一種數據處理裝置製造方法
2023-10-17 14:29:39
一種數據處理裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種數據處理裝置，裝置用於求解n階對稱正定矩陣R對應的下三角矩陣L，其中，R=LDLh，D為對角矩陣，LH為L的共軛轉置矩陣，n為大於或等於2的整數，裝置包括：乘法器、累加器和加法器，裝置的輸入端連接乘法器的輸入端，乘法器的輸出端連接累加器的輸入端，累加的輸出端連接加法器的輸出端，裝置的輸入端也連接加法器的輸入端，加法器的輸出端用於向存儲器輸出矩陣數據，乘法器的輸出端也用於向存儲器輸出矩陣數據。裝置無需通過大量開方的運算，也能夠將對稱正定矩陣進行分解運算，降低了運算複雜度，節約了邏輯運算資源。
【專利說明】一種數據處理裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及通信【技術領域】，尤其是涉及一種基於科勒斯基（Cholesky)分解的數 據處理裝置。
【背景技術】
[0002] 在WCDMA移動通信領域中，線性最小均方誤差（Linear Minimum Mean Square Error，LMMSE)均衡算法主要用於對信道的估計。由於其能夠抑制噪聲，性能優良，在接收 機的數據接收過程中得到廣泛應用。
[0003] 在採用LMMSE均衡算法對信道進行估計的過程中，需要對利用導頻信道估計得到 的信道衰落因子進行去相關操作以去除收發端成型濾波器帶來的影響，獲得真實的信道衰 落因子，計算均衡係數。然而，這個求解過程涉及大量的矩陣運算，包括矩陣求逆運算、求 特徵向量運算等，算法複雜度高，運算量大。為了降低矩陣求逆等運算量，本領域技術人員 採用Cholesky分解算法對上述求解過程中出現的對稱正定矩陣進行矩陣分解。以下對 Cholesky分解算法進行介紹。
[0004] Cholesky分解算法是對一個η階對稱正定矩陣A進行分解，存在一個下三角矩陣 L，使A = L · Lh，L矩陣對角線上的數都是正實數，LH表示下三角矩陣L的共軛轉置矩陣。 Cholesky分解的基本計算公式如下：
【權利要求】
1. 一種數據處理裝置，其特徵在於，所述裝置用於求解η階對稱正定矩陣R對應的下 三角矩陣L，其中，R = LDLH，D為對角矩陣，LH為所述L的共軛轉置矩陣，η為大於或等於2 的整數，所述裝置包括：乘法器、累加器和加法器，所述乘法器的輸入端連接所述裝置的輸 入端，所述乘法器的輸出端連接所述累加器的輸入端，所述累加器的輸出端連接所述加法 器的輸入端，所述加法器的輸出端連接存儲器； 所述乘法器用於接收所述裝置輸入端輸入的矩陣L的第j行第k列元素 L k和矩陣U 的第j行第k列元素％k，其中，U = LHD，j為大於或等於i+1且小於或等於η-l的整數，i 為大於0且小於η-l的整數，k為大於或等於0且小於或等於i-1的整數，對所述li,k和所 述Uj, k求積，獲得所述lu和Uj,k的積值xl，以及將所述積值xl傳輸給累加器； 所述累加器用於接收所述乘法器傳輸的所述xl，對〇到i-Ι區間內的各k值對應的所 述積值xl進行累加，獲得累加值suml，以及將所述累加值suml傳輸給加法器； 所述加法器用於接收所述累加器傳輸的所述累加值suml和所述裝置輸入端輸入的矩 陣R的第j行第i列元素，將所述與所述累加值suml相減，獲得所述與所述累 加值suml的差值，所述與所述累加值suml的差值為 Uj,/，所述Uj/為所述矩陣U的第 j行第i列元素\ i的共軛數，以及將所述UyM專輸給存儲器； 所述裝置輸入端用於從存儲器中讀取所述以及將所述專輸給所述乘法器，所 述乘法器還用於接收所述裝置輸入端傳輸的所述和矩陣D的對角線上的第i行元素 φ 的倒數，將所述\ /和所述屯的倒數進行相乘，獲得所述\ ^和所述屯的倒數的積值，以 及將所述％ ^和所述屯的倒數的積值作為所述矩陣L的第j行第i列的元素1」,i輸出給 存儲器。
2. 根據權利要求1所述的數據處理裝置，其特徵在於，還包括第一復用器和寄存器， 所述第一復用器的第一輸入端連接所述裝置的輸出端，所述第一復用器的第二輸入端 連接所述乘法器的輸出端，所述第一復用器用於選擇輸出所述裝置的輸出端或所述乘法器 的輸出端輸入的所述lu，所述乘法器用於接收所述第一復用器輸出的所述lu ; 所述寄存器的輸入端連接所述裝置的輸入端，所述寄存器的輸出端連接所述乘法器的 輸入端，所述寄存器用於存儲從所述裝置的輸入端輸入的所述\ k和所述rj, i，以及向所述 乘法器輸出所述％ k，向所述加法器輸出所述rj, i，所述乘法器用於接收所述寄存器輸出的 所述％ k，所述加法器用於接收所述寄存器輸出的所述rj, i。
