一种用于执行线性变换的改进了的方法和装置，具有减少算术运算次数、简化的电路和低功率消耗等特点。该方法执行ＣＤＭＡ应用中出现的复数Ｕ－变换。该装置允许同时分析扩展因子不同的输入信号。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及数字信号处理领域。它引入了一种用于执行线性变换的改进的方法和装置，它具有减少的算术运算次数、简化的电路和低功耗。
技术介绍
在信号或数据处理中经常使用到线性变换。线性变换是从被认为是“输入向量”的n-维向量和被认为是“输出向量”的r-维向量产生。在许多应用中，输入向量由需要处理的给定信号的数字采样组成。不过线性变换的应用并不限于任何特定的领域，它对于每个科学
都是重要的并且要求它有高效的执行性能。从一组n-维向量集合(实数、复数或从任何标量字段)到一组r-维向量(在同一标量字段)的广义线性变换可以用r×n阶矩阵表示A=a11a12.....a1na21a22.....a2n...ar1arn]]>n-维广义输入列向量书写形式如下x=x1x2...xnP1]]>从输入向量x产生输出r维列向量y的线性变换是通过矩阵与下列公式给出的向量的乘积获得y=y1y2...yra11a12.....a1na21a22.....a2n...ar1arnx1x2...xn=]]>=a11x1+a12x2+.....+a1nxna21x1+a22x2+.....+a2nxn.........ar1x1ar2x2+.....+arnxn]]>线性变换的直接执行需要r×n次乘法和r×(n-1)次加法。二进制矩阵在本专利技术的发展和应用中特别重要。二进制双极矩阵在其元素中仅含有±1的值。今后它们将被称为U-矩阵。由U-矩阵表示的线性变换将被称作U-变换。在上述表示中，如果给定的变换为U-变换，则为了其直接执行需要r×(n-1)次加法/减法。另外一种类型的二进制矩阵为其元素中仅包含0，1值的矩阵。它们将被称作0-1矩阵。由0-1矩阵表示的线性变换被称为0-1变换。在上述表示中，对于0-1变换的直接执行平均将需要r×(n-1)/2次加法。在本文中，术语“二进制变换”将由上述二种形式的变换组成U-变换和0-1变换。为完成术语介绍，应该说明术语U-向量是指分量为±1值的向量，同样，分量为0，1值的向量被称作0-1向量。二进制变换的处理包括对输入向量的分量的加法和减法。它们在硬件上以电子专用集成电路(ASIC)来实现，需要诸如加法器和减法器这类元件。这类元件的使用是昂贵并且耗能的，它们的构造需要占用珍贵的区域。在许多
均不断地需要一种能够实现二进制变换的硬件而仅耗费少量资源。U-变换在数字信号处理的各方面均有广泛用途。它包括多种诸如图像处理和无线通信等通信技术。当前对于直接序列(DS)码多分址(CDMA)扩频通信系统在全球范围内引起日益增加的兴趣。IS-95标准是开发DS-CDMA系统的一个例子。在CDMA传输技术中，多用户数据在复合信号中被发出，然后在传输前与伪随机噪声(PN)码相乘，伪随机噪声(PN)码是一种具有随机噪声特性(诸如低度的交叉关系)的U-序列。扩展特性使传输能抵抗包括多通道噪声、抖动或检测在内的噪声。也施加了比信道编码长的扰频码。第二代(IS-95-B)和第三代(3G)宽带(WB)CDMA标准的传输方式要求接收机执行多编码检测。这是一种同时对组合信道(其中各信道原先按照不同信道编码扩展)进行去扩展的任务。这通过其中组成变换矩阵的扩展码通常是HADAMARD矩阵的行的U-变换的应用来完成。这是为了完成低资源消耗的计算任务所期望的有效U-变换技术的许多实例之一。存在几种改进特定类型的线性变换的已知机械装置。这里将提及从非常广泛范围内选出的少数相关实例。执行卷积并且在DSP中用作滤波器的Toplitz变换可以通过采用要求O(n·log2(n))次加法和乘法操作的典型快速傅里叶变换(FFT)算法有效地完成，其中n是域空间的维数。相比较而言，标准、直接的方法需要O(n2)次加法和乘法。详细可见在包括CDMA技术的数字信号处理中使用的U-变换特定形式是可以用HADAMARD矩阵表示Walsh-Harmard变换。