[发明专利]基于优化的CORDIC算法的蝶形运算单元设计方法和设备

说明书

本发明提供了一种基于优化的CORDIC算法的蝶形运算单元设计方法和设备，方法包括包括：S1、基于CORDIC算法，改进角度值公式，并输入蝶形运算单元的初始旋转坐标；S2、用存储角度替代蝶形运算单元旋转因子的实部值和虚部值，获取旋转因子对应的角度值；S3、进行迭代运算，每次迭代时，通过比较器选取不同的权重函数，基于所述权重函数，选取距离最近的所述角度值；S4、基于距离最近的所述角度值，通过移位和加法操作完成每次迭代；S5、迭代完成后，修正校正因子，并输出多次迭代后的旋转坐标。并在保持一定精度下对校正因子进行了化简，大大提高了运算速度。

技术领域

本发明涉及数字信号与系统技术领域，具体涉及一种基于优化的CORDIC算法的蝶形运算单元设计方法和设备。

背景技术

FFT是离散傅里叶变换的一种快速算法，其运算复杂度较低，适合超大规模集成电路(VLSI)实现，在雷达信号处理、卫星遥感、图像处理和通信等领域应用十分广泛。随着应用范围的不断扩大，对FFT的运算效率要求越来越高，主要表现在高吞吐量和低延迟等方面。FFT的流水线体系结构允许所有阶段并行运算，广泛应用于硬件系统设计。

目前大量的FFT算法研究放到了蝶形运算的设计上。CORDIC算法在简化FFT结构设计中应用较广，但传统CORDIC算法实现中，每次迭代的计算精度有限，每个周期仅能完成一次迭代。尽管许多学者在传统CORDIC算法的基础上，提出了Recorded CORDIC算法、EEAS-CORDIC算法，减小了迭代的次数，提高了运算速度，但是伴随算法复杂度的提升，运算精度和硬件实现也变得更难。

发明内容

本发明解决的一个主要问题是现有的基于CORDIC算法设计的蝶形运算单元的运算精度有限且硬件实现较难。

根据本发明的一个方面，本发明提供一种基于优化的CORDIC算法的蝶形运算单元设计方法，所述蝶形运算单元设计方法包括：

S1、基于CORDIC算法，将所述CORDIC算法中的角度值公式：

θ_i＝arctan2^-i

其中，θi为第i次迭代的基本角度，i为迭代次数，i＝1,2......,n；

改进为：

θ_i＝arctanβ_i16^-i

其中，β_i为第i次迭代时的权重函数，且β_i∈{1,2,…,8}；

并输入蝶形运算单元的初始旋转坐标；

S2、用存储角度替代蝶形运算单元旋转因子的实部值和虚部值，获取旋转因子对应的角度值；

S3、基于CORDIC算法进行迭代运算，每次迭代时，通过比较器选取不同的权重函数，基于所述权重函数，选取距离最近的所述角度值；

S4、基于距离最近的所述角度值，通过移位和加法操作完成每次迭代；

S5、迭代完成后，修正校正因子，并输出多次迭代后的旋转坐标。

进一步地，步骤S3中每次迭代时，通过比较器选取不同的权重函数，基于所述权重函数，选取距离最近的所述角度值，包括：

n次迭代一共要旋转角度之和为存储角度θ，第i次迭代中旋转的角度是β_iθ_i，第i次迭代完后剩余的角度绝对值是：

其中，μ＝0,1,......,i。