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2007年 第43卷 第1期 刊出日期：2007-01-20

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基于UML的软件结构规范与精化

孙猛, 杨红丽, 张乃孝, 裘宗燕

2007, 43(1):  1-10. 

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提出利用UML表示软件体系结构不同的视，表明了UML可以用于建模软件结构。UML的图形语义用通信顺序进程CSP的符号表示，进一步，基于CSP的语义可以链接不同的软件结构模型。还讨论了软件结构规范的精化问题，该精化过程可以保留系统需要的属性。

ENSO非线性预报

李坤玉, 李晓东

2007, 43(1):  30-35. 

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运用非线性时间序列分析方法，结合全局函数拟合和lyapunov指数分析对厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）的时间演变进行研究。方法包括：相空间重构，lyapunov指数分析，全局函数拟合，主分量分析，最小二乘拟合。资料为CZ (Cane & Zebiak)模式产生的月平均海表温度异 常（SSTA）场。采用非线性混沌时间序列预报，不同于传统的时间序列分析方法。相比其他模式，它能用较少的资料得到较好的预报结果，为今后的ENSO预报提供了一个可供参考的方法。

3.1~10.6GHz超宽带低噪声放大器设计

宋睿丰,廖怀林,黄如,王阳元

2007, 43(1):  78-81. 

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采用标准0.35μm SiGe HBT工艺设计了工作频段在3.1～10.6GHz的超宽带低噪声放大器。从宽带电路和高频电路设计的器件选择、电路结构选择等方面讨论了超宽带低噪声放大器的设计。结果表明，通过合适的电路结构和器件参数选择，可以采用0.35μm SiGe HBT工艺制备满足超宽带系统要求的低噪声放大器。在整个工作频段内所设计的低噪声放大器输入输出匹配S11和S22均优于-8dB，噪声系数为3.5dB，电路的工作电压为2.5V，电流消耗为4.38mA。

流变地层地应力场中套管载荷的理论解

李平恩, 殷有泉, 苏先樾

2007, 43(1):  11-16. 

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利用求解线性粘弹性问题的弹性粘弹性对应性原理，利用已有的弹性解，求得了考虑地层符合Kelvin流变规律的情况下，地应力场中套管载荷的理论解，并给出了松弛时间的解析表达式。研究表明，流变地层地应力场中套管载荷随时间变化，存在一临界时间，使得套管载荷有最值，当时间足够长时，粘弹性解与相应的弹性解一致。用套管弹性解定义的套管地应力载荷，稍低于流变地层中套管所受最大压力。因此在设计时，或者将弹性计算载荷适当增大，或者将安全系数适当增大，以保证套管安全。

天气图上的涡旋动力学

刘刚, 刘式达, 刘峰, 刘式适

2007, 43(1):  17-22. 

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天气图上有许多种涡旋型式。本文说明了天气图上的流场可以分解为旋转场和变形场：地转无摩擦的气旋、反气旋的涡旋型式是围绕中心点的闭合环流；考虑摩擦的气旋、反气旋的流型是围绕焦点的螺旋型式；鞍型场有4个涡旋中心点（2个气旋和2个反气旋）与1个鞍点；阻塞高压和切断低压由1个涡旋中心点与1个鞍点组成。从以上结果可以清楚地了解实际大气涡旋形态的动力和形成机制。

广州白云机场“721”低空风切变天气过程综合分析

刘峰, 刘式达, 文丹青

2007, 43(1):  23-29. 

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对2005年7月21日发生在广州白云机场的一次低空风切变飞行事件进行分析，发现此次过程是由超级单体风暴云产生的下击暴流和阵风锋造成的。利用机场实时的多普勒气象雷达和地面自动观测资料定量计算出风切变的大小，从而确定风切变和飞机颠簸的强度等级。并通过与飞行数据作检验分析，证实在广州白云机场现有的条件下，设计出的风切变预警方法是基本可行的。

白洋淀湿地夏末大气边界层温湿廓线特征对比分析

刘新建,张宏升, 宋星灼,康凌,陈家宜,李爱国,胡非,

2007, 43(1):  36-41. 

