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

2016 Vol.17 No.10

<<< CONTENTS >>>

Regular Papers

Max-margin based Bayesian classifier

Tao-cheng Hu, Jin-hui Yu

DOI: 10.1631/FITEE.1601078 Downloaded: 4810 Clicked: 8111 Cited: 1 Commented: 0(p.973-981) <Full Text> <PPT> 2517

Chinese summary <55> 基于最大间隔的贝叶斯分类器

概要：多分类学习中经常需要考虑在泛化性能和计算开销间进行权衡。本文提出一个生成式概率多分类器，综合考虑了泛化性和学习/预测速率。我们首先证明了我们的分类器具有最大间隔性质，这意味着对于未来数据的预测精度几乎和训练阶段一样高。此外，我们消除了目标函数中的大量的局部变元，极大地简化了优化问题。通过凸分析和概率语义分析，我们设计了高效的在线算法，与经典情形的最大不同在于这个算法使用聚集而非平均化处理梯度。实验证明了我们的算法具有很好的泛化性能和收敛速度。

关键词组：多类学习；最大间隔学习；在线算法

TextGen: a realistic text data content generation method for modern storage system benchmarks

Long-xiang Wang, Xiao-she Dong, Xing-jun Zhang, Yin-feng Wang, Tao Ju, Guo-fu Feng

DOI: 10.1631/FITEE.1500332 Downloaded: 5123 Clicked: 11789 Cited: 0 Commented: 0(p.982-993) <Full Text> <PPT> 2963

Chinese summary <51> TextGen：用于新型存储系统基准测试的真实文本数据集生成方法

概要：新型存储系统通过内置数据压缩功能提高性能，并节省存储空间。因此，数据内容会显著影响存储系统基准测试结果。由于真实数据集规模庞大，难以复制到目标测试系统，并且大多数数据集由于隐私性无法进行共享。因此，基准测试程序需要人工生成测试数据集。为了保证测试结果的准确性，需要根据影响存储系统性能的真实数据集特征信息生成数据。现有方法SDGen在字节级别上分析真实数据集内容分布特征，并以此生成数据集，因此能够保证内置字节级压缩算法的存储系统测试结果准确。但是SDGen并未分析真实数据集的词级别内容分布特征，因此不能保证内置词级别压缩算法的存储系统测试结果准确，本文提出了一种基于Lognormal概率分布模型的文本数据集生成方法TextGen。该方法根据真实数据集的词切分结果建立语料库，分析语料库中词的分布特征，利用最大似然估计得到词分布的Lognormal模型参数，根据模型采用蒙特卡洛方法生成数据内容。该方法生成数据集所消耗的时间只与生成数据集规模相关，具有线性的时间复杂度O(n)。本文收集了四种数据集验证方法有效性，并通过一种典型的词级别压缩算法——ETDC（End-Tagged Dense Code）进行测试。实验结果表明：相比SDGen，TextGen生成文本数据集性能更高，并且，生成数据集用于压缩测试后与真实数据集的压缩速率、压缩率相似程度更高。

关键词组：基准测试；存储系统；基于词的压缩算法

A reliable power management scheme for consistent hashing based distributed key value storage systems

Nan-nan Zhao, Ji-guang Wan, Jun Wang, Chang-sheng Xie

DOI: 10.1631/FITEE.1601162 Downloaded: 5284 Clicked: 11611 Cited: 0 Commented: 0(p.994-1007) <Full Text> <PPT> 3219

Chinese summary <50> 一种针对基于一致性哈希的键值存储系统的低能耗副本布局策略

概要：分布式键值存储作为最常用的分布式存储系统之一，目前广泛部署在大规模数据中心中。然而，大规模数据中心的高能耗是一个亟待解决的问题。为达到较好节能效果，同时满足数据可用性要求，本文提出一个针对基于一致性哈希的分布式键值存储系统的低能耗副本布局策略——GreenCHT，它包括一个分层副本布局方案、一个可靠的分布式日志和一个预测能耗模式调节器。GreenCHT将副本分布在互不重叠的多个节点层，而非随机放置于哈希环的部分节点。在分层副本布局中，部分节点层可以维持活动状态，其他节点可以被关闭而不影响数据可用性，以达到节能目的。能耗模式调节器（power mode scheduler, PMS）能够预测I/O负载，并根据负载高低波动变化，相应关闭或开启某些节点层。为保证节能状态下的系统可靠性，对于待机副本的写请求，被重新映射到活动的服务器，以保证系统的容错性。通过修改Sheepdog原有的数据分布算法和副本布局策略，GreenCHT被配置在Sheepdog存储集群中。实验中，GreenCHT能够节省35%–61%能耗，同时维持较好性能和可靠性。

