[發(fā)明專利]一種數(shù)字通信系統(tǒng)中對(duì)定點(diǎn)數(shù)開平方并求倒數(shù)的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910060746.4
• 申請(qǐng)日: 2019-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN109885801A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓紫健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京是雅信息科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F17/10
• 分類號(hào): G06F17/10
• 代理公司: 南京睿之博知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32296
• 代理人: 周中民

本發(fā)明公開了一種數(shù)字通信系統(tǒng)中對(duì)定點(diǎn)數(shù)開平方并求倒數(shù)的方法，屬于通信領(lǐng)域。所述方法包括：輸入需要開平方并求倒數(shù)的定點(diǎn)數(shù)；根據(jù)輸入定點(diǎn)數(shù)計(jì)算一個(gè)移位位數(shù)；根據(jù)移位位數(shù)對(duì)所輸入定點(diǎn)數(shù)進(jìn)行移位；對(duì)移位后的定點(diǎn)數(shù)進(jìn)行高位截取；對(duì)截取結(jié)果計(jì)算開平方倒數(shù)；根據(jù)牛頓法對(duì)開平方倒數(shù)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化；根據(jù)移位位數(shù)計(jì)算一個(gè)放大倍數(shù)；根據(jù)放大倍數(shù)對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)放大，并將結(jié)果輸出。本發(fā)明通過上述方案，在輸入定點(diǎn)數(shù)據(jù)精度有限的前提下盡可能提高了輸出結(jié)果精度，同時(shí)通過復(fù)用硬件資源和引入查表等方式盡可能減少了硬件開銷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字通信領(lǐng)域，尤其是一種數(shù)字通信系統(tǒng)中對(duì)定點(diǎn)數(shù)開平方并求倒數(shù)的方法。

背景技術(shù)

在對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)進(jìn)行基帶信號(hào)處理的過程中，有時(shí)會(huì)遇到對(duì)信號(hào)進(jìn)行開平方并求倒數(shù)的需求。因?yàn)閿?shù)字通信系統(tǒng)的信號(hào)數(shù)據(jù)位數(shù)以及處理器的計(jì)算能力有限，所以對(duì)于開平方求倒數(shù)這種非線性計(jì)算，必須優(yōu)化算法以實(shí)現(xiàn)精度與效率之間的平衡。

目前較優(yōu)的開平方求倒數(shù)的解決方案被認(rèn)為是John Carmack提出的算法，該算法所針對(duì)的是現(xiàn)代通用計(jì)算機(jī)使用的32位IEEE-754標(biāo)準(zhǔn)格式浮點(diǎn)數(shù)。然而數(shù)字通信系統(tǒng)往往僅具備定點(diǎn)數(shù)處理功能，無法處理浮點(diǎn)數(shù)據(jù)。

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種針對(duì)定點(diǎn)數(shù)進(jìn)行開平方并求倒數(shù)的運(yùn)算方法，在輸入定點(diǎn)數(shù)據(jù)精度有限的前提下盡可能提高輸出結(jié)果精度，同時(shí)通過復(fù)用硬件資源和引入查表等方式盡可能減少硬件開銷。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了提高系統(tǒng)性能，本發(fā)明提供了一種數(shù)字通信系統(tǒng)中對(duì)定點(diǎn)數(shù)開平方并求倒數(shù)的方法。

發(fā)明內(nèi)容：本發(fā)明所提供的技術(shù)方案如下：

一種數(shù)字通信系統(tǒng)中對(duì)定點(diǎn)數(shù)開平方并求倒數(shù)的方法，該方法包括依次執(zhí)行的步驟(1)至(8)：

(1)獲取需要開平方并求倒數(shù)的定點(diǎn)數(shù)；

(2)根據(jù)定點(diǎn)數(shù)計(jì)算一個(gè)移位位數(shù)P；

(3)根據(jù)移位位數(shù)對(duì)定點(diǎn)數(shù)進(jìn)行移位，記移位后的定點(diǎn)數(shù)為x_shift；

(4)截取x_shift的高m位，記為x_shift&trim，m的取值范圍為且m為整數(shù)，表示輸入的定點(diǎn)數(shù)x_shift的位數(shù)；

(5)采用查表法搜索查找表，找到x_shift&trim的開平方倒數(shù)；所述查找表根據(jù)以下公式構(gòu)造：

其中，y_shift&trim表示該截取結(jié)果的開平方倒數(shù)；查表時(shí)，以x_shift&trim為查找地址；

(6)采用牛頓法對(duì)y_shift&trim進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果為：

(7)根據(jù)移位位數(shù)P計(jì)算一個(gè)放大倍數(shù)N，

(8)將y_shift放大N倍后輸出。

進(jìn)一步的，所述計(jì)算移位位數(shù)P的方法為：重復(fù)執(zhí)行遞歸運(yùn)算直至滿足遞歸終止條件；其中，遞歸運(yùn)算的公式為：