一种基于概率计算的正余弦信号的产生方法

摘要

本发明公开了一种基于概率计算的正余弦信号在现场可编程逻辑门阵列上的产生方法，特征是将输入输出的信号值都转化到概率域上，然后利用概率的计算方法对信号进行处理，最后对得到的概率域上的序列进行统计平均，得到最终的输出信号值；主要操作步骤是：角度产生器产生需要计算的角度，转化器将角度值及常量从实数域转化到概率域，运算电路在概率域上进行运算，计数器将概率域上的数据转化为实域上的数据。本发明产生正余弦信号的方法比传统的方法具有如下优势：容错能力更强，计算硬件复杂度更低，灵活性更大。

主权项

一种基于概率计算的正余弦信号在现场可编程逻辑门阵列上的产生方法，其特征在于整个系统的构成方式为：角度产生器的输出及常量存储器的输出都和转化器的输入端相连接，转化器的输出和数据处理器的输入端相连接，数据处理器的输出和计数器的输入端相连接，计数器输出计算结果；其中：所述角度产生器，由频率控制字的输出和相位累加器的输入端口相连接，相位累加器的输出同时和自身输入端以及相位相加器的输入端相连接，相位控制字的输出和所述相位相加器的另一个输入端相连接，相位相加器的输出接下一级，这样配置连结所组成；每隔个时钟周期，相位累加器累加一次由频率控制字输入的值，然后送往相位相加器，相位相加器将相位累加器的值与相位控制字的值进行相加，产生一个角度值，输出给下一级；其中N为每个数所用的概率序列长度，K为并行电路的个数；所述常量存储器存储需要用到的概率值为和共5个；所述转化器，由角度产生器的输出及常量存储器的输出分别和两个寄存器的输入端相连接，两个寄存器的输出分别和两个比较器的输入端相连接，线性反馈移位寄存器各个抽头分别和去相关器的各相应抽头输入端相连接，去相关器的输出同时和所述两个比较器的另一输入端相连接，该两个比较器的输出端分别接下一级两个去相关器的输入端，这样配置连结所组成；去相关器是对线性反馈移位寄存器进行不同的抽头，从而产生多个不相同的数据；比较器对寄存器的值及去相关器的值进行比较，输出0或1比特序列，与寄存角度值寄存器相连的比较器输出一个比特序列，与寄存常量寄存器相连的比较器输出五个比特序列；所述数据处理器：将上一级两个比较器输出的数据分别输给两组去相关器，该两组去相关器的输出和相互并联的sin函数运算电路和cos函数运算电路的共同输入端相连接，所述相互并联的sin函数运算电路和cos函数运算电路的共同输出端接下一级；sin函数运算电路的连接方式为：cos运算器的输出分别和去相关器的输入端及乘法器的输入端相连接，sin运算器的输出同时和另一个相关器的输入端以及与cos运算器输出端相连的乘法器的另一输入端相连接，两个去相关器的输出分别和另一个乘法器的两个输入端相连接，两个乘法器的输出分别接下一级；cos函数运算电路的连接方式为：cos运算器的输出和去相关器的输入端以及乘法器的输入端相连接，去相关器的输出和乘法器的另一输入端相连接，乘法器的输出接下一级，sin运算器的输出和另一个去相关器的输入端以及另一个乘法器的输入端相连接，同sin运算器相连接的去相关器的输出和同sin运算器相连接的乘法器的另一输入端相连接，同sin运算器相连接的乘法器输出接下一级；与输出一个比特序列比较器相连的去相关器由六个位宽为1的缓冲器串联组成，对每个缓冲器进行一次抽头，输出六个不相关的比特值；与输出五个比特序列比较器相连的去相关器由六个位宽为5的缓冲器串联组成，对其中一个缓冲器进行一次抽头，输出五个不相关的比特值；由sin函数运算电路完成公式sinθ＝sintcost+sintcost中sintcost的计算，其中θ为角度值，由cos函数运算电路完成公式cosθ＝cos²t‑sin²t中cos²t以及sin²t的计算；由sin运算器完成公式的计算；由cos运算器完成公式$\cos t=1-\frac{1}{2}{t}^2[1-\frac{1}{12}{t}^2(1-\frac{1}{30}{t}^2)]$的计算；sin运算器的连接方式为：第一级，取1的概率都为角度值大小的四个比特，按两个一组分别接两个与门的输入，该两个与门的输出接第二级；第二级，取1的概率为的一个比特和第一级的一个与门输出分别接一个与非门的输入，取1的概率为的一个比特和第一级的另一个与门输出分别接一个与门的输入，第二级的与非门和与门输出接下一级；第三级，第二级的与非门和与门输出分别接一个与非门的输入，第三级的与非门输出接下一级；第四级，第三级的与非门的输出和取1的概率为角度值大小的一个比特分别接一个与门的输入，第四级的与门进行输出；cos运算器的连接方式为：第一级，取1的概率都为角度值大小的六个比特，按两个一组分别接三个与门的输入，该三个与门的输出接第二级；第二级，取1的概率为的一个比特和第一级的一个与门输出分别接一个与非门的输入，取1的概率为的一个比特和第一级的第二个与门输出分别接一个与门的输入，取1的概率为的一个比特和第一级的第三个与门输出分别接第二个与门的输入，第二级的一个与非门、两个与门的输出接下一级；第三级，第二级的与非门和第一个与门输出分别接一个与非门的输入，第三级的与非门的输出接下一级；第四级，第三级的与非门和第二级的第二个与门输出分别接一个与非门的输入，第四级的与非门进行输出；所述计数器，将上一级输出的数据输给象限判断，象限判断的输出和加减法器的输入端相连接，加减法器将结果输出给其他系统使用；这样配置连结所组成；在计算sin函数时，如果角度值处于第一及第二象限，则对sinθ执行sintcost+sintcost操作，如果角度值处于第三及第四象限，则对sinθ执行‑sintcost‑sintcost操作；在计算cos函数时，如果角度值处于第一及第四象限，则对cosθ执行cos²t‑sin²t操作，如果角度值处于第二及第三象限，则对cosθ执行sin²t‑cos²t操作；每个时钟周期，先对计算的角度值进行象限判断，然后经过加减法器进行数据统计，每隔个时钟周期，加减法器将正余弦函数值输出到系统输出端口；其他系统只要接入该系统输出端口就能得到正余弦信号。