CN111198673B - 字长调整方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

字长调整方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种字长调整方法、装置、设备及存储介质。该方法包括：获得待处理信号的原始字长M以及目标字长N；将待处理信号自符号位后的最高有效位开始，宽度为X的字段进行分块，其中，X为原始字长M和目标字长N的差值；根据分块和目标字长N，对待处理信号进行字长调整。本发明实施例的字长调整方法、装置、设备及存储介质，能够提高数字信号处理***的性能，避免字长的浪费和信号溢出情况的发生。

Description

字长调整方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种字长调整方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
在数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)中，参与运算的数据所占用的比特位数(字长)的大小，直接决定了运算模块的运算量以及用于存储中间结果的存储空间的大小，从而决定了DSP***的复杂度、器件成本和功耗。在保证性能不损失的前提下，最大限度地缩小运算数据的字长是DSP算法设计的主要任务之一。
目前常用的字长调整手段是数字自动增益控制(Automatic Gain Control，AGC)技术。数字AGC技术调整字长过程如下：计算一段数据的平均值，以该平均值为依据，对目标数据进行幅度调整，然后对调整后的数据进行截取，以调整字长达到限制字长的目的。示例性的，假设一段数据共包括1000个数字信号，每个数字信号占用16比特，计算出该段数据数字信号的平均值为234，调整目标字长是8比特。可以理解的是，平均值为234，则1000个数字信号中存在大于234的数字信号，根据信号的统计特性，1000个数字信号中大于平均值234的数字信号中最大值对应的比特位数不高于11。在针对目标数据信号进行截取时，则丢弃高16-11＝5位数据和低11-8＝3位数据，将中间的8位数据作为调整后的数据信号。示例性的，假设目标数据信号对应的16位2进制数据为0101111101010101，则调整后的数据信号对应的8位2进制数据为11101010。
数字AGC技术是用当前的平均值对后续信号的字长进行调整，因此用于计算平均值的数据块的大小(即获得一个平均值的估计时间)的取值对字长的调整效果影响比较大。尤其是对于突发信号的场景，要处理的目标信号有可能是有用信号，也可能是纯噪声，如果用当前纯噪声的平均值对下一块有用信号的字长进行调整，可能会导致DSP***性能下降。另外，字长调整需要关注的是信号的最大值和最小值。在最大值处信号不能溢出，在最小值处，不能损失数据的精度。而信号的平均值不能完全反映信号最大值和最小值的情况，特别是对于峰均比比较大的信号，信号的平均值与最大值或者最小值之间差距较大，如果对此差距估计不准，可能会导致字长的浪费(有效字长远小于输出字长)或者信号幅度超过最大字长而发生溢出。
发明内容
本发明实施例提供一种字长调整方法、装置、设备及存储介质，能够提高数字信号处理***的性能，避免字长的浪费和信号溢出情况的发生。
一方面，本发明实施例提供了一种字长调整方法，包括：
获得待处理信号的原始字长M以及目标字长N；
将待处理信号自符号位后的最高有效位开始，宽度为X的字段进行分块，其中，X为原始字长M和目标字长N的差值；
根据分块和目标字长N，对待处理信号进行字长的调整。
在本发明的一个实施例中，将待处理信号自符号位后的最高有效位开始，宽度为X的字段进行分块，包括：
将待处理信号自符号位后的最高有效位开始，宽度为X的字段分为Y块，其中，Y等于X与n的商向下取整后的值与1的和，n为分块步长。
在本发明的一个实施例中，根据分块和目标字长N，对待处理信号进行字长的调整，包括：
针对自符号位后的最高有效位开始，总宽度为X的Y块字段，自第1块字段开始，依次针对每一块字段判断该块字段对应的值是否为零，直至判断出块字段对应的值不为零的字段块；
根据块字段对应的值不为零的字段块和目标字长N，对待处理信号进行字长的调整。
在本发明的一个实施例中，根据块字段对应的值不为零的字段块和目标字长N，对待处理信号进行字长的调整，包括：
