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高速压缩激光条纹图像的FPGA实现

激光杂志 2024年

作者：何继爱石麟泰辛家乐兰州理工大学计算机与通信学院

激光测量技术普遍应用于工业焊接、质量控制等领域中。针对激光条纹图像在存储和传输过程中所面临的存储空间受限和传输速度缓慢等问题，提出了一种基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array， FPGA)的图像无损压缩系统。首... 详细信息

激光测量技术普遍应用于工业焊接、质量控制等领域中。针对激光条纹图像在存储和传输过程中所面临的存储空间受限和传输速度缓慢等问题，提出了一种基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array， FPGA)的图像无损压缩系统。首先，利用Hampel滤波滤除图像噪声，通过灰度统计的方法实现条纹识别。然后，结合高斯加权窗口技术改进JPEG-LS(Joint Photographic Experts Group-Lossless)算法，提高像素估计的准确度。最后，在Artix-7系列FPGA平台上进行实验验证，实验结果表明平均压缩率为25%，系统成本降为原来40%的基础上实现232Mpixles/s的压缩速率。

关键词：线激光现场可编程门阵列图像压缩 JPEG-LS

车联网边缘场景下基于免疫算法的计算卸载优化

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吉林大学学报（工学版） 2024年第1期54卷 221-231页

作者：朱思峰蔡江昊柴争义孙恩林天津城建大学计算机与信息工程学院天津300384 天津工业大学计算机科学与技术学院天津300387

为了解决如何在降低车载终端计算时延的同时保证服务器的低能耗和负载均衡问题,本文首先构建了基于车对车通信的系统模型、时延模型、负载均衡模型、能耗模型和目标优化模型;然后提出了一种基于多目标免疫优化算法的计算卸载方案;最后... 详细信息

为了解决如何在降低车载终端计算时延的同时保证服务器的低能耗和负载均衡问题,本文首先构建了基于车对车通信的系统模型、时延模型、负载均衡模型、能耗模型和目标优化模型;然后提出了一种基于多目标免疫优化算法的计算卸载方案;最后将本文方案与多种卸载方案进行了对比实验。实验结果表明,本文方案能够有效降低用户的平均卸载时延,优化服务器之间的工作负载并有效降低能耗,且性能较各卸载方案有所提升。

关键词：车联网边缘计算计算卸载车对车通信免疫算法

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异质网中基于邻居节点和元路径的推荐算法

计算机工程与设计 2024年第7期 2050-2056页

作者：贵向泉张榕榕李立兰州理工大学计算机与通信学院

针对现有模型对异质信息网络(heterogeneous information network, HIN)信息提取大部分依赖于元路径，缺乏元路径信息补充以及很少学习异质图中复杂的结构信息等问题，提出一种异质网中基于邻居节点和元路径的推荐算法(NMRec)。提取用... 详细信息

针对现有模型对异质信息网络(heterogeneous information network, HIN)信息提取大部分依赖于元路径，缺乏元路径信息补充以及很少学习异质图中复杂的结构信息等问题，提出一种异质网中基于邻居节点和元路径的推荐算法(NMRec)。提取用户和物品邻居节点补充元路径缺失的信息，以卷积的方式捕获节点之间丰富的交互，通过注意力机制得到节点和元路径的嵌入表示，拼接用户、物品、邻居节点及元路径进行TOP-N推荐。在两个公开数据集上的实验结果表明，NMRec推荐性能良好，对推荐结果有良好的可解释性，与7种推荐基准算法相比，NMRec在评价指标Pre@10、Recall@10、NDGG@10上至少提升了0.21%、29%、1.46%。

关键词：异质信息网络表示学习元路径邻居信息注意力机制卷积神经网络推荐系统

面向56 Gb/s高速SerDes接收机DSP设计

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计算机工程与科学 2024年第7期 1202-1209页

作者：胡小月王强吕方旭许超龙张锦国防科技大学计算机学院长沙理工大学计算机与通信工程学院

高速接口芯片是高性能互连网络通信中的一款重要IP,针对56 Gb/s四脉冲幅度调制信号在高性能互连网络背板通信中，由于传输距离长信道衰减严重导致误码率高的问题，提出一种面向56 Gb/s高速Serdes接收机DSP设计。该DSP采用64路并行结构... 详细信息

