[发明专利]基于三角脉动阵列的协方差矩阵计算的电路实现方法

权利要求书

1.一种基于三角脉动阵列的协方差矩阵计算的电路实现方法，其特征在于，输入为n列m维的列向量，待求协方差矩阵为n行×n列的实数对称方阵或复数共轭矩阵，所述三角脉动阵列包含p个对角线处理单元和p(p-1)/2个内部普通处理单元，所述方法包括如下步骤：

S1：对协方差计算公式进行转换处理，转换公式如下，其中X、Y表示m维的任意两列列向量，和分别表示列向量X、Y的均值；x_i和y_i分别表示列向量X、Y中的m维元素；

S2：根据三角脉动阵列尺寸对待求协方差矩阵分块，输入列向量按每p列一组，若n/p不能整除，则通过补零实现整除，共计q组；

S3：根据S2分组规则定制数据结构，寻址规则为：先是第1列到第p列列向量的第1行元素，然后是第1列到第p列列向量的第2行元素数据，依次类推，直至第1列到第p列列向量的第m行元素数据，总体寻址顺序呈行—列“Z”型交织方式；

S4：根据S2的分组，共有种两两组合及q种自身组合，每种组合在同一时钟驱动下，横向和纵向各p列列向量元素数据并发同步地传输给p个对角线处理单元的输入端口；

S5：三角脉动阵列中的处理单元对各种组合状态下接收到的列向量进行协方差计算，得到q个对角块和q(q-1)/2正方块，它们共同组成待求协方差矩阵中实际有效的n(n+1)/2个协方差计算结果，其中对角块含p(p+1)/2个协方差，正方块含p²个协方差；

所有对角线处理单元和内部普通处理单元在同一时钟驱动下，以脉动方式同步执行三项操作：

当三角脉动阵列为上三角结构时，所述三项操作为：

（1）从其紧邻的左侧和底侧处理单元接收列向量元素；

（2）处理单元内部计算处理；

（3）向其紧邻的右侧和顶侧处理单元传播列向量元素；

当三角脉动阵列为下三角结构时，所述三项操作为：

（1）从其紧邻的右侧和顶侧处理单元接收列向量元素；

（2）处理单元内部计算处理；

（3）向其紧邻的左侧和底侧处理单元传播列向量元。

2.根据权利要求1所述的基于三角脉动阵列的协方差矩阵计算的电路实现方法，其特征在于，对角线处理单元和内部普通处理单元都包含列向量乘累加功能，其中对角线处理单元还包括列向量求和功能；

对角线处理单元有三种工作模式：

模式a：对角线处理单元在横向和纵向接收到的是同一列列向量元素，列向量乘累加功能使能，列向量求和累加功能使能；

模式b：对角线处理单元在横向和纵向分别接收不同的列向量，列向量乘累加功能使能，列向量求和累加功能禁止；

模式c：对角线处理单元将模式b中的横纵两列列向量在其内部进行交换，且列向量乘累加功能与列向量求和累加功能均禁止，此时相当于对角线处理单元内部计算功能旁路。

3.根据权利要求1所述的基于三角脉动阵列的协方差矩阵计算的电路实现方法，其特征在于，每个对角线处理单元和内部普通处理单元均包括横、纵两个方向输入端口以及横纵两个方向输出端口，当某处理单元处于横向最尾端的位置时，该处理单元横向输出端口停止向外传播列向量元素，当某处理单元处于纵向最尾端的位置时，该处理单元纵向输出端口停止向外传播列向量元素。

4.根据权利要求2所述的基于三角脉动阵列的协方差矩阵计算的电路实现方法，其特征在于，对角线处理单元中每列列向量只需完成1轮求和累加计算，其结果保存在全局寄存器电路中，并作为S1公式中各列向量间协方差计算共享。