可重构模拟统计信号处理单元电路制造技术

本发明专利技术提供了一种可重构模拟统计信号处理单元电路，包括依次相连的信号输入电路单元、乘法电路单元、数字配置与功能控制电路单元以及归一化输出电路单元；所述信号输入电路单元为所述乘法电路提供三组六个表示概率值大小的电流信号；所述乘法电路单元包括三个吉尔伯特乘法电路，每个吉尔伯特乘法电路对三组电流信号中的两组共四个输入电流进行乘法运算；所述数字配置与功能控制电路单元包括数字配置模块和功能控制模块；所述归一化输出电路单元用于对所述功能控制模块输出的电流值进行归一化处理。本发明专利技术能够实现统计信号处理单元电路在概率与门、概率或门、概率非门、等效门、非等效门、概率异或门之间切换。

【技术实现步骤摘要】
可重构模拟统计信号处理单元电路
本专利技术涉及信号处理领域，具体涉及一种可重构模拟统计信号处理单元电路。
技术介绍
统计信号处理是通信信号处理等的信号处理领域中重要问题，如假设检验、参数估计、模式识别等统计分析、概率推断类问题都属于统计信号处理范畴。该类问题处理对象是随机过程，问题求解时往往转化为概率密集型问题求解，求解过程具有计算复杂度高的特点。随着信号处理技术的发展，统计信号处理以其较优异的算法性能已经广泛应用于通信信号处理领域，但处理复杂度高成为制约统计信号处理应用的主要瓶颈。以信道译码为例，现有数字通信接收机中信道译码器所占的处理器资源往往可占不到接收机总资源的50％以上，可以看出统计信号处理计算复杂度高是制约处理器、接收机小型化的重要因素。模拟统计信号处理技术以其低功耗等特性，成为近几年信号处理领域研究的新热点。模拟统计信号处理采用模拟电流、电压信号替代经过采样量化的数字信号进行信号处理，具有全精度、高效率等特点。国外研究人员已在信道译码等领域开展相关研究工作，并完成了一系列译码芯片的研制。相关成果表明模拟译码器与数字译码器相比，在相同处理速度下可将处理功耗降低1-2个数量级，处理器芯片面积可降低3个数量级以上。模拟统计信号处理虽然具有性能、功耗优势但由于其处理器结构设计与处理算法在因子图意义上同构的特点，造成其设计针对性强、通用性差，对开发与应用过程形成制约。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种可重构模拟统计信号处理单元电路，能够实现统计信号处理单元电路在概率与门、概率或门、概率非门、等效门、非等效门、概率异或门之间切换，因而可以提高模拟统计信号处理单元电路的通用性。为解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种可重构模拟统计信号处理单元电路，包括依次相连的信号输入电路单元、乘法电路单元、数字配置与功能控制电路单元以及归一化输出电路单元；所述信号输入电路单元包括六个输入端，为所述乘法电路提供三组六个表示概率值大小的电流信号；所述乘法电路单元包括三个吉尔伯特乘法电路，每个吉尔伯特乘法电路有四个输入端，四个输出端，每个吉尔伯特乘法电路对三组电流信号中的两组共四个电流进行乘法运算，输出四个乘积信号；所述数字配置与功能控制电路单元包括一个数字配置模块和三个功能控制模块；所述数字配置模块对所述三个功能控制模块进行控制；所述三个功能控制模块分别与所述三个吉尔伯特乘法电路对应连接；每个功能控制模块包括四个输入端和两个输出端，用于对每个吉尔伯特乘法电路输出的乘积电流信号进行加和运算；所述每个功能控制模块包括四组开关，每组三个开关；其中，四组开关对应控制所述吉尔伯特乘法电路输出的四个乘积信号，每组开关中的三个开关的一端均连接吉尔伯特乘法电路输出的一个乘积信号，每组开关中的三个开关的另一端分别连接功能控制模块的两个输出端和地；所述数字配置模块用于通过程序控制所述功能控制模块中的开关通断；所述归一化输出电路单元包括三个归一化电路，每个归一化电路用于对与之对应的功能控制模块的输出端输出的电流值进行归一化处理，所述归一化输出电路的输出值为归一化后的概率电流值。其中，所述数字配置模块共包括6组配置模式，通过控制所述功能控制模块中的十二个开关的开闭组合来分别实现概率与门、概率或门、概率非门、等效门、非等效门或概率异或门。其中，在信号输入电路单元和乘法电路单元之间还设置有复位电路单元，所述复位电路单元用于提供复位信号控制信号传输延迟。其中，将n-2个上述度数为3的可重构模拟统计信号处理单元电路对应的输入与输出端口两两相连，形成一种链式结构，得到度数为n的可重构模拟统计信号处理单元电路，其中n>3。第二方面，本专利技术提供了一种利用上述可重构模拟统计信号处理单元电路获得信号统计处理的方法，包括：S1.将若干个预设的表示概率值大小的电流信号通过信号输入电路输入给乘法电路；S2.根据所需的信号统计处理类型，设置数字配置模块的配置类型；S3.接收上述可重构模拟统计信号处理单元电路输出端的电流信号，得到信号统计处理的结果。第三方面，本专利技术提供了一种利用上述可重构模拟统计信号处理单元电路构建的译码电路，包括M个电路模块，所述M个电路模块均为所述可重构模拟统计信号处理单元电路；通过对M个电路模块中的可重构模拟统计信号处理单元电路中的数字配置与功能控制电路的数字配置，使M个电路模块分别实现概率与门、概率或门、概率非门、等效门、非等效门或概率异或门，以使M个电路模块相互配合完成译码电路的译码功能。其中，所述译码电路包括(6，3)线性分组码的译码电路。由上述技术方案可知，本专利技术所述的可重构模拟统计信号处理单元电路，设计了一种可重构的统计信号处理单元电路，通过数字配置实现统计信号处理单元电路的功能在概率与门、概率或门、概率非门、等效门、非等效门、概率异或门之间切换，这不仅使此种模拟电路具备优于数字电路的各种优势，而且通过外部配置改变单元电路的功能可以大大提高设计的扩展性与通用性，实现门电路功能的复用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1和图2是本专利技术实施例一提供的可重构模拟统计信号处理单元电路的结构框图；图3是一个吉尔伯特乘法电路的结构示意图；图4是一个功能控制模块的电路结构示意图；图5是一个归一化输出电路的结构示意图；图6是本专利技术实施例一提供的可重构模拟统计信号处理单元电路的电路结构示意图；图7是本专利技术实施例二提供的利用所述可重构模拟统计信号处理单元电路获得信号统计处理的方法流程图；图8是本专利技术实施例三提供的利用所述可重构模拟统计信号处理单元电路构建的(6，3)线性分组码的译码电路结构框图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。针对现有技术中模拟统计信号处理存在设计针对性强、通用性差的缺陷，本专利技术提出了一种可重构的模拟统计信号处理运算单元电路。通过此种单元运算电路搭建的统计信号处理电路或芯片具有功能可配置的特点，可提高电路设计的扩展性与通用性，并具有高速、低功耗、高可靠性等特点(相比于数字处理器，模拟统计信号处理器的芯片面积可降至原来的1/30以下，功耗可降至数字芯片的1/12以下，而其处理速度相比于数字芯片可以提升至4倍以上左右)。功能上，本专利技术可以通过外部配置实现统计信号处理运算中的等效门、概率异或门、概率与门、概率或门、概率非门等功能之间的转换，并通过控制复位信号，实现芯片电路的其他功能，如传输延迟等多种功能。本专利技术提出的可重构模拟统计信号单元电路是基于统计信号处理问题与因子图提出来的，因子图因子节点信息处理的具体计算方式如下：在上述公式中，信号处理模块对于离散的概率值pX(x)和pY(y)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可重构模拟统计信号处理单元电路，其特征在于，包括依次相连的信号输入电路单元、乘法电路单元、数字配置与功能控制电路单元以及归一化输出电路单元；所述信号输入电路单元包括六个输入端，为所述乘法电路提供三组共六个表示概率值大小的电流信号；所述乘法电路单元包括三个吉尔伯特乘法电路，每个吉尔伯特乘法电路有四个输入端，四个输出端，每个吉尔伯特乘法电路对三组电流信号中的两组共四个电流进行乘法运算，输出四个乘积信号；所述数字配置与功能控制电路单元包括一个数字配置模块和三个功能控制模块；所述数字配置模块对所述三个功能控制模块进行控制；所述三个功能控制模块分别与所述三个吉尔伯特乘法电路对应连接；每个功能控制模块包括四个输入端和两个输出端，用于对每个吉尔伯特乘法电路输出的乘积电流信号进行加和运算；所述每个功能控制模块包括四组开关，每组三个开关；其中，四组开关对应控制所述吉尔伯特乘法电路输出的四个乘积信号，每组开关中的三个开关的一端均连接吉尔伯特乘法电路输出的一个乘积信号，每组开关中的三个开关的另一端分别连接功能控制模块的两个输出端和地；所述数字配置模块用于通过程序控制所述功能控制模块中的开关通断；所述归一化输出电路单元包括三个归一化电路，每个归一化电路用于对与之对应的功能控制模块的输出端输出的电流值进行归一化处理，所述归一化输出电路的输出值为归一化后的概率电流值。...

