一种支持多比特网络的电荷域存内计算电路

为了满足更多的应用场景,智能感知设备面临算力和功耗两方面的挑战。提出了一种支持多层多bit的CIM架构,平衡了高算力和低功耗的需求。该架构中的CIM单元本身具有性能优势,不仅支持架构的集成,并且取得了较好的系统性能。该CIM单元在标准的6T-SRAM的基础上,提出了一种由8个晶体管和一个金属-氧化物-金属(MOM)电容的CIM单元,其中MOM电容与SAR ADC中的电容进行了复用,节约了功耗和面积。在电荷域实现了有符号数的乘累加(MAC)计算操作,并将ResNet14网络部署到了该CIM架构中,实现了1w4a和4w4a的计算。基于40 nm CMOS工艺完成设计实现,片上容量为576 kB,在10 MHz工作频率下可以实现358.154 GOPS的吞吐率和41 TOPS/W的后仿能效。

基于小波域HMM模型的稳健多比特图像水印算法

稳健性是多比特图像水印的关键问题之一,提出了一种基于小波域隐马尔可夫模型(hiddenMarkovmodel,简称HMM)的多比特图像水印算法,该算法的主要特点为:(1)利用向量HMM模型精确描述图像小波系数间的统计特性,基于此统计模型的水印盲检测系统较之传统的相关检测器,在性能上有显著的提升;(2)结合视觉掩盖特性,自适应地调整水印嵌入强度,使之在一定的嵌入强度下,视觉主观失真较小;(3)提出了一种适合隐马尔可夫模型树型结构的多比特数据优化嵌入策略和最大似然检测.数值仿真结果表明,该算法可以较好地利用图像小波域的低频子带以实现较大容量图像水印的嵌入,并在抵抗Stirmark平台攻击,如JPEG压缩、加噪、中值滤波和线性滤波等方面具有很强的稳健性.

基于R-LWE的密文域多比特可逆信息隐藏算法

密文域可逆信息隐藏是一种以密文为载体进行信息嵌入与提取,同时能够对嵌入信息后的密文进行无失真解密并恢复出原始明文的信息隐藏技术,具有隐私保护与信息隐藏双重功能,在密文域数据处理与管理中具有较好的应用前景.因此,提出了一种基于R-LWE(ring-learning with errors)的密文域多比特可逆信息隐藏方案.首先使用R-LWE算法对载体明文进行快速高强度加密,然后通过对单位比特明文在密文空间映射区域的重量化以及对应密文的再编码,实现了在密文中嵌入多比特隐藏信息;嵌入信息时,根据加密过程中的数据分布特征来进行嵌入编码,保证了加解密与信息提取的鲁棒性;解密与提取信息时,先计算量化系数,而后采用不同的量化标准分别进行解密或信息提取,实现了解密与提取过程的可分离.分析方案的正确性时,首先推导方案出错的概率,说明了算法中引入的噪声的标准差对方案正确性的影响,然后结合理论分析与实验得出了保证方案正确性的噪声标准差的取值区间;通过推导嵌入后密文的分布函数,分析密文统计特征的变化,论证了密文中嵌入隐藏信息的不可感知性.实验结果表明:该文方案不仅能够实现嵌入后密文的无差错解密与秘密信息的可靠提取,并且单位比特明文在密文域能够负载多比特隐藏信息,密文嵌入率最高可达到0.2353bpb.

基于随机分布的多比特Trie树IP数据包分类算法研究

在无冲突散列算法和多比特Trie树算法的基础上,提出了一种基于随机分布的IP分类算法,该算法的核心有3点:一是基于目的/源端口和协议域构造无冲突散列,由于该三域的组合数目非常少,避免了空间爆炸;二是将目的/源IP连成比特串后分为4块,每块16bit,并将其中一块映射到一随机空间,将随机数和其余3块进行异或,获得分类索引值,并用此值生成多比特Trie树,一般情况下减小了空间和时间复杂度;三是在Trie树终点存放最终分类规则的索引值,为了保证查找到的规则的正确性,对每一个索引值的源/目的IP地址均匹配一次。通过以上3点改进一般要降低算法的时间复杂度和空间复杂度,通过仿真,当对10000条分类规则进行包分类时,该算法的包分类速度可以达到2Mpacket/s,所消耗的最大内存为1MB。

无线传感器网络中基于多比特量化的极大似然分布式估计方法

在无线传感器网络背景下的分布式估计中,由于传输网络对发送功率和传输带宽的限制,压缩信源冗余、降低通信数据量便成为一个重要的课题.为此,本文提出了一种基于多比特量化观测的分布式估计方法(MQS),利用渐进性能作为优化准则构造量化阈值优化问题,运用粒子群算法对其进行求解得到最优量化阈值,给出了克拉美罗下界的解析表达式,并与均匀量化方法(UQS)和未量化方法(NQS)进行对比.理论分析和仿真实验表明,MQS的性能优于UQS.当量化深度增大到3时,MQS的估计性能十分接近NQS的估计性能.

