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Radix-2 Cooley-Tukey算法的实现

发布时间:2008/12/19 0:00:00 访问次数:1366

  radix-2 fft可以用蝶形处理器有效地实现,这种处理器除了蝶形本身外,还包括额外的旋转因子复数乘法器。

  radix-2蝶形处理器由一个复数加法器、一个复数减法器和一个旋转因子的复数乘法器组成。旋转因子的复数乘法通常由4次实数乘法和2次加/减法运算实现。但是只用3次实数乘法和3次加/减法运算构造复数乘法器也是可能的,因为一个操作数是可以预先计算的。算法如下:

  检验:

  这种算法使用了3次乘法、1次加法和2次减法,其代价是额外的第三个表。

  下面的示例说明了这种旋转因子复数乘法器的实现过程。

  例 旋转因子乘法器

  我们首先给旋转因子乘法器选择—些具体的设计参数。假设有8位二进制输入数据,系数就应该有8位(也就是7位数字位和一位符号位),并怯乘以ejπ/9=ej20°。量化成8位,旋转因子就变成了c+js=128×ejπ/9=121+j39。如果输入值是70+j50,则所期望的结果是:

  旋转因子乘法器是用3个lpm_mult组件实例和3个lpm_add_sub模块来实现的。输出经过刻度,也具有与输入相同的数据格式。这是合理的,因为带有复数指数e的乘法不应该改变复数输入的幅值。(对于就地fft而言)为了保证较短的延迟,复数乘法器只有输出寄存器,没有内部流水线寄存器。这个惟一的输出寄存器就有可能决定设计的registered performance,但是从图3的仿真结果来看,可以忽略不计。这一设计使用了493个lc,如果lpm_mult组件是流水线结构,运行速度还可以更快。

  图3 旋转因子乘法器的vhdl仿真

  就地实现(也就是只有一个数据存储器)现在也是可行的,因为蝶形处理器可以被设计成没有流水线级的。如果引入额外的流水线级(一个给蝶形,3个给乘法器),设计规模就会增大一些,不过可以提高速度。这种流水线设计的价格就是整个fft的额外数据存储器的成本,这是因为数据读和写存储器现在必须被分开,也就是说非就地计算也可以实现。

  欢迎转载,信息来源维库电子市场网(www.dzsc.com)



  radix-2 fft可以用蝶形处理器有效地实现,这种处理器除了蝶形本身外,还包括额外的旋转因子复数乘法器。

  radix-2蝶形处理器由一个复数加法器、一个复数减法器和一个旋转因子的复数乘法器组成。旋转因子的复数乘法通常由4次实数乘法和2次加/减法运算实现。但是只用3次实数乘法和3次加/减法运算构造复数乘法器也是可能的,因为一个操作数是可以预先计算的。算法如下:

  检验:

  这种算法使用了3次乘法、1次加法和2次减法,其代价是额外的第三个表。

  下面的示例说明了这种旋转因子复数乘法器的实现过程。

  例 旋转因子乘法器

  我们首先给旋转因子乘法器选择—些具体的设计参数。假设有8位二进制输入数据,系数就应该有8位(也就是7位数字位和一位符号位),并怯乘以ejπ/9=ej20°。量化成8位,旋转因子就变成了c+js=128×ejπ/9=121+j39。如果输入值是70+j50,则所期望的结果是:

  旋转因子乘法器是用3个lpm_mult组件实例和3个lpm_add_sub模块来实现的。输出经过刻度,也具有与输入相同的数据格式。这是合理的,因为带有复数指数e的乘法不应该改变复数输入的幅值。(对于就地fft而言)为了保证较短的延迟,复数乘法器只有输出寄存器,没有内部流水线寄存器。这个惟一的输出寄存器就有可能决定设计的registered performance,但是从图3的仿真结果来看,可以忽略不计。这一设计使用了493个lc,如果lpm_mult组件是流水线结构,运行速度还可以更快。

  图3 旋转因子乘法器的vhdl仿真

  就地实现(也就是只有一个数据存储器)现在也是可行的,因为蝶形处理器可以被设计成没有流水线级的。如果引入额外的流水线级(一个给蝶形,3个给乘法器),设计规模就会增大一些,不过可以提高速度。这种流水线设计的价格就是整个fft的额外数据存储器的成本,这是因为数据读和写存储器现在必须被分开,也就是说非就地计算也可以实现。

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