[发明专利]一种基于概率计算的高阶可导函数的快速计算方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于概率计算的高阶可导函数的快速计算方法和系统。方法包括：对函数进行转换的步骤、对控制点组进行归一化处理的步骤、对映射值组和输入的节点组进行二值化处理，得到第一二进制串组和第二二进制串组的步骤、利用概率计算方法基于第二二进制串组对第一二进制串组进行多路选通以得到概率值组的步骤、对概率值组进行随机解码的步骤。系统包括依次连接的函数变换模块、归一化处理模块、二值化处理模块、概率计算模块和数据解码模块，函数变换模块接收函数，二值化处理模块接收节点组。本发明可以通过简单的结构，快速对高阶可导函数进行计算，系统复杂度低，运算量小，计算时间短。

技术领域

本发明涉及计算机辅助解析领域，尤其是一种利用概率计算方法快速计算高阶可导函数的方法和系统。

背景技术

传统上计算三角函数等高阶可导函数，在硬件上一般使用查表法、多项式展开或近似的方法，计算过程中必然要涉及到大量的浮点运算，用这些方法来计算这些函数会非常的费时，基于此，Voider于1959年在美国航空控制系统的设计中提出CORDIC(CoordinateRotational Digital Computer,坐标旋转计算机)算法。该算法不同的实现形式(如圆周模式、双曲线模式、线性模式等)来计算包括乘、除、平方根、正旋、余弦、反正切、向量旋转(即复数乘法)以及指数运算等。1971年，J.S Walther提出了统一的CORDIC算法形式，把圆周旋转、双曲旋转和直线旋转统一到同一个CORDIC迭代方程中进行计算为统一硬件实现多功能运算奠定了基础。CORDIC迭代方程从算法本身入手，将复杂的算法分解成一些在硬件中容易实现的基本算法，如加法、移位等。但每一种函数计算转换复杂，同时计算时，迭代次数多，计算量还是较大。

概率计算[1]是一种数值表征和计算方法，在概率计算中，利用序列中含1的个数占整个序列长度的比例来表征值，通过构造简单的门级电路来完成乘、加等的运算，进而实现对方程的运算。概率计算的方法近年来已经被应用于数字滤波器、FFT、Turbo译码器、多码率LDPC译码器[2－4]等研究领域。使用概率计算能大幅减小计算量。

如果能将概率计算的方法运用到高阶可导函数的计算中，则无论从计算速度和运算复杂度上，都将有一个全新的突破。

本发明涉及的参考文献如下：

[1]W.Qian and M.Riedel,“The synthesis of robust polynomial arithmeticwith stochastic logic,”in DAC’08:Proceedings of the 45th Design AutomationConference,Anaheim,CA,USA,Jun.2008,pp.648–653.

[2]吴思励，周焰，乐艳丽，李加庆.基于实测数据的雷达探测概率计算方法[J].微计算机信息，2008，7-3.

[3]陈杰男，胡剑浩.基于概率计算的数字滤波器的实现[J].中国集成电路，2010，11.

[4]胡剑浩，陈杰男.概率计算在通信信号处理系统实现中的应用[J].无线电通信技术，2015，41(2):01－06.

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种利用概率计算方法快速计算高阶可导函数的方法和系统。以利用概率计算的简单结构，以低复杂度的硬件结构，通过较小的运算量，快速计算出函数结果。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于概率计算的高阶可导函数的快速计算方法，其包括以下步骤：

将输入的高阶可导函数变换为概率计算多项式，得到控制点组的步骤；

对所述控制点组进行归一化处理，得到对应映射值组的步骤；