[发明专利]一种大点数FFT的实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域中进行时频转换的FFT技术。

背景技术

快速傅里叶变换作为时域和频域转换的基本运算，是频谱分析的必要前提，在数字通信、语音信号分析、图象处理、雷达、地震、生物医学工程等数字信号处理领域有着极为广泛的应用。

传统的FFT(傅里叶变换)变换分为三个阶段，首先将输入数据全部存入RAM，之后进行各级蝶形运算，蝶形运算全部完成后再从RAM中输出数据，这样运算一组数据需要的时间即为(载入时间+运算时间+输出时间)。这样在大点数FFT变换中，输入输出会占用大量时间，而此时运算单元则处于空闲状态。现有技术的FFT电路，或采用乒乓存储器来实现连续运算，或在一组数据输出后再运算下一组数据。

因此我们需要一种合理的方法，使得FFT的运算时间能够缩短，并且在使用有限大小存储器的条件下实现连续运算。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是缩短运算时间和减少存储器面积进行连续FFT运算的方法，本发明根据FFT原理，通过合并运算步骤与循环使用存储器，使大点数FFT电路可以缩短运算时间和减少存储器面积。

本发明的目的是这样实现的，它包括步骤：

①将一组数据的N-n点数据载入至存储器中，N为一组数据运算的FFT总点数，n为一组数据中最后载入的数据，点数n的值为N/x，x为蝶形运算基数；

②将一组数据中最后载入的n点数据，直接送至蝶形运算单元，同时读取存储器中的已存入的数据，进行第一级蝶形运算，运算后将第一级蝶形运算结果存回存储器；

③读取存储器中的第一级蝶形运算结果进行下一级蝶形运算，并将下一级蝶形运算结果存回存储器，如此进行蝶形运算和存储M-1次，其中，M为log_x^N；同时将外部继续载入下一组数据至存储器进行存储；

④在进行第M级蝶形运算时，将运算结束的x个数据中的第一个数据直接输出到外部，其余x-1个数据原位存回存储器；同时，将外部继续载入下一组数据至输出数据的原存储地址进行存储；

⑤在第一组数据的蝶形运算结束后，返回步骤①进行下一组数据的处理。

其中，第①步中所述存储器的大小为N+m个字节，其中m的值为第二级至第M-1级蝶形运算所需要的时钟周期数。

其中，第①步中所述载入数据为正序输入，第④步中所述输出数据为逆序输出。

本发明与背景技术相比，具有如下优点：

(1)本发明合并了运算步骤，以此缩短转换时间。

(2)本发明通过优化数据存储方式，使用少量缓冲存储器，即可完成连续运算。

附图说明

图1是运算流程示意图。

图2是不同阶段合并的变换示意图。

图3是载入时存储器整体使用示意图。

图4是输出时存储器整体使用示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种大点数FFT的实现方法，如图1所示。以下以一个采用基16的65536点FFT为实例。

①将一组数据的N-n点数据载入至存储器中，N为一组数据运算的FFT总点数，n为一组数据中最后载入的数据，点数n的值为N/x，x为蝶形运算基数；

实例中，N为65536，x为16，n为4096，第①步载入61440点数据至存储器。

②将一组数据中最后载入的n点数据，直接送至蝶形运算单元，同时读取存储器中的已存入的数据，进行第一级蝶形运算，运算后将第一级蝶形运算结果存回存储器；

实例中，输入部分与第一级蝶算合并如图2上部分所示，最后载入的4096点数据不再存入存储器，直接进行蝶形运算。

存储器使用方法如图3，图4所示。斜线表示未运算数据，方格表示正在进行运算的数据，网格表示等待输出的数据，四个子图中每个标准矩形表示1组4块的4096x32的双端口存储器(RAM)。图3表示载入时存储器的使用方法。左上小图表示第1次载入时，前61440数据载入后RAM的使用情形，这时只有第4组RAM的后1/4(也就是最后一块RAM)是空的，并且没有开始变换。右上小图表示载入61440～65536数据的情形，这部分数据没有载入到第4组RAM的后1/4(也就是最后一块RAM)，而是将直接进行第1级变换，当然，变换的结果需要存入这部分RAM。左下、右下两小图为第2、3级变换，在这段时间里，数据被载入到第5组进行缓冲的RAM中。