Deep Neural Networks (DNNs) have been successfully implemented across various signal processing fields, resulting in significant enhancements in performance. However, DNNs generally require substantial computational resources, leading to significant economic costs and posing challenges for their deployment on resource-constrained edge devices. In this study, we take advantage of spiking neural networks (SNNs) and quantization technologies to develop an energy-efficient and lightweight neuromorphic signal processing system. Our system is characterized by two principal innovations: a threshold-adaptive encoding (TAE) method and a quantized ternary SNN (QT-SNN). The TAE method can efficiently encode time-varying analog signals into sparse ternary spike trains, thereby reducing energy and memory demands for signal processing. QT-SNN, compatible with ternary spike trains from the TAE method, quantifies both membrane potentials and synaptic weights to reduce memory requirements while maintaining performance. Extensive experiments are conducted on two typical signal-processing tasks: speech and electroencephalogram recognition. The results demonstrate that our neuromorphic signal processing system achieves state-of-the-art (SOTA) performance with a 94% reduced memory requirement. Furthermore, through theoretical energy consumption analysis, our system shows 7.5x energy saving compared to other SNN works. The efficiency and efficacy of the proposed system highlight its potential as a promising avenue for energy-efficient signal processing.


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信号处理期刊采用了理论与实践的各个方面的信号处理。它以原始研究工作,教程和评论文章以及实际发展情况为特色。它旨在将知识和经验快速传播给从事信号处理研究,开发或实际应用的工程师和科学家。该期刊涵盖的主题领域包括:信号理论;随机过程; 检测和估计;光谱分析;过滤;信号处理系统;软件开发;图像处理; 模式识别; 光信号处理;数字信号处理; 多维信号处理;通信信号处理;生物医学信号处理;地球物理和天体信号处理;地球资源信号处理;声音和振动信号处理;数据处理; 遥感; 信号处理技术;雷达信号处理;声纳信号处理;工业应用;新的应用程序。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/sigpro/
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