应用于忆阻器阵列存内计算的低延时低能耗新型感知放大器

存内计算(Computing In Memory,CIM)在人工智能神经网络的卷积运算方面具有巨大的应用潜力。基于忆阻器阵列的多位存内计算由于具备写入速度快、与互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)工艺兼容等特点,有望成为解决“内存墙”的有效手段。然而,当前多位存内计算电路架构面临输出延时高和能耗大的问题,主要原因为传统感知放大器的性能制约,为此本文提出了一种低延时低能耗多位电流型感知放大器(Low-delay Low-power Multi-bit Current-mode Sense Amplifier,LLM-CSA),通过减少传统CSA电路工作状态数量、简化工作时序来优化功能;采用新型低位检测模块的电路设计思路,来多层次系统性地降低输出延时并优化能耗。使用中芯国际40 nm低漏电逻辑工艺(SMIC40 nm LL),利用Cadence电路设计平台,仿真验证所提LLM-CSA的功能和延时-能耗性能。通过对比分析发现:LLM-CSA比传统CSA输出延时降低1.42倍,能量消耗降低1.56倍。进一步地,以一种4 bit输入、4 bit权重、11 bit输出的忆阻器阵列多位存内计算架构为应用,对比验证所提LLM-CSA的性能:与基于传统CSA的存内计算系统相比,新架构延时降低1.18倍,能耗降低1.03倍。LLM-CSA的提出对促进感知放大器设计思路和忆阻器阵列存内计算架构的发展,具有一定的理论和现实意义。

5G BWP基带信号低延时产生技术研究

针对5G系统大带宽下采用频域插值和时域插值方法实现带有循环前缀的正交频分复用(Cyclic Prefix Orthogonal Frequency Division Multiplexing,CP-OFDM)调制带来的高时延问题,提出了一种满足5G系统低时延要求的宽带(Bandwidth Part,BWP)基带信号产生方法。该方法采用CP直接输出预处理技术,可提前一个符号时间输出5G基带信号,采用时域速率匹配技术可大幅度地降低基带处理时延,满足5G系统对宽带滤波器组多载波技术(Filter-Bank MultiCarrier,FBMC)信号产生的高速率、低时延的要求,可用于5G系统物理层信号发生单元,以及5G测试的终端模拟器中。

基于前向纠错的自适应低延时传输机制

针对无线网络中视频传输的延时以及用户数据报协议(User Datagram Protocol,UDP)因丢包造成的视频质量大幅下降问题,提出一种基于前向纠错的自适应低延时(Adaptive Low-Latency Forward Error Correction,AL-FEC)传输机制。该机制通过前向纠错方案避免在使用UDP协议传输过程中因丢包而造成的视频失真卡顿现象,通过发包策略及自适应冗余度达到降低端到端时延并提高视频传输质量的目的。根据当前的网络状况以及视频帧特性确定需要发送的源包个数,利用接收包接收到的数据包信息实时估计网络状况,从而根据网络波动情况动态更新冗余包比例。大量实验结果表明,相较于静态的前向纠错机制,AL-FEC能够使得平均端到端时延降低40~50 ms,在高丢包率情况下,视频的峰值信噪比(Peak Signal to Noise Ratio,PSNR)提高5~8 dB。

基于自适应蚁群的无线传感网络低延时远程通信路由优化方法

以往的无线传感网络低延时远程通信路由优化方法未考虑到数据传输的时长,导致网络通信效率低下.因此,设计了基于自适应蚁群的无线传感网络低延时远程通信路由优化方法,计算网络数据传输的长度,构建无线网络远程通信模型.通过计算构建模型数据传输的平均时长,设定路由优化目标函数.在自适应蚁群算法的支持下,计算出遍历节点的概率,通过自动寻优机制遍历路由节点.在上述基础上,设定路由优化判定矩阵,实现低延时远程通信路由优化.在实验测试中,和以往的无线传感网络低延时远程通信路由优化方法相比,设计的基于自适应蚁群算法的无线传感网络低延时远程通信路由优化方法在100%网络负载下,平均网络延时为3.6 s,提高了通信效率.

低延时智能监控系统设计与实现

国内市场针对机器人监控系统的设备大多较为繁琐且功能单一,且无法第一时间获取监控范围内的相关信息的情况。针对智能机器人安防系统的实际需求,设计了一种低延时智能监控系统。利用软硬件结合的方式,可通过任意流媒体播放器实现远程监控第一时间掌握周围信息。该系统在相同网络环境下与海康威视官方系统远程视频传输延时相比,相差约110毫秒,满足智能移动机器人视频监控实时传输的需求。

低延时视频通话技术在新闻云采访中的应用

随着流媒体传输技术的日益发展,高质量低延时的视频通话方案应运而生,轻量化、便捷性、高机动性的制作设备成为主流。本文以《重庆专访》节目为例介绍了新闻采访类节目制作运用轻量级、全IP化设备进行云录制的系统方案。全文详细叙述了低延时视频通话技术在广电行业的应用,重点介绍了云采访系统设计方案,最后就云采访方案提出总结与期望。

