快速傅立叶变换算法概述

快速傅立叶变换(FFT)属于数字信号处理中最基础的运算,已广泛应用于通讯、医学电子学、雷达和射电天文学等领域。本文对FFT的主要算法作了概述,并对其特性和运算工作量进行了分析和对比,期望对快速傅立叶变换算法有一个清晰的认识。     

An efficient pipelined architecture for real-valued Fast Fourier Transform

Real-valued Fast Fourier Transform (FFT) plays an important role in today’s digital world because of the fact that most of the signals contain real values. The FFT computation of real signals using conventional techniques requires more hardware space with high power consumption, which is the most important task for a researcher while designing VLSI architectures. This can be eradicated by clearly analysing the symmetric property of the real-valued signals. In this paper, we have adopted the symmetric property and designed an efficient pipelined architecture for 16-point DIF FFT. The pipeline scheme reduce the processing time at the cost of some registers and in order to contribute efficiently for power reduction we have modified the complex multiplier with reduced internal real multipliers which are in turn replaced by an modified canonic signed digit multiplier (CSDM) with resource-sharing technique. The complete module is synthesised and simulated using Xilinx ISE 14.1 with the target device is Virtex-5 xc5vlx110T. The experimental results verify that our implemented design is more efficient in terms of speed, area and power when comparing with similar works.     

对数数值系统的研究

对数数值系统(LNS)能够简化部分算术运算，从而能够提高运算效率以及降低系统功耗。文章从各个方面对LNS进行了详细的分析与讨论，主要包括LNS下数的表示、精度、范围以及LNS下数的运算，并且讨论了LNS数与普通浮点数之间的相互转换。同时对减小用于加减法运算中的查找表的大小提出了几点建议，最后针对LNS的低功耗问题做了简要的讨论。     

基于快速傅立叶变换的在线电网谐波分析仪

在用电设备中广泛使用各种电力电子器件,往往会引起供电电网电压波形发生畸变,即谐波污染,会带来许多危害。在线电网谐波分析仪就是为了监测电力谐波污染而设计的。其整个设计过程采用模块化设计的思想。系统硬件主要包括电源模块,传感器前端电路模块,TMS320F2812数字信号处理器(DSP)主电路板模块。系统软件主要包括人机界面(HMI)程序模块,模数转换(ADC)程序模块,快速傅立叶变换(FFT)程序模块。     

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。     

基于浮点DSP的快速傅里叶变换实现

论述了采用浮点数字信号处理(DSP)芯片TMS320VC33实现快速傅里叶变换(FFT)。分别采用了C语言和汇编语言实现FFT算法。实验结果验证了汇编语言比C语言更适合实现复杂算法,也验证了实现算法的正确性,表明了利用DSP控制器特有的反序间接寻址FFT的实现是很方便的,且实时性非常好。     

基于快速傅里叶变换的局部分块视觉跟踪算法

针对视觉跟踪中目标表观变化、局部遮挡、背景干扰等问题,该文提出一种基于快速傅里叶变换的局部分块视觉跟踪算法。通过建立目标分块核岭回归模型并构建循环结构矩阵进行分块穷搜索来提高跟踪精度,利用快速傅里叶变换将时域运算变换到频域运算提高跟踪效率。首先,在包含目标的初始跟踪区域建立目标分块核岭回归模型;然后,提出通过构造循环结构矩阵进行分块穷搜索,并构建目标分块在相邻帧位置关系模型;最后,利用位置关系模型精确估计目标位置并进行分块模型更新。实验结果表明,该文算法不仅对目标表观变化、局部遮挡以及背景干扰等问题的适应能力有所增强,而且跟踪实时性较好。     

一种短波衰落信道下FSK信号FFT解调方法

对传统FSK信号的多种解调方法进行了简单介绍,在短波衰落信道下,由于多径和衰落的影响,其解调性能严重恶化,甚至不能得到正确的比特流。提出了一种基于时频域的FFT的FSK信号解调方法,利用FSK信号不同频率点处的功率谱峰值进行检测判决,并详细介绍了其实现方法。对其在高斯白噪声下的性能进行了仿真,性能与非相干包络解调理论性能相当,而对衰落信号,相比其他解调方法,此解调方法也可以给出较好的解调效果,适用于工程应用。     

