專利名稱：乘法器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電カ線載波通信技術，特別地，更涉及一種應用于電カ線載波通信系統(tǒng)中的乘法器。
背景技術：
電カ線載波通信技術是ー種利用電カ線作為通信媒介來傳輸數(shù)據(jù)信息的通信方式，其以載波的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音、視頻等的傳輸通信。現(xiàn)在該技術廣泛應用于通信、電力、エ業(yè)控制等行業(yè)領域，這種通信技術是當今通信行業(yè)中ー種先進的技木。在電カ線載波通信系統(tǒng)中，調(diào)制電路和解調(diào)電路通常要用到乘法器實現(xiàn)，S卩，在發(fā) 送部分的調(diào)制電路中需要利用乘法器將基帶信號調(diào)制到載波頻段，而在接收部分的解調(diào)電路中需要利用乘法器將載波信號解調(diào)至基帶信號。一般而言，所述調(diào)制電路中需要ー個乘法器，而在所述解調(diào)電路中則需要兩個乘法器(如圖I所示)。在電カ線載波通信系統(tǒng)中，乘法器的乘數(shù)和被乗數(shù)都是12比特位，最后的乘積結(jié)果只取高12比特位。乘數(shù)和被乗數(shù)直接相乘的話用工具綜合后的面積是比較大的，例如在時鐘頻率為50MHz的情形下，每ー個乘法器的面積都超過1400門，那么若在整個電カ線載波通信系統(tǒng)中，三個乘法器的面積則大約為5300門。如此，會占用大量的系統(tǒng)資源。另ー方面，Booth編碼也是常用的用來優(yōu)化乘法器的ー種方法。當兩個多比特位數(shù)相乘時，相乘的過程中往往需要用乘數(shù)的每一位去乘被乘數(shù)，每一次得到的乘積稱為部分積。通常部分積的個數(shù)是由乘數(shù)的位數(shù)決定的，即乘數(shù)中的每一位都會對應ー個部分積。相乘的最終結(jié)果是各個部分積之和。Booth編碼的本質(zhì)是考察乘數(shù)中連續(xù)“I”的情況，然后將連續(xù)出現(xiàn)的“ I”改造成更高一位的正“I”和更低一位的負“I”。例如，對ニ進制數(shù)“0011110”，既可以寫為(24+23+22+2リ，也可以經(jīng)過編碼后改變?yōu)椤?10000(-1) ”，即，(25-2°)。這樣，在與被乗數(shù)相乘的時候可以減少部分積的個數(shù)。只不過，此時的部分積不僅是被乘數(shù)乘以“I”或者乘以“O”的結(jié)果，還可能是乘以“-I”的結(jié)果。更高級的Booth編碼可以使部分積個數(shù)更少，只不過部分積的形式會更多ー些。根據(jù)Booth編碼而改進的Radix_4Booth編碼是一種常見的產(chǎn)生部分積的方法,其原理是每一次考慮乘數(shù)中相鄰的三個比特位，即，將乘數(shù)中相鄰三個比特位進行編碼，可以最終使部分積的個數(shù)減少一半。具體來講，改進的RadiX-4Booth編碼考慮的乘數(shù)中的相鄰三位分別稱為本比特位,相鄰高比特位和相鄰低比特位。現(xiàn)以12 比特位的乘數(shù) Y(Yn Y10 Y9 Y8 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0)為例，其中，Yll 代表Y的最高比特位，Ytl代表Y的最低比特位，中間Yltl Y1代表中間從高到低的其他比特位。在對乘法進行編碼時，乘數(shù)需要在最低位第O位后，補充一位，即，第-1位Y_i，該位恒為O。那么，第一次取的三個比特位是(YijYojY-J (即，{ΥρΥο,Ο})，第二次取的三個比特位是{Y3，Y2, Y1I,......直至最后一次取的三個比特位是{Yn，Y10, Y9I?？梢钥闯觯肯噜弮纱芜x取的三個比特位中有一個比特位是重疊的，所以實際相當于每次平均處理了兩個比特位，所以總的部分積會比毎次只考慮ー個比特位時減少一半。請參閱表一,其顯示了 Radix_4Booth編碼的規(guī)則。如表一所示，其中，X代表被乘數(shù)，Y表示乘數(shù)，表I中兩倍的被乗數(shù)2X可以通過被乗數(shù)左移I位得到，補碼表示的被乗數(shù)相反數(shù)-X可以通過對被乘數(shù)取反加I實現(xiàn)。當部分積為正數(shù)吋，補償位S為O ;當部分積為負數(shù)吋，對被乘數(shù)取反，補償位S為1，從而實現(xiàn)取反加I的操作。
