[发明专利]一种混合基2-4串行FFT实现方法及装置有效

专利信息
申请号: 201910197867.3 申请日: 2019-03-15
公开(公告)号: CN109992741B 公开(公告)日: 2022-11-18
发明(设计)人: 曹运合;林达;刘玉涛;孙正源;李弋鹏 申请(专利权)人: 西安电子科技大学
主分类号: G06F17/14 分类号: G06F17/14
代理公司: 西安睿通知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 61218 代理人: 惠文轩
地址: 710071*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 混合 串行 fft 实现 方法 装置
【说明书】:

发明属于信号处理技术领域,公开了一种混合基2‑4串行FFT实现方法及装置。该方法包括:将输入数据按规律分别存储至两块RAM;当N不是4的整数次幂时,将N点FFT运算划分为1级基2运算和[log4N]级基4运算,并且将所述1级基2运算作为第一级运算;当N为4的整数次幂时,将N点FFT运算划分为log4N级基4运算;当执行完最后一级的基4运算后,对两块RAM中的数据进行倒序后,作为FFT运算的结果输出。本发明能够提高RAM读取和存储的调度效率,在压缩RAM面积的同时能够兼顾运算速度。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域,尤其涉及一种混合基2-4串行快速傅里叶(FastFourier Transformation,FFT)实现方法及装置。

背景技术

FFT算法是数字信号处理中的一种常用算法,在雷达、语音等信号处理中有着广泛应用。在信号处理的ASIC或者FPGA实现中,不论是以面积为主的设计方式,还是以速度为主的设计方式,FFT算法都是制约整个设计面积、性能瓶颈的关键部分。

FFT算法的输入和中间结果会存放在RAM中,因此RAM的数量和容量决定了FFT算法的结构和吞吐率。RAM的数量越多,同一时刻可读取和存放的数据就会越多,FFT算法内部的吞吐率就会越高;RAM的容量越大,FFT算法中间临时结果的缓存越容易,设计越简单。但是随着RAM数量的增多和容量的增大,设计使用的资源也越来越大。

目前的串行FFT算法大多在并行结构选择、蝶形算子等方面进行研究优化,对于RAM如何高效使用方面研究较少。比如改进蝶形算子结构的同时,并没有对RAM的数量和数据读取方式做出优化,虽然最终的运算时间降低了,但是算法本身消耗的资源和面积仍然十分巨大。另外一个问题是,目前串行FFT算法的总RAM深度普遍大于等于FFT的点数N的2倍,这个RAM使用量存在着一定程度的浪费,同时RAM的选取一般是双口RAM,这就造成了相比于使用单口RAM更多一倍的面积浪费。

发明内容

有鉴于此,本发明提供一种混合基2-4串行FFT实现方法及装置,能够提高RAM读取和存储的调度效率,对于N点的FFT,仅使用总容量为N点的若干单口RAM,就可以实现对中间数据的缓存和使用,同时通过合理调整各级之间RAM地址调度的衔接时序可以使RAM在运算时达到100%的效率,从而不出现资源浪费,并且在压缩RAM面积的同时能够兼顾运算速度。

为达到上述目的,本发明的实施例采用如下技术方案:

第一方面,提供一种混合基2-4串行FFT实现方法,包括:

步骤1,将第个输入数据对应存至第一RAM的第存储单元,以及将第个输入数据存至第二RAM的第存储单元;其中,第一RAM和第二RAM的第n存储单元的地址编号均为(n-1),N为输入数据的长度,N为偶数;

步骤2,当N不是4的整数次幂时,将所述输入数据的N点FFT运算划分为1级基2运算和[log4N]级基4运算,并且所述1级基2运算为第一级运算;当N为4的整数次幂时,将所述输入数据的N点FFT运算划分为log4N级基4运算;[]表示取整操作;

其中,所述1级基2运算包括:

在第i个读时间片,读取所述第一RAM和所述第二RAM的第j存储单元中的数据,分别记为D0和D16;以及,读取所述第一RAM和所述第二RAM的第存储单元中的数据,分别记为D8和D24;i依次取对应的j依次取

对读取到的4个数据D0、D16、D8和D24进行基2矩阵运算,得到运算结果数据R0、R8、R16和R24;

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