專利名稱：一種混合基dft和idft快速實(shí)現(xiàn)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信領(lǐng)域，特別是涉及數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)DFT (Discrete Fourier ^Transform，離散傅立葉變換)和 IDFT (Inverse Discrete Fourier Transform，離散傅立葉 逆變換)算法定點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的一種高速硬件實(shí)現(xiàn)方案。
背景技術(shù)：
在數(shù)字信號(hào)處理中，特別是對(duì)于有限長序列，DFT是一種尤為重要的數(shù)學(xué)變換，其 實(shí)質(zhì)是有限長序列傅立葉變換的有限點(diǎn)離散采樣，開辟了頻域離散化的道路，使數(shù)字信號(hào) 處理可以在頻域采用數(shù)字運(yùn)算的方法進(jìn)行，大大增加了數(shù)字信號(hào)處理的靈活性。DFT在數(shù)字 通信、語音信號(hào)處理、圖像處理、功率譜估計(jì)、地震以及數(shù)值分析等各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng) 用。其中，稱不能使用基2類快速FFT O^st Fourier Transform，快速傅立葉變換)算法來 計(jì)算的DFT為一般數(shù)DFT運(yùn)算。目前計(jì)算一般數(shù)DFT的算法大概有兩類，一類是混合基算法，以Cooley-Tukey算 法理論為基礎(chǔ)，基2類的FFT算法也是以此理論為基礎(chǔ)修改得到；另一類就是以快速卷積算 法理論為基礎(chǔ)的，代表算法是素因子算法(PFA)和Winograd付里葉變換算法(WFTA)。這兩 類算法的設(shè)計(jì)思想都是想通過把大點(diǎn)數(shù)的DFT轉(zhuǎn)化成小點(diǎn)數(shù)的DFT進(jìn)行運(yùn)算來達(dá)到減少運(yùn) 算復(fù)雜度的目的，PFA和WFTA算法則都要求所分解的小長度之間互素，因?yàn)橹挥谢ニ?，這兩 種算法才能發(fā)揮出通過不斷嵌套直到最后調(diào)用小點(diǎn)數(shù)DFT進(jìn)行運(yùn)算來節(jié)省計(jì)算復(fù)雜度的 目的，且PFA算法的映射過程較為復(fù)雜?；旌匣鵇FT算法是把大點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，得到多個(gè)不同因子的乘積，再根據(jù)小點(diǎn) 數(shù)DFT公式計(jì)算不同因子的DFT。其原理見文獻(xiàn)《self-sorting mixed-radix fast fourier transforms)), C TEMPERT0N Journal of computational physics (Print) 52 :11,1-23, Elsevier，1983，整個(gè)算法過程簡單，便于實(shí)現(xiàn)，且混合基算法不要求分解的小長度之間互 素，相對(duì)于直接運(yùn)算DFT，復(fù)雜度得到了減小?，F(xiàn)有混合基DFT算法通常采用兩個(gè)存儲(chǔ)器并在之間進(jìn)行乒乓操作，實(shí)現(xiàn)每一級(jí)的 運(yùn)算，如

圖1所示，從存儲(chǔ)器1中讀取數(shù)據(jù)，經(jīng)過蝶形運(yùn)算后，結(jié)果數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器2，完成第 一級(jí)運(yùn)算，然后從存儲(chǔ)器2讀數(shù)，經(jīng)過蝶形運(yùn)算后，存入存儲(chǔ)器1中，完成第二級(jí)運(yùn)算，如此 切換，完成各級(jí)運(yùn)算，但這種處理方法需要在前面一級(jí)運(yùn)算完成后才能進(jìn)行后面一級(jí)運(yùn)算， 所需要時(shí)間量為所有各級(jí)運(yùn)算耗時(shí)之和，導(dǎo)致其處理所耗時(shí)間很長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的問題是提供一種計(jì)算速度更快、處理時(shí)間更短的高速混合基DFT 實(shí)現(xiàn)方法及裝置。為解決以上問題，本發(fā)明提供一種混合基DFT和IDFT快速實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步 驟步驟A 初始化，并為第一級(jí)DFT運(yùn)算產(chǎn)生整序讀數(shù)地址；
