In communication systems, Autoencoder (AE) refers to the concept of replacing parts of the transmitter and receiver by artificial neural networks (ANNs) to train the system end-to-end over a channel model. This approach aims to improve communication performance, especially for varying channel conditions, with the cost of high computational complexity for training and inference. Field-programmable gate arrays (FPGAs) have been shown to be a suitable platform for energy-efficient ANN implementation. However, the high number of operations and the large model size of ANNs limit the performance on resource-constrained devices, which is critical for low latency and high-throughput communication systems. To tackle his challenge, we propose a novel approach for efficient ANN-based remapping on FPGAs, which combines the adaptability of the AE with the efficiency of conventional demapping algorithms. After adaption to channel conditions, the channel characteristics, implicitly learned by the ANN, are extracted to enable the use of optimized conventional demapping algorithms for inference. We validate the hardware efficiency of our approach by providing FPGA implementation results and by comparing the communication performance to that of conventional systems. Our work opens a door for the practical application of ANN-based communication algorithms on FPGAs.


翻译:在通信系统中,自编码器(AE)指用人工神经网络(ANN)替代发射机和接收机部分功能,通过信道模型实现系统端到端训练的概念。该方法旨在提升通信性能,尤其适用于动态信道条件,但代价是训练与推理需承担高计算复杂度。现场可编程门阵列(FPGA)已被证明是能效型ANN实现的理想平台。然而,ANN的高运算量和庞大规模限制了其在资源受限设备上的性能表现,这对低延迟、高吞吐量通信系统至关重要。针对这一挑战,我们提出一种基于ANN的高效FPGA解映射方法,融合了AE的自适应能力与传统解映射算法的效率优势。在适应信道条件后,提取ANN隐式学习的信道特征,从而在推理阶段使用经优化的传统解映射算法。通过FPGA实现结果及与传统系统的通信性能对比,验证了该方法的硬件效率。本研究为ANN通信算法在FPGA上的实际应用开辟了道路。

0
下载
关闭预览

相关内容

【AAAI2023教程】嵌入式机器学习教程,
专知会员服务
37+阅读 · 2023年2月18日
【硬核书】稀疏多项式优化:理论与实践,220页pdf
专知会员服务
73+阅读 · 2022年9月30日
【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
128+阅读 · 2022年4月21日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Deep Compression/Acceleration:模型压缩加速论文汇总
极市平台
14+阅读 · 2019年5月15日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
AI/ML/DNN硬件加速设计怎么入门?
StarryHeavensAbove
11+阅读 · 2018年12月4日
【推荐】深度学习目标检测全面综述
机器学习研究会
21+阅读 · 2017年9月13日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月29日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月27日
Arxiv
37+阅读 · 2019年11月7日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | CFPO:用反事实策略优化提升多模态推理
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:43
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:31
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:11
《人工智能生成的零日漏洞:对未来作战的影响》
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
相关VIP内容
【AAAI2023教程】嵌入式机器学习教程,
专知会员服务
37+阅读 · 2023年2月18日
【硬核书】稀疏多项式优化:理论与实践,220页pdf
专知会员服务
73+阅读 · 2022年9月30日
【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
128+阅读 · 2022年4月21日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Deep Compression/Acceleration:模型压缩加速论文汇总
极市平台
14+阅读 · 2019年5月15日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
AI/ML/DNN硬件加速设计怎么入门?
StarryHeavensAbove
11+阅读 · 2018年12月4日
【推荐】深度学习目标检测全面综述
机器学习研究会
21+阅读 · 2017年9月13日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员