特点和信令流程提出铁路5G专网互联互通测试方案,提出将开源平台应用到铁路5G专网互联互通测试的方法,能够提高测试效率,扩大测试覆盖范围。 展开更多
关键词 铁路5G专网 互联互通 核心网 无线网
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RIS辅助高铁毫米波无线通信多普勒频移补偿技术
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作者 马铂琳 甄姬娜 +3 位作者 张昶 申凌峰 杨靖雅 王宁 《北京交通大学学报》 北大核心 2025年第3期147-156,共10页
在可重构智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)辅助的高铁毫米波无线通信系统中,为克服高速、高动态通信场景下电磁波的多普勒效应引起的频率偏移,对RIS辅助的多普勒频移补偿技术进行研究.首先,在时变3D Saleh-Valenzuel... 在可重构智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)辅助的高铁毫米波无线通信系统中,为克服高速、高动态通信场景下电磁波的多普勒效应引起的频率偏移,对RIS辅助的多普勒频移补偿技术进行研究.首先,在时变3D Saleh-Valenzuela毫米波信道模型下,推导多普勒频移的表达式,以补偿级联链路多普勒频移为目标设计最优RIS相移矩阵;然后,考虑到估计车速时产生的误差,分析速度估计误差及其概率密度函数(Probability Density Function,PDF),由此计算得到残余多普勒误差并讨论其在研究场景中的影响;最后,为评估补偿后的系统性能,推导频谱效率(Spectral Efficiency,SE)和中断概率(Outage Probability,OP)的表达式,并通过仿真实验验证所提出方案的有效性.仿真结果表明:以多普勒频移最小化代替常见的接收功率最大化为优化目标,可以将多普勒频移完全消除;在RIS数量为322、基站天线高度为50 m的情况下,列车行驶到RIS附近时的SE增加了5.87 bit/(s·Hz);当基站天线高度为30 m、50 m和70 m时,OP的变化范围在5×10^(-3)和6×10^(-3)之间. 展开更多
关键词 可重构智能超表面 高铁毫米波无线通信 多普勒频移补偿 相移矩阵优化
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铁路通信云测试方法与评估体系研究 被引量:1
3
作者 游梓良 丁建文 +2 位作者 石座 孙斌 张鑫 《中国铁路》 北大核心 2024年第12期100-107,共8页
在数字铁路建设整体布局的背景下,对标铁路通信“四智”“六可”的发展方向和发展目标,分析目前铁路通信云现状及云平台相关标准,研究铁路通信云平台逻辑架构和测试需求,采用最小系统思想构建铁路通信云测试框架。从业务功能、运行性能... 在数字铁路建设整体布局的背景下,对标铁路通信“四智”“六可”的发展方向和发展目标,分析目前铁路通信云现状及云平台相关标准,研究铁路通信云平台逻辑架构和测试需求,采用最小系统思想构建铁路通信云测试框架。从业务功能、运行性能、服务质量3个方面总结铁路通信云测试指标,提出适用于铁路通信云的测试方法和评估体系。搭建测试环境对指标进行测试,通过分析测试结果,验证了铁路通信云测试方法与评估体系的可用性。研究成果可为后续铁路现场通信云设备入场提供测试方法和检测依据,同时促进各设备商在技术与性能方面的一致性,推动铁路通信云发展。 展开更多
关键词 铁路通信云 测试框架 评估体系 功能测试 性能测试 服务质量测试
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新基建背景下铁路5G技术应用研究 被引量:7
4
作者 丁建文 王蕾 +3 位作者 孙宵芳 孙斌 王玮 钟章队 《中国铁路》 2022年第9期54-61,共8页
