[发明专利]一种基于动态截位的低复杂度无乘法器定点FFT优化方法

说明书

本发明属于软件无线电及其数字信号处理应用领域，具体涉及一种基于动态截位的低复杂度无乘法器定点FFT优化方法。包括以下步骤：获取FFT输入数据位数N与输入数据；将每个旋转因子小数左移N位，数据分为实部和虚部，其中N为输入数据的比特数；对实部与虚部分别进行向上与向下取整，使其分别近似为整数；将所有整数进行2次幂分解，选择加法次数最少的整数；利用移位和加法进行电路设计，利用数据自身移位与加法取代原旋转因子的乘法运算。本发明在使用“移位”和“加减”替代传统复数乘法器的同时，进一步减少加法器的数量。同时加入动态截位模块，抑制数据比特位数的增长，降低硬件资源消耗，提高计算速度，提升电路性能。

技术领域

本发明属于软件无线电及其数字信号处理应用领域，具体涉及一种基于动态截位的低复杂度无乘法器定点FFT优化方法。

背景技术

随着软件无线电系统、通信系统、视频信号分析、语音信号分析、图像信号处理、雷达信号处理等领域的飞速发展，快速傅里叶变换算法设计的开始受到各方关注。随着算法的不断开发改进，快速傅里叶变换在宽带接收机和图像与视频处理方面的处理备受青睐。快速傅里叶变换不仅是决定处理器性能的重要因素，而且在军工方面具有卓越的应用地位，在卫星信号处理，音频图像滤波，雷达信号处理占据重要的位置。因此，如何在稳定地实现快速傅里叶变换算法的硬件设计同时，对硬件资源占用的多少和处理速度的快慢提出了更高的要求。

在无乘法器FFT设计方面，申请号为2017111649758的专利《小点数FFT旋转因子复数乘法加速器》采用了高效的旋转因子复数乘法加速器的方法，与本发明结构设计不同；文献《低复杂度混合基FFT研究与设计》主要对正交频分复用技术中的FFT数字处理实现优化设计进行了研究，采用的是混合基结构，与本发明结构设计不同；文献《面向LTE的超低复杂度FFT处理单元设计》主要利用了折叠技术对FFT进行算法单元复用，并且利用正则符号数进行乘法器结构优化，与本发明内容不同；文献《符合IEEE802.15.3c标准的高速低复杂度FFT处理器设计》主要是512点FFT运算旋转因子进行改进，降低复数乘法的个数降低，并未涉及无乘法器的设计，与本发明专利有别。

综上所述，现有技术并没有利用移位加法模块和动态截位模块进行快速傅里叶变换。

发明内容

本发明的目的提供了一种基于无乘法器与动态截位的低复杂度FFT构造方法。

一种基于动态截位的低复杂度无乘法器定点FFT优化方法，包括以下步骤：

(1)获取FFT输入数据位数N与输入数据；

(2)将每个旋转因子小数左移N位，数据分为实部和虚部，其中N为输入数据的比特数；

(3)对实部与虚部分别进行向上与向下取整，使其分别近似为整数；

(4)将所有整数进行2次幂分解，选择加法次数最少的整数；

(5)利用移位和加法进行电路设计，利用数据自身移位与加法取代原旋转因子的乘法运算；

(6)在每一级蝶形运算后增加动态截位方法，对于N位数据数据每经过一次蝶形运算后，判断器去判断其计算结果是否大于2^N/2，大于则会截取蝶形结果的前N位，小于则截取数据后N位；

(7)数据经过每一级蝶形运算后进行输出，得出结果。

所述将所有整数进行2次幂分解，选择加法次数最少的整数，包括：

2次幂分解的具体形式为：

N＝a2⁰+a2¹+a2²...a2^m。

本发明的有益效果在于：