一种LTE接收系统中FPGA处理复数矩阵乘法的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种LTE接收系统中FPGA处理复数矩阵乘法的方法和系统，包括：接收MMSE滤波数据，所述MMSE滤波数据包括待进行乘法运算的第一复数矩阵和第二复数矩阵；根据所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵，获取第一参数COMM(m,n)，第二参数REAL(m,n)，第三参数IMAG(m,n)；根据所述第一参数COMM(m,n)，所述第二参数REAL(m,n)和所述第三参数IMAG(m,n)，获取实部Cr(m,n)，虚部Ci(m,n)；根据所述实部Cr(m,n)，虚部Ci(m,n)，获取第三复数矩阵，并将所述第三复数矩阵输出。本发明专利技术采用串行流水线结构，既节省加法器，不浪费多余布局布线资源，而且统一简单，可以搭建任意级数的矩阵乘法。

Method and system for FPGA processing complex matrix multiplication in LTE receiving system

The present invention provides a method and system of FPGA complex matrix multiplication of a LTE receiving system includes: receiving MMSE data filtering, the MMSE filter data includes first and second complex complex matrix matrix multiplication; complex matrix based on the first and the second complex matrix, obtaining the first parameter (COMM m, n), second REAL (m, n) parameters, third parameters of IMAG (m, n); according to the first parameter COMM (m, n), the second parameters of REAL (m, n) and the third parameters of IMAG (m, n), Cr (m, get real n Ci (m), the imaginary part, n); according to the real part of Cr (m, n), the imaginary part of Ci (m, n), to obtain third complex matrix, and the third complex matrix output. The invention adopts a serial pipeline structure, not only saves the adder, does not waste the superfluous layout and routing resources, but also is simple and unified, and the matrix multiplication of any series can be constructed.

【技术实现步骤摘要】
一种LTE接收系统中FPGA处理复数矩阵乘法的方法及系统
本专利技术涉及LTE接收系统中复数矩阵乘法处理领域，尤其涉及一种LTE接收系统中FPGA处理复数矩阵乘法的方法及系统。
技术介绍
现场可编程门阵列FPGA芯片在许多领域均有广泛的应用，FPGA内部不仅包含逻辑单元(查找表/触发器)、存储单元(BRAM)、乘加单元(MAC)等一系列常规资源，还包括DSP、乘法器等复杂计算单元。随着FPGA芯片的不断升级，FPGA的功能越来越强大，因此新型FPGA完全胜任复杂计算工作。近年来无线通信技术取得了飞速的发展，从最早的1G网络到如今已经投入使用的LTE4G网络，对信号的快速处理提出了越来越高的要求。另外，由于多输入多输出系统MIMO技术的广泛应用，使得通信系统中的计算越来越复杂，复数矩阵乘法越来越普遍，如LTE上行基带处理中的MMSE滤波、均衡处理等。在这种情况下，使用FPGA进行无线信号的处理，能同时兼顾实时性与准确性。目前基于FPGA实现矩阵乘法一般有两种方式：一是使用浮点进行计算，这种方式计算效率跟复杂度都很高，效率低下；二是使用定点进行计算，这种方式由于将浮点转换为定点，因此能极大的提高计算的效率。通过查阅文献发现，目前提出的关于定点矩阵的乘法，平台落后，控制复杂，方法不够灵活等，不能很好的利用FPGA器件自带器件达到节省资源的目的。如徐云雯等人的基于FPGA的通用矩阵定点乘法器及其计算方法，其核心计算模块定点乘法器中采用XilinxVirtex-4芯片中得DSP48硬核搭建。
