Journal of Zhejiang University

Current Issue: <FITEE>

Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering (former title: Journal of Zhejiang University SCIENCE C (Computers & Electronics), 2010-2014)

ISSN 2095-9184 (print); ISSN 2095-9230 (online); CN 33-1389/TP; Monthly.

FITEE is an international peer-reviewed journal indexed by SCI-E, Ei Compendex, DBLP, IC, Scopus, JST, CSA, etc. It covers research in Electrical and Electronic Engineering, including Computer Science, Information Sciences, Control, Automation, Telecommunications, and related disciplines.

Impact factor: 0.308 (2011), 0.297 (2012), 0.380 (2013), 0.415 (2014), 0.392 (2015), 0.622 (2016), 0.910 (2017), 1.033 (2018), 1.604 (2019), 2.161 (2020), 2.526 (2021).

Journal of Zhejiang University SCIENCE C

ISSN 1869-1951(Print), 1869-196x(Online), Monthly

2014 Vol.15 No.12 P.1087-1210

<<< CONTENTS >>>

Computer & Automation

A new parallel meshing technique integrated into the conformal FDTD method for solving complex electromagnetic problems

Yang Guo, Xiang-hua Wang, Jun Hu

DOI: 10.1631/jzus.C1400135 Downloaded: 2839 Clicked: 6509 Cited: 1 Commented: 0(p.1087-1097) <Full Text> <PPT> 1842

Chinese summary <44> 一(yī)種可結合共形FDTD方法求解複雜(zá)電磁問題的新型并行剖分(fēn)技術

針對電大(dà)尺寸複雜(zá)模型實現一(yī)種高效并行剖分(fēn)技術，并結合高階共形FDTD方法，用于求解其時域電磁響應。提出一(yī)種基于射線追蹤原理的新型FDTD網格剖分(fēn)算法，并利用函數語言的天然并行優勢實現剖分(fēn)過程的高效并行實現。首先，提出一(yī)種基于射線追蹤的網格剖分(fēn)方法的原理，并與傳統基于原點探測的剖分(fēn)方法進行比較，證明其具有更高的準确性和效能。其次，分(fēn)析該方法的可并行特征，并提出一(yī)種基于函數語言的并行實現方案。對一(yī)個電大(dà)金屬球的雷達散射界面（RCS）仿真，證明該方法的準确性（圖8）。并對多種不同處理器核數情況進行測試，證明該方法具有較高的并行效率（表2）。最後，結合使用高階共形FDTD方法，成功模拟了戰鬥機、坦克和航母甲闆的表面電流分(fēn)布問題（圖10-12）。針對電大(dà)尺寸複雜(zá)模型，實現其高效并行剖分(fēn)，并利用高階共形FDTD技術成功求解其時域電磁響應和表面電流分(fēn)布。

FDTD；網格剖分(fēn)；并行；函數語言；表面電流分(fēn)布

Degree elevation of unified and extended spline curves

Xiao-juan Duan, Guo-zhao Wang

DOI: 10.1631/jzus.C1400076 Downloaded: 2034 Clicked: 6209 Cited: 2 Commented: 0(p.1098-1105) <Full Text> <PPT> 1731

Chinese summary <31> UE樣條曲線的升階

針對UE樣條懸而未決的升階問題，給出UE樣條的升階方法，并揭示此方法的幾何意義。引入一(yī)種新的樣條基函數-雙階UE樣條基函數。在原始節點向量中(zhōng)逐個插入互異節點，将UE樣條函數按區間逐段升階，最終使UE樣條在整個定義域内達到升階效果，并給出這種升階方法的幾何意義。由于曲線在節點處的連續性保持不變，低階的UE樣條曲線可由高階UE樣條曲線表示。首先，引入一(yī)種新的樣條基函數-雙階UE樣條基函數。這種樣條基在整個節點區間有兩種階數。其中(zhōng)，前一(yī)段節點區間的次數比後一(yī)段節點區間的次數高1次（圖1）。然後，通過往節點向量中(zhōng)插入節點，雙階UE樣條基的某特定區間次數升高1次，從而得到雙階UE樣條在節點插入前後的基函數關系（圖2）繼而得到節點插入前後雙階UE樣條函數控制頂點之間的關系。通過逐個插入互異節點，可使UE樣條逐段升階。最後，根據節點插入前後的新舊(jiù)控制頂點關系，證明UE樣條的升階可以理解爲其控制多邊形的割角過程（圖3、4）。通過在節點向量中(zhōng)逐個插入互異節點，解決了UE樣條的升階問題，并證明了UE樣條的升階可以解釋爲其控制多邊形的割角過程。