所述初始化為在混合基DFT運(yùn)算之前根據(jù)系統(tǒng)需要處理的點(diǎn)數(shù)計(jì)算各級(jí)中間緩 存大小，為每一級(jí)DFT運(yùn)算預(yù)生成兩個(gè)中間緩存，為每一級(jí)DFT運(yùn)算生成一個(gè)蝶形運(yùn)算次數(shù) 計(jì)數(shù)器Bt，清零Bt;優(yōu)選地，兩個(gè)中間緩存大小相等。所述產(chǎn)生整序讀數(shù)地址的方法進(jìn)一步包括以下步驟步驟a 求順序基底權(quán)值，方法為 各級(jí)DFT運(yùn)算基底為f1; f2，f3……fN，則每個(gè)基底對(duì)應(yīng)的權(quán)值為
權(quán)利要求
1.一種混合基DFT和IDFT快速實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟A 初始化，并為第一級(jí)DFT運(yùn)算產(chǎn)生整序讀數(shù)地址；步驟B 判斷當(dāng)前DFT運(yùn)算的級(jí)數(shù)是否小于最大級(jí)數(shù)N，若是，則進(jìn)入下一步，否則轉(zhuǎn)到 步驟G;步驟C 當(dāng)前級(jí)DFT運(yùn)算讀數(shù)并進(jìn)行蝶形運(yùn)算，將蝶形運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)于一個(gè)中間緩存， 當(dāng)前級(jí)蝶形運(yùn)算計(jì)數(shù)器Bt加1 ；步驟D 判斷是否滿足進(jìn)入下一級(jí)運(yùn)算條件，若滿足，則當(dāng)前級(jí)DFT運(yùn)算轉(zhuǎn)換中間緩存， 即將其后蝶形運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)于另一個(gè)中間緩存，同時(shí)進(jìn)入步驟E和F ；否則，進(jìn)入步驟E ；步驟E 判斷當(dāng)前級(jí)DFT運(yùn)算是否結(jié)束，即判斷其蝶形運(yùn)算次數(shù)是否達(dá)到當(dāng)前級(jí)蝶形運(yùn) 算的最大次數(shù)，若未達(dá)到，則重復(fù)步驟C至D，否則，結(jié)束當(dāng)前級(jí)DFT運(yùn)算。步驟F 進(jìn)入下一級(jí)DFT運(yùn)算，下一級(jí)DFT運(yùn)算從當(dāng)前級(jí)DFT運(yùn)算的中間緩存讀數(shù)，重 復(fù)步驟B至D步驟G 最后一級(jí)的處理。
2.如權(quán)利要求1所述混合基DFT和IDFT快速實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，步驟A所述初始化 為在混合基DFT運(yùn)算之前根據(jù)系統(tǒng)需要處理的點(diǎn)數(shù)計(jì)算各級(jí)中間緩存大小，為每一級(jí)DFT 運(yùn)算預(yù)生成兩個(gè)中間緩存，為每一級(jí)DFT運(yùn)算生成一個(gè)蝶形運(yùn)算次數(shù)計(jì)數(shù)器Bt，清零Bt ；所述產(chǎn)生整序讀數(shù)地址的方法進(jìn)一步包括以下步驟 步驟a 求順序基底權(quán)值；N各級(jí)DFT運(yùn)算基底為f1; f2，f3……fN，則每個(gè)基底對(duì)應(yīng)的權(quán)值為
3.如權(quán)利要求2所述混合基DFT和IDFT快速實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，兩個(gè)中間緩存大 小相等。
4.如權(quán)利要求1所述混合基DFT和IDFT快速實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，步驟D所述判斷 是否滿足進(jìn)入下一級(jí)運(yùn)算的條件為蝶形運(yùn)算次數(shù)Bt是否滿足modGf^-DXpi/fi+l，Bt) =0。
5.如權(quán)利要求1所述混合基DFT和IDFT快速實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，步驟G的處理方 式為首先獲得最后一級(jí)處理的相關(guān)參數(shù)fi，Pi, IV qi，其中i = N ；然后由數(shù)據(jù)讀取控制模 塊選擇，從前一級(jí)的中間緩存中連續(xù)讀數(shù)據(jù)，讀數(shù)地址為每份中再每隔Ph取一個(gè)點(diǎn)，總共 可以取fi個(gè)點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求1-4任一所述混合基DFT和IDFT快速實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，在各級(jí)DFT 運(yùn)算開始時(shí)，先計(jì)算本級(jí)蝶形運(yùn)算旋轉(zhuǎn)因子并保存，在進(jìn)行蝶形運(yùn)算時(shí)直接調(diào)用。