随着第五代移动通信(5G)技术的发展,移动通信系统性能大幅提升。在国家政策支持和铁路行业数智化转型推动下,发展铁路5G技术已经成为下一代铁路移动通信系统研究的主要目标。基于铁路行业新型融合基础设施的建设背景,构建以5G技术为核... 随着第五代移动通信(5G)技术的发展,移动通信系统性能大幅提升。在国家政策支持和铁路行业数智化转型推动下,发展铁路5G技术已经成为下一代铁路移动通信系统研究的主要目标。基于铁路行业新型融合基础设施的建设背景,构建以5G技术为核心的铁路新基建架构,分析铁路新基建带来的新需求,提出铁路5G技术发展新思路、新框架。面向铁路5G技术信息通信融合发展带来的新机遇和新挑战,展望5G技术在未来铁路行业的融合应用。 展开更多
关键词 5G技术 新基建 铁路移动通信系统
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MIMO技术演进及其在铁路5G专网应用展望 被引量:8
5
作者 刘寅生 孙宵芳 +5 位作者 胡光祥 李海鹰 王月辉 丁建文 孙斌 钟章队 《中国铁路》 2021年第10期93-99,共7页
多输入多输出(MIMO)技术是移动通信系统中的重要技术。随着第五代移动通信系统(5G)的发展,传统MIMO已演进为大规模MIMO,不仅使移动通信系统性能显著提升,还对5G及未来移动通信系统设计产生了深远影响。公众移动通信网络的发展也促进了... 多输入多输出(MIMO)技术是移动通信系统中的重要技术。随着第五代移动通信系统(5G)的发展,传统MIMO已演进为大规模MIMO,不仅使移动通信系统性能显著提升,还对5G及未来移动通信系统设计产生了深远影响。公众移动通信网络的发展也促进了铁路专用移动通信系统的进步,铁路5G专网已成为新时代铁路信息化的下一个发展目标。为满足行车安全、运营维护、安全监测等方面新型专网业务对高速数据传输速率的需求,MIMO技术必将在提升未来铁路5G专用移动通信系统性能中发挥重要作用。介绍MIMO技术在3GPP标准体系中从4G时代到5G时代的发展历程,梳理其中蕴含的MIMO技术演进思路,并结合铁路专用移动通信系统特点,展望MIMO技术在未来铁路5G专网中的应用。 展开更多
关键词 MIMO 多天线 5G 铁路专用移动通信
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基于高性能射线跟踪技术的城市隧道无线信号覆盖研究 被引量:13
6
作者 唐庆涛 马子昂 +2 位作者 官科 罗丹 徐奂 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期16-21,共6页
城市隧道封闭狭长的结构使其内部的电波传播特性不同于室外,其内部的无线信号覆盖情况一直都被广泛关注.隧道内的无线通信系统可承载安全管理、调度指挥等业务,在行业信息化方面发挥重要作用.随着天线技术的不断成熟,分布式天线系统已... 城市隧道封闭狭长的结构使其内部的电波传播特性不同于室外,其内部的无线信号覆盖情况一直都被广泛关注.隧道内的无线通信系统可承载安全管理、调度指挥等业务,在行业信息化方面发挥重要作用.随着天线技术的不断成熟,分布式天线系统已逐步应用在城市隧道内.采用高性能射线跟踪技术开展分布式天线系统的无线信道仿真,得到分布式天线系统的部署方案,并对分布式天线系统和泄漏电缆系统的无线信号覆盖情况进行比较.结果表明在城市隧道内分布式天线系统的天线间隔采用400 m即可满足接收门限要求且可实现近似泄漏电缆的均匀覆盖效果,为城市隧道内分布式天线系统的部署提供了理论与技术支持. 展开更多
关键词 电波传播 分布式天线 泄漏电缆 射线跟踪
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铁路5G专网核心网设备云平台建设方案研究 被引量:4
7
作者 刘立海 奚敏 丁建文 《中国铁路》 2022年第9期69-75,共7页