升階；UE樣條；雙階UE樣條；割角；幾何解釋

Supply chain network design under uncertainty with new insights from contracts

Mohammad Mohajer Tabrizi, Behrooz Karimi

DOI: 10.1631/jzus.C1300279 Downloaded: 4622 Clicked: 6656 Cited: 1 Commented: 0(p.1106-1122) <Full Text> <PPT> 1750

Chinese summary <28> 基于合約視角的不确定環境下(xià)的供應鏈網絡設計

考慮不确定環境，從合約視角研究不同類型合約對供應鏈網絡設計成本及庫存級别的影響。在供應鏈網絡模型中(zhōng)考慮合約因素，并将現實條件假設爲不确定參數，包括客戶需求、供應商(shāng)供貨能力、以及制造商(shāng)、倉庫、運輸、采購等費(fèi)用。考慮兩階段随機規劃（公式（3）），将條件風險價值作爲風險衡量準則從而引入風險規避機制（公式（4））。采用樣本均值近似化方法解決大(dà)規模供應鏈網絡設計問題。（1）随機模型下(xià)供應鏈網絡平均成本降低，仿真結果接近真實值；（2）在不考慮合約尤其是期權合約時，供應鏈網絡中(zhōng)可能出現偏離(lí)實際的成本，從而導緻設計質量下(xià)降；（3）供應鏈網絡成本在考慮所有類型合約組合時最低，其次是期權合約；長期合約下(xià)的成本與傳統模型（無合約）不相上下(xià)（圖4）。

供應鏈網絡設計；合約；不确定性；條件風險價值

Optimizing urban traffic control using a rational agent

Salvador Ibarra-Martínez, José A. Castán-Rocha, Julio Laria-Menchaca

DOI: 10.1631/jzus.C1400037 Downloaded: 2335 Clicked: 6019 Cited: 1 Commented: 0(p.1123-1137) <Full Text>

Chinese summary <30> 使用理性行爲人優化城區交通控制

本文開(kāi)發并評估了一(yī)套通過"理性行爲人"實現先進交通信号燈的技術。這種交通信号燈可以優化具有多個交通信号燈路口的交通狀況，從而提升自治性且不失可靠性、準确性和效率。特别的，面對交通信号，各個理性行爲者可以分(fēn)析對道路的需求以及限制，從而獲知(zhī)其需求水平。基于此信息，理性行爲者通過實例推理（case-base dreasoning, CBR）調控其指示燈，以實現更大(dà)的交通流動性以及機動車(chē)在紅燈停止狀态下(xià)最少的環境污染物(wù)排放(fàng)。本文采納了一(yī)種微觀仿真方法（microscopic simulator）用于所提方法與傳統交通控制方法的比較。通過兩個研究案例，本文方法在提升機動車(chē)流動性和減小(xiǎo)對環境的損壞兩方面體(tǐ)現了其有效性。例如，第一(yī)個案例中(zhōng)，考慮交通流量，本文方法可提升23%的流動性，降低35%的污染排放(fàng)。以此先進交通燈控制道路，可提供更高服務水平和可觀環境效益。

理性行爲者；交通燈控制；優化；交通流動性

Fuzzy cost-profit tradeoff model for locating a vehicle inspection station considering regional constraints

Guangdong Tian, Hua Ke, Xiaowei Chen

DOI: 10.1631/jzus.C1400116 Downloaded: 2338 Clicked: 6199 Cited: 5 Commented: 0(p.1138-1146) <Full Text> <PPT> 1877