自块字段对应的值不为零的字段块的最高位开始，提取字长为N-1的数据；
将待处理信号的符号位和字长为N-1的数据进行拼接，得到待处理信号对应的字长为N的信号。
在本发明的一个实施例中，根据块字段对应的值不为零的字段块和目标字长N，对待处理信号进行字长的调整，包括：
从块字段对应的值不为零的字段块中自高位至低位查找1对应的位，自最先查到的1对应的位开始，提取字长为N-1的数据；
将待处理信号的符号位和字长为N-1的数据进行拼接，得到待处理信号对应的字长为N的信号。
在本发明的一个实施例中，本发明实施例提供的字长调整方法还包括：
若Y块字段对应的值全为零，则提取待处理信号的低N-1位数据；
将待处理信号的符号位和低N-1位数据进行拼接，得到待处理信号对应的字长为N的信号。
另一方面，本发明实施例提供了一种字长调整装置，装置包括：
获得模块，用于获得待处理信号的原始字长M以及目标字长N；
分块模块，用于将待处理信号自符号位后的最高有效位开始，宽度为X的字段进行分块，其中，X为原始字长M和目标字长N的差值；
调整模块，用于根据分块和目标字长N，对待处理信号进行字长的调整。
在本发明的一个实施例中，分块模块，具体用于：
将待处理信号自符号位后的最高有效位开始，宽度为X的字段分为Y块，其中，Y等于X与n的商向下取整后的值与1的和，n为分块步长。
在本发明的一个实施例中，调整模块，包括：
判断单元，用于针对自符号位后的最高有效位开始，总宽度为X的Y块字段，自第1块字段数据开始，依次针对每一块字段判断该块字段对应的值是否为零，直至判断出块字段对应的值不为零的字段块；
调整单元，用于根据块字段对应的值不为零的字段块和目标字长N，对待处理信号进行字长的调整。
在本发明的一个实施例中，调整单元，具体用于：
自块字段对应的值不为零的字段块的最高位开始，提取字长为N-1的数据；
将待处理信号的符号位和字长为N-1的数据进行拼接，得到待处理信号对应的字长为N的信号。
在本发明的一个实施例中，调整单元，具体用于：
从块字段对应的值不为零的字段块中自高位至低位查找1对应的位，自最先查到的1对应的位开始，提取字长为N-1的数据；
将待处理信号的符号位和字长为N-1的数据进行拼接，得到待处理信号对应的字长为N的信号。
在本发明的一个实施例中，调整单元，还用于：
若Y块字段对应的值全为零，则提取待处理信号的低N-1位数据；
将待处理信号的符号位和低N-1位数据进行拼接，得到待处理信号对应的字长为N的信号。
再一方面，本发明实施例提供一种字长调整设备，设备包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序；
处理器执行计算机程序时实现本发明实施例提供的字长调整方法。
再一方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例提供的字长调整方法。
本发明实施例的字长调整方法、装置、设备及存储介质，能够提高数字信号处理***的性能，避免字长的浪费和信号溢出情况的发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例提供的字长调整方法的流程示意图；
图2示出了本发明实施例提供的分块结果示意图；
图3示出了本发明实施例提供的字长调整的第一种结果示意图；
图4示出了本发明实施例提供的字长调整的第二种结果示意图；
图5示出了本发明实施例提供的字长调整的第三种结果示意图；
图6示出了本发明实施例提供的字长调整装置的结构示意图；
图7示出了能够实现根据本发明实施例的字长调整方法及装置的计算设备的示例性硬件架构的结构图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
如图1所示，图1示出了本发明实施例提供的字长调整方法的流程示意图。字长调整方法可以包括：
S101：获得待处理信号的原始字长M以及目标字长N。
S102：将待处理信号自符号位后的最高有效位开始，宽度为X的字段进行分块。
X为原始字长M和目标字长N的差值。
可以理解的是，原始字长M大于目标字长N。
S103：根据分块和目标字长N，对待处理信号进行字长的调整。
本发明实施例的字长调整方法，每个信号字长如何调整仅由自己的信号决定，不会出现在突发信号场景下，纯噪声的出现导致对信号幅度估计不准，而对有用信号进行误调整的情况，能够提高数字信号处理***的性能。
