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).

Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering

ISSN 2095-9184 (print), ISSN 2095-9230 (online), monthly

2020 Vol.21 No.3 P.351-490

Cover:

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Contents:

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<<< CONTENTS >>>

Special Feature on Evolution and Innovation of Antenna Systems for Beyond 5G and 6G
(Guest Editor-in-Chief: Bao-yan DUAN)

Review Article: A look at field manipulation and antenna design using 3D transformation electromagnetics and 2D surface electromagnetics

Peng-fei Zhang, Yu-kai Yan, Ying Liu, Raj Mittra

DOI: 10.1631/FITEE.1900489 Downloaded: 1748 Clicked: 5364 Cited: 0 Commented: 0(p.351-365) <Full Text> <PPT> 1536

Chinese summary <35> 基于3D變換電磁學和2D表面電磁學的電磁場操控和天線設計

張鵬飛¹，闫玉凱¹，劉英¹，Raj MITTRA^2,3
¹西安電子科技大(dà)學電子工(gōng)程學院，中(zhōng)國西安市，710071
²中(zhōng)佛羅裏達大(dà)學電氣工(gōng)程與計算機科學系，美國佛羅裏達奧蘭多，32816
³阿蔔杜勒阿齊茲國王大(dà)學電氣與計算機工(gōng)程系，沙特阿拉伯吉達，22254

摘要：盡管人們已經開(kāi)發了針對不同類型天線的多種設計技術，如線天線、貼片天線、透鏡天線以及反射面等，但尚未構建普适的框架技術—普适框架技術應可用于各種天線的綜合與設計，使天線具有滿足使用者特定需求的電氣特性。近年來，5G通信及各種空天技術、國防應用、生(shēng)物(wù)醫療和類似應用的快速發展，迫切需要天線設計技術的大(dà)幅提升。本文從場操控角度剖視天線設計技術，爲這種框架性構建提供一(yī)個可能的思考，以期最終部分(fēn)滿足這種需求。首先，回顧現有操控技術，包括基于麥克斯韋方程和波動方程在内的場變換方法，指出這些技術的局限性，并提出改善性能的方法。其次，介紹一(yī)種基于2D超表面的場操控方法及其理論基礎--廣義反射和折射定律。進一(yī)步，探索如何利用2D超表面克服傳統的由臨界角嚴格限制的反射和折射局限性。最後，給出場操控方法在天線設計中(zhōng)的應用實例，以期引導人們發展面向未來通信天線設計的通用策略和方法。

關鍵詞組：場操控；變換光學；天線設計；表面電磁學

Review Article: Mutual coupling reduction of multiple antenna systems

Jia-yin Guo, Feng Liu, Guo-dong Jing, Lu-yu Zhao, Ying-zeng Yin, Guan-long Huang

DOI: 10.1631/FITEE.1900490 Downloaded: 3936 Clicked: 6587 Cited: 0 Commented: 0(p.366-376) <Full Text> <PPT> 1587

Chinese summary <37> 多天線系統的互耦抑制

郭佳音¹，劉鋒¹，荊國棟¹，趙魯豫¹，尹應增¹，黃冠龍²
¹西安電子科技大(dà)學天線與微波技術重點實驗室，中(zhōng)國西安市，710071
²深圳大(dà)學信息工(gōng)程學院，廣東省移動終端微波毫米波天線工(gōng)程技術研究中(zhōng)心，中(zhōng)國深圳市，518060

摘要：多頻(pín)帶多天線系統已成爲移動通信系統發展的重要趨勢。但是，由于空間較小(xiǎo)，天線單元之間往往會發生(shēng)較強互耦，從而損壞陣列天線的性能。因此，在多輸入多輸出（MIMO）天線系統中(zhōng)，人們一(yī)直追求在天線陣列小(xiǎo)型化的基礎上，實現較高的隔離(lí)度。本文深入研究天線單元間的去(qù)耦方法，分(fēn)析互耦原因及耦合減少的優勢。然後，比較分(fēn)析近期提出的解耦方法。最後，提出由雙層短截線組成的超表面結構，以改善沿H面和E面排列的天線的端口隔離(lí)。結果表明，所提超表面對緊密放(fàng)置的天線陣列具有良好去(qù)耦效果。