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LTE接收系统中FPGA处理复数矩阵乘法的方法及系统，通过采用串行流水线结构，既节省加法器，不浪费多余布局布线资源，而且统一简单，可以搭建任意级数的矩阵乘法。第一方面，本专利技术提供一种LTE接收系统中FPGA处理复数矩阵乘法的方法，所述方法包括：接收MMSE滤波数据，所述MMSE滤波数据包括待进行乘法运算的第一复数矩阵和第二复数矩阵，所述第一复数矩阵为M×K阶，所述第二复数矩阵为K×N阶；根据所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵，获取第一参数COMM(m,n)，第二参数REAL(m,n)，第三参数IMAG(m,n)，相应地：其中，m表示第m+1行，其取值范围为m＝0至M-1，n表示第n+1列，其取值范围为n＝0至N-1，k表示所述第一复数矩阵中的第k+1列，还表示所述第二复数矩阵中的第k+1行，其取值范围为k＝0至K-1；arm,k为am,k的实部，aim,k为am,k的虚部，所述am,k为第一复数矩阵中第m+1行，第k+1列的数；brk,n为bk,n的实部，bik,n为bk,n的虚部，所述bk,n为第二复数矩阵中第k+1行，第n+1列的数；根据所述第一参数COMM(m,n)，所述第二参数REAL(m,n)和所述第三参数IMAG(m,n)，获取实部Cr(m,n)，虚部Ci(m,n)，相应地：其中，Cr(m,n)为C(m,n)的实部，Ci(m,n)为C(m,n)的虚部，所述C(m,n)为第三复数矩阵中第m+1行，第n+1列的数，所述第三复数矩阵为所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵的乘积，所述第三复数矩阵为M×N阶；根据所述实部Cr(m,n)，虚部Ci(m,n)，获取第三复数矩阵，并将所述第三复数矩阵输出。优选地，所述根据所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵，获取第一参数COMM(m,n)，包括：根据所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵，获取arm,k、brk,n、bik,n；根据所述arm,k、brk,n、bik,n，获取MCOUT(k)，相应地：MCOUT(k)＝arm,k×(brk,n+bik,n)+MCOUT(k-1)，当k＝K-1时，获取第一参数COMM(m,n)，相应地：COMM(m,n)＝MCOUT(K-1)。优选地，所述根据所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵，获取第二参数REAL(m,n)，包括：根据所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵，获取arm,k、aim,k、bik,n；根据所述arm,k、aim,k、bik,n，获取LCOUT(k)，相应地：LCOUT(k)＝(arm,k+aim,k)×bik,n+LCOUT(k-1)，当k＝K-1时，获取第二参数REAL(m,n)，相应地：REAL(m,n)＝LCOUT(K-1)。优选地，所述根据所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵，获取第三参数IMAG(i,j)，包括：根据所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵，获取arm,k、aim,k、brk,n；根据所述arm,k、aim,k、brk,n，获取GCOUT(k)，相应地：GCOUT(k)＝(arm,k-aim,k)×brk,n+GCOUT(k-1)；当k＝K-1时，获取第二参数REAL(m,n)，相应地：REAL(m,n)＝GCOUT(K-1)。第二方面，本专利技术提供一种LTE接收系统中FPGA处理复数矩阵乘法的系统，其特征在于，所述系统包括：接收单元，用于接收MMSE滤波数据，所述MMSE滤波数据包括待进行乘法运算的第一复数矩阵和第二复数矩阵，所述第一复数矩阵为M×K阶，所述第二复数矩阵为K×N阶；第一处理单元，用于根据所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵，获取第一参数COMM(m,n)，第二参数REAL(m,n)，第三参数IMAG(m,n)，相应地：其中，m表示第m+1行，其取值范围为m＝0至M-1，n表示第n+1列，其取值范围为n＝0至N-1，k表示所述第一复数矩阵中的第k+1列，还表示所述第二复数矩阵中的第k+1行，其取值范围为k＝0至K-1；arm,k为am,k的实部，aim,k为am,k的虚部，所述am,k为第一复数矩阵中第m+1行，第k+1列的数；brk,n为bk,n的实部，bik,n为bk,n的虚部，所述bk,n为第二复数矩阵中第k+1行，第n+1列的数；第二处理单元，用于根据所述第一参数COMM(m,n)，所述第二参数REAL(m,n)和所述第三参数IMAG(m,n)，获取实部Cr(m,n)，虚部Ci(m,n)，相应地：其中，Cr(m,n)为C(m,n)的实部，Ci(m,n)为C(m,n)的虚部，所述C(m,n)为第三复数矩阵中第m+1行，第n+1列的数，所述第三复数矩阵为所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵的乘积，所述第三复数矩阵为M×N阶；输出单元，用于根据所述实部Cr(m,n)，虚部Ci(m,n)，获取第三复数矩阵，并将所述第三复数矩阵输出。