下面通过具体的实施例对本发明实施例提供的字长调整方法进行详细说明。
假设待处理信号为复数信号，复数信号包括实部I和虚部Q，该复数信号的原始字长为M位，对应的目标字长为N位。其中，本发明实施例中的目标字长N指经过调整后的信号的字长为N。
取实部I和虚部Q的绝对值，比较实部I和虚部Q的绝对值的大小，将绝对值大的记为MAXIQ。
可以理解的是，MAXIQ的最高有效位即为待处理信号自符号位后的最高有效位。
将MAXIQ自高位至低位M-N位分为Y块，
Figure BDA0001870224480000061
n为分块步长，
Figure BDA0001870224480000062
表示对(M-N)与n的商向下取整。
其中，第1，2，……，
Figure BDA0001870224480000063
块，每块包含n位；第
Figure BDA0001870224480000064
块包含k位。若(M-N)/n为小数，则
Figure BDA0001870224480000065
若(M-N)/n为整数，则k＝0。
分块结果如图2所示，图2示出了本发明实施例提供的分块结果示意图。
针对
Figure BDA0001870224480000066
块字段，自第1块字段开始，依次针对每一块字段判断该块字段对应的值是否为零，直至判断出块字段对应的值不为零的字段块；根据块字段对应的值不为零的字段块和目标字长N，对待处理信号进行字长的调整。
在本发明的一个实施例中，根据块字段对应的值不为零的字段块和目标字长N，对待处理信号进行字长的调整，可以包括：自块字段对应的值不为零的字段块的最高位开始，提取字长为N-1的数据；将待处理信号的符号位和字长为N-1的数据进行拼接，得到待处理信号对应的字长为N的信号。
假设块字段对应的值不为零的字段块为第
Figure BDA0001870224480000071
块，则从第
Figure BDA0001870224480000072
块的最高位开始，提取字长为N-1的数据；将待处理信号的符号位和字长为N-1的数据进行拼接，得到待处理信号对应的字长为N的信号。
从第
Figure BDA0001870224480000073
块的最高位开始，提取字长为N-1的数据；将待处理信号的符号位和字长为N-1的数据进行拼接，得到待处理信号对应的字长为N的信号的结果如图3所示。图3示出了本发明实施例提供的字长调整的第一种结果示意图。
在本发明的一个实施例中，根据块字段对应的值不为零的字段块和目标字长N，对待处理信号进行字长的调整，可以包括：从块字段对应的值不为零的字段块中自高位至低位查找1对应的位，自最先查到的1对应的位开始，提取字长为N-1的数据；将待处理信号的符号位和字长为N-1的数据进行拼接，得到待处理信号对应的字长为N的信号。
假设块字段对应的值不为零的字段块为第
Figure BDA0001870224480000074
块，则从第
Figure BDA0001870224480000075
块中自高位至低位查找1对应的位，假设n＝4，第
Figure BDA0001870224480000076
块数据对应的二进制数值为0011。则从第
Figure BDA0001870224480000077
块数据中自左至右的第3位开始提取字长为N-1的数据；将待处理信号的符号位和字长为N-1的数据进行拼接，得到待处理信号对应的字长为N的信号，字长调整结果如图4所示。图4示出了本发明实施例提供的字长调整的第二种结果示意图。
在本发明的一个实施例中，若
Figure BDA0001870224480000078
块字段对应的值全为零，则提取待处理信号的低N-1位数据；将待处理信号的符号位和低N-1位数据进行拼接，得到待处理信号对应的字长为N的信号。
字长调整结果如图5所示。图5示出了本发明实施例提供的字长调整的第三种结果示意图。
本发明实施例的字长调整方法，每个信号字长如何调整仅由自己的信号决定，不会出现在突发信号场景下，纯噪声的出现导致对信号幅度估计不准，而对有用信号进行误调整的情况，能够提高数字信号处理***的性能。另外本发明实施例依据块字段对应的值不为零的字段块进行字长的调整，可以有效避免字长的浪费和信号溢出情况的发生。再者本发明实施例通过分块查找1对应的位，能够减少***开销，提高字长调整效率。