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2005年9月北京大学与中国科学院大气物理研究所联合在白洋淀湿地地区开展非均匀下垫面的大气边界层综合野外观测实验，利用新型高精度温湿度探空系统分别在陆地和水面两种下垫面进行连续观测。实验结果显示水陆两种下垫面的大气边界层结构具有明显特征：不同时刻、不同高度出现多层逆湿、逆温现象及清晰的边界层顶位置。同时发现该地区的陆地下垫面上空湿度较水面大、温度较低；水面上空湿度较小，温度较高，且水面上空边界层厚度要大于陆地。作者从盛行风向、局地能量平衡、陆气相互作用等方面对实验结果进行分析，结果有助于研究和了解夏秋季节白洋淀湿地地区大气边界层特性和演变规律，为进一步认识白洋淀湿地的水循环及能量平衡提供了参考。观测结果也检验了北京大学自行研制的新型高精度温湿度探空系统的性能。

应用一改进的模式对北京夏季风、温和湿度场的模拟

刘树华,周彬

2007, 43(1):  42-47. 

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对北京大学的三维复杂地形中尺度数值模式进行了适当改进，引入第2代陆面过程模式的参数化方案，在计算地表能量水分收支时更加注重植被的影响，根据植物生态和土壤的地理分布特征确定陆面参数。结果表明，改进后的模式在模拟夏季北京气温场、风场、湿度场时都取得令人满意的效果。模拟结果可为了解北京地区区域气候的形成、污染物的扩散及城市规划提供参考和帮助。

适于数模混合集成电路的可布性分析模型

李桢荣,刘晓彦, 张锡盛

2007, 43(1):  61-66. 

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布局、布线是集成电路后端物理设计的两个主要环节，可布性分析作为连接布局和布线的枢纽，对优化布局和提高布线的布通率具有非常重要的作用。作者提出一种不可切割(non-slicing)结构的非均匀划分算法，大幅度减少了划分后的区域数量，同时建立了与此相应的适用于数模混合集成电路布局的可布性分析模型。对于实验电路的分析证实了本模型的准确性和高效性。

新型低功耗320×288 IR ROIC中列读出级的设计

刘丹, 鲁文高,陈中建,吉利久,赵宝瑛

2007, 43(1):  67-71. 

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介绍了320×288红外（IR）读出电路（ROIC）中列读出级的低功耗设计。采用新型的主从两级放大的列读出结构和输出总线分割技术相结合。其中主放大器完成电荷到电压的转换，从放大器完成对输出总线的驱动来满足一定的读出速度，总线分割是把320列分组来减少输出总线上的负载电容。通过spice的仿真可以发现，与传统的列读出级相比，这种新型结构的功耗由原来的47mW降到了现在的6.74mW，节省了80％以上的功耗。

光网络中的多粒度交换节点研究

张宇, 徐安士, 吴德明

2007, 43(1):  72-77. 

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在WDM光网络中引入多粒度交换可以有效地减小交换节点中交叉连接矩阵的规模，从而大大降低网络的成本。在介绍现有的多粒度交换节点结构的基础上，提出了2种两层的交换结构。详细分析比较了不同结构的内部交换矩阵规模、交换和流量疏导能力，并通过比较可实现的交换组合数目分析了其阻塞性能。

一种新的分类方法——属性均值聚类属性支持向量机(AMC-ASVM)

孙喜晨,贺仁亚,封举富

2007, 43(1):  82-84. 

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在属性均值聚类(AMC)与支持向量机(SVM)的基础上,提出了一个新的模式分类算法——基于(属性)聚类的属性支持向量机算法(AMC-ASVM)。主要思想是利用属性均值聚类网络得到的具有概率信息(权重)的样本,来训练属性支持向量机,从而得到分类器。这种方法结合了属性聚类的稳定性与属性支持向量机可以利用加权样本的优点,适合处理具有强噪声的数据。另外,该方法也可以看作是堆近邻分类法的自然推广。在实验部分,将其用于结肠癌基因表达数据的处理。实验结果显示了AMC-ASVM在一定程度上优于最近邻, Boosting, 堆近邻, SVM等方法。

网络计算机典型应用程序的d-TLB行为分析

曲宁, 袁鹏, 管雪涛, 程旭

2007, 43(1):  85-91. 