研究分析基于网络功能虚拟化(NFV)技术的铁路5G专网核心网设备(5GC)对通信云在可靠性、安全性、时延等方面的苛刻要求,比较不同解耦方式的云平台方案,提出铁路5GC采用软硬件一体化方案或软硬件二层解耦方案。同时提出基于云平台的5GC可... 研究分析基于网络功能虚拟化(NFV)技术的铁路5G专网核心网设备(5GC)对通信云在可靠性、安全性、时延等方面的苛刻要求,比较不同解耦方式的云平台方案,提出铁路5GC采用软硬件一体化方案或软硬件二层解耦方案。同时提出基于云平台的5GC可以采取的冗余、容灾方案和措施。最后,以中兴通讯股份有限公司的产品为例,给出了1+1冗余方式的铁路5GC云平台实现架构,对5G-R核心网的工程建设具有参考作用。 展开更多
关键词 5GC 5G-R 核心网 解耦 网络功能虚拟化 云平台
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5G-R增强现实通信系统方案研究 被引量:4
8
作者 李明春 钟章队 +4 位作者 陈为 丁建文 单洪政 丁晓强 李如辉 《中国铁路》 2021年第8期26-32,共7页
中国国家铁路集团有限公司提出构建铁路第五代移动通信技术(5G)智能联接的战略构想,以实现智能铁路各要素全面感知、泛在互联、融合处理的技术战略目标。增强现实(AR)技术在铁路行业的应用前景广阔,而具有增强现实能力的通信系统,将是... 中国国家铁路集团有限公司提出构建铁路第五代移动通信技术(5G)智能联接的战略构想,以实现智能铁路各要素全面感知、泛在互联、融合处理的技术战略目标。增强现实(AR)技术在铁路行业的应用前景广阔,而具有增强现实能力的通信系统,将是充分挖掘铁路5G专用移动通信(5G-R)网络能力的关键应用。通过全面梳理AR技术的产生、发展、现状和关键技术,研究铁路AR通信的应用场景,提出并进行AR通信系统设计,设计典型业务流程,并全面分析5G-R网络对AR通信的支撑能力。AR通信系统的提出,将为5G-R网络的价值挖掘开辟广阔空间。 展开更多
关键词 5G-R 增强现实(AR)通信 远程指导 远程协作 标准作业
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雷达通信一体化在智能铁路中的应用 被引量:3
9
作者 朱洛言 何丹萍 +1 位作者 钟章队 官科 《中国铁路》 2021年第1期17-24,共8页
阐述智能铁路的外延和内涵,立足于智能铁路在国内外的发展现状,重点分析雷达通信一体化技术与智能铁路融合发展的必要性与可行性。综合现有研究和相关文献,论述雷达通信一体化技术的概念及特点,分析并提出雷达通信一体化技术在智能铁路... 阐述智能铁路的外延和内涵,立足于智能铁路在国内外的发展现状,重点分析雷达通信一体化技术与智能铁路融合发展的必要性与可行性。综合现有研究和相关文献,论述雷达通信一体化技术的概念及特点,分析并提出雷达通信一体化技术在智能铁路中的两方面应用:智能感知层安全保障应用和智能传输层雷达辅助通信应用。雷达通信一体化技术可为我国铁路不断提高服务质量、促进信息化智能建设提供技术支撑。 展开更多
关键词 雷达通信一体化 融合发展 智能铁路 感知层 传输层
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德国铁路4.0战略 被引量:21
10
作者 聂宁 官科 钟章队 《中国铁路》 2017年第5期86-90,共5页
为应对数字化和互联网技术带来的影响和挑战,德国铁路股份有限公司提出了铁路4.0战略。介绍铁路4.0战略这场深刻的德国铁路数字化变革产生的背景、预期目标、重要举措和保障措施,分析铁路4.0战略中的运输4.0、物流4.0、基础设施4.0三大... 为应对数字化和互联网技术带来的影响和挑战,德国铁路股份有限公司提出了铁路4.0战略。介绍铁路4.0战略这场深刻的德国铁路数字化变革产生的背景、预期目标、重要举措和保障措施,分析铁路4.0战略中的运输4.0、物流4.0、基础设施4.0三大举措的具体内容,为我国继续提高铁路服务质量、促进铁路信息化建设提供借鉴。 展开更多
关键词 德国铁路 铁路4.0 运输4.0 物流4.0 基础设施4.0 数字化