基于三层级低开销的FPGA多比特翻转缓解技术

商用现货型FPGA被认为是解决目前空间应用对处理能力需求不断增加的唯一途径,由于其对多比特翻转的敏感性,需要针对空间应用的单粒子效应采取专门的设计加固技术。提出了基于用户逻辑层、配置存储器层和控制层3个层级的容错技术框架。在用户逻辑层,提出了一种新型的低开销的FTR策略用于用户逻辑的错误检测;在配置存储器级,提出了基于模块和帧的动态部分可重构策略用于处理配置存储器的错误;在控制级,以Xilinx ZYNQ片上系统型FPGA为目标,利用其嵌入的硬核处理器进行基于检查点和卷回体制的电路状态保存和恢复。整个容错技术框架在7级流水的LEON3开源器处理器中进行了故障注入的试验验证,试验结果显示在增加85%的LUT资源和125%的触发器资源使用条件下,99.997%注入的故障得到了及时纠正。

哈希表和多比特Trie相结合的IPv6分阶段路由查找算法

IPv6具有128位的地址长度、无分类编址,这使得IPv6网络中的核心路由器路由查找处理负担更重、要求更高,已有的基于IPv4的路由查找算法扩展到IPv6后无法适应新的需求,需要建立新的基于IPv6的路由查找算法.在分析了IPv6地址前缀长度和分布特点的基础上,提出一种哈希表和多比特Trie(retrieval)相结合的IPv6路由查找算法.算法首先根据地址前缀值来进行分类,然后针对常用的地址前缀值,以48比特为路由查找起点,分阶段、高效的进行路由查找,对于非常用的地址前缀值采用直接哈希查找.算法仿真表明,在大多数情况下,只需要一次存储器访问,就能查找到下一跳路由信息,算法查找效率高.算法结构简单,易于硬件实现.

基于哈希表与多比特树的路由查找算法

网络带宽的急剧增加对处于网络节点的路由器设备数据转发速度提出了更高的要求。为此，将哈希表和多比特树相结合，提出一种新的路由查找算法。根据路由前缀的长度将路由表项分层存储在固定的三层Tree中，采用哈希表存储路由下一跳的信息，根据目的IP地址在三层Tree结构中按最长前缀匹配的原则进行快速路由表项定位，并通过表项的信息在对应的哈希表中读取下一跳信息，进行数据转发。在多核平台上的测试结果表明，该算法在百万条路由环境下可达到双向10GB／s的速度，平均查找次数介于1～2次之间，平均延时小于30μs。

基于多比特带通△∑调制器的射频数字功放

为提高射频功放的线性和效率,提出了一种基于多比特带通△∑调制器(BPDSM)的射频数字功放结构并给出了BPDSM的设计方法。针对调制器CRFB实现结构中关键路径过长的问题,利用重定时、流水线和超前计算等技术对实现结构进行了改进,将BPDSM的实现速率提高至200 MHz。提出了多电平开关功放的电路结构,将多个具有独立电源的开关功放单元进行串联,实现了对BPDSM输出多比特脉冲信号的高效开关放大。最后,利用FPGA器件及分立元件实现了频率为30 MHz的数字功放,输出功率为10 W时效率达到60%。

两类基于容错学习的多比特格公钥加密方案

作为后量子密码的经典困难问题,LWE多用于设计各种基于格的公钥加密算法和密码协议。GENTRY等人基于LWE假设提出了对偶版本的Regev加密方案,即GPV加密方案,进一步推动了格公钥密码的发展。当前的密码算法构造多利用Regev方案或GPV方案作为基础密码学组件。然而,现有的基于格公钥加密方案的研究多集中在单比特加密,对于多比特加密的格公钥加密方案,通常采用两种简单的方式得到,或者通过直接对矩阵加密获得,或者通过累加迭代单比特加密方案获得。以上两种计算开销大且效率低下。文章受LI等人构造的多比特全同态加密方案启发,分别构造了两类新的公钥,使其公钥中包含了多个LWE实例,而不再只含有一个LWE实例。进而利用两种新的公钥,分别以Regev加密方案和GPV加密方案作为基础密码学组件,构造了两类格基多比特加密方案,并在LWE假设下,证明两个方案是选择明文安全的。

一种可抵抗局部几何攻击的多比特水印算法

该文提出一种新的可抵抗局部几何攻击多比特水印算法,算法采用快速相关攻击技术进行解码。水印的二进制比特序列作为初态输入到线性反馈移位寄存器中,输出序列嵌入到三角形中,三角形根据尺度空间的Harris特征点检测器和Delaunay三角剖分得到。提取时依靠相关攻击强有力的纠错性能,恢复出隐藏在嵌入区域中的水印。试验表明:该算法对旋转缩放平移、剪切、甚至StirMark中的随意变形攻击以及JPEG压缩、滤波等都具有强鲁棒性。

多比特相位量化器的优化设计

雷达技术的进步 ,对多比特相位量化数字射频存贮提出要求 .讨论相位量化数字射频存贮的关键器件———模数变换器 (亦称相位量化器 )的优化设计方法 .以 4bit相位量化为例 ,提出相位量化器的拓扑结构和编码方法 .该拓扑结构具有对称性 ,消除负载不平衡对量化精度的影响 ;编码的目的在于减少贮频信道数 ,简化数字射频存贮的结构 .