卫星定位通信过程信号低延时传输方法

常规的卫星定位信号传输方形式为共享通道式传输,易导致信号发送与传输时延较长。基于此,本研究设计了卫星定位通信信道特性模型,并以低延时为核心目标,建立了新的信号传输方法。首先,建立卫星定位通信信道特性分析模型,获取信道的自由空间损耗。然后,对通信信号进行滤波处理,降低噪声信号的影响,并采用相干与非相干解调方法解调信号,获取解调后的基带信号。最后,基于无线通信传输原理,多维度设计通信信道低延时传输方案。结果表明:应用该方法后,在信号传输量不断增加的环境下,信号发送与传输时延均较低,低延时传输效果优势显著。

一种低延时鲁棒功率下垂控制方法

在分析多逆变器并联功率分配机理上,提出一种低延时鲁棒功率下垂控制方法。通过重新设计等效输出阻抗呈阻性,将下垂控制器中有功/无功功率进行解耦。在此基础上,对有功功率控制构造积分器1/s,设计Q-f/P-U'鲁棒下垂控制器及U'恢复机理,提高了逆变器输出功率对等效输出阻抗和线路阻抗的鲁棒性,解除了线路阻抗与功率制衡关系,实现了负荷功率按额定容量比精确分配。该策略未改变逆变器等效输出阻抗的相频特性,无需重新设计等效输出阻抗,降低了设计难度。同时,利用所提的低延时快速功率计算方法降低了功率计算引入的控制延时,提高了系统的动态性。仿真和实验均验证了所提方法的正确性和有效性。

一种基于多叶节点生成树的低延时数据融合调度算法

无线传感器网络是物联网信息采集的基础载体。数据融合技术在节省无线传感器网络资源的同时会引起较大的延时。在实时应用场景下,研究最小延时数据融合调度问题就非常关键。首先给出了最小延时数据融合调度问题的形式化描述,依据多叶节点融合树有利于增加同时传输的节点数量的思想,提出了一种基于多叶节点生成树的低延时数据融合调度算法(LDAS),该算法包括多叶节点数据融合树的构建阶段和融合调度阶段。最后通过仿真和对比证明了方案的有效性。

片上网络中低延时可扩展的路由器结构设计

为了满足片上网络中路由器能同时支持多个IP核的要求,并同时具有较好的延时性能,设计了一种分布式路由和仲裁的路由器结构。其中的仲裁模块根据当前路由器各输入端口的请求状态和下一路由器相应输入端口缓冲器的状态进行仲裁,此仲裁方法提高了数据包传输的成功率,从而降低了传输延时,使路由器具有良好的延时性能,同时仿真结果表明:该路由器在面积开销方面具有良好的可扩展性。

低延时远程串口通信系统设计

为了解决使用串口通信的工业设备升级成本高、延时高以及拓展性差等问题,从软件层面研究并设计了低延时远程串口通信系统。系统以嵌入式控制系统作为原串口数据的网关,通过Golang的多协程特性对多种串口的数据分别进行采集、封装、隔离并转换成以太网数据,简化程序的同时将数据的流向进行独立,使数据不会相互干扰。以太网数据通过由UDP协议结合KCP算法以及P2P传输通道组建的低延时通信链路完整地传输到客户端通信软件。客户端通信软件使用数据接口与驱动分离的构架,根据生产场景使用不同的通信模式将数据转发至不同接口。将所设计的系统与基于TCP协议的串口通信系统作了对比实验,结果表明本系统在传输延时方面存在优势,为低延时远程串口通信系统提供了有效的解决方案。

5G系统中低延时的FBMC调制方法

5G系统对带宽和时延提出了更高的要求,并采用新多址、新波形等关键技术。滤波器组多载波（FBMC）作为5G系统候选新波形之一,快速实现方法是当前研究热点。针对5G系统大带宽下采用IFFT＋PPN的FBMC调制方法带来的高延时,提出了一种满足5G系统低延时要求的宽带FBMC调制方法;该方法采用实虚分离处理技术把延时降到1/2,采用多通道处理技术把延时降低到通道数分之一,采用OQAM FBMC调制方式实现全速率传输,满足5G系统对宽带FBMC信号产生的高速率、低延时的要求,可用于5G系统物理层信号发生单元,以及5G测试的信号源中。

大数据查询过程机密数据低延时发布协议仿真

对大数据查询过程机密数据低延时发布协议,能够高效解决机密数据查询时间过长的问题。对大数据查询过程中机密数据低延时发布协议的研究,需要对机密数据矩阵按特征差异分为不同数据簇,以簇中心变动的相对距离确定低延时值,完成机密数据低延时发布协议。传统方法构建一个机密数据低延时信息特征模型,对低延时属性进行快速定位,但忽略了确定低延时值,导致发布协议效果不理想。提出基于曼哈顿度量的大数据查询过程机密数据低延时发布协议方法,用信息增益法对机密数据矩阵分类,对分类后的矩阵进行机密数据特征提取,并按特征差异分为不同数据簇,采用曼哈顿度量算法来衡量数据簇中心的前后变化,以簇中心变动的相对距离确定低延时值,通过比较低延时值与所选择的低延时阈值大小来判断机密数据的低延时情况。仿真结果表明,上述方法发布协议效果较理想,效率更高,耗时更少。

