基于高速FFT结构的频域抗干扰算法的FPGA实现

提出了一种基于高速FFT结构的算法硬件设计与实现,FFT采用基4算法,旋转因子采用CORDIC算法生成,节省了存储资源,最后在硬件平台上测试,取得了很好的抗干扰效果.     

时间抽取情况下的旋转因子合并FFT算法和TMFFT的软件实现

马滕斯(Martens)提出了一种效率高(可与WFTA法和PFA法相比拟)、结构简单(与FFT法相似)的DFT计算方法RGFA。作者已经证明,在基2的情况下,RCFA与旋转因子合并的频率抽取FFT算法是完全等价的。本文给出了旋转因子合并的时间抽取FFT算法,从而使得在任何条件下,目前使用的FFT算法都可以用外部特性完全相同、内部结构基本相同的高效算法旋转因子合并FFT算法来代替。本文还给出了实现旋转因子合并FFT算法的软件。     

基于DSP的电力谐波装置研究

DFT/FFT是进行谐波检测的有效方法,其算法简单,易于实现。在改进DFT算法的基础上,利用CCS仿真与硬件DSP相结合的方式验证算法,通过将加窗插值FFT算法与改进DFT算法进行对比对数据进行分析,比较各次谐波幅值、相位以及频率的误差。利用信号发生器产生三角波进行DSP硬件测试,分析两种算法在通过数据采集、A/D转换后受到的精度影响,验证算法的实时性、准确性和稳定性。最终分析出在非同步采样时,改进DFT算法具有较高的检测精度,而加窗插值FFT算法实时性比较好。     

（论坛）基于低成本FPGA的FFT设计实现

摘 要： 介绍一种采用FPGA计算2048点10bit块浮点的FFT的硬件实现方法。本设计采用递归结构实现FFT处理模块,硬件资源消耗少;采用块浮点算法实现蝶形运算中的乘加运算,有很好的速度和精度;根据旋转因子特性减少50%的ROM资源。同时,本算法在高频带内幅值和频率检测更加精确。     

基于低成本FPGA的FFT设计实现

介绍一种采用FPGA计算2 048点10 bit块浮点的FFT(Fast Fourier Transform)的硬件实现方法。采用递归结构实现FFT处理模块,硬件资源消耗少;采用块浮点算法实现蝶形运算中的乘加运算,有很好的速度和精度;根据旋转因子特性减少50%的ROM资源。同时,本算法在高频带内幅值和频率检测更加精确。     

OFDM调制中高速FFT处理器设计的新方法

在宽带OFDM系统的实现中,FFT处理器是一个关键部分。通过对传统分裂基结构的改进,提出了适用于OFDM系统的FFT处理器的新方案。在方案中采用流水方式保证系统的速度,在计算、通信和存储间取得平衡,使取数据、计算旋转因子、复乘、DFT等操作协调一致,避免了瓶颈的出现。并且与以往提出的FFT处理器的方案进行比较,证明这种新方案采用了较少的乘法器数目以及较少的存储单元,提高了器件利用率。     

哈默斯坦非线性时变系统的加权学习辨识方法

针对有限区间哈默斯坦(Hammerstein)非线性时变系统,该文提出一种加权迭代学习算法用以估计系统时变参数。首先将Hammerstein系统输入非线性部分进行多项式展开,采用迭代学习最小二乘算法辨识系统的时变参数。为了防止数据饱和,采用带遗忘因子的迭代学习最小二乘算法,进而引入权矩阵,采用加权迭代学习最小二乘算法改进系统跟踪误差,以提高辨识精度。该文分别给出3种算法的推导过程并进行仿真验证。结果表明,与迭代学习最小二乘算法和带遗忘因子迭代学习最小二乘算法相比,加权迭代学习最小二乘算法具有辨识精度高、跟踪误差小以及迭代次数少等优点。     

一种基于CORDIC算法的复乘模块设计及其FFT应用

FFT中复数乘法实现的一般做法是将旋转因子的值预先存放在指定的ROM内.这不仅占用大量的FPGA内部资源,也不利于变换速度和精度的提高.基于CORDIC算法,设计了一种能实时计算旋转因子值的高效复乘模块,在节约ROM资源的同时,兼顾速度与精度的需要,很好地解决了上述问题.理论论证和仿真结果均表明,该设计可行,具有一定的实际意义和应用前景.     