Chinese summary <30> 考慮區域約束的車(chē)輛檢測站選址模糊費(fèi)用—利潤均衡模型

汽車(chē)檢測站是綜合運用現代檢測技術實現汽車(chē)運行狀态檢測及診斷的場所或服務機構。合理規劃及管理汽車(chē)檢測站是保障汽車(chē)安全運行的客觀需要，也是方便用戶需求、促進區域經濟協調發展的必然要求。作爲檢測站規劃的第一(yī)步，檢測站選址涉及諸多約束，是一(yī)個複雜(zá)的決策問題。考慮到汽車(chē)檢測站選址即網點布局的不确定性，爲更切合地描述實際情況，引入檢測車(chē)輛數量爲模糊變量的汽車(chē)檢測站模糊選址問題，以充分(fēn)反映專家評估的偏見。另外(wài)，考慮到自然環境限制或政策限定等因素，構建了保證投資(zī)商(shāng)獲得一(yī)定利潤、且檢測用戶總運輸費(fèi)用最低的均衡模型。建立反映選址實際情況的模糊費(fèi)用—利潤均衡模型，提出應用融合模糊模拟和遺傳算法的混合智能算法進行求解分(fēn)析。求解結果表明所提方法不僅很好地描述了專家評估的偏見，且和傳統的确定性求解方法結果基本一(yī)緻，說明所構建的模型有效。

費(fèi)用—利潤均衡；可信性理論；模糊模拟；模糊規劃；遺傳算法

Electronic Engineering

Examination of the wavelet-based approach for measuring self-similarity of epileptic electroencephalogram data

Suparerk Janjarasjitt

DOI: 10.1631/jzus.C1400126 Downloaded: 2177 Clicked: 6426 Cited: 1 Commented: 0(p.1147-1153) <Full Text> <PPT> 1821

Chinese summary <30> 基于小(xiǎo)波分(fēn)析的癫痫腦電圖自相似性測量

自相似性或尺度不變性是信号（包括腦電圖信号）中(zhōng)的一(yī)個重要特征。本文基于小(xiǎo)波變換介紹一(yī)種估計譜指數的計算方法。提出1/過程基于小(xiǎo)波分(fēn)析的表征，驗證其能有效估計用于表征自相似性的譜指數。引入頻(pín)域分(fēn)析中(zhōng)的1/過程，介紹其基于小(xiǎo)波分(fēn)析的表征，提出基于小(xiǎo)波分(fēn)析的自相似性測量基本步驟。通過數據分(fēn)析驗證所提方法的正确性（圖3-6）。計算結果表明基于小(xiǎo)波分(fēn)析的1/過程能夠有效估計表征自相似性的譜指數。小(xiǎo)波變換方法适用于自相似或尺度不變的信号。基于小(xiǎo)波分(fēn)析估計得到的顱内腦電圖信号譜指數與功率譜方法估計得到的數據相差無幾。癫痫驚厥時較之非驚厥時段獲取的顱内腦電圖信号具有更高的自相似性。

自相似性；幂律行爲；小(xiǎo)波分(fēn)析；腦電圖；癫痫；驚厥

Speech enhancement with a GSC-like structure employing sparse coding

Li-chun Yang, Yun-tao Qian

DOI: 10.1631/jzus.C1400085 Downloaded: 2865 Clicked: 5982 Cited: 0 Commented: 0(p.1154-1163) <Full Text> <PPT> 1811