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网络计算机是瘦客户计算模式下的一种交互式信息设备，其上的典型应用程序行为分析对于处理器设计、系统开发有着重要意义。本文基于北大众志网络计算机平台，详细分析了d-TLB结构和页面大小等配置参数的变化，对典型应用程序d-TLB失效率和d-TLB失效导致的性能损失等所产生的影响。实验结果阐明了北大众志系统芯片中TLB部件在自身结构和多种页面支持等方面的设计原理和优势。

芯片功能验证流的高效生成方法

孙钊,王勇

2007, 43(1):  92-95. 

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设计验证（Design Verification）在数字系统设计中已经非常重要。功能验证成为了现代数字系统设计周期地瓶颈。作为对基于仿真地验证方法改进的一次尝试，介绍了一种基于有限状态机生成测试向量的方法。它有效地提高了状态空间的覆盖率。

单载波频域均衡系统中的PN信道估计算法

焦现军,张磊, 项海格

2007, 43(1):  103-108. 

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提出了一种基于伪噪声（PN：Pseudo Noise）序列循环相关的信道估计算法，并将之应用于单载波频域均衡系统中。将新信道估计算法与2种典型的频域信道估计算法进行对比研究发现：新算法可更好的兼顾性能与计算复杂度。将新算法用于SC-FDE系统时，研究了基于干扰消除的接收处理流程，并提出了发送的所有PN导频序列都相同时的简化接收处理步骤。仿真表明：干扰消除流程和新的信道估计算法可以使系统性能接近信道完全已知时的系统性能。

一种通用的可编程双模分频器

黄水龙,王志华

2007, 43(1):  109-112. 

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提出了一种通用的可编程双模分频器，电路主要由3部分组成: 9/8预分频器，8位可编程计数器和ΣΔ调制器构成。通过打开或者关断ΣΔ调制器的输出来实现分数和整数分频两种工作模式，仅用一个可编程计数器实现吞脉冲分频器的功能。9/8预分频器采用提高的TSPC动态触发器实现，而可编程分频器和调制器采用数字综合后布局布线的方法实现。基于SMIC 0.18μm 1.8V 电源CMOS工艺的SpectreVerilog仿真表明：它能在分频比56-2 047范围内工作，最大工作频率大于2GHz，消耗的电流小于4mA，适合应用在高性能的频率综合器中。

IFOG: 数据网格上的缓冲索引架构

张俊虎,杨冬青, 唐世渭

2007, 43(1):  96-102. 

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研究数据网格中快速副本定位和一致性存取问题。基于对数据网格中的副本缓冲、缓冲副本的跟踪、临近副本的感知等问题的关联分析，提出了一种数据网格上的分布式缓冲索引架构(IFOG)，并利用该架构有效地实现了快速副本定位和存取算法。模拟试验表明，IFOG架构在快速定位临近副本方面表现出色，极大地改善了数据网格的副本定位服务(RLS)的效率。同时，基于IFOG架构的一致性存取算法能够在不增加副本一致性维护代价的前提下为数据网格应用提供更高的数据访问速度。

TH-PPM UWB系统的多址干扰模型改进及误码性能分析

吴建军,陈江,蒋伟,项海格

2007, 43(1):  113-118. 

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跳时-脉冲位置调制方式（TH-PPM: Time-Hopping Pulse Position Modulation）是IR-UWB系统中最常用的多址调制方式之一，针对该多址方式的性能分析一直是UWB技术研究的一个热点。一些文献采用多址干扰特征函数直接数值计算的方法对相干接收方式下异步UWB多用户系统的误码性能进行了分析并获得了精确的数值分析结果，但是相应的分析过程中存在着一定的系统参数设置约束。针对现有多用户干扰模型的不足进行了改进和完善，并推导了相应的MAI概率分布和多址干扰误码性能解析表达式。最后通过Monte-Carlo计算机仿真，对改进模型下理论分析结果的有效性进行了验证。

三维电磁辐射问题混合阶矢量基有限元完全匹配层方法的研究

年丰,董硕,周乐柱,夏明耀

2007, 43(1):  119-124. 

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提出了一种用于3-D电磁辐射特性分析的快速有限元方法。该方法将混合阶矢量基函数与有限元完全匹配层方法相结合，将场矢量分布稀疏的完全匹配层区域采用混合阶矢量基函数的低阶部分，将场矢量变化剧烈的天线体附近区域采用混合阶矢量基函数的高阶部分，从而在保证计算精度的前提下，实现大量减少单纯使用高阶矢量有限元完全匹配层方法的矩阵方程维数和计算时间，提高计算效率的目的。数值算例验证了该方法的正确性和有效性。

单Doppler雷达IVAP风场反演试验

梅珏,梁旭东,吕环宇

2007, 43(1):  48-54. 