權(quán)利要求
1.一種基于Radix-4 Booth編碼的乘法器，應用于電カ線載波通信系統(tǒng)中，其特征在于，所述乘法器包括比特位選取単元、Booth編碼單元、部分積累加值選通単元、加法單元、寄存單元、以及時鐘控制單元； 所述時鐘控制單元用于產(chǎn)生分別控制所述比特位選取單元、所述部分積累加值選通單元以及所述寄存単元的第一時鐘控制信號、第二時鐘控制信號以及第三時鐘控制信號； 所述比特位選取單元用于基于Radix-4 Booth編碼對乘數(shù)的比特位進行選取；在所述Radix-4 Booth編碼中，在每ー個時鐘內(nèi)每一次選取乘數(shù)中相鄰的三個比特位,且相鄰兩次選取的三個比特位中有一個比特位是重疊的；所述乘數(shù)具有N比特位； 所述Booth編碼單元用于將所述比特位選取單元選取的乘數(shù)的比特位與被乘數(shù)進行相乘以獲得對應的部分積；所述被乘數(shù)具有N比特位； 所述部分積累加值選通単元用于從初始值和所述寄存単元寄存的前一次的部分積累加值中選擇其中之一予以輸出；所述部分積累加值選通単元選擇前一次的部分積累加值是選取的前一次的部分積累加值的高N比特位； 所述加法単元用于將所述Booth編碼單元輸出的部分積與所述部分積累加值選通單元輸出的選通值相加以得到當前次的部分積累加值； 所述寄存単元用于將所述加法単元得到的當前次的部分積累加值予以寄存，并將當前次的部分積累加值延時后輸出至所述部分積累加值選通単元，以供進行下一次的部分積累カロ。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于Radix-4Booth編碼的乘法器，其特征在于，所述寄存單元還包括在經(jīng)過最后一次部分積累加以得到的乘數(shù)與被乗數(shù)的相乘結(jié)果之后將所述相乘結(jié)果予以鎖存。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于Radix-4Booth編碼的乘法器，其特征在于，基于Radix-4 Booth編碼，完成一次的乘數(shù)與被乗數(shù)相乘運算所需要的相乘運算周期為N/2個時鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的基于Radix-4Booth編碼的乘法器，其特征在于，所述N為12，S卩，乘數(shù)和被乗數(shù)都是12比特位；乘數(shù)與被乗數(shù)的相乘結(jié)果取其中的高12比特位。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于Radix-4Booth編碼的乘法器，其特征在于，所述初始值為O。
6.一種基于Radix-4 Booth編碼的乘法器，應用于電カ線載波通信系統(tǒng)中，其特征在于，所述乘法器包括乘數(shù)選通單元、比特位選取單元、被乘數(shù)選通單元、被乘數(shù)控制單元、Booth編碼單元、部分積累加值選通単元、加法単元、第一寄存單元、第二寄存單元以及時鐘控制單元； 所述時鐘控制單元用于產(chǎn)生控制所述比特位選取單元和所述被乘數(shù)控制單元的第一時鐘控制信號、控制所述部分積累加值選通単元的第二時鐘控制信號、以及控制所述第二寄存單元的第三時鐘控制信號； 所述乘數(shù)選通單元用于根據(jù)狀態(tài)控制信號從第一乘數(shù)和第三乘數(shù)中選擇其中之一予以輸出；所述乘數(shù)選通單元在所述狀態(tài)控制信號表示的是解調(diào)狀態(tài)的情況下選擇第一乘數(shù)，所述乘數(shù)選通單元在所述狀態(tài)控制信號表示的是調(diào)制狀態(tài)的情況下選擇第三乘數(shù)；第一乘數(shù)和第三乘數(shù)具有N比特位；所述比特位選取單元用于根據(jù)所述乘數(shù)選通單元的選通結(jié)果、基于Radix-4 Booth編碼對乘數(shù)的比特位進行選取； 在所述Radix-4 Booth編碼中，在姆ー個時鐘內(nèi)姆一次選取乘數(shù)中相鄰的三個比特位，且相鄰兩次選取的三個比特位中有一個比特位是重疊的；所述比特位選取単元在所述狀態(tài)控制信號表示的是解調(diào)狀態(tài)的情況下在第一個相乘運算周期內(nèi)對第一乘數(shù)的比特位進行選取并在第二個相乘運算周期內(nèi)對第二乘數(shù)的比特位進行選??