[发明专利]一种高精度实现平方根倒数的计算系统及其计算方法

说明书

本发明公开了一种高精度实现平方根倒数的计算系统及其计算方法，在数字信号处理领域，比如在信号归一化等运算处常有运用。包括判零及符号判断单元、缩放模块、Tylor计算单元和牛顿迭代单元，所述零及符号判断单元、缩放模块、Tylor计算单元和牛顿迭代单元依次连接。本发明使用牛顿迭代与Tylor公式结合的方法计算平方根倒数。使用Tylor公式计算初值，给到牛顿迭代。Tylor公式，以48个数据的存储，及1个乘法3个加法的代价，相较于直接存储表的方法，节省了700个数据的存储资源。使用牛顿迭代计算，能够直接将初值的精度提高1倍。使得最大计算误差由2^(‑10)提升到2^(‑20)，性能优越。

技术领域

本发明涉及数字信号处理技术领域，具体为一种高精度实现平方根倒数的计算系统及其计算方法。

背景技术

在数字信号处理领域，常常需要求取平方根的倒数，比如在信号归一化时。但现有的方案常基于牛顿迭代方案，进行多次迭代。牛顿迭代时，需要选取合适的初值，初值一般由查表得到，为了减少运算量，则需要表格足够大才行，占用存储空间。且利用Tylor公式也可以求取平方根倒数，需要占用一定的存储资源及运算量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种求取平方根倒数，资源消耗较少，时延较低，方便硬件实现的高精度实现平方根倒数的计算系统及其计算方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高精度实现平方根倒数的计算系统，包括判零及符号判断单元、缩放模块、Tylor计算单元和牛顿迭代单元，所述零及符号判断单元、缩放模块、Tylor计算单元和牛顿迭代单元依次连接。

一种高精度实现平方根倒数的计算系统的计算方法，包括以下步骤：

步骤一：待求数据输入判零及符号判断单元，若为零或为负数，直接返回异常，否则，输入下一步；

步骤二：将步骤一输出的数据输入缩放模块，实现将数据缩放到[1～4)之间的功能，输出数据x，并记下缩放因子；

步骤三：将步骤二输出的数据x输入Tylor计算单元，计算得到y1，输出y1；

步骤四：将步骤三输出的结果y1和步骤二输出的x，给到牛顿迭代单元；进行一次牛顿迭代；

步骤五：将步骤四中进行牛顿迭代后输出的y1与步骤二输出的缩放因子输入，更新y1＝y1*缩放因子，并输出结果。

进一步，步骤三的计算过程包括以下步骤：

(1)根据当前输入数据x，计算表格中的index；

(2)根据index计算得到x0，查得x1，x2，并更新x0＝x0-x；

(3)根据(2)得到的x0,x1计算y0；

(4)根据(3)得到的y0及(2)得到的x2，计算得到y1，输出y1。

进一步，步骤四的计算过程包括以下步骤：将步骤三输出的结果y1，2输出的x，给到牛顿迭代单元，进行一次牛顿迭代：

(1)计算y2＝y1*x；

(2)计算y3＝y2*y1；

(3)更新y2＝1-y3；

(4)更新y3＝y2*y1/2；

(5)更新y1＝y1+y3。

进一步，所述缩放模块内设置有辅助计算用的索引。

进一步，所述判零及符号判断单元基于BaseControl程序。

进一步，所述高精度实现平方根倒数的计算系统可基于LTE接收机使用。