使用AIM快速计算微带阵列的电特性

巨大的存储量和计算量通常使得矩量法无法分析大型微带阵列天线的电特性,而自适应积分方法(AIM)能够大大减少矩量法需要的存储量和计算量。该文使用AIM计算了微带贴片阵列的散射特性和微带阵列天线的辐射特性。计算结果显示: AIM能够以较少的存储量快速得到微带阵列的电特性。     

单片机实现音频频谱显示的快速算法研究

基于单片机SST89V58RD2的特性,提出一种切实可行的快速傅里叶变换算法实现音频信号频谱显示的设计方案。该方案硬件电路设计简单、成本低,并具有较高的实用价值。     

高吞吐率双模浮点可重构FFT处理器设计实现

高吞吐浮点可灵活重构的快速傅里叶变换(FFT)处理器可满足尖端雷达实时成像和高精度科学计算等多种应用需求。与定点FFT相比,浮点运算复杂度更高,使得浮点型FFT的运算吞吐率与其实现面积、功耗之间的矛盾问题尤为突出。鉴于此,为降低运算复杂度,首先将大点数FFT分解成若干个小点数基2^k 级联子级实现,提出分别针对128/256/512/1024/2048点FFT的优化混合基算法。同时,结合所提出同时支持单通道单精度和双通道半精度两种浮点模式的新型融合加减与点乘运算单元,首次提出一款高吞吐率双模浮点可变点FFT处理器结构,并在28 nm标准CMOS工艺下进行设计并实现。实验结果表明,单通道单精度和双通道半精度浮点两种模式下的运算吞吐率和输出平均信号量化噪声比分别为3.478 GSample/s, 135 dB和6.957 GSample/s, 60 dB。归一化吞吐率面积比相比于现有其他浮点FFT实现可提高约12倍。     

相干光学系统中光场的空间追踪模拟

利用标量衍射理论,对相干光学系统中光场进行空间追踪模拟,该方法可以对光学系统中激光光场的分布进行预测.     

基于改进型快速双线性参数估计的复杂运动目标ISAR成像

针对复杂运动目标的逆合成孔径雷达(ISAR)成像中多普勒扩散导致的成像质量下降,该文在建立方位回波信号为立方相位信号(CPS)的基础上,提出一种基于改进型快速双线性参数估计的复杂运动目标ISAR成像方法。该方法通过利用双线性立方相位函数,非均匀快速傅里叶变换(NUFFT),基于Chirp-z的尺度变换以及快速傅里叶变换(FFT)等操作,能够快速实现CPS参数估计和复杂运动目标的ISAR成像。由于实现过程均采用NUFFT和FFT快速实现,该方法计算量小,并且双线性操作可以保证其具有较好的抗噪声性能和交叉项抑制性能。理论分析和仿真结果验证了该ISAR成像算法的有效性。     

干扰子空间正交投影快速零陷跟踪波束赋形算法

该文针对LEO星载阵列天线抑制角度动态变化的有源干扰的需要,提出一种干扰子空间正交投影的快速零陷跟踪波束赋形优化算法。算法采用干扰子空间动态更新与迭代正交投影,不断快速修正零陷位置,并通过迭代傅里叶变换(IFT)技术进行优化加速。所提出的快速算法在整个干扰零陷跟踪过程中,具有稳健和精确的控制方向图主瓣赋形区形状和阵元电流激励系数动态范围的能力,同时具备自适应最小化方向图旁瓣电平的能力,适用于星载系统在线实时计算。仿真实验验证了算法的快速性、有效性和稳健性。     

论电力系统中的谐波分析方法

随着电力、电子技术的迅猛发展,电力系统中普遍使用了各种变频设备。但是由于非线性负载与电力、电子设备超量的连入,使得谐波或间谐波被大量的混入到电力系统中。而谐波会导致电能在质量方面下降,最终会对电网或者电力设备产生严重的影响。而用电单位和用电个人对电能的质量要求也变得越来越高,如何对谐波进行有效而准确分析就成了当今电力部门研究电能质量的一个重要课题。文中对直接应用FFT的谐波分析方法进行了简单的论述。     