關鍵詞組：互耦；多輸入多輸出；天線陣列；超表面；去(qù)耦

Correspondence: A high-precision terahertz retrodirective antenna array with navigation signal at a different frequency

Zhong-bo Zhu, Wei-dong Hu, Tao Qin, Sheng Li, Xiao-jun Li, Jiang-jie Zeng, Xian-qi Lin, Leo P. Ligthart

DOI: 10.1631/FITEE.1900581 Downloaded: 1974 Clicked: 5097 Cited: 0 Commented: 0(p.377-383) <Full Text> <PPT> 1470

Chinese summary <33> 高精度太赫茲異頻(pín)回溯天線陣列

朱忠博^1,2，胡偉東¹，秦濤³，李升²，李小(xiǎo)軍²，曾姜傑³，林先其³，Leo P. LIGTHART¹
¹北(běi)京理工(gōng)大(dà)學毫米波與太赫茲技術北(běi)京市重點實驗室，中(zhōng)國北(běi)京市，100081
²中(zhōng)國空間技術研究院西安分(fēn)院空間微波技術重點實驗室，中(zhōng)國西安市，710100
³電子科技大(dà)學電子科學與工(gōng)程學院，中(zhōng)國成都市，611731

摘要：未來通信系統将工(gōng)作于更高頻(pín)率，并提供更高傳輸速率。頻(pín)率提升将導緻難以提供區域寬波束覆蓋，因此靈活捷變的波束跟蹤将成爲技術發展的必然趨勢。本文報道的太赫茲波束回溯天線陣列可爲靈活捷變的波束跟蹤提供良好解決方案。該天線陣列接收40 GHz的導頻(pín)信号，回溯波束傳輸的信号是120 GHz。仿真結果表明文中(zhōng)所述具有三明治堆疊結構的天線陣列可成功實現入射波的回溯功能。天線輻射方向圖顯示該天線陣列在20°入射波條件下(xià)，其回溯波束在19.9°位置處，增益爲23.87 dB，回溯方向相對誤差僅爲0.5%。這意味着在5 km傳輸距離(lí)下(xià)，水平誤差僅爲8.7 m。

關鍵詞組：太赫茲；回溯天線陣列；太赫茲通信；共轭混頻(pín)

Regular Papers

Review: Large-scale graph processing systems: a survey

Ning Liu, Dong-sheng Li, Yi-ming Zhang, Xiong-lve Li

DOI: 10.1631/FITEE.1900127 Downloaded: 5031 Clicked: 5090 Cited: 0 Commented: 0(p.384-404) <Full Text> <PPT> 1322

Chinese summary <37> 大(dà)規模圖計算系統綜述

劉苧，李東升，張一(yī)鳴，李雄略
國防科技大(dà)學并行與分(fēn)布處理國防科技重點實驗室，中(zhōng)國長沙市，410000

摘要：圖是描述實體(tǐ)之間關系的一(yī)種重要數據結構。現實世界中(zhōng)許多應用領域非常依賴圖數據。然而，由于圖計算應用與傳統應用的顯著差異，利用通用平台處理圖計算應用是低效的，這極大(dà)推動了專用圖計算系統的研究。本綜述系統地對圖算法和圖計算應用進行分(fēn)類，将現有圖計算系統劃分(fēn)爲通用和專用系統，并詳細總結。深入分(fēn)析圖計算系統的實現技術，包括編程模型、分(fēn)區策略、通信模型、執行模型和容錯機制。最後，分(fēn)析圖計算領域最新進展，并提出有待進一(yī)步研究的4個問題。

關鍵詞組：圖算法；圖計算應用；圖計算系統

A quantitative attribute-based benchmark methodology for single-target visual tracking