一种低延时的无线传感器网络MAC协议

针对典型无线传感器网络X-MAC协议在多跳环境下累积延迟问题,提出一种具有低时延的ExMAC协议。利用管理邻居节点工作周期和虚通道算法,使得虚通道中的所有节点近似于同步,从而减少数据传输延迟,而且不需要交换同步控制帧。仿真结果与X-MAC协议相比,减少了端到端的延迟和数据包冲突的几率,提高了网络的吞吐量。

非对称异步移动传感网中低延时邻居发现算法

邻居发现即通过一定的手段快速而有效地去感知与节点能够直接通信的一跳范围内的邻居的问题,是移动传感网(MSN)的重要部分。非对称异步MSN中,已有的算法需要大量的时间和能量去完成相互发现。针对此问题,基于信标与活动时隙分离的邻居发现模型,提出一种适用于异步对称场景的BMCS-A算法,信标在工作周期的不同时隙进行广播以保证邻居发现的确定性。其次,扩展BMCS-A,提出一种持续性广播的BMCS-B算法,节点在第一个子周期内持续性广播信标,接收到该信标的节点将自适应地调整信标的发送时刻以加快邻居发现过程。最后,实现协作式BMCS-B算法,基于已发现邻居的睡眠苏醒调度信息,节点主动发送信标去发现潜在的邻居。仿真实验结果表明,与Searchlight、G-Nihao和Disco相比,协作式BMCS-B将最坏发现时延分别降低了84.62%、85.71%和81.82%。

H.264 SVC扩展中FGS编码的低延时应用

在网络环境下视频能实时传输,如在视频会议系统中,最小的延时是保证参会者很好交互的重要条件.本文对几种FGS层编码的低延时应用的方案进行了评述,并对各种方法进行了测试,给出了试验结果.最后指出了H.264SVC扩展中FGS层编码对于低延时应用的发展方向.

遥测系统中喷泉码的低延时改进算法

针对喷泉码应用于遥测系统时存在较大系统延时的问题,在对其延时特性进行分析的基础上,提出了一种改进的编译码算法。当编码器接收到部分数据符号时,按照预先制定的度选取策略和符号选取策略,选择当前编码符号的度和生成该编码符号的数据符号进行编码。该算法以减小编码延时为目标,通过分析编码符号发送速率的稳定性和可容忍的最长信号闪断时间可确定合理的编码延时。仿真得到了不同丢符号率下的编码延时、系统延时和所需的编码冗余,结果表明,与传统方案相比,改进方案的编码延时减小了一半以上。通过理论分析和仿真验证,得出了改进算法可明显减小基于喷泉码的遥测系统延时的结论。

一种低能耗低延时的无线传感器网络MAC协议

传感器网络中数据从多个源节点向sink节点的转发形成数据汇集树,针对此汇集树提出低能耗低延时的LD-MAC(Low-Delay MAC)协议,解决以往MAC协议中能耗和延时的矛盾问题。LD-MAC一方面采用异步duty cycle机制降低能耗,另一方面,从源到sink节点的转发路径上的节点逐个推迟帧的发送起始时间,依次进行接收与发送,减少数据在传输过程中的延时。分析和实验表明LD-MAC较好地解决了能耗和延时的矛盾问题。

大数据流计算环境下的低延时高可靠性的资源调度方法

在大数据处理过程中,如何保证流数据处理的可靠性及实时性变得日益重要。本文使用数据流图(DSG)对大数据流应用过程进行描述,并将DSG表示为扩展的Petri网以便对数据流过程进行建模。提出了基于CPU利用率平均变化率的资源熵算法计算资源组可靠性,并根据资源熵算法提出了基于时间和可靠性的资源调度算法(TRS-SCHE)以获得高可靠性、低延时的资源调度方案。通过仿真实验,模拟实现soda交通大数据分析应用并进行资源的调度,验证了TRSSCHE相比于Storm隔离调度算法在响应时间、请求失败率和算法时间复杂度方面的优势。

基于SPCB的处理器直连低延时PCS的设计实现

SERDES(串行解串)技术因其传输速率高、抗干扰能力强等优点已成为主流的高速接口物理层规范。但由于上层PCS(物理编码子层)需设置弹性缓冲、编解码等功能,导致系统传输延时较高,无法直接应用于处理器直连等延迟敏感应用领域。介绍了一种基于同源相位补偿缓冲(Synchronous Phase Compensation Buffer,SPCB)的PCS架构的设计实现,可应用于延时敏感的SERDES接口传输系统。该架构具有高吞吐率和超低延时的特点,通过定制的SPCB,单通道32Gb/s时,发送与接收通路传输延时为10ns左右,约为业界典型PCS方案的一半,达到Intel与AMD并行CPU直连接口(QPI和HT)的延时水平。该PCS架构可通过28nm/16nm/7nm工艺物理实现,已应用于多款国产处理器直连接口。