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基于射线跟踪的毫米波大规模天线车地间信道特性研究 被引量:5
11
作者 林一川 钟章队 +1 位作者 官科 何丹萍 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期595-601,共7页
以轨道交通列车地面间通信作为研究场景,毫米波大规模多天线信道作为研究对象,采用车厢接入点进行用户信息分发的方案,利用毫米波大规模天线波束赋形与空间复用技术与射线跟踪信道仿真,仿真了大规模多天线下,不同阵列和地面基站位置的... 以轨道交通列车地面间通信作为研究场景,毫米波大规模多天线信道作为研究对象,采用车厢接入点进行用户信息分发的方案,利用毫米波大规模天线波束赋形与空间复用技术与射线跟踪信道仿真,仿真了大规模多天线下,不同阵列和地面基站位置的接收功率、角度扩展,并列举了不同方案之间在传输速率上所存在的差别.通过对结果的分析,在轨道交通车地间通信场景下,毫米波频段散反射体一般存在于列车接入点周边;相比于阵列的垂直分辨率,更多的水平分辨率往往拥有更好的效果;更低的路径损耗与更广的覆盖范围不可兼得.研究成果将为轨道交通车地场景下毫米波大规模多天线系统的设计、评估及其在轨道交通中的应用、部署提供不可或缺的信道信息和理论依据. 展开更多
关键词 波束赋形 信道仿真 大规模天线阵列 毫米波 射线跟踪
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基于射线跟踪的车联网毫米波信道准平稳区间研究 被引量:3
12
作者 崔壮壮 钟章队 +1 位作者 官科 何丹萍 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期570-577,共8页
针对28GHz车联网中车对基础设施(Vehicle-to-Infrastructure,V2I)毫米波信道,开展了准平稳区间的研究.首先,分析了信道准平稳区间的理论基础和计算方法.其次,利用功率相关(Correlation of Power,CP)算法和谱散度(Spectral Divergence,SD... 针对28GHz车联网中车对基础设施(Vehicle-to-Infrastructure,V2I)毫米波信道,开展了准平稳区间的研究.首先,分析了信道准平稳区间的理论基础和计算方法.其次,利用功率相关(Correlation of Power,CP)算法和谱散度(Spectral Divergence,SD)算法进行准平稳区间的计算.结果表明,CP算法复杂度低且精度较高,更适合用于计算V2I通信场景下的准平稳区间.最后,利用CP算法计算出的准平稳区间作为新的采样间隔,从而减少了射线跟踪仿真器的采样点数.通过原始采样和减少采样点后的信道特性的比较,在合理的门限值下,利用信道准平稳区间的方法加速了射线跟踪仿真器,并且不会造成信道参数的失真.另外,对于信道特性的分析结果也对车联网在毫米波频段的仿真和设计具有重要意义. 展开更多
关键词 毫米波 车联网 V2I信道 CP算法 SD算法 射线跟踪
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信噪比自适应Turbo自编码器信道编译码技术 被引量:2
13
作者 胡启蕾 许佳龙 +3 位作者 李伦 钟章队 艾渤 陈为 《无线电通信技术》 2022年第4期680-688,共9页
作为通信系统中基本的组成部分,信道编码使信息在传输的过程中能够抵抗信道的干扰。随着人工智能的发展,深度学习(Deep Learning,DL)越来越多地被用到通信领域解决实际问题。近年来,有学者提出将DL应用于端到端的信道编译码系统,并展现... 作为通信系统中基本的组成部分,信道编码使信息在传输的过程中能够抵抗信道的干扰。随着人工智能的发展,深度学习(Deep Learning,DL)越来越多地被用到通信领域解决实际问题。近年来,有学者提出将DL应用于端到端的信道编译码系统,并展现出了其良好的性能。现有基于DL的信道编译码方法在特定信噪比(Signal-to-Noise ratio,SNR)下训练网络模型,然而,在部署实际通信系统时,并不能保证信道条件和训练时是一致的,导致对于不同的SNR,需要存储大量模型。基于此,提出了自适应信道SNR的Turbo自编码器信道编译码系统,通过引入注意力机制感知信道变化,生成与信道条件相匹配的编码码字。仿真结果表明,该方法能够有效应对信道条件的变化,大幅降低设备端神经网络参数的存储开销。 展开更多