一种节省硬件资源的DFT实现算法研究

工程项目中DFT算法实现需使用大量FPGA资源。文章设计一种非2ⁿ点数的DFT算法,通过算法流程的改进、旋转因子的周期性,该算法可大量减少DFT的运算量,并在FPGA芯片上予以实现。实验仿真表明该算法优化了硬件资源,减少了存储资源和DSP资源。文章算法解决了工程DFT应用使用资源多的问题。     

一种高效的FFT处理器地址快速生成方法

地址产生器是FFT处理器的主要组成部分,地址快速生成和旋转因子读取次数是它的两个重要指标,但很少有算法能够将其统一起来。本文采取了一种新的操作数地址生成顺序并构造了一种新的FFT循环级数表示方法,基于操作数地址的位倒序方式,提出了一种兼有地址简单快速生成与避免重复读取旋转因子特点的可变长地址生成方法,解决了以往地址产生时生成速度与旋转因子重复读取之间的矛盾,实现了快速和降低系统功耗的统一。     

FPGA implementation of high-performance,resource-efficient Radix-16 CORDIC rotator based FFT algorithm

The fast Fourier transform (FFT) is an algorithm widely used to compute the discrete Fourier transform (DFT) in real-time digital signal processing. High-performance with fewer resources is highly desirable for any real-time application. Our proposed work presents the implementation of the radix-2 decimation-in-frequency (R2DIF) FFT algorithm based on the modified feed-forward double-path delay commutator (DDC) architecture on FPGA device. Need for a complex multiplier to carry out the multiplication of complex twiddle factors and large memory to store the twiddle factors are the main concerns for FFT implementation. Propose work aims to address these issues. In this work, a high-performance radix-16 COordinate Rotational DIgital Computer (CORDIC) algorithm based rotator is proposed to carry out the complex twiddle factor multiplication. Further, CORDIC needs only rotational angles to carry out complex multiplication, which reduces the need for large memory to store the twiddle factors. To compute the total rotation for n-bit precision, our proposed radix-16 CORDIC algorithm takes n/4 iteration as compared to n iteration of the radix-2 CORDIC algorithm. Our proposed architecture of the radix-2 decimation-in-frequency (R2DIF) algorithm is implemented on a Virtex−7 series FPGA. Further, the detailed comparison is presented between our proposed FFT implementation and other recently proposed FFT implementations. Experimental results suggest that proposed implementation has less latency and hardware utilization as compared to recently proposed implementations.     

TWIDDLE FACTOR MERGED TIME-DECIMAL FFT ALGORITHM AND THE SOFTWARE IMPLEMENTATION FOR TWIDDLE FACTOR MERGED FFT ALGORITHM

Martens proposed a highly efficient and simply formed DFT algorithm——RCFA,whose efficien-cy is comparable with that of WFTA or that of PFA,and whose structure is similar to that of FFT.Theauthors have proved that,in the case of radix 2,the RCFA is exactly equivalent to the twiddle factor mergedfrequency-decimal FFT algorithm.The twiddle factor merged time-decimal FFT algorithm is providedin this paper.Thus,in any case,the FFT algorithm used currently can be replaced by the more efficientalgorithm——the twiddle factor merged FFT algorithm,with exactly the same external property and thesimilar internal structure.Also in this paper,the software for implementing the twiddle factor merged FFTalgorithm(TMFFT)is provided.     