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单Doppler雷达风场反演技术对于扩大Doppler雷达在中尺度气象监测和预报中的应用范围具有重要的作用。通过采用“给定方位角内风场均匀假定” 提出积分速度—方位处理技术IVAP（Integrating Velocity-Azimuth Processing），克服了VAP技术在单多普勒雷达风场反演中对Doppler速度小尺度脉动过分敏感的缺点，及VAD(Velocity-Azimuth Display，速度-方位显示)技术只能反演平均风矢量问题。利用2001-08-05上海特大暴雨时虹桥机场Doppler雷达速度资料进行中尺度风场反演试验。对均匀风方位角区间分别取9°，18°，45°和90°的反演结果的比较表明，采用较小的方位角区间可以反演出与这次暴雨有关的气旋式环流和中尺度辐合线。利用地面站实测风记录及风廓线数据对IVAP反演风的质量进行了评估。结果表明，反演风的风向和地面实测风的风向有很好的相关性，反演方位角区间越大，相关性越好。与20个时次同高度上风廓线仪探测的风速数据的对比表明，IVAP技术反演出的风速和它们也有很好的相关性，两者u、v分量均方误差在2m/s左右。由于IVAP技术风场反演无需事先对Doppler雷达原始的速度资料进行人为的滤波或平滑处理，所以具有较强的客观性，便于在气象雷达预报业务中应用。

基于覆盖码预排序的数据立方体部分和top-k查询算法

张卫华,谭少华,殷普杰,张煜宇,成富

2007, 43(1):  55-60. 

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在决策支持系统中，排序查询是研究的热点问题。提出了一种在OLAP(数据仓库)数据立方体中对部分和查询结果进行排序的高效算法，该算法综合利用覆盖码和预排序，有效地解决了对部分和结果的top-k查询问题。实验结果表明无论数据在随机分布还是存在主导集情况下，该算法都能很好地改进查询的时间代价。

钛酸钠纳米线的合成和结构

张月,陈清,龚巍巍,贺蒙,

2007, 43(1):  125-131. 

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利用TiO₂粉末和NaOH水溶液在175℃～240℃水热反应得到了具有层状结构的钛酸钠纳米线。研究了原料比例和反应温度的影响。利用X射线粉末衍射、电子显微术和X射线能量色散谱等结构分析手段研究了纳米线的微观结构。观察到纳米线内部存在大量畴界和缺陷。发现上述钛酸钠纳米线的结构与任何已知结构都不相同，初步标定为单斜结构，单胞参数为a=2.15nm, b=0.377nm, c=1.28nm, β=103.5°。进一步用上述纳米线和KOH溶液水热反应合成了钛酸钾(K₂Ti₈O₁₇)纳米线。

一种基于单播方式提高VoWLAN系统话音容量的方案设计

王东,刘志敏, 赵玉萍,罗艳,李红刚,乐济麟,曹阳

2007, 43(1):  132-137. 

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VoIP（IP语音）与WLAN（无线局域网）两者结合，产生了一种新型的无线话音传送平台：VoWLAN。针对WLAN的研究热点，分析了VoWLAN中存在的容量瓶颈，指出现有解决方案（M-M）存在的问题，提出一种基于单播方式提高VoWLAN话音容量的方案（U-M，Unicast Multiplexing），对VoIP业务性能进行了理论分析和仿真验证。结果显示，U-M方案相对于传统方案提高系统话音容量近一倍，相对于M-M方案丢包率降低10％左右，较好地保证了VoIP业务的服务质量。该方案在以话音业务为主的VoWLAN中节省了系统的功耗，是一种性能优良 的提高VoWLAN系统话音容量的方案。

同时支持两种有限域的模逆算法及其硬件实现

王健, 蒋安平, 盛世敏

2007, 43(1):  138-143. 

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有限域的运算是密码学的基础，而在有限域的所有运算中模逆运算是最核心也是最复杂的运算。提出了一种同时支持素域和二进制域两种有限域的模逆算法，通过对算法的优化和对硬件结构的设计，使得256位的模逆运算电路的时钟频率达到167MHz，电路面积和其他电路相比较也有明显优势。