关键词组：一致性哈希表；副本布局；能源管理；键值存储系统；可靠性

Image quality assessment method based on nonlinear feature extraction in kernel space

Yong Ding, Nan Li, Yang Zhao, Kai Huang

DOI: 10.1631/FITEE.1500439 Downloaded: 4409 Clicked: 10282 Cited: 0 Commented: 0(p.1008-1017) <Full Text> <PPT> 2781

Chinese summary <53> 基于核空间非线性特征提取的图像质量评价方法

概要：在实现对与人类视觉感知相一致的图像质量的客观评价中，如何提取图像的视觉感知特征至关重要。不同于传统方法中通过线性变换或模型表达图像的方式，本文采用高维空间的一种数学表达来揭示图像的统计特性，通过引入核独立分量分析（kernel independent component analysis, KICA）方法实现非线性转化和图像的高维特征提取。从而提出一种基于非线性特征提取的全参考图像质量评价方法。在LIVE、TID2008和CSIQ等图像质量评价数据库上的实验结果表明，图像的非线性特征更有利于图像内在质量的描述，并且本文提出的方法性能良好，与主观评价较为一致。

关键词组：图像质量评价；全参考方法；特征提取；核空间；支持向量回归

Ray-triangular Bézier patch intersection using hybrid clipping algorith

Yan-hong Liu, Juan Cao, Zhong-gui Chen, Xiao-ming Zeng

DOI: 10.1631/FITEE.1500390 Downloaded: 4635 Clicked: 8309 Cited: 0 Commented: 0(p.1018-1030) <Full Text> <PPT> 2479

Chinese summary <49> 射线与三角Bézier曲面交点的混合裁剪算法

概要：本文提出了一种快速、稳定的几何算法来求解射线与三角Bézier曲面的交点，我们把这种新方法称为混合裁剪算法（简称HC（hybrid clipping）算法）。若射线只穿过曲面一次，通过降阶逼近算法，我们得到参数域上的一对直线和一对二次曲线，进而可将交点的参数范围限定在一个比原参数域更小的三角域上。结合细分算法，原三角域可以被反复剪裁，直到参数域的直径小于给定的阈值。当射线与曲面的交点个数大于1时，本文利用Descartes符号法则和细分算法将参数域分割成一些子区域，使得每个子区域只包含一个交点。本文从理论上证明了，经过适当的预处理，HC算法在单根的情况下具有三阶的收敛速度。此外，HC算法具有许多优良的性质，如无需初始值以及对初始问题扰动不敏感等。数值实验也表明了HC算法在解决射线与三角Bézier曲面求交问题的有效性。

关键词组：光线跟踪；三角Bézier曲面；射线与曲面的交点；求根；混合裁剪

A new energy landscape paving heuristic for satellite module layouts

Jing-fa Liu, Juan Huang, Gang Li, Wen-jie Liu, Ting-zhao Guan, Liang Hao

DOI: 10.1631/FITEE.1500302 Downloaded: 4676 Clicked: 8437 Cited: 1 Commented: 0(p.1031-1043) <Full Text> <PPT> 2592

Chinese summary <56> 一种基于新的势能曲面变平的卫星舱布局问题的启发式方法

概要：卫星舱布局问题是一种带性能约束的三维布局优化问题，已经被证明具有NP难度。通过采用拟物策略和罚函数方法，我们将该问题转化为一个不带约束的优化问题。势能曲面变平法（energy landscape paving, ELP）是一个经典的基于蒙特卡洛的全局优化算法，已被成功应用于许多优化问题。ELP能够通过在复杂的势能曲面随机行走来搜索低能构形。然而，当ELP陷入又窄又深的势能曲面山谷时，它很难逃离。通过提出ELP方法中直方图函数的一种新的更新机制，我们获得了一种改进的势能曲面变平法。通过将带局部搜索的梯度法融入改进的ELP方法，为卫星舱布局问题提出了一种新的全局搜索方法nELP。本文测试了来自文献的两个有代表性的算例。计算结果显示，nELP是求解带性能约束的卫星舱布局问题的有效算法。