3. 根據權利要求1所述的數據處理裝置，其特徵在於，還包括共軛單元，所述加法器用 於向所述共軛單元輸出所述所述共軛單元用於接收所述加法器傳輸的所述 Uj,Λ以及 將所述％彳共軛，獲得所述Uy，將所述Uy輸出給所述存儲器。
4. 根據權利要求1或2所述的數據處理裝置，其特徵在於， 所述乘法器還用於接收所述裝置輸入端輸入的矩陣U的第i行第k列元素Ui, k，將所 述li, k和所述I k相乘，獲得所述k與所述Ui, k的積值x2,將所述積值x2傳輸給所述累 加器； 所述累加器用於接收所述乘法器傳輸的所述積值x2,對0到i-Ι區間內的各k值對應 的所述積值x2進行累加，獲得累加值sum2,以及將所述累加值sum2傳輸給加法器； 所述加法器用於接收所述累加器傳輸的所述累加值sum2和所述裝置輸入端輸入的矩 陣R的第i行第i列元素 ru，將所述l與所述累加值sum2相減，獲得所述ru與所述累 加值sum2的差值，所述ru與所述累加值sum2的差值為所述di，以及將所述di傳輸給所述 倒數單元及所述存儲器； 所述倒數單元用於接收所述加法器傳輸的所述屯，求取所述屯的倒數，將求取的所述 Φ的倒數輸出給所述存儲器。
5. 根據權利要求4所述的數據處理裝置，其特徵在於， 所述寄存器還用於存儲所述裝置輸入端輸入的所述Ui,k，以及向所述乘法器輸出所述 uik ; 所述乘法器還用於接收所述第一復用器輸出的所述li,k和所述寄存器輸出的所述Ui,k。
6. 根據權利要求1或2所述的數據處理裝置，其特徵在於， 所述乘法器還用於接收所述裝置輸入端輸入的矩陣y第k行的元素 yk和矩陣L的第i 行第k列元素 k，其中，y = PH，將所述yk與所述k進行相乘，獲得所述yk與所述k 的積值x3,將所述積值x3傳輸給累加器； 所述累加器接收所述所述乘法器傳輸的所述積值x3,對0到i-Ι區間內的各k值對應 的所述積值x3進行累加，獲得累加值sum3,以及將所述累加值sum3傳輸給所述加法器； 所述加法器接收所述累加器傳輸的所述累加值sum3和所述裝置的輸入端輸入的所述 矩陣Η的第i行元素氏，將所述氏減去所述累加值sum3,獲得所述氏與所述累加值sum3的 差值，以及將所述氏與所述累加值sum3的差值作為矩陣y的第i行的元素 yi輸出給所述 存儲器。
7. 根據權利要求6所述的數據處理裝置，其特徵在於， 所述寄存器還用於存儲所述裝置輸入端輸入的所述yk，以及向所述乘法器輸出所述 yk，所述乘法器還用於接收所述第一復用器輸出的所述li,k和所述寄存器輸出的所述y k; 所述寄存器還用於存儲所述裝置輸入端輸入的所述氏，以及向所述加法器輸出所述 氏，所述加法器還用於接收所述寄存器輸出的所述氏。
8. 根據權利要求1或2所述的數據處理裝置，其特徵在於， 所述乘法器還用於接收輸入所述乘法器的矩陣L的第m行第i列元素 lm,i和矩陣h的 第k行元素 hk，其中，Rh = H，m為大於或等於i+Ι且小於或等於η的整數，將所述1^和所 述hk進行求積，獲得所述lm, i和所述hk的積值χ4,以及向所述累加器輸出所述積值χ4 ; 所述累加器用於接收所述乘法器傳輸的所述積值x4,對i+1到η區間內的各m值對應 的所述積值x4進行累加，獲得累加值sum4,以及將所述累加值sum4傳輸給加法器； 所述加法器用於接收所述累加器傳輸的所述累加值sum4和所述累加器輸出的矩陣y 的元素 yi，將所述yi減去所述累加值sum4,獲得所述yi與所述累加值的差值z，以及將所述 差值z傳輸給所述乘法器； 所述乘法器用於接收所述裝置輸入端輸入的所述差值z和所述φ的倒數，求取所述差 值z與所述φ的倒數的積值x5,以及將所述x5作為所要求解的矩陣h的元素比輸出。
9. 根據權利要求8所述的數據處理裝置，其特徵在於， 所述第一復用器還用於接收所述裝置輸入端輸入的所述lm, i，以及向所述乘法器輸出 所述lm,i ; 所述寄存器還用於存儲所述裝置輸入端輸入的所述hk，以及向所述乘法器輸出所述 hk ; 所述乘法器還用於接收所述第一復用器輸出的所述lm,i和所述寄存器輸出的所述hk; 所述寄存器還用於存儲所述裝置輸入端輸入的所述yi，以及向所述加法器輸出所述 yi;所述加法器用於接收所述寄存器輸出的所述yi。