7.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的混合基DFT和IDFT快速實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于，包 括接口單元、控制單元、地址整序單元和級(jí)運(yùn)算處理單元；所述接口單元，包含外部輸入輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和參數(shù)存儲(chǔ)模塊，存儲(chǔ)外部輸入輸出數(shù) 據(jù)；將外部送入數(shù)據(jù)，存入輸入輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，并在相關(guān)參數(shù)存儲(chǔ)模塊中根據(jù)相應(yīng)參數(shù) 配置寄存器，指示啟動(dòng)DFT或者IDFT運(yùn)算，并指明各級(jí)運(yùn)算的基底；所述控制單元，完成接口和功能時(shí)鐘的切換，實(shí)現(xiàn)外部對(duì)整個(gè)模塊的控制，并控制級(jí)間 流水線處理時(shí)各級(jí)的啟動(dòng)，同時(shí)在計(jì)算結(jié)束時(shí)產(chǎn)生中斷；啟動(dòng)計(jì)算過程，并控制啟動(dòng)第一級(jí) 處理單元，開始從接口單元的輸入輸出數(shù)據(jù)模塊按整序方法讀數(shù)，并統(tǒng)計(jì)當(dāng)前級(jí)蝶形運(yùn)算 次數(shù)Bt，同時(shí)判斷Bt是否滿足mod ((fi+1-l) X Pi/f，Bt) = 0，若滿足，則控制啟動(dòng)下一級(jí) 的運(yùn)算，并將下一級(jí)作為控制模塊統(tǒng)計(jì)蝶形運(yùn)算次數(shù)的當(dāng)前級(jí)，重新統(tǒng)計(jì)該級(jí)的次數(shù)和判 斷。若不滿足，則繼續(xù)統(tǒng)計(jì)。所述地址整序單元，為第一級(jí)DFT運(yùn)算產(chǎn)生整序讀數(shù)地址；所述級(jí)運(yùn)算處理單元，完成相應(yīng)級(jí)數(shù)的數(shù)據(jù)處理和中間結(jié)果存儲(chǔ)。
8.如權(quán)利要求7所述混合基DFT和IDFT快速實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于，所述接口單元還 可以包括旋轉(zhuǎn)因子存儲(chǔ)模塊，預(yù)先存儲(chǔ)各級(jí)蝶形運(yùn)算所需旋轉(zhuǎn)因子。
9.如權(quán)利要求7所述混合基DFT和IDFT快速實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于，所述地址整序單 元進(jìn)一步包括順序基底權(quán)值計(jì)算單元和讀數(shù)地址產(chǎn)生單元；所述順序基底權(quán)值計(jì)算單元計(jì)算基底權(quán)值，各級(jí)DFT運(yùn)算基底為f2，f3……fN，則每N個(gè)基底對(duì)應(yīng)的權(quán)值為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種混合基DFT和IDFT快速實(shí)現(xiàn)方法及裝置，本發(fā)明為第一級(jí)DFT運(yùn)算產(chǎn)生整序讀數(shù)地址，便于在后續(xù)計(jì)算中原地址讀數(shù)，并為每級(jí)DFT運(yùn)算配置二個(gè)中間緩存用于交替存儲(chǔ)蝶形運(yùn)算數(shù)據(jù)，采用級(jí)間流水控制，不會(huì)等到當(dāng)前級(jí)處理完成后再進(jìn)行下一級(jí)運(yùn)算，而是在進(jìn)行當(dāng)前級(jí)運(yùn)算時(shí)，當(dāng)滿足下一級(jí)運(yùn)算條件時(shí)即開始進(jìn)行下一級(jí)運(yùn)算，極大提高了計(jì)算速度，節(jié)省了處理時(shí)間，且所需的整體存儲(chǔ)量不會(huì)增大。
文檔編號(hào)G06F17/14GK102081592SQ200910191638
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2009年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日
發(fā)明者徐翼, 朱志輝, 韓佳佳 申請(qǐng)人:重慶重郵信科通信技術(shù)有限公司