Wen-jing Kang, Chang Liu, Gong-liang Liu

DOI: 10.1631/FITEE.1900245 Downloaded: 1809 Clicked: 5372 Cited: 0 Commented: 0(p.405-421) <Full Text> <PPT> 1429

Chinese summary <30> 基于定量屬性的單目标視覺跟蹤算法評價體(tǐ)系研究

康文靜¹，劉暢^1,2，劉功亮¹
¹哈爾濱工(gōng)業大(dà)學信息科學與工(gōng)程學院，中(zhōng)國威海市，264209
²南(nán)洋理工(gōng)大(dà)學電氣與電子工(gōng)程學院，新加坡，639798

摘要：視覺跟蹤是計算機視覺領域熱門研究課題之一(yī)。近年來，很多先進跟蹤算法和性能評價基準相繼發布，并取得巨大(dà)成功。現有評價體(tǐ)系大(dà)多定位于衡量整體(tǐ)性能，無法通過針對性的詳細論證評估跟蹤器的優勢和缺點，且很多常用評測指标缺乏令人信服的含義解釋。本文從測試數據、測試方法、測試指标3方面深入分(fēn)析跟蹤評價體(tǐ)系的細節。首先，歸納整理了12個反映圖像序列不同特性的幀間視覺屬性，并首次定量給出其歸一(yī)化公式。基于這些屬性定義，提出兩種新的測試方法，即基于相關性的測試和基于權重的測試，使評價體(tǐ)系能更直觀、更清晰地評定跟蹤器各方面性能。然後，将所提測試方法應用于著名的跟蹤挑戰賽，即Video Object Tracking (VOT) Challenge 2017。測試結果表明，在目标尺寸快速或劇烈變化時，跟蹤器大(dà)多表現不佳，即使基于深度學習的先進跟蹤器也未能很好解決這一(yī)問題。此外(wài)發現，中(zhōng)心位置差錯（center location error，CLE）性能指标雖未考慮到目标尺度，在實際測試中(zhōng)仍對目标尺寸變化很敏感。

關鍵詞組：視覺跟蹤；性能評價；視覺屬性；計算機視覺

Learning embeddings of a heterogeneous behavior network for potential behavior prediction

Yue-yang Wang, Wei-hao Jiang, Shi-liang Pu, Yue-ting Zhuang

DOI: 10.1631/FITEE.1800493 Downloaded: 2164 Clicked: 5376 Cited: 0 Commented: 0(p.422-435) <Full Text> <PPT> 1328

Chinese summary <32> 面向潛在行爲預測的異構行爲網絡嵌入學習

王悅陽^1,2，姜偉浩³，蒲世亮³，莊越挺¹
¹浙江大(dà)學計算機科學與技術學院，中(zhōng)國杭州市，310027
²重慶大(dà)學大(dà)數據與軟件學院，中(zhōng)國重慶市，401331
³海康威視研究院，中(zhōng)國杭州市，310051

摘要：潛在行爲預測即理解特定群體(tǐ)潛在的人類行爲，可輔助組織做出戰略決策。信息技術的進步使獲取人類行爲的龐大(dà)數據成爲可能。本文将真實場景中(zhōng)獲取的人類行爲數據構建成信息網絡；該信息網絡由2種對象（人和動作）和3種關系（人–人、人–動作和動作–動作）組成，稱作異構行爲網絡（HBN）。爲充分(fēn)利用異構行爲網絡的豐富性和異構性，提出一(yī)種網絡嵌入方法，稱作人–行爲–屬性感知(zhī)的異構網絡嵌入（a⁴HNE）；該方法綜合考慮網絡結構鄰近性、節點屬性相似性和異構性融合。在兩個真實數據集上的實驗結果表明，該方法在各種異構信息網絡挖掘任務中(zhōng)的潛在行爲預測性能優于其他同類方法。

關鍵詞組：網絡嵌入；表示學習；人類行爲；社交網絡；異構信息網絡；屬性

EncyCatalogRec: catalog recommendation for encyclopedia article completion

Wei-ming Lu, Jia-hui Liu, Wei Xu, Peng Wang, Bao-gang Wei

DOI: 10.1631/FITEE.1800363 Downloaded: 2178 Clicked: 4995 Cited: 0 Commented: 0(p.436-447) <Full Text> <PPT> 1447