高速接口芯片是高性能互连网络通信中的一款重要IP,针对56 Gb/s四脉冲幅度调制信号在高性能互连网络背板通信中，由于传输距离长信道衰减严重导致误码率高的问题，提出一种面向56 Gb/s高速Serdes接收机DSP设计。该DSP采用64路并行结构，通过16抽头前向反馈均衡器，以及1抽头预判决反馈均衡器对接收端数字化后的信号进行处理；采用基于K-均值聚类算法生成动态变化的判决电平并结合最小均方误差算法，能够处理15～35 dB不同信道衰减下的均衡问题。为了验证算法的性能，还搭建了一个基于模拟前端芯片和现场可编程门阵列的实验验证平台。实验结果表明，在信道衰减为15～35 dB@14 GHz,速率为56 Gb/s的条件下，误码率均小于5e-10。

关键词： K-均值算法前向反馈均衡预判决反馈均衡自适应均衡

面向现代GPU的Winograd卷积加速研究

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电子学报 2024年第1期52卷 244-257页

作者：童敢黄立波吕雅帅国防科技大学计算机学院湖南长沙410073 华为技术有限公司北京100031

卷积运算是现代卷积神经网络中必不可少的组成部分,同时也是最耗时的.为了解决卷积算子的性能问题,包括快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)和Winograd在内的快速卷积算法被提出. Winograd卷积可被用于提高小卷积核的推理性能,... 详细信息

卷积运算是现代卷积神经网络中必不可少的组成部分,同时也是最耗时的.为了解决卷积算子的性能问题,包括快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)和Winograd在内的快速卷积算法被提出. Winograd卷积可被用于提高小卷积核的推理性能,是目前卷积神经网络中的主流实现方法 .然而,Winograd卷积在许多高度优化的深度神经网络库和深度学习编译器中的实现比较低效.由于Winograd卷积的四个阶段的复杂数据依赖关系,面向GPU对其进行优化非常具有挑战性.本文针对现代GPU体系结构优化了Winograd卷积算子的性能.本文提出了Winograd计算阶段的等价变化及其利用Tensor Core进行计算的无同步实现,并进一步提出了利用不同GPU内存层级的部分计算核融合方法 PKF(Partial Kernel Fusion).基于张量虚拟机(Tensor Virtual Machine,TVM)和代码重构器PKF-Reconstructor(Partial Kernel Fusion Reconstructor),实现了高性能的Winograd卷积.对真实应用中卷积神经网络的卷积算子的评估表明,与cuDNN相比,本文所提算法实现了7.58~13.69倍的性能提升.

关键词： Winograd卷积低精度部分计算核融合卷积加速 GPU内存层级 Tensor Core

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多叠加导频OTFS系统低峰均比信道估计

电讯技术 2024年

作者：何继爱刘涛王乐王婵飞兰州理工大学计算机与通信学院

针对现有信道估计方案导致正交时频空间(Orthogonal Time Frequency Space， OTFS)调制系统峰均功率比(Peak-To-Average Power Ratio， PAPR)高或频谱效率(Spectrum Efficiency， SE)低的问题，提出一种多叠加导频的低PAPR、高SE信道估计方法。发送端利用时域正交性和离散傅里叶域相位的随机性，在时延多普勒域中嵌入与数据相叠加的五导频符号的导频图案实现低PAPR，提高SE。接收端以数据符号与噪声之和的能量均值为基准，实现导频信号检测，同时根据每个导频的不同位置信息恢复出存在相位旋转的数据信号，基于能量准则，利用多个独立的接收信号进行联合信道估计，以降低数据符号的干扰，并采用消息传递算法进行数据恢复。结果表明，该方法比单叠加导频信道估计的PAPR低，同时较嵌入式导频信道估计的SE提高约14.4%。

