[发明专利]快速傅立叶变换实现方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地，涉及一种应用于通信领域的快速傅立叶变换实现方法及装置。

背景技术

快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform，简称为FFT)是离散傅立叶变换(Discrete Fourier Transform，简称为DFT)的快速算法，其在数字信号处理领域有着重要的地位和广泛的应用，是处理图形、语音、图像等的重要变换工具。

目前FFT的主要方法有基2、基4、基8、基16等，当DFT的变换区间长度较大时，一般应用FFT将DFT进行基4、基2、基8或基16的分解运算，将长序列DFT分解为短序列DFT，这样可以大大提高DFT的运算速度，使DET得运算效率提高1～2个数量级。

其中，基2、基4的FFT算法相对简单，实现容易，耗费资源小，因而应用得比较广泛；而基8、基16的FFT算法可以更快速地完成FFT叠代运算，提高系统实时性，适合在时延要求比较紧的系统上使用，但其算法控制复杂，占用资源较大。

根据运算过程中对数据位数取位和表示形式的不同，可以将FFT分为浮点FFT、块浮点FFT和定点FFT。其中，浮点FFT是基于数据表示为浮点的基础上，即数据是由纯小数和因子组成，输入数据要转换成纯小数和因子的浮点表示形式，计算过程中要保存计 算结果的大小，而输出数据要变成所需大小的定点表示形式，只要因子位数足够大，浮点FFT计算是不会溢出的；定点FFT的所有计算过程都是定点运算，如果在各个Pass的截位规则不适当，很容易出现溢出，所以定点FFT必须要有溢出控制；块浮点FFT是介于浮点FFT和定点FFT之间的一种运算机制，是根据本Pass输入数据的大小，在计算之前进行控制，其运算过程中一般也需要有溢出控制。

由上可以看出，浮点FFT、块浮点FFT和定点FFT有着不同的适用范围，而且在实现时对于系统资源的要求也是不同的。浮点FFT运算虽然没有溢出，信号平均信噪比高，但因子的运算使得电路复杂，实现困难；定点FFT运算虽然实现简单，但需要统计得出合适的截位规则，否则溢出严重导致输出结果错误，难以保证不溢出；块浮点由于每个Pass(包括最后输出前)结束后有统计控制过程，延时较大，但其可以保证不溢出而且电路又相对浮点来说简单得多，所以，在实际中常运用块浮点FFT来解决问题。

图1为现有技术中运用块浮点FFT进行运算的装置示意图，该装置主要包括数据存储器、旋转因子存储器、基2/4/8/16蝶形处理器和控制器。其中，数据存储器可以是RAM，用于存储输入数据、运算过程中的计算结果及运算完成后的数据；旋转因子存储器可以是ROM，用于存储旋转因子表；蝶形处理器用于基2/4/8/16的蝶形运算；控制模块用于产生控制时序及地址信号，用以控制中间运算过程及最后的输出结果。

由上可以看出，现有的块浮点FFT运算过程中，并没有对数据进行溢出控制，不能够保证FFT计算不溢出。

发明内容

考虑到相关技术中存在的块浮点FFT运算过程中，并没有对数据进行溢出控制的问题而提出本发明，为此，本发明的主要目的在于提供一种应用于通信领域的快速傅立叶变换实现方法及装置，以解决上述问题。

根据本发明的实施例，提供了一种应用于通信领域的快速傅立叶变换实现方法，用于在FFT运算过程中，对数据进行溢出控制。

该方法包括：功率探测器根据接收到的数据的阶数，将预定区间划分为多个子区间，获取接收到的数据中每个数据的移位值，并从中获取绝对值最大的移位值，其中，移位值表示数据所处的子区间相对于多个子区间中的指定子区间的位置关系；第一功率调节器利用绝对值最大的移位值对每个数据分别进行修改，获得对应于每个数据修改后的新数据；傅立叶变换模块对新数据进行快速傅立叶变换。

其中，将预定区间设置为[0，1]。

并且，将预定区间划分为多个子区间的处理具体为：利用以下公式根据接收的数据的阶数确定每个子区间的大小：[1/2^n-1，1/2ⁿ)，其中，n＝0、1、2、...、m，并且，m为接收到的数据的阶数。

此时，确定每个数据的移位值的处理具体为：对多个子区间以区间从大到小的顺序从1开始进行编号，并将最大的子区间作为指定子区间；通过以下公式分别确定每个数据的移位值：SHIFT＝4-Tk，其中，SHIFT为移位值，Tk为数据所处的子区间的编号。