Chinese summary <31> EncyCatalogRec：針對百科文章補全的目錄推薦

魯偉明，劉佳卉，徐玮，王鵬，魏寶剛
浙江大(dà)學計算機科學與技術學院，中(zhōng)國杭州市，310027

摘要：目前，在線百科（如維基百科等）已提供海量且主題多樣的文章。然而，部分(fēn)文章内容仍不夠完善。本文提出EncyCatalogRec，一(yī)種能爲百科文章推薦相關目錄，從而幫助用戶更好完善百科内容的系統。首先，将百科文章和目錄項表達爲内嵌向量，基于局部敏感哈希方法檢索得到相關文章，并以這些文章的目錄項爲候選項；然後，基于檢索得到的文章及其目錄項構建關系圖，進一(yī)步轉爲乘積圖；在乘積圖上，将目錄推薦問題轉爲直推式學習問題；最後，基于學習排序算法對推薦得到的目錄項排序。熱啓動和冷啓動場景實驗均證實，本文所提方法性能優于已有方法。最後通過示例驗證了所提方法性能。

關鍵詞組：目錄推薦；百科文章補全；乘積圖；直推式學習

Efficient keyword search over graph-structured data based on minimal covered r-cliques

Asieh Ghanbarpour, Khashayar Niknafs, Hassan Naderi

DOI: 10.1631/FITEE.1800133 Downloaded: 2251 Clicked: 6083 Cited: 0 Commented: 0(p.448-464) <Full Text> <PPT> 1356

Chinese summary <30> 基于r-子團最小(xiǎo)覆蓋的圖結構數據高效關鍵字搜索

Asieh GHANBARPOUR^1,2, Khashayar NIKNAFS¹, Hassan NADERI¹
¹伊朗科技大(dà)學計算機工(gōng)程學院，伊朗德黑蘭，13114-16846
²錫斯坦-俾路支斯坦大(dà)學計算機工(gōng)程系，伊朗紮黑丹，98167-45845

摘要：對圖結構數據的查詢，關鍵字搜索是結構化查詢語言的一(yī)種替代方式。關鍵字查詢的結果是圖結構數據上一(yī)個連接的結構，其覆蓋所有或部分(fēn)關鍵字。文本覆蓋率和結構緊湊性是評價關鍵字查詢結果是否相關的兩個主要屬性。以往研究通過排序函數對比所有候選結果的上述屬性。但是，該過程耗時長，不符合人們在交互系統中(zhōng)短時得到返回結果的需求。近期研究通過在搜索過程中(zhōng)限制搜素結果的結構形狀并考察其覆蓋率和緊湊性來解決上述問題。然而，這些方法仍無法解決檢索結果中(zhōng)存在冗餘節點的問題。本文針對關鍵字查詢結果提出基于r-子團最小(xiǎo)覆蓋（minimal covered r-clique,MCC_r）的概念，作爲現有定義的擴展模型，并給出高效算法以檢測給定查詢的MCC_r。這些算法的優勢在于不僅可以檢索出某個關鍵字查詢的全部非重複MCCr，還可以分(fēn)布式方式執行。此外(wài)，提出這些算法的近似版本，以多項式時間複雜(zá)度檢索最高的k個近似MCC_r。論文表明近似算法可基于成對近似排序檢索出結果。基于兩個真實數據集的大(dà)量實驗驗證了所提算法的效率和有效性。

關鍵詞組：關鍵字搜索；圖挖掘；信息檢索；數據庫；子團

An effective approach for low-complexity maximum likelihood based automatic modulation classification of STBC-MIMO systems

Maqsood H. SHAH; Xiao-yu DANG

DOI: 10.1631/FITEE.1800306 Downloaded: 2408 Clicked: 6529 Cited: 0 Commented: 0(p.465-475) <Full Text> <PPT> 1408