10. 根據權利要求9所述的數據處理裝置，其特徵在於，還包括第二復用器，所述第二 復用器的第一輸入端連接所述乘法器的輸出端，所述復用器的第二輸入端連接所述倒數單 元的輸出端，所述復用器的第三輸入端連接所述加法器的輸出端，所述復用器的第四輸入 端連接所述共軛單元的輸出端，所述復用器的輸出端連接所述存儲器的輸入端，所述乘法 器、所述加法器、所述倒數單元和所述共軛單元通過所述第二復用器向所述存儲器輸出數 據； 所述存儲器用於存儲所述矩陣R，以及用於當接收所述第二復用器輸出的所述lp時， 將所述1Μ覆蓋所述佔用的存儲器位置，當接收所述第二復用器輸出的所述屯時，將所 述Φ覆蓋所述rj,」佔用的存儲器位置，當接收所述第二復用器輸出的所述 Uj:時，將所述 UjY覆蓋所述rp佔用的存儲器位置。
11. 一種數據處理方法，其特徵在於，包括： 獲得估計的信道衰落因子矩陣H，其中，H = Rh，R表示濾波器自相關函數的對稱正定矩 陣，h表示真實的信道衰落因子的矩陣； 對所述矩陣Η進行去相關處理，以獲得所述矩陣h，其中包括： 對矩陣R進行喬列斯基cholesky分解，使得矩陣R = LDLh，其中，L為下三角矩陣，Lh 為所述L的共軛轉置矩陣，D為對角矩陣； 根據 R = LDLH 和 H = Rh，獲得 LDLHh = Η ; 將LDLHh = Η分解成線性方程組，求得所述矩陣Η。
12. 根據權利要求11所述的數據處理方法，其特徵在於，所述R為η階正定矩陣，η為 自然數，L為η階下三角矩陣； 所述將LDLHh = Η分解成線性方程組，求得所述矩陣Η的步驟包括：將LDLHh = Η分解 成如下分量計算式：
(1) (2) (3) (4) 其中，j = 1、2、.......η，以及 d。= r。,。，h,。= ru/d。，y。= H。，r」,」和 1^,」為矩陣 R 的元素，lj,k和lk,i為矩陣L的元素，&為矩陣LH的元素，dpdk和φ為所述D的元素，氏為 所述矩陣Η的元素，yi和yk為矩陣y的元素，所述y滿足Ly = H，比和hk為所述矩陣h的 元素； 根據所述分量計算式，求得所述矩陣h。
13. 根據權利要求12所述的數據處理方法，其特徵在於，所述根據所述分量計算式，求 (5) 得所述矩陣Η的步驟包括：將式（1)與式（2)分別變換為：
(6) 其中：
根據式（5)和式（6)，求得所述矩陣L和所述矩陣D ; 根據所述矩陣L和所述矩陣D，以及式（3)和式（4)，求得所述矩陣h。
14. 一種數據處理裝置，其特徵在於，包括： 獲取單元，用於獲得估計的信道衰落因子矩陣H，其中，H = Rh，R表示濾波器自相關函 數的對稱正定矩陣，h表示真實的信道衰落因子的矩陣； 處理單元，用於對所述矩陣Η進行去相關處理，以獲得所述矩陣h，其中包括： 對矩陣R進行喬列斯基cholesky分解，使得矩陣R = LDLh，其中，L為下三角矩陣，Lh 為所述L的共軛轉置矩陣，D為對角矩陣； 根據 R = LDLH 和 H = Rh，獲得 LDLHh = Η ; 將LDLHh = Η分解成線性方程組，求得所述矩陣h。
15. 根據權利要求14所述的數據處理裝置，其特徵在於，所述矩陣R為η階正定矩陣， η為自然數，所述矩陣L為η階下三角矩陣；所述處理單元還用於將LDLHh = Η分解成如下 分量計算式：
(1) (2) (3) (4) 其中，j = 1、2、......、n，以及 d。= r。。，li(l = ri(l/d。，y。= H。，I·』』和 為矩陣 R 的元 素，ljk和lki為矩陣L的元素，&為矩陣LH的元素，dpdk和φ為所述D的元素，氏為所述矩 陣Η的元素，yi和yk為矩陣y的元素，所述y滿足Ly = H，h和hk為所述矩陣h的元素，所 述處理單元還用於根據所述分量計算式，求得所述矩陣h。
16. 根據權利要求15所述的數據處理裝置，其特徵在於，處理單元還用於將式（1)與式 (2)分別變換為：
(5) (6)
其中， >以及用於根據式（5)和式￠)，求得所述矩陣L和所述矩陣 D ； 所述處理單元還用於根據所述矩陣L和所述矩陣D，以及式（3)和式（4)，求得所述矩 陣h。
【文檔編號】G06F17/16GK104216866SQ201310213638
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年5月31日 優先權日:2013年5月31日
【發明者】趙宇翔 申請人:深圳市海思半導體有限公司