优选地，所述第一处理单元包括：第一计算单元，用于根据所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵，获取第一参数COMM(m,n)；第二计算单元，用于根据所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵，获取第二参数REAL(m,n)；第三计算单元，用于根据所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵，获取第三参数IMAG(m,n)。优选地，所述第一计算单元，具体用于，根据所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵，获取arm,k、brk,n、bik,n；根据所述arm,k、brk,n、bik,n，获取MCOUT(k)，相应地：MCOUT(k)＝arm,k×(brk,n+bik,n)+MCOUT(k-1)，当k＝K-1时，获取第一参数COMM(m,n)，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LTE接收系统中FPGA处理复数矩阵乘法的方法，其特征在于，所述方法包括：接收MMSE滤波数据，所述MMSE滤波数据包括待进行乘法运算的第一复数矩阵和第二复数矩阵，所述第一复数矩阵为M×K阶，所述第二复数矩阵为K×N阶；根据所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵，获取第一参数COMM(m,n)，第二参数REAL(m,n)，第三参数IMAG(m,n)，相应地：

【技术特征摘要】
1.一种LTE接收系统中FPGA处理复数矩阵乘法的方法，其特征在于，所述方法包括：接收MMSE滤波数据，所述MMSE滤波数据包括待进行乘法运算的第一复数矩阵和第二复数矩阵，所述第一复数矩阵为M×K阶，所述第二复数矩阵为K×N阶；根据所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵，获取第一参数COMM(m,n)，第二参数REAL(m,n)，第三参数IMAG(m,n)，相应地：其中，m表示第m+1行，其取值范围为m＝0至M-1，n表示第n+1列，其取值范围为n＝0至N-1，k表示所述第一复数矩阵中的第k+1列，还表示所述第二复数矩阵中的第k+1行，其取值范围为k＝0至K-1；arm,k为am,k的实部，aim,k为am,k的虚部，所述am,k为第一复数矩阵中第m+1行，第k+1列的数；brk,n为bk,n的实部，bik,n为bk,n的虚部，所述bk,n为第二复数矩阵中第k+1行，第n+1列的数；根据所述第一参数COMM(m,n)，所述第二参数REAL(m,n)和所述第三参数IMAG(m,n)，获取实部Cr(m,n)，虚部Ci(m,n)，相应地：其中，Cr(m,n)为C(m,n)的实部，Ci(m,n)为C(m,n)的虚部，所述C(m,n)为第三复数矩阵中第m+1行，第n+1列的数，所述第三复数矩阵为所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵的乘积，所述第三复数矩阵为M×N阶；根据所述实部Cr(m,n)，虚部Ci(m,n)，获取第三复数矩阵，并将所述第三复数矩阵输出。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵，获取第一参数COMM(m,n)，包括：根据所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵，获取arm,k、brk,n、bik,n；根据所述arm,k、brk,n、bik,n，获取MCOUT(k)，相应地：MCOUT(k)＝arm,k×(brk,n+bik,n)+MCOUT(k-1)，当k＝K-1时，获取第一参数COMM(m,n)，相应地：COMM(m,n)＝MCOUT(K-1)。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵，获取第二参数REAL(m,n)，包括：根据所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵，获取arm,k、aim,k、bik,n；根据所述arm,k、aim,k、bik,n，获取LCOUT(k)，相应地：LCOUT(k)＝(arm,k+aim,k)×bik,n+LCOUT(k-1)，当k＝K-1时，获取第二参数REAL(m,n)，相应地：REAL(m,n)＝LCOUT(K-1)。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵，获取第三参数IMAG(m,n)，包括：根据所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵，获取arm,k、aim,k、brk,n；根据所述arm,k、aim,k、brk,n，获取GCOUT(k)，相应地：GCOUT(k)＝(arm,k-aim,k)×brk,n+GCOUT(k-1)；当k＝K-1时，获取第二参数REAL(m,n)，相应地：REAL(m,n)＝GCOUT(K-1)。5.一种LTE接收系统中FPGA处理复数矩阵乘法的系统，其特征在于，所述系统包括：接收单元，用于接收MMSE滤波数据，...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐玉蓉，张慧欣，
申请(专利权)人：普天信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11