Chinese summary <31> 基于低複雜(zá)度最大(dà)似然的STBC-MIMO系統高效調制識别方法

Maqsood H.SHAH，黨小(xiǎo)宇
南(nán)京航空航天大(dà)學電子信息工(gōng)程學院，中(zhōng)國南(nán)京市，211106

摘要：針對正交空時塊編碼的多輸入多輸出系統（STBC-MIMO），提出一(yī)種基于低複雜(zá)度似然比的自動調制識别方法。使用迫零均衡技術修正平均似然比檢驗函數（ALRT）。與目前MIMO系統調制識别中(zhōng)使用的ALRT相比，本文提出的檢驗函數具有較低計算複雜(zá)度。在接收機具有非理想信道狀态信息的條件下(xià)，對提出的方法在盲信道場景中(zhōng)進行分(fēn)析。同時對不同天線數目的場景進行性能分(fēn)析，利用Alamouti-STBC系統（2×2與2×1）和空時發射分(fēn)集（4×4）的不同發射和接收天線配置驗證本文所提方法，其中(zhōng)一(yī)些常用的調制方式被用作調制測試池。以正确識别率爲指标，采用蒙特卡羅仿真法評價本文方法。仿真結果表明，該方法在低信噪比下(xià)有較好分(fēn)類精度，在信道狀态信息估計誤差方差大(dà)的情況下(xià)有較好穩健性。

關鍵詞組：多輸入多輸出；空時塊編碼；最大(dà)似然；自動調制識别；迫零均衡

Non-iterative parameter estimation of the 2R-1C model suitable for low-cost embedded hardware

Mitar Simić, Zdenka Babić, Vladimir Risojević, Goran M. Stojanović

DOI: 10.1631/FITEE.1900112 Downloaded: 2176 Clicked: 5488 Cited: 0 Commented: 0(p.476-490) <Full Text> <PPT> 1254

Chinese summary <28> 适于低成本嵌入式硬件的2R-1C模型非叠代參數估計

Mitar SIMIĆ¹, Zdenka BABIĆ¹, Vladimir RISOJEVIĆ¹, Goran M. STOJANOVIĆ²
¹巴尼亞盧卡大(dà)學電氣工(gōng)程學院，波黑巴尼亞盧卡，78000
²諾維薩德大(dà)學技術科學學院，塞爾維亞共和國諾維薩德，21000

摘要：2R-1C模型的參數估計常運用需要高性能處理單元的叠代方法，從而激勵我(wǒ)們研究更省時且更節能的參數估計方法。這些低複雜(zá)度的算法将更适于便攜式微機設備的運行。本文提出二次插值非叠代參數估計方法（QINIPE）；該方法基于測量阻抗虛部的二次插值，能夠更精确地估計特征頻(pín)率。運用一(yī)組封閉表達式從測量阻抗的實部和虛部計算2R-1C模型的參數。對仿真和測量獲得的模型阻抗數據作對比分(fēn)析；結果表明，相較于我(wǒ)們早前提出的非叠代參數估計方法（NIPE），QINIPE能減少80%測量點，且所有估計參數的相對估計誤差低于1%。兩種非叠代方法均基于一(yī)個微機設備實施；檢測了估計精度、RAM、閃存使用以及運行時間。實驗結果表明，相較于NIPE，QINIPE輕微增加了0.576ms運行時間（約6.7%），且需要多24%（1.2KB）閃存及多2.4%（32字節）RAM。然而，QINIPE的阻抗均方根誤差分(fēn)别降低至NIPE對應的42.8%（實部）和64.5%（虛部）。此外(wài)，比較了QINIPE和複雜(zá)非線性最小(xiǎo)二乘法（CNLS）對2R-1C模型參數的估計。結果表明，雖然QINIPE估計精度稍低于CNLS，其依然适合許多實際應用，且運行時間降至原來的1/45至1/30。

關鍵詞組：2R-1C模型；嵌入式系統；參數估計；非叠代方法；二次型