关键词：正交时频空间调制峰均功率比时延多普勒域多叠加导频信道估计

基于SSA-ELM神经网络的室内可见光定位系统

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光通信研究 2024年

作者：贾科军牛振于凯张志聪彭铎曹明华兰州理工大学计算机与通信学院

【目的】针对极限学习机（ELM）神经网络在室内可见光定位中收敛不稳定，易陷入局部最优状态，导致定位精度降低的问题。【方法】文章引入麻雀搜索算法（SSA）确定ELM神经网络的初始权值和阈值，提出SSA-ELM神经网络算法。首先，采集定... 详细信息

【目的】针对极限学习机（ELM）神经网络在室内可见光定位中收敛不稳定，易陷入局部最优状态，导致定位精度降低的问题。【方法】文章引入麻雀搜索算法（SSA）确定ELM神经网络的初始权值和阈值，提出SSA-ELM神经网络算法。首先，采集定位区域内接收信号强度（RSS）与位置信息作为指纹数据。然后，训练SSA-ELM神经网络并得到预测模型，将测试集数据输入预测模型得到待测位置的定位结果。最后，设计了仿真实验和测试平台。【结果】仿真结果表明，在立体空间模型0、0.3、0.6和0.9 m4个接收高度，平均误差分别为1.73、1.86、2.18和3.47 cm，与BP、SSA-BP、ELM定位算法相比，SSA-ELM定位精度分别提高了83.55%、45.71%和26.26%，定位时间分别减少了36.48%、17.69%和6.61%。实验测试表明，SSA-ELM神经网络算法的平均定位误差为3.75 cm，比未优化的ELM神经网络定位精度提高了16.38%。【结语】SSA算法对ELM神经网络具有明显的优化作用，能够显著降低定位误差，减少定位时间。

关键词：可见光通信室内定位极限学习机神经网络麻雀搜索算法

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基于深度强化学习的边云协同任务卸载策略

计算机工程与设计 2024年第2期45卷 321-327页

作者：邓文贵文志诚欧静湖南工业大学计算机学院湖南株洲412000

为降低应用程序执行的时延和能耗,针对移动边缘计算环境,提出一种边云协同场景下基于深度强化学习的任务卸载策略。通过建立边云协同架构下的网络模型、通信模型及计算模型,以最小化时延和能耗为系统目标,设计基于深度强化学习的DQN卸... 详细信息

为降低应用程序执行的时延和能耗,针对移动边缘计算环境,提出一种边云协同场景下基于深度强化学习的任务卸载策略。通过建立边云协同架构下的网络模型、通信模型及计算模型,以最小化时延和能耗为系统目标,设计基于深度强化学习的DQN卸载策略,将每个用户产生的任务独立高效地放置在本地、服务器或者云端进行计算,并将计算结果与其它方法进行比较。实验结果表明,相较其它基线算法,该方法能更有效减少任务执行的开销,得到更优的卸载策略。

关键词：移动边缘计算任务卸载边云协同深度强化学习系统模型时延能耗

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基于无波长偏移光学相位共轭的信号损伤补偿

光学学报 2024年第7期44卷 44-50页

作者：巩小雪肖汶玲张琦涵张天天尹星郭磊重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 东北大学计算机科学与工程学院辽宁沈阳110819

为了解决强度调制-直接检测正交频分复用(IM-DD OFDM)光通信系统中由光纤色散和非线性效应导致的传输性能下降的问题,提出利用正交偏振泵浦非简并四波混频(NFWM)产生的无波长偏移光学相位共轭(OPC)波对系统中的信号损伤进行光域补偿。... 详细信息

为了解决强度调制-直接检测正交频分复用(IM-DD OFDM)光通信系统中由光纤色散和非线性效应导致的传输性能下降的问题,提出利用正交偏振泵浦非简并四波混频(NFWM)产生的无波长偏移光学相位共轭(OPC)波对系统中的信号损伤进行光域补偿。首先在理论上推导了利用正交偏振泵浦NFWM生成OPC波的原理,基于上述原理,设计了无波长偏移OPC实现方式,在正交偏振态上得到与原信号波长完全一致的OPC波。然后对影响生成OPC波功率的因素进行了具体分析。最后依据优化参数设置,进行仿真验证,结果表明所提系统能够以114.375 Gbit/s的传输速率在长度为240 km的标准单模光纤链路中传输。

关键词：光通信强度调制-直接检测正交频分复用色散补偿非线性抑制光学相位共轭

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