超长点数FFT处理器的旋转因子生成方法

对于大点数FFT处理器,提出了一种新的旋转因子生成方法。首先对三角函数曲线分段进行折线近似,将线段端点及斜率存入存储器,然后通过查表以及插值计算的方法来生成旋转因子。在保证FFT计算精度的前提下,极大地降低了对旋转因子存储器容量的需求,对大点数FFT处理器的单片ASIC实现具有重要意义。     

一种高精度的大点数二维FFT处理器设计

基于传统的频域抽取快速傅里叶变换(FFT)算法以及二维FFT算法,设计了一种高精度的大点数FFT处理器。该处理单元采用一个状态机控制整个运算流程,针对小点数情况的一维FFT算法和大点数情况的二维FFT算法,该处理器都可以智能地选择合适的处理流程和缓存管理,自动地完成整个FFT运算而无需软件介入。在支持大点数的二维FFT算法的基础上,该设计还通过对旋转因子计算过程的优化,以提高在大点数情况下的精度表现,在4M长度的输入序列时可以获得130 dB以上的信噪比。     

Balanced Binary-Tree Decomposition for Area-Efficient Pipelined FFT Processing

This paper presents an area-efficient algorithm for the pipelined processing of fast Fourier transform (FFT). The proposed algorithm is to decompose a discrete Fourier transform (DFT) into two balanced sub-DFTs in order to minimize the total number of twiddle factors to be stored into tables. The radix in the proposed decomposition is adaptively changed according to the remaining transform length to make the transform lengths of sub-DFTs resulting from the decomposition as close as possible. An 8192-point pipelined FFT processor designed for digital video broadcasting-terrestrial (DVB-T) systems saves 33% of general multipliers and 23% of the total size of twiddle factor tables compared to a conventional pipelined FFT processor based on the radix-2² algorithm. In addition to the decomposition, several implementation techniques are proposed to reduce area, such as a simple index generator of twiddle factor and add/subtract units combined with the two's complement operation     

超高速全并行快速傅里叶变换器

设计和实现超高速快速傅里叶变换器(FFT)在雷达与未来无线通信等系统中具有重要意义。该文提出首个全并行架构的FFT处理器,其避免了复杂的路由寻址以及数据访问冲突等问题,基于较大基进行分解降低运算复杂度。由于旋转因子已知和固定,大量的乘法转化为了定系数乘法。同时由于采用了串行的计算单元,在达到全并行结构的高速度同时硬件复杂度相对较低;所有的硬件计算单元处于满载的条件,其硬件效率能达到100%。根据实际的实现结果,所提出的512点FFT处理器结构能够达到5.97倍速度面积比的提升,同时硬件开销仅占用了Xilinx V7-980t FPGA 30%的查找表资源与9%的寄存器资源。     

基于CORDIC的一种高速实时定点FFT的FPGA实现

本文论述了一种利用CORDIC算法在FPGA上实现高速实时定点FFF的设计方案。利用CORDIC算法来实现复数乘法，与使用乘法器相比降低了系统的资源占用率，提高了系统速度[1]。设计基于基4时序抽取FFT算法，采用双端口内置RAM和流水线串行工作方式。本设计针对256点、24位长数据进行运算，在XilnxSpartan2E系列的xc2s300e器件下载验证通过，完成一次运算约为12μs，可运用于高速DSP、数字签名算法等对速度要求高的领域。     

基于改进FFT算法的OFDM调制/解调模块设计

文章对传统FFT算法进行了改进,改进后的算法将N点DFT分解成二维√N点DFT的组合,在结构上更适合于用流水线方式实现FFT.文章首先对算法进行了推导,然后基于该算法设计了一个64点、32位字长的定点IFFT/FFT模块,用于802.11a中OFDM的调制/解调.与传统的流水线FFT比较,该模块中的复数乘法运算全部采用移位相加操作完成,因而消除了乘法器及旋转因子ROM的使用,降低了功耗.最后,对该模块进行了验证仿真.结果表明,在流水线饱和的情况下,该模块完成一个64点的FFT运算只需要8个时钟周期,在20MHZ时钟频率下,该模块的功耗为0.26W,完全能满足移动通信中对于高速度、低功耗的要求.