[发明专利]一种卷积计算方法

说明书

本发明提供了一种卷积计算方法。该方法利用矢量DSP执行第一序列x和第二序列h的卷积计算，包括以下步骤：将所述第一序列x划分为多个数据段；将所划分的第一序列x的多个数据段分别与所述第二序列h执行卷积计算，以获得多个计算结果；合并所述多个计算结果，以获得所述第一序列x和第二序列h的卷积结果。本发明的方法能够通过短卷积计算实现任意序列长度的卷积计算，提高了运算效率。

技术领域

本发明涉及数字信号处理技术领域，尤其涉及一种卷积计算的方法。

背景技术

在移动通信和数字信号处理领域中，卷积发挥着至关重要的作用，其是将两个离散序列h和x的有关序列值分别两两相乘再相加的一种的运算，卷积可以用于数字信号的滤波，以滤除无用的频率分量，也可以用于完成两个序列的相关，以进行信号的同步等。

卷积通常在数字信号处理器(DSP)上实现，目前，基于矢量DSP的卷积算法主要有两种方案：一种是内循环矢量化(vectorizing the inner loop，VIL)算法，该算法将两个输入序列中的各个元素对应相乘，再将相乘结果累加，以产生单个输出，通过矢量乘法和累加操作，可以引入一定的数据级并行度。然而，该算法需要对滤波矩阵中的系数进行补零操作，会有较多0元素参与运算，从而产生了无用的运算，此外，该算法需要进行标量的存储操作，影响了整体的并行化程度，造成计算效率低下；另一种是外循环矢量化(vectorizingthe outer loop，VOL)算法，该算法利用单个元素与一个序列进行相乘，从而得到多个输出，再将多个输出进行交叠相加，从输出的角度进行数据的并行，从而获得数据级并行度并避免较多的0参与相乘运算。然而，该算法虽然在输出方面做到了数据并行化，但却利用了单个元素作为输入，基本的算法结构和数据处理流程与VIL算法一致，因此也不能有效降低卷积运算的总体复杂度。

综上所述，现有的卷积方法均利用了卷积的直接结构，因此无法缩短卷积算法的执行周期。因此，需要对现有技术进行改进以在矢量DSP上高效地执行卷积计算。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种卷积计算的方法，该方法利用矢量DSP的结构，达到快速计算卷积的目的。

根据本发明的第一方面，提供了一种卷积计算方法。该方法利用矢量DSP执行第一序列x和第二序列h的卷积计算，包括以下步骤：

步骤1：将所述第一序列x划分为多个数据段；

步骤2：将所划分的第一序列x的多个数据段分别与所述第二序列h执行卷积计算，以获得多个计算结果；

步骤3：合并所述多个计算结果，以获得所述第一序列x和第二序列h的卷积结果。

在一个实施例中，步骤2包括：

步骤21：基于预定长度将所述第二序列h进行分组；

步骤22：将所述第一序列x的每一数据段进行分组；

步骤23：将所述第一序列x的每一数据段的各组与所述第二序列h的各组并行进行卷积计算。

在一个实施例中，所述预定长度为2或3或4。

在一个实施例中，所述第一序列x的各组包含的值的数量和所述第二序列h的各组包含的值的数量均为2。

在一个实施例中，对于所述第一序列x的一组值{x₀,x₁}和所述第二序列h的一组值{h₀,h₁}，通过以下子步骤执行一组卷积计算：

将{x₀,x₁}依次存储于所述矢量DSP的第一矢量寄存器，将{h₀,h₁}依次存储于所述矢量DSP的第二矢量寄存器；