关键词组：三维布局；势能曲面变平；布局优化；性能约束

Anonymous-address-resolution model

Guang-jia Song, Zhen-zhou Ji

DOI: 10.1631/FITEE.1500382 Downloaded: 5180 Clicked: 9356 Cited: 0 Commented: 0(p.1044-1055) <Full Text> <PPT> 2748

Chinese summary <51> 匿名地址解析模型

目的：针对地址解析过程中由信息泄露导致的攻击问题，就如何实现解析过程中地址信息隐藏进行了研究。
创新点：本文提出了一种新的解析模型，新模型不公开地址解析的目的地址，而且对节点自身的IP地址与MAC地址都进行隐藏，实现了匿名地址解析。
方法：首先，根据匿名地址解析过程，源节点将地址解析的目的地址（IP_X）视为自身与目标节点之间共同秘密，可利用IP_X作为公钥对解析目的地址以及自身的地址信息进行加密，然后发送解析请求；其次，只有特定的节点才可以还原出解析请求并发送应答；再次，源节点收到解析应答并进行验证，验证通过后即完成地址解析过程；最后，将匿名地址解析与安全邻居发现及其他几种典型方案进行了对比。
结论：针对地址解析协议的面临的安全威胁，提出了匿名地址解析过程，实现了不公开解析目的地址、隐藏节点自身地址信息的目的。

关键词组：网络安全；地址解析；邻居发现；匿名

Design and analysis of carbon nanotube FET based quaternary full adders

Mohammad Hossein Moaiyeri, Shima Sedighiani, Fazel Sharifi, Keivan Navi

DOI: 10.1631/FITEE.1500214 Downloaded: 6177 Clicked: 10629 Cited: 3 Commented: 1(p.1056-1066) <Full Text> <PPT> 2721

Chinese summary <51> 碳纳米管场效应管四进制全加器设计与分析

概要：CMOS二进制逻辑受短沟道效应、功率密度及互连约束等条件的限制。非硅多值逻辑计算是克服上述问题的一种有效方案。本研究在碳纳米管场效应管（carbon nanotube field effect transistors, CNTFET）的基础上提出了两种高性能四进制全加单元。该全加单元利用了CNTFET独有的特性，如目标电压阈值可通过调整碳纳米管管径控制、CNTFET具有与p型和n型器件相同的迁移性。通过在Synopsys HSPICE中使用32 nm斯坦福综合CNTFET模型，在多种测试条件下对所述电路单元进行了仿真。与当前水平的四进制全加器相比，本文所采用的设计平均降低延迟32%，所需平均功率、能耗及静态功率分别为现有水平的68%、83%及77%。仿真结果表明，所述设计在生产制程、电压、温度变化、噪声耐受方面具有较好的鲁棒性。

关键词组：纳米电子；碳纳米管场效应管；多值逻辑；四进制逻辑

An enhanced mixed modulated Lagrange explicit time delay estimator with noisy input

Wei Xia, Ju-lei Zhu, Wen-ying Jiang, Ling-feng Zhu

DOI: 10.1631/FITEE.1500417 Downloaded: 4231 Clicked: 8200 Cited: 0 Commented: 0(p.1067-1073) <Full Text> <PPT> 2399

Chinese summary <48> 考虑输入噪声的混合调制拉格朗日明确时延估计改进算法

概要：混合调制拉格朗日明确时延估计（mixed modulated Lagrange explicit time delay estimation, MMLETDE）算法可对窄带信号或正弦信号提供有效的时延估计。然而，该算法未考虑实际存在于输入端的加性观测噪声。针对该问题，本文利用已知噪声功率比，基于无偏脉冲响应估计技术，提出MMLETDE的一种改进算法。仿真结果表明，在中、高噪声场景下，该改进算法以小的滤波器阶数，实现了对窄带信号或较大频率范围内的正弦信号良好的时延估计。