HADAMARD矩阵可以递归地定义如下H1＝，H2=111-1,]]>且对于每个整数n、幂为2为H2n=HnHnHn-Hn]]>执行这种变换的一种低复杂度和能量耗费算法是快速Walsh-Hadmard变换(FWT)，它把用于n×n HADAMARD矩阵的加法/减法次数减少到n·log2(n)次。这在运算中提供了最佳的节省。在这种方法中基本原理相似于FFT的基本原理。U-变换一方面被本专利技术的另一特征所改进以适应执行TOPLITZ U-变换的有效方法和装置。这些变换代表与给定U-序列或复数U-序列的全部或部分卷积。Toplitz U-变换的无线通信应用包括初始时间同步和使用与实数或复数伪随机(PN)或黄金、U-序列卷积的搜索器。黄金序列是由两个PN序列的Z2和组成。以上本专利技术的二进制方面通过本专利技术的另一方面广义化为一种执行线性变换的有效方法和装置，它由具有相对较少数量的不同元素的r×n矩阵来表示。本专利技术的这种先进方面的应用包括复数U-变换和由带有{0，1，-1}元素的矩阵表示的线性变换。本专利技术这种广泛优选实施例将被称作广义消元法(GEM)。宽带CDMA和先进的DSP未来技术的其它可能的分支将得益于同时分析不同扩展因子下的输入信号。这将为可以同时接收不同信息(诸如传真、一般电话交谈和互联网数据)而不使网络过载的多编码信道所取代。本专利技术的另一方面是对于这些类型的线性变换提供有效的方法和装置。它包括本专利技术带有附加处理器的U-二进制方面的经修改的版本。为了发现在全局低速率加法中的各分布中应用U-二进制方法的配置，该附加处理器使用与所述U-二进制方法所需的加法次数有关的信息。本专利技术其它的主要应用包括无线多媒体系统个人卫星移动系统、基于GPS卫星的定位系统等等。在移动通信和其它移动、基于计算的系统中，减少用于线性处理的当前损耗是根本的。本专利技术在移动电话技术中的应用可以延长电池寿命、减少电路并且并且缩短响应时间。附图说明通过下面提出的结合附图的详细描述，本专利技术的特征、性质和优点将变得更加明显，附图中相同的符号具有相同的标识，其中图1示意地阐明了更新执行使用按照本专利技术优选实施例的0-1二进制变换矩阵的变换的装置所使用的存储器的内容的操作。图2示意地阐明了更新执行使用按照本专利技术优选实施例的U-变换矩阵的变换的装置所使用的存储器的内容的操作。图3示意地阐明了更新执行使用按照本专利技术优选实施例的Toplitz变换矩阵的变换的装置所使用的存储器的内容的操作。图4是按照本专利技术的优选实施例用于执行加法次数减少的线性变换的示例性装置的框图。图5阐明了按照本专利技术的一个实施例实现r×n U-矩阵A和n-维向量X的乘积的实例。详细说明在描述本专利技术的方法中有两个术语是基本的。第一个是相等向量。两个同样维数的非零向量中的一个是另一个的积，则它们在下文中被称作相等。该术语可被应用于给定矩阵中的两行或两列。第二个术语是给定矩阵中一列的首元素。本专利技术全文中使用的定义是在所述矩阵的每列中最上方下标的非零成份。该定义依赖于在给定矩阵中一致地使用的预先定义的列下标阶。随着新先导元素的重新定义产生新阶的重新定义。例如某一给定矩阵的先导元素可能是各列中最底下或最上方的非零元素，这取决于为此目的看来最方便的顺序。0本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改进线性变换性能效率的方法，该变换用实数或复数或有限字段上的至少一个ｎ－维输入向量的ｒ×ｎ矩阵来表示，其特征在于包括：在存储器中存储每个被省去的行和每个被选择的行之间的比；省去所述矩阵的零值行和输入向量的相应标量分量；标准化所述矩阵的每一列；从标准化的矩阵中相等列的组中产生经修改的向量；产生经修改的矩阵；以及获得输出向量。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：D叶林，D雷尼斯，A朵，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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