Chinese summary <28> 基于稀疏編碼的廣義旁瓣抵消器語音增強算法

在廣義旁瓣抵消器中(zhōng)，利用阻塞矩陣阻塞目标信号得到參考幹擾信号，以便估計幹擾信号，因此需盡量降低洩漏進參考幹擾信号的目标信号。本文使用稀疏編碼方法重構通過阻塞矩陣得到的參考幹擾信号，以抑制目标幹擾信号的洩漏，從而在較小(xiǎo)語音失真情況下(xià)實現更有效的語音增強。利用非語音段幹擾信号作爲樣本，訓練得到幹擾信号字典，用以重構參考幹擾信号中(zhōng)的幹擾信号，而目标信号由于與幹擾信号不相關，可以被抑制。本文算法在傳統阻塞矩陣基礎上，加入幹擾信号稀疏編碼，實現了抑制殘餘目标信号的目的。基于稀疏編碼的廣義旁瓣抵消器具有如下(xià)兩個特點：一(yī)是利用非随機幹擾信号結構相對穩定的特性，利用非語音段學習得到幹擾信号字典，該字典與參考幹擾信号結構特征相關，從而可用于對參考幹擾信号的稀疏重構；二是克服了傳統方法中(zhōng)單純使用阻塞矩陣難以有效避免目标信号洩漏的不足，利用幹擾信号字典進行稀疏編碼，以抑制洩漏的少量殘餘目标信号的影響。本文提出的基于稀疏編碼的參考幹擾信号重構方法，可有效抑制參考幹擾信号中(zhōng)的少量洩漏目标信号，利用自适應濾波估計得到較爲準确的原始幹擾信号，可以在目标語音失真度較小(xiǎo)的情況下(xià)，實現對幹擾信号最大(dà)程度的抑制。

廣義旁瓣抵消器；語音增強；語音活動檢測；字典學習；稀疏編碼

A VHDL application for kinematic equation solutions of multi-degree-of-freedom systems

Hüseyin Oktay Erkol, Hüseyin Demirel

DOI: 10.1631/jzus.C1400120 Downloaded: 2783 Clicked: 6938 Cited: 1 Commented: 0(p.1164-1173) <Full Text> <PPT> 1913

Chinese summary <30> 多自由度系統運動學方程求解的VHDL應用

針對多自由度系統的運動學計算複雜(zá)，在實時運動控制中(zhōng)，單處理器下(xià)獲取計算結果耗費(fèi)較長時間，且難以獲取期望的精确結果，本文引入協處理器增加系統自由度。設計硬件并實現其在六足機器人運動中(zhōng)的應用。引入協處理器增加系統自由度，分(fēn)擔主處理器負載。根據六足機器人機械結構（圖1）建立運動學方程。選擇合适的串口、電機、芯片結構（圖6）。用VHDL語言編寫程序并在FPGA上測試。設計運動學協處理器用于六足機器人關節角度的計算。該協處理器包含内部串行端口，可與具有内部控制器和串口的電機配合使用。設計的硬件将運算得到的關節角度通過串口發送至六足機器人。并可以通過串口從主處理器獲取必要的參數來計算關節角度。用VHDL語言編寫并在FPGA上測試。所設計的硬件亦可以應用于其他機器人。

多自由度系統；運動學；協處理器；串行通信；六足機器人

An algorithm for identifying symmetric variables in the canonical OR-coincidence algebra system

Xiao-hua Li, Ji-zhong Shen

DOI: 10.1631/jzus.C1400093 Downloaded: 2472 Clicked: 6205 Cited: 0 Commented: 0(p.1174-1182) <Full Text> <PPT> 1699

Chinese summary <29> 或-符合代數系統中(zhōng)的對稱變量檢測算法

邏輯變量對稱性在邏輯綜合、OBDD化簡、故障檢測、電路分(fēn)析及密碼學函數構造等領域具有廣泛的應用。爲簡化或-符合代數系統中(zhōng)12類對稱變量的檢測過程，提出一(yī)種新的檢測算法。提出新的基于或-符合展開(kāi)系數對稱性檢測算法。該算法可實現12類對稱變量的完備性檢測，同樣适用于與-或-非代數系統和與-異或代數系統。首先，分(fēn)析基于或-符合展開(kāi)布爾函數的子函數系數矩陣和有序子系數矩陣之間的關系（公式5），提出基于有序子系數矩陣的12類對稱形式的約束條件（表3）。根據該約束條件，通過判别圖的有序特征格值，提出邏輯變量12類對稱形式的快速檢測算法（圖4）。與其他方法相比（表7），該方法有效避免或-符合展開(kāi)系數和與-異或展開(kāi)系數及與-或-非展開(kāi)系數之間的轉換，同時解決了圖方法中(zhōng)的完備性問題。算法用C語言實現并用MCNC91 benchmarks（表6）進行測試。提出或-符合代數系統中(zhōng)12類對稱變量的檢測算法。與其他方法相比，該算法在适用的檢測變量數、檢測類型、檢測過程的複雜(zá)度方面最優。

