[发明专利]FFT分支计算方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及数字信号处理领域，特别涉及FFT(Fast Fourier Transform，快速傅 立叶变换)分支计算方法及装置。

背景技术

在数字信号处理的发展中，许多算法如相关、滤波、谱估计、卷积等都可以化 为离散傅立叶变换(DFT)来实现，因此DFT是处理数字信号，如：图形、语音 及图像等领域的重要变换工具。但直接计算DFT的计算量与变换区间长度N的平 方成正比，把N点DFT分解为几个较短DFT，可使乘法次数大大减少，则有了快 速傅立叶算法。快速傅立叶变换(FFT)是DFT的快速算法，它的提出，大大减少 了计算量，从根本上确立了傅立叶变换的重要地位，成为数字信号处理中的核心技 术之一，广泛应用于雷达、观测、跟踪、高速图像处理、保密无线通信和数字通信 等领域。

FFT算法，就是不断地把长序列的DFT分解成几个短序列的DFT，并利用旋 转因子的周期性和对称性来减少DFT的运算次数。FFT算法可分为两大类：一类 是针对处理数据点数N等于2的整数次幂的算法，如基2算法、基4算法、实因 子算法和分裂算法等；另一类是N不等于2的整数次幂算法。基于对FFT在硬件 实现时的综合考虑，现有FFT算法的设计方案基本上都是针对于第一类算法。IFFT 和FFT的硬件设备一样，仅在算法上将旋转因子取共轭即可。

FFT实现单元中存储器是必不可少的单元，蝶形运算数据的输入输出和中间结 果的存储都要经过存储器，因此它们的频紧读写操作对整个FFT处理速度影响较 大，所以FFT的运算速度和占用的存储单元是设计中重点考虑的方面。FFT实现 的设计方案一般有顺序处理、级联处理、并行处理和阵列处理。顺序处理每次运算 仅用一个蝶形单元，处理方式简单，但运算速度较慢，所以现有技术普遍采用并行 处理、级联处理或阵列处理，但所占用的硬件资源较多。通常，采用“乒乓操作”来 提高计算速度如图1所示，首先将数据从存储器1中读出经蝶形运算单元处理后， 将处理后数据存入存储器2，完成一级蝶形运算，然后将存入存储器2的数据读出 经蝶形运算单元处理后，将处理后数据存回存储器1，完成另一级蝶形运算，如此 往复，直到处理完所有级蝶形运算，把乒乓操作模块当作是一个整体，站在这个模 块的两端看数据，输入数据流和输出数据流是连续不断的，没有停顿，因此非常适 合对数据口进行流水线式处理。对于基二的FFT运算，通常，采用两块双口存储 器来实现乒乓操作，如图2所示，数据从端口B读出双口存储器的同时，经过蝶形 运算单元计算后的数据写入预定地址，数据写入由控制模块统一控制，两块双口存 储器可在保征进入蝶形运算单元的数据可同时到达，但是，两块双口存储器导致占 用了更多硬件资源，且控制方法复杂，影响了FFT运算整体速度。

发明内容

为解决现有FFT分支计算使用两块双口存储器，占用资源较多且运算控制方 法复杂使FFT运算整体速度不高的问题，本发明提出了一种FFT分支计算方法及 装置，本发明采用一决双口存储器，并对其读出数据和写入数据进行精确控制，完 成了对蝶形单元运算结果数据的原位存储，即运算前数据的存储位置和运算结束对 应结果数据的存储位置相同。

一种FFT分支计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101：将分块后数据串行写入双口存储器；

S102：从双口存储器串行读出数据并进行延时处理，使得需进行蝶形运算的数 据同时到达；

所述延时处理使串行读出的数据能够并行并同时到达蝶形运算单元；

所述读出数据方法为：

S102A：计算或获取支路点数m＝N/K；

S102B：根据支路点数选择地址宽度w，地址宽度w为log₂m位；

S102C：当当前级数j小于等于地址宽度w时，不进行支路交叉读数，方法为： 首先确定数据首地址，读数；然后首地址累加1，并根据级数进行地址交换，再读 数，依次循环，直至读完当前级数所有支路点数数据；

所述地址交换为地址宽度w的最低位与其前面第Y位进行交换，所述Y等于 j-1；

S102D：当当前级数j大于地址宽度w时，进行支路选择和顺序读数，并同时 送入同一蝶形运算单元；

所述支路选择是指选择第一个未被占用支路与第一个未被占用支路+2^j-w-1的 支路；