关键词 信道编译码 深度学习 注意力机制
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基于列车先验信息的RIS-MIMO系统鲁棒波束成形算法 被引量:2
14
作者 张泽鹏 李翠然 +2 位作者 吴昊 谢健骊 许琼 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期29-43,共15页
针对高移动性场景中完美信道状态信息(CSI)难以获取导致的智能超表面多输入多输出(RIS-MIMO)系统主被动波束成形算法性能恶化的问题,构建了RIS辅助的高铁毫米波MIMO中继通信模型。首先,在列车位置信息不完全的情况下,估计并推导了RIS-... 针对高移动性场景中完美信道状态信息(CSI)难以获取导致的智能超表面多输入多输出(RIS-MIMO)系统主被动波束成形算法性能恶化的问题,构建了RIS辅助的高铁毫米波MIMO中继通信模型。首先,在列车位置信息不完全的情况下,估计并推导了RIS-车载移动中继(MRN)之间视线战略(LOS)路径角度估计误差的统计特性;其次,对毫米波MIMO系统的中断性能进行了研究,给出了以信道容量作为中断判决的中断概率表达式;最后,将优化问题建模为5G基站(gNB)发射功率约束的中断概率最小化问题,提出了一种基于黎曼共轭梯度下降的复圆流形优化算法并求解该问题。仿真结果表明,与现有算法和传统的无RIS系统以及RIS随机相位调节下的高铁通信系统相比,所提算法具有更快的收敛速度和更高的系统鲁棒性。 展开更多
关键词 高速铁路 智能超表面 毫米波MIMO 鲁棒波束成形 流行优化
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高架桥场景下的射线跟踪仿真器校正及信道特性分析 被引量:4
15
作者 林雪 艾渤 +2 位作者 何丹萍 官科 钟章队 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期41-47,共7页
基于93.2GHz频段下高速铁路典型高架桥场景中的通信信道测量数据,利用射线跟踪仿真器对无线信道传播特性进行仿真,并通过与实测数据的对比进行场景结构尺寸、收发机位置、材料介电常数等仿真器基本输入参数的校正,实现路径损耗数据的平... 基于93.2GHz频段下高速铁路典型高架桥场景中的通信信道测量数据,利用射线跟踪仿真器对无线信道传播特性进行仿真,并通过与实测数据的对比进行场景结构尺寸、收发机位置、材料介电常数等仿真器基本输入参数的校正,实现路径损耗数据的平均误差为0.2dB,提升了仿真器的有效性和可靠性.利用校正后的仿真器输出结果对高架桥场景下的信道传播特性做了进一步的分析,分别对莱斯K因子、均方根时延扩展、功率时延谱以及角度扩展进行了计算.结果表明,高架桥场景的特殊结构导致随着收发机距离的增大,各多径成分与直射径成分的路程差减小,从而使多径在较小的时延范围内分布,同时由于半功率波束宽度为10°的喇叭天线的使用导致多径分量减少且集中,因此在高架桥场景下各参数数值均相对较小.除此之外,本文还利用相关性对整个场景进行了准平稳区间的划分,并计算了一个准平稳区间内各大尺度参数间的互相关性. 展开更多
关键词 高架桥场景 毫米波 信道 仿真器校正 参数分析
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太赫兹电波传播及信道特性 被引量:8
16
作者 弋浩凡 官科 +3 位作者 何丹萍 艾渤 赖峥嵘 钟章队 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期34-48,共15页