与上述的方法实施例相对应，本发明实施例还提供一种字长调整装置。如图6所示，图6示出了本发明实施例提供的字长调整装置的结构示意图。字长调整装置可以包括：
获得模块601，用于获得待处理信号的原始字长M以及目标字长N。
分块模块602，用于将待处理信号自符号位后的最高有效位开始，宽度为X的字段进行分块。
其中，X为原始字长M和目标字长N的差值。
调整模块603，用于根据分块和目标字长N，对待处理信号进行字长的调整。
在本发明的一个实施例中，分块模块602，具体可以用于：
将待处理信号自符号位后的最高有效位开始，宽度为X的字段分为Y块，其中，Y等于X与n的商向下取整后的值与1的和，n为分块步长。
在本发明的一个实施例中，调整模块603，可以包括：
判断单元，用于针对自符号位后的最高有效位开始，总宽度为n的Y块字段，自第1块字段开始，依次针对每一块字段判断该块字段对应的值是否为零，直至判断出块字段对应的值不为零的字段块；
调整单元，用于根据块字段对应的值不为零的字段块和目标字长N，对待处理信号进行字长的调整。
在本发明的一个实施例中，调整单元，具体可以用于：
自块字段对应的值不为零的字段块的最高位开始，提取字长为N-1的数据；
将待处理信号的符号位和字长为N-1的数据进行拼接，得到待处理信号对应的字长为N的信号。
在本发明的一个实施例中，调整单元，具体可以用于：
从块字段对应的值不为零的字段块中自高位至低位查找1对应的位，自最先查到的1对应的位开始，提取字长为N-1的数据；
将待处理信号的符号位和字长为N-1的数据进行拼接，得到待处理信号对应的字长为N的信号。
在本发明的一个实施例中，调整单元，还可以用于：
若Y块字段对应的值全为零，则提取待处理信号的低N-1位数据；
将待处理信号的符号位和低N-1位数据进行拼接，得到待处理信号对应的字长为N的信号。
本发明实施例的字长调整装置，每个信号字长如何调整仅由自己的信号决定，不会出现在突发信号场景下，纯噪声的出现导致对信号幅度估计不准，而对有用信号进行误调整的情况，能够提高数字信号处理***的性能。另外本发明实施例依据字段块数据对应的值不为零的字段块进行字长的调整，可以有效避免字长的浪费和信号溢出情况的发生。再者本发明实施例通过分块查找1对应的位，能够减少***开销，提高字长调整效率。
图7示出了能够实现根据本发明实施例的字长调整方法及装置的计算设备的示例性硬件架构的结构图。如图7所示，计算设备700包括输入设备701、输入接口702、中央处理器703、存储器704、输出接口705、以及输出设备706。其中，输入接口702、中央处理器703、存储器25 704、以及输出接口705通过总线710相互连接，输入设备701和输出设备706分别通过输入接口702和输出接口705与总线710连接，进而与计算设备700的其他组件连接。
具体地，输入设备701接收来自外部的输入信息，并通过输入接口702将输入信息传送到中央处理器703；中央处理器703基于存储器704中存储的计算机可执行指令对输入信息进行处理以生成输出信息，将输出信息临时或者永久地存储在存储器704中，然后通过输出接口705将输出信息传送到输出设备706；输出设备706将输出信息输出到计算设备700的外部供用户使用。
也就是说，图7所示的计算设备也可以被实现为字长调整设备，该字长调整设备可以包括：存储有计算机可执行指令的存储器；以及处理器，该处理器在执行计算机可执行指令时可以实现结合图1至图6描述的字长调整方法和装置。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现本发明实施例提供的字长调整方法。
需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，做出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或***。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的***、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种字长调整方法，其特征在于，包括：
获得待处理信号的原始字长M以及目标字长N；
将所述待处理信号自符号位后的最高有效位开始，宽度为X的字段进行分块，其中，X为所述原始字长M和所述目标字长N的差值；
根据所述分块和所述目标字长N，对所述待处理信号进行字长的调整；
