[发明专利]一种轻量化的FFT运算方法及其实现装置

说明书

本发明提供了一种轻量化的FFT运算方法及其实现装置，进行流水型结构优化，采用分层级拆分完成FFT数字信号处理，利用分时复用电路完成运算过程中信号分量的级间处理，利用级间寄存器原位运算，针对数字信号处理过程中信号分量数量多、暂存信号分量时存储层次复杂的特点进行优化。本发明减少了FFT运算在信号处理过程中的所需的硬件资源使用量，进而减小其应用在DSP芯片中时的芯片面积，达到轻量化设计的效果，更符合现代DSP芯片设计的小型化特点，可以减小芯片面积，由芯片面积的减小而带来了运算静态功耗的下降，减少了FFT运算进行信号处理时的功耗，进而达到降低DSP芯片整体功耗的效果，达到轻量化设计的效果。

技术领域

本发明涉及数字信号处理类芯片设计技术领域，具体为用于DSP芯片中完成FFT运算的信号处理方法及其电路实现装置。

背景技术

数字信号处理是一种以数字运算方式实现信号变换、滤波、检测以及快速变换的一门学科，其在通信、图像处理、无线电雷达等领域有着广泛的使用，现代数字信号处理的过程中，其实时性与精确性都有着较高的要求，因此往往采用芯片作为载体完成数字信号处理所涉及的运算。

FFT运算属于数字信号处理的一种，能够实现快速的傅里叶变换，进而完成信号的调制、滤波等，本质上是一种利用计算机、芯片等电子载体进行信号处理的物理方法。

FFT运算作为一种信号处理的物理方法，其中包含了大量的运算，在使用芯片作为载体进行运算的过程中，其必然消耗大量的物理资源，在使用FFT运算进行信号处理的过程中，如果消耗的资源量过大，则会导致整个数字信号处理系统的性能衰退，并带来更高的功耗，尤其是在包含了DSP功能的芯片中，这将严重影响芯片的性能。因此对于完成FFT运算而言，一种小面积、低功耗的轻量化FFT运算处理方法可以有效的提升信号处理的效率，按照这一方法进行设计的电路结构可以有效提升整体的芯片性能。

由上述分析可知，FFT运算作为一种电子物理学中信号处理的方法，其不可或缺的需要使用芯片等电子载体完成运算，而经查验国内外的论文与专利等相关研究发现，现有的FFT运算方法普遍存在着在完成信号处理的过程中存在着对芯片等电子载体性能需求过高、功耗与面积消耗过大的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种轻量化的FFT运算方法及其实现装置。本发明提供一种用于数字信号处理芯片中低功耗、小面积的轻量化FFT运算方法，并按照这一方法设计其运算电路实现装置，以解决上述DSP芯片的FFT运算存在的问题。本发明提供轻量化的FFT运算信号处理方法，并设计对应的运算电路实现装置减少其对芯片的功耗与面积的消耗，能够更好地适应现代数字信号处理中的实时性要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种轻量化的FFT运算方法，包含如下步骤：

(1)进行流水型结构优化，采用分层级拆分完成FFT数字信号处理的过程，具体步骤为：

对于2^N点FFT运算的流水结构优化为N级流水结构，流水型结构在第N级运算进行的同时，第N-1级运算仍正常输出信号处理的运算结果，在进行蝶形运算的过程中，仅需要N个蝶形运算单元即可完成连续不断的信号的运算处理；

所述N级流水结构中，第N级与第N-1级采取串联的连接方式，第N-1级运算的输出作为第N级运算的输入，在完成流水运算的启动后，N级流水结构能够同时完成第N-1级和第N级的同时输出；

(2)利用分时复用电路完成运算过程中信号分量的级间处理，具体为：

蝶形运算单元为达到轻量化运算的目的，将通用蝶形运算电路替换为分时复用电路；