對稱變量；圖；或-符合代數系統；布爾函數

A 31–45.5 GHz injection-locked frequency divider in 90-nm CMOS technology

Fa-en Liu, Zhi-gong Wang, Zhi-qun Li, Qin Li, Lu Tang, Ge-liang Yang

DOI: 10.1631/jzus.C1400080 Downloaded: 3244 Clicked: 6675 Cited: 1 Commented: 0(p.1183-1189) <Full Text> <PPT> 2015

Chinese summary <26> 基于90 nm CMOS工(gōng)藝的31–45.5 GHz注入式鎖定分(fēn)頻(pín)器

随着無線通信技術迅速發展，毫米波頻(pín)段因其豐富頻(pín)譜資(zī)源受到越來越多關注。爲充分(fēn)利用該波段豐富頻(pín)譜資(zī)源，毫米波集成電路設計的首要挑戰在于高的工(gōng)作頻(pín)率和寬的頻(pín)率覆蓋範圍。就毫米波鎖相環集成電路設計而言，設計一(yī)款同時具備高工(gōng)作頻(pín)率和寬鎖定範圍的分(fēn)頻(pín)器具有重要意義。注入式鎖定分(fēn)頻(pín)器因其高工(gōng)作頻(pín)率和低功耗等特點成爲毫米波分(fēn)頻(pín)器設計的首選，但其工(gōng)作頻(pín)率範圍通常非常窄。本文針對傳統的注入式鎖定分(fēn)頻(pín)器，分(fēn)析其鎖定頻(pín)率範圍的影響因素，并改進電路結構提高其鎖定頻(pín)率範圍。爲解決傳統注入式分(fēn)頻(pín)器鎖定範圍窄的難題，在電路中(zhōng)引入一(yī)個NMOS晶體(tǐ)管，通過調節其栅極直流電壓控制其電阻值，獲得一(yī)個可調節電阻器。結合注入式分(fēn)頻(pín)器鎖定範圍公式，可以發現栅極直流電平越高，對應可調電阻器的電阻值越小(xiǎo)，分(fēn)頻(pín)器的鎖定範圍越寬，代價是分(fēn)頻(pín)器的輸出信号功率降低。實際應用中(zhōng)，可以合理設置NMOS晶體(tǐ)管的栅極電壓，在确保足夠輸出信号功率的前提下(xià)獲得盡可能寬的鎖定範圍。從理論上分(fēn)析影響鎖定範圍的關鍵因素，針對相關參量，提出優化設計的方向，并改進電路結構，獲得具備高工(gōng)作頻(pín)率寬鎖定範圍的低功耗注入式鎖定分(fēn)頻(pín)器。針對本文提出的電路結構，在實際應用中(zhōng)，根據不同需求設置合理的NMOS晶體(tǐ)管栅極電壓，即可獲得所要求的寬頻(pín)率帶寬或高輸出功率。仿真和測試結果驗證了這一(yī)結論。

CMOS；注入式鎖定分(fēn)頻(pín)器；毫米波；寬鎖定範圍；單片微波集成電路

Folded down-conversion mixer for a 60 GHz receiver architecture in 65-nm CMOS technology

Najam Muhammad Amin, Zhi-gong Wang, Zhi-qun Li

DOI: 10.1631/jzus.C1400087 Downloaded: 3442 Clicked: 6932 Cited: 2 Commented: 0(p.1190-1199) <Full Text> <PPT> 1860