；所述比特位選取單元在所述狀態(tài)控制信號表示的是調(diào)制狀態(tài)的情況下在ー個相乘運算周期內(nèi)對第三乘數(shù)的比特位進行選??；第二乘數(shù)具有N比特位； 被乗數(shù)選通單元用于根據(jù)所述被乘數(shù)控制單元輸出的被乗數(shù)選通控制信號對第一被乘數(shù)、第二被乘數(shù)以及第三乘數(shù)進行選通并予以輸出；所述被乘數(shù)控制單元根據(jù)輸入的所述第一時鐘控制信號和所述狀態(tài)控制信號而輸出被乗數(shù)選通控制信號；所述被乘數(shù)選通單元在所述狀態(tài)控制信號表示的是解調(diào)狀態(tài)的情況下在第一個相乘運算周期內(nèi)選通第一被乘數(shù)并在第二個相乘運算周期內(nèi)選通第二被乗數(shù)；所述被乘數(shù)選通單元在所述狀態(tài)控制信號表示的是調(diào)制狀態(tài)的情況下在ー個相乘運算周期內(nèi)選通第三被乗數(shù)；第一被乗數(shù)、第二被乘數(shù)以及第三被乗數(shù)具有N比特位； 所述Booth編碼單元用于將所述比特位選取單元選取的乘數(shù)的比特位與所述被乘數(shù)選通單元選通的被乘數(shù)進行相乘以獲得對應的部分積； 所述部分積累加值選通単元用于從初始值和所述第一寄存單元寄存的前一次的部分積累加值中選擇其中之一予以輸出；所述部分積累加值選通単元選擇前一次的部分積累加值是選取的前一次的部分積累加值的高N比特位； 所述加法単元用于將所述Booth編碼單元輸出的部分積與所述部分積累加值選通單元輸出的選通值相加以得到當前次的部分積累加值； 所述第一寄存單元用于將所述加法単元得到的當前次的部分積累加值予以寄存，并將當前次的部分積累加值延時后輸出至所述部分積累加值選通単元，以供進行下一次的部分積累加； 所述第二寄存單元用于在ー個相乘運算周期內(nèi)經(jīng)過最后一次部分積累加以得到的乘數(shù)與被乗數(shù)的相乘結(jié)果之后將所述相乘結(jié)果予以鎖存；所述第二寄存單元在所述狀態(tài)控制信號表示的是解調(diào)狀態(tài)的情況下鎖存第一個運算周期內(nèi)第一乘數(shù)與第一被乗數(shù)的相乘結(jié)果和第二個運算周期內(nèi)第二乘數(shù)與第二被乗數(shù)的相乘結(jié)果；所述第二寄存單元在所述狀態(tài)控制信號表示的是調(diào)制狀態(tài)的情況下鎖存ー個運算周期內(nèi)第三乘數(shù)與第三被乗數(shù)的相乘結(jié)果。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于Radix-4Booth編碼的乘法器，其特征在于，基于Radix-4 Booth編碼，完成一次的乘數(shù)與被乗數(shù)相乘運算所需要的相乘運算周期為N/2個時鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的基于Radix-4Booth編碼的乘法器，其特征在于，所述N為12，S卩，乘數(shù)和被乗數(shù)都是12比特位；乘數(shù)與被乗數(shù)的相乘結(jié)果取其中的高12比特位。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于Radix-4Booth編碼的乘法器，其特征在于，所述初始值為O。
全文摘要
本發(fā)明提供一種應用于電力線載波通信系統(tǒng)中、基于Radix-4Booth編碼的乘法器，包括比特位選取單元、Booth編碼單元、部分積累加值選通單元、加法單元、寄存單元、以及時鐘控制單元；相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明充分利用了電力線載波系統(tǒng)中調(diào)制解調(diào)電路實現(xiàn)的特點，并且合理運用改進的Radix-4booth編碼降低部分積個數(shù)，大大降低了乘法器的面積。
文檔編號G06F7/523GK102662624SQ20121010933
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月13日
發(fā)明者王勇 申請人:鉅泉光電科技(上海)股份有限公司