一种高动态低信噪比环境下基于多样本点串行快速傅里叶变换的信号捕获方法

高超音速技术是未来空间飞行器的发展趋势,同时对通信平台在超高动态、低信噪比环境下的快速捕获能力也提出了新的挑战。针对经典捕获算法受频偏影响的局限性,该文提出一种基于信号多样本点串行快速傅里叶变换的信号捕获算法(MS-FFT),所提算法通过串行执行多个样本点的FFT,采用非相干合并后的峰值搜索得到捕获结果,在不增加复杂度的条件下,避免了频偏对捕获性能的影响。通过对峰值信噪比(PSNR)理论公式的推导,证明了MS-FFT的频偏适应范围取决于采样率,随着数模转换器件采样能力的不断提升,具有比经典算法更大的频偏适应范围。最后,通过仿真验证了上述理论推导的正确性,证明了所提算法更加适合超高动态环境的应用场景。     

Improvement and Analysis of Carrier-Interferometry Orthogonal Frequency Division Multiplexing System

1IntroductionOrthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM) isknown to be with high spectrumefficiency and effectivein coping with such wireless channel i mpairments asmultipath fading and Inter-Symbol Interference(ISI)[1]. Moreover ,OFDMsystems have become prac-tical toi mplement using Fast Fourier Transform(FFT)techniques[2]thanks to advances in digital signal pro-cessing. Up to the present , OFDMhas been employedin several digital transmission systems , such as AD-SL[3], HIP…     

基于非均匀快速傅里叶变换的SAR方位向运动补偿算法

沿航向的非匀速运动对SAR成像质量有很大影响,而运动补偿后SAR图像存在几何形变,影响子图像拼接和多波段SAR图像融合。当沿航向速度误差较大时,实图像域插值校正后图像残留的几何形变不能忽略。基于上述问题,该文提出一种基于非均匀傅里叶变换的SAR方位向运动补偿算法,算法直接对方位向的非均匀数据进行非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)。该算法的定位误差和几何形变比实图像域插值校正几何形变算法小1到2个数量级,对沿航向速度误差有很强的鲁棒性,补偿后数据的幅度和相位信息都得以保留。SAR仿真和实测数据验证了该算法的有效性。     

基于时频加窗短时傅里叶变换的LFM干扰抑制

通过对线性调频(LFM)信号分数阶傅里叶变换的分析,该文提出了一种基于时频加窗短时傅里叶变换(TFW-STFT)的LFM干扰抑制算法。由于提出的时频窗对LFM干扰具有较好的频域能量聚集性能,因此TFW-STFT对信号的影响要小于无聚集性能的短时傅里叶变换。仿真结果证明该算法在信噪比损失和系统误比特率上明显优于基于短时傅里叶变换的算法。     

基于子空间的三阶多项式相位信号快速稀疏分解算法

针对稀疏分解冗余字典中原子数量庞大的缺点,该文提出一种三阶多项式相位信号的快速稀疏分解算法。该算法根据三阶多项式相位信号的特点,把原有信号变换成两个子空间信号,并根据这两个子空间信号构建相应的冗余字典,然后采用正交匹配追踪法来完成其稀疏分解,最后利用稀疏分解原理完成原有信号的稀疏分解。该算法把原有信号变换成两个不同子空间信号,构建了两个不同的冗余字典,对比采用一个冗余字典库,这种采用两个冗余字典的算法大大减少了原子数量,并且通过快速傅里叶变换,在一个冗余字典进行稀疏分解时,同时找到另一个冗余字典中的最匹配的原子。因此该算法通过减少原子数量和采用快速傅里叶变换大大加快了稀疏分解速度。实验结果表明,相比于采用Gabor原子构建的冗余字典,采用匹配追踪算法与遗传算法及最近提出的基于调制相关划分的快速稀疏分解,它的稀疏分解速度更快,并且具有更好的收敛性。