首先,综述太赫兹电波相较于低频电波传播的不同特性,包括气象因素和材料粗糙表面对电磁波的影响。接着,提出利用射线跟踪技术仅通过有限的信道测量数据校准目标场景中的三维环境模型以及材料电磁参数;然后,利用从射线跟踪仿真反演出的... 首先,综述太赫兹电波相较于低频电波传播的不同特性,包括气象因素和材料粗糙表面对电磁波的影响。接着,提出利用射线跟踪技术仅通过有限的信道测量数据校准目标场景中的三维环境模型以及材料电磁参数;然后,利用从射线跟踪仿真反演出的参数在类似场景中进行大量仿真,代替信道测量生成大量真实有效的全维度信道数据;最后,提取并分析信道特性,例如路径损耗、阴影衰落、莱斯K因子、均方根时延扩展、角度扩展及多普勒参数。2个案例研究是从室内桌面通信到室外智能车联网场景,分别代表了6G移动通信从近到远用例的两端,对于室外场景还额外考虑了不同气象条件下对信道参数的影响,对太赫兹系统的设计和评估具有重大意义。 展开更多
关键词 信道特性 信道测量 射线跟踪 太赫兹通信 电波传播
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3.5GHz车联网信道测量与仿真对比分析 被引量:3
17
作者 王少石 官科 +6 位作者 林雪 何丹萍 费丹 黄邦彦 李广恺 王龙河 艾渤 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期584-594,共11页
针对第五代(the 5th Generation,5G)移动通信试验频段中的3.5GHz开展测量和分析研究.利用自主研发的频域信道探测系统对车联网场景进行测试,同时,利用自主研发的射线跟踪仿真器产生车联网场景的信道数据.通过校正几何模型和材料库对实... 针对第五代(the 5th Generation,5G)移动通信试验频段中的3.5GHz开展测量和分析研究.利用自主研发的频域信道探测系统对车联网场景进行测试,同时,利用自主研发的射线跟踪仿真器产生车联网场景的信道数据.通过校正几何模型和材料库对实测场景进行仿真,并与实测结果进行接收功率的对比,进而利用对数距离路径损耗模型对实测和仿真场景的路径损耗曲线进行拟合.结果表明,仿真场景的路径损耗因子和阴影衰落标准差的相对误差都不超过7%,从而验证了射线跟踪仿真器在信道仿真中的有效性和准确性.本文的研究内容将对未来5G车联网中低于6GHz频段的选择和网络部署提供研究依据和指导. 展开更多
关键词 3.5 GHz 车联网 信道探测 射线跟踪 路径损耗模型 几何校正 仿真对比
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基于语义的位置隐私保护综述 被引量:1
18
作者 李雯萱 吴昊 李昌松 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2023年第11期3472-3483,共12页
5G时代的到来使基于位置的服务(LBS)应用更加广泛,但用户在享受LBS带来的巨大便利时,也会面对由位置服务引发的诸多隐私泄露问题。为了加强匿名的安全性,提高数据效用,对抗拥有一定背景知识的攻击以及保护用户的敏感信息,研究者们提出... 5G时代的到来使基于位置的服务(LBS)应用更加广泛,但用户在享受LBS带来的巨大便利时,也会面对由位置服务引发的诸多隐私泄露问题。为了加强匿名的安全性,提高数据效用,对抗拥有一定背景知识的攻击以及保护用户的敏感信息,研究者们提出了基于语义的位置隐私保护机制。首先,对位置隐私保护系统结构和传统的保护技术进行介绍;其次,分析了基于语义的隐私泄露和攻击方式,给出了结合语义的位置隐私保护需求,重点从单点位置隐私保护和轨迹隐私保护两个方面综述了基于语义的位置隐私保护研究中最新的关键技术和成果;最后,对未来技术发展趋势和下一步研究工作进行展望。 展开更多
关键词 隐私保护 位置语义 位置服务 位置数据 轨迹数据
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