【技术特征摘要】
1.一种可重构模拟统计信号处理单元电路，其特征在于，包括依次相连的信号输入电路单元、乘法电路单元、数字配置与功能控制电路单元以及归一化输出电路单元；所述信号输入电路单元包括六个输入端，为所述乘法电路提供三组共六个表示概率值大小的电流信号；所述乘法电路单元包括三个吉尔伯特乘法电路，每个吉尔伯特乘法电路有四个输入端，四个输出端，每个吉尔伯特乘法电路对三组电流信号中的两组共四个电流进行乘法运算，输出四个乘积信号；所述数字配置与功能控制电路单元包括一个数字配置模块和三个功能控制模块；所述数字配置模块对所述三个功能控制模块进行控制；所述三个功能控制模块分别与所述三个吉尔伯特乘法电路对应连接；每个功能控制模块包括四个输入端和两个输出端，用于对每个吉尔伯特乘法电路输出的乘积电流信号进行加和运算；所述每个功能控制模块包括四组开关，每组三个开关；其中，四组开关对应控制所述吉尔伯特乘法电路输出的四个乘积信号，每组开关中的三个开关的一端均连接吉尔伯特乘法电路输出的一个乘积信号，每组开关中的三个开关的另一端分别连接功能控制模块的两个输出端和地；所述数字配置模块用于通过程序控制所述功能控制模块中的开关通断；所述归一化输出电路单元包括三个归一化电路，每个归一化电路用于对与之对应的功能控制模块的输出端输出的电流值进行归一化处理，所述归一化输出电路的输出值为归一化后的概率电流值。2.根据权利要求1所述的可重构模拟统计信号处理单元电路，其特征在于，所述数字配置模块共包括6组配置模式，通过控制所述功能控制模块中的十二个开关的开闭组合来分别实现概率与门、概率或门、概...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵哲，郑浩，丁旭辉，高原，安建平，卜祥元，尹雪，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11