所述将所述待处理信号自符号位后的最高有效位开始，宽度为X的字段进行分块，包括：
将所述待处理信号自符号位后的最高有效位开始，宽度为X的字段分为Y块，其中，Y等于X与n的商向下取整后的值与1的和，n为分块步长；
所述根据所述分块和所述目标字长N，对所述待处理信号进行字长的调整，包括：
针对自符号位后的最高有效位开始，总宽度为X的Y块字段，自第1块字段开始，依次针对每一块字段判断该块字段对应的值是否为零，直至判断出块字段对应的值不为零的字段块；
根据所述块字段对应的值不为零的字段块和所述目标字长N，对所述待处理信号进行字长的调整。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述块字段对应的值不为零的字段块和所述目标字长N，对所述待处理信号进行字长的调整，包括：
自所述块字段对应的值不为零的字段块的最高位开始，提取字长为N-1的数据；
将所述待处理信号的符号位和所述字长为N-1的数据进行拼接，得到所述待处理信号对应的字长为N的信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述块字段对应的值不为零的字段块和所述目标字长N，对所述待处理信号进行字长的调整，包括：
从所述块字段对应的值不为零的字段块中自高位至低位查找1对应的位，自最先查到的1对应的位开始，提取字长为N-1的数据；
将所述待处理信号的符号位和所述字长为N-1的数据进行拼接，得到所述待处理信号对应的字长为N的信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述Y块字段对应的值全为零，则提取所述待处理信号的低N-1位数据；
将所述待处理信号的符号位和所述低N-1位数据进行拼接，得到所述待处理信号对应的字长为N的信号。
5.一种字长调整装置，其特征在于，所述装置包括：
获得模块，用于获得待处理信号的原始字长M以及目标字长N；
分块模块，用于将所述待处理信号自符号位后的最高有效位开始，宽度为X的字段进行分块，其中，X为所述原始字长M和所述目标字长N的差值；
调整模块，用于根据所述分块和所述目标字长N，对所述待处理信号进行字长的调整；
所述分块模块，具体用于：
将所述待处理信号自符号位后的最高有效位开始，宽度为X的字段分为Y块，其中，Y等于X与n的商向下取整后的值与1的和，n为分块步长；
所述调整模块，包括：
判断单元，用于针对自符号位后的最高有效位开始，总宽度为X的Y块字段，自第1块字段开始，依次针对每一块字段判断该块字段对应的值是否为零，直至判断出块字段对应的值不为零的字段块；
调整单元，用于根据所述块字段对应的值不为零的字段块和所述目标字长N，对所述待处理信号进行字长的调整。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调整单元，具体用于：
自所述块字段对应的值不为零的字段块的最高位开始，提取字长为N-1的数据；
将所述待处理信号的符号位和所述字长为N-1的数据进行拼接，得到所述待处理信号对应的字长为N的信号。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调整单元，具体用于：
从所述块字段对应的值不为零的字段块中自高位至低位查找1对应的位，自最先查到的1对应的位开始，提取字长为N-1的数据；
将所述待处理信号的符号位和所述字长为N-1的数据进行拼接，得到所述待处理信号对应的字长为N的信号。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调整单元，还用于：
若所述Y块字段对应的值全为零，则提取所述待处理信号的低N-1位数据；
将所述待处理信号的符号位和所述低N-1位数据进行拼接，得到所述待处理信号对应的字长为N的信号。
9.一种字长调整设备，其特征在于，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；
所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述的字长调整方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的字长调整方法。
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