Chinese summary <25> 基于65 nm CMOS工(gōng)藝且應用于60 GHz接收機的折疊下(xià)變頻(pín)混頻(pín)器

此文提出了一(yī)個折疊下(xià)混頻(pín)電路。此混頻(pín)器應用在一(yī)個60 GHz接收機的最後一(yī)級下(xià)混頻(pín)。這個混頻(pín)器使用交流耦合複用電流跨導級。它在低電源電壓下(xià)性能良好，并且對工(gōng)藝和溫度變化不敏感。這個混頻(pín)器工(gōng)作的射頻(pín)頻(pín)率範圍爲10.25–13.75 GHz，本振頻(pín)率爲12 GHz，下(xià)混頻(pín)後的中(zhōng)頻(pín)頻(pín)率爲直流電平至1.75 GHz。使用65 nm低功耗CMOS工(gōng)藝流片，整個混頻(pín)器的面積僅爲0.0179 mm²。在1.2 V工(gōng)作電壓、中(zhōng)頻(pín)10 MHz條件下(xià)，測量得到最大(dà)電壓轉換增益爲9.8 dB，雙邊帶噪聲系數爲11.6 dB，輸入1 dB壓縮點爲−13 dBm。這個混頻(pín)器在1.2 V供電電壓下(xià)的靜态電流爲5 mA，整體(tǐ)功耗僅6 mW。

折疊混頻(pín)器；電流複用；低功耗；無電感設計；直接下(xià)變頻(pín)

A 37 GHz wide-band programmable divide-by-N frequency divider for millimeter-wave silicon-based phase-locked loop frequency synthesizers

Ting Guo, Zhi-qun Li, Qin Li, Zhi-gong Wang

DOI: 10.1631/jzus.C1400091 Downloaded: 5362 Clicked: 6706 Cited: 0 Commented: 0(p.1200-1210) <Full Text> <PPT> 1856

Chinese summary <36> 應用于矽基毫米波鎖相環頻(pín)率綜合器的37GHz寬帶可編程模分(fēn)頻(pín)器

基于矽基毫米波鎖相環設計需求，設計模數連續可變的可編程毫米波分(fēn)頻(pín)器。本文的毫米波寬帶可編程模分(fēn)頻(pín)器采用改進的動态電流模式邏輯結構，包括第一(yī)級二分(fēn)頻(pín)器和基于吞咽脈沖計數器結構的第二級可編程分(fēn)頻(pín)器。實現了毫米波段分(fēn)頻(pín)器分(fēn)頻(pín)比的連續可調，同時保證了分(fēn)頻(pín)器的寬帶特性、且功耗較低，該設計适用于毫米波鎖相環頻(pín)率綜合器。首先，設計分(fēn)析毫米波分(fēn)頻(pín)器的設計瓶頸，即第一(yī)級二分(fēn)頻(pín)器。該二分(fēn)頻(pín)器處于鎖相環環路的最高工(gōng)作頻(pín)率處，設計最爲複雜(zá)。本設計采用改進的動态電流模式邏輯結構，實現了2-40 GHz寬帶二分(fēn)頻(pín)器（圖4）。接着，介紹第二級可編程分(fēn)頻(pín)器設計中(zhōng)的核心模塊8/9雙模分(fēn)頻(pín)器（圖5、6）。然後，介紹可編程分(fēn)頻(pín)器實現分(fēn)頻(pín)比連續可調的計數器部分(fēn)，即吞咽脈沖計數器設計。最後，給出第一(yī)級二分(fēn)頻(pín)器和整個毫米波寬帶可編程模分(fēn)頻(pín)器的測試驗證曲線。實現基于吞咽計數器的毫米波可編程分(fēn)頻(pín)器設計，從而實現毫米波分(fēn)頻(pín)器的分(fēn)頻(pín)比連續可調和毫米波鎖相環頻(pín)率的高精度調節。測試結果表明本文設計的第一(yī)級二分(fēn)頻(pín)器能夠更好地應用于低功耗寬帶可調（表1）的毫米波鎖相環。

寬帶；模；分(fēn)頻(pín)器；動态電流模式邏輯；吞咽脈沖計數器；CMOS