关键词组：时延估计；自适应滤波器；噪声输入；调制拉格朗日法；无偏脉冲响应估计

Secrecy performance analysis of single-input multiple-output generalized-K fading channels

Hong-jiang Lei, Imran Shafique Ansari, Chao Gao, Yong-cai Guo, Gao-feng Pan, Khalid A. Qaraqe

DOI: 10.1631/FITEE.1601070 Downloaded: 4720 Clicked: 8992 Cited: 0 Commented: 0(p.1074-1084) <Full Text> <PPT> 2780

Chinese summary <52> 基于generalized-K信道的SIMO的物理层安全性能分析

概要：该文研究了基于generalized-K信道的单发多收系统的物理层安全性能。分别考虑源节点在有和没有窃听信道的信道状态信息的两种情况，将generalized-K分布近似为伽马分布和混合伽马分布，分别推导出系统的保密中断概率和平均保密容量的解析表达式。最后通过蒙特卡罗仿真验证了分析结果。

关键词组：物理层安全；generalized-K衰落；平均保密容量；保密中断概率；混合伽马分布

Maximizing power saving with state transition overhead for multiple mobile subscriber stations in WiMAX

Bo Li, Sung-kwon Park

DOI: 10.1631/FITEE.1500314 Downloaded: 4301 Clicked: 8839 Cited: 1 Commented: 0(p.1085-1094) <Full Text> <PPT> 2776

Chinese summary <51> 针对Wimax中多用户的考虑状态转移损失的省电算法

概要：在IEEE802.16e/m标准中，为了节省移动台（mobile subscriber station, MSS）的电量，定义了三种省电类型（power saving classes, PSC）。但是，标准中并未规定如何设置PSC的参数来最大化省电量和确保服务质量（quality of service, QoS）。因此，很多人提出了设置PSC参数的算法。这些算法中大部分只考虑了针对一个MSS的PSC参数设置。在针对多个MSS的算法中，MSS从工作状态到休眠状态转变的电量损失又未被考虑。本论文研究针对多MSS的PSC参数设置问题，并考虑MSS从工作状态到休眠状态转变的电量损失。该问题是NP难问题。我们为该问题提出了一个次优的算法。仿真结果表明我们提出的算法的性能优于当前最好的算法，并且接近于最优极限值。

关键词组：省电类型；状态转变损失；IEEE802.16e/m；服务质量

Effects of residual motion compensation errors on the performance of airborne along-track interferometric SAR

Hui Zhang, Jun Hong, Xiao-lan Qiu, Ji-chuan Li, Fang-fang Li, Feng Ming

DOI: 10.1631/FITEE.1500311 Downloaded: 4425 Clicked: 8130 Cited: 1 Commented: 0(p.1095-1106) <Full Text>

Chinese summary <47> 运动补偿残余误差对机载顺轨干涉SAR性能的影响

概要：在机载合成孔径雷达（syntheticapertureradar,SAR）运动补偿中一般存在两个近似：波束中心近似和参考高程近似，这两种近似会在机载单天线SAR系统和机载干涉SAR系统成像过程中引入运动补偿残余误差。本文针对机载顺轨干涉SAR（airbornealong-trackinterferometricSAR,ATI-SAR）系统，分析了上述两种近似导致的运动补偿残余误差对干涉性能的影响。首先针对机载双天线ATI-SAR系统，在不存在参考高程误差和存在参考高程误差两种情况下分别推导了其运动补偿残余误差，然后利用机载仿真参数证明了推导公式的正确性，并展示了运补残余误差对ATI-SAR干涉相位的影响程度。结果表明，当不存在参考高程误差时，由于运补残余误差导致的干涉相位误差可以忽略；而当存在参考高程误差且参考高程误差大于某个门限值时，对于相应的测速精度要求，由于波束中心近似导致的干涉相位误差不可忽略。本文的研究为机载ATI-SAR误差源分析和信号处理提供了理论基础。

关键词组：合成孔径雷达（SAR）；顺轨干涉；运动补偿；残余误差；干涉相位