多比特相位量化数字射频存贮技术及寄生电平

该文讨论多比特相位量化的原理和方法,给出易于单片集成的相位量化器的拓扑结构形式;研究了影响寄生电平的因素,给出了寄生电平与量化比特数的表示式,并着重讨论了相位量化器输入的I,Q信号幅、相不平衡对寄生电平的影响。

支持多比特加密的全同态加密体制设计

现有全同态加密体制普遍存在密文尺寸较大和采用单比特加密所导致的效率较低问题。在Gentry等人提出的全同态加密体制(简称GSW13体制)的基础上,通过修改其展开方式,利用近似特征向量技术,提出了一种新的全同态加密体制。在随机喻示模型下,将新体制的安全性归约到判定性容错学习问题(decisional learning with errors,DLWE)的难解性,给出了其正确性和安全性的证明。又在不改变系统参数的条件下,采用多比特加密,对新体制进行优化。与GSW13体制相比,新体制的密文尺寸减小61.47%,加密运算量减少68.97%。新体制不仅减小密文扩张,而且减少同态运算计算次数,从而提高了体制效率。

基于多比特全同态加密的安全多方计算

本文中,我们首先证明了李增鹏等人提出的多比特多密钥全同态加密方案(MFHE)满足密钥同态性质,利用此性质,可以通过门限解密得到最终解密结果.使用该方案,我们设计了一个在CRS模型下和半恶意攻击者模型下安全的三轮多方计算协议(MPC).该安全多方计算协议的安全性是基于容错学习问题(LWE)的两个变种问题Ferr LWE和Some are errorless.LWE,而且,通过非交互的零知识证明,我们可以把半恶意攻击者模型下安全的三轮多方计算协议转变为在恶意模型下安全的三轮多方计算协议.

对多比特扩散码参数的研究

本文提出了Z2 上的矩阵的行间距、偏移量、极小行间距离度等概念 ,并得到了一些性质。在此基础上针对文献 [1]中所提出的多比特扩散码的参数δ1、δ、ρ作了较为深入的研究 ,得到了一些重要结论。这些结论对多比特扩散码、Hamming极小距离、极大距离可分码存在范围的研究都具有相当大的价值。

DS/CDMA多比特量化相关接收性能分析

分析了多比特量化相关接收时DS/CDMA系统的误比特性能 .在一般的DS/CDMA模型基础上 ,通过考虑量化噪声的作用 ,推导出了多比特量化相关接收时DS/CDMA系统的误比特率与量化比特数、用户数和信噪比的关系公式 。

基于直方图平移的多遍与多比特嵌入性能比较

为了提高基于直方图平移可逆数字水印算法的一遍嵌入容量,有些研究者提出了基于多比特嵌入策略的可逆水印算法,但这些算法未与已存在的单比特多遍嵌入算法进行性能比较。分析了影响基于直方图平移可逆水印算法图像质量的原因,并对多遍单比特和一遍多比特嵌入可逆水印算法的性能进行了理论比较,指出在嵌入容量相同的条件下,多遍单比特嵌入的图像质量明显优于一遍多比特嵌入算法。对大量的标准测试图像进行仿真实验,证明了理论分析的正确性,为设计基于直方图平移的可逆水印算法提供了参考依据。

多比特信息分布式检测优化研究

本文拓展了通常意义下多传感器组网分布式检测模型，允许各传感器向融合中心传输多比特信息。给出了Ｋｕｌｌｂａｃｋ分辨率意义下，确定最优多比特信息的方法，以利于改善系统检测性能。数值结果表明，多比特信息分布式检测方案是可行的。

多比特量化的音频DAC中模拟电路的设计

设计了一个高精度、低功耗音频Σ-Δ数模转换器(DAC)中的模拟部分电路.该DAC采用4 bit量化,不仅增强了调制器的稳定性,减小了功耗和占用面积,而且降低了系统对后端低通滤波器的要求.讨论了电路各模块的实现方法,并详述了开关电容、带隙基准源等产生非线性的关键模块的设计技术.基于SMIC 0.18μm混合信号CMOS工艺进行了流片验证,测试结果表明:芯片最大信噪失真比达89 dB,动态范围为96 dB,总功耗为19.1mW,其中不含缓冲器的功耗仅9.1 mW,样片良率为90%,实现了高精度、低功耗的性能.