按频率抽取的基4FFT算法在FPGA中实现

雷达成像的数据处理运算量非常巨大,要达到准实时甚至全实时的成像处理速度,就需要高性能的处理设备。结合自己的工程实践,介绍了按频率抽取的基4 FFT算法在FPGA器件中的实现。基于高速FPGA的SAR实时信号处理机是该系统的核心部分,这方面的研究国内才刚刚起步,该文的工作对SAR雷达系统的硬件实现具有重要意义,为SAR实时成像处理提供了一条有效途径,具有良好的应用前景,此技术的实现在实时信号处理领域也具有重要意义。     

FFT/DFT旋转因子生成算法误差分析及修正

旋转因子生成是FFT/DFT算法中的重要步骤,直接影响系统实现时的计算速度和资源开销。一种改进的算法给出了一个原理简单、计算速度快、占用存储资源少的旋转因子生成方案。然而系统实现时,乘加单元定点操作会引入截位或舍入误差,且该误差会随着乘加次数的增加而逐级扩散,导致旋转因子精度值下降,无法满足系统性能要求。基于FFT/DFT矩阵分解实现方式,本文给出了旋转因子生成的具体硬件实现结构,以及详细的误差分析。同时采用重定标的误差修订方案以减小误差,并推导出了重定标次数与系统给定条件之间的关系式,便于设计者进行灵活的设计。文章同时引入流水技术提高了系统速率。性能分析表明,相对于以往的算法,本文提出的算法占用的存储资源大大减少;且相对于不进行重定标方案,7次重定标能保证旋转因子精度提高约16个dB。      

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。     

新一代数字电视中不同FFT块旋转因子的高效存储方法

在新一代数字电视OFDM传输系统中采用多种FFT数据块(如2K、4K、8K、16K和32K等)和FFT高速处理需求时,随着FFT块大小增大和模式增加,在FPGA和芯片实现中遇到的旋转因子存储空间成为一个突出问题,本文对此提出了一种有效的解决方案。     

通用顺序即位素因子FFT算法

本文从一维到多维的下标变换出发,得到了一种通用顺序,即位素因子FFT算法。与现在的素因子FFT算法相比较,这种算法不仅节省了约一半内存,而且有更高的计算效率。此外,这种算法能很方便地将逆变换也包括在同一程序内。     

基于一种改进的CORDIC算法的FFT芯片设计

本文实现了基于CORDIC算法的FFT处理器的ASIC设计,提出来一种改进的CORDIC算法实现复数运算,通过改进单次迭代角度和当前选择角度判断方程,在实现同样计算精度的情况下可以将迭代次数减半,提高FFT运算速度。另外通过实时产生旋转因子系数,不需要额外的旋转因子存储空间。芯片测试结果验证了基于改进的CORDIC算法和实时产生旋转因子的FFT设计,1024点运算时间21.32us,硬件面积消耗减少19.4%,运算精度SQNR可以达到55.85dB,满足实际运用需求。     

一种新结构FFT算法及其FPGA实现

本文给出了一种面向FPGA实现的新结构FFT算法,并利用FPGA器件内部丰富的逻辑单元,RAM、ROM和DSP块实现了FFT核心运算的并行化,与利用传统结构实现的FFT相比大大提高了FFT的运算速度,与用DSP实现的FFT相比速度也要快得多。     

一种新的1024点基-2 FFT旋转因子产生电路的结构

设计了一个新的无存储器的基-2 1024点FFT旋转因子产生电路.这个旋转因子产生电路用若干逻辑模块来产生数据,然后用这些数据合成所需要的旋转因子.用Synopsys Power Compiler进行功耗分析表明,用TSMC 0.25μm CMOS工艺综合出来的电路在50MHz时的功耗为2mW.这种旋转因子产生电路非常适合用于低功耗的设计中,尤其是移动通信和其他手持设备中.     

一种新的1024点基-2 FFT旋转因子产生电路的结构

设计了一个新的无存储器的基-2 1024点FFT旋转因子产生电路.这个旋转因子产生电路用若干逻辑模块来产生数据,然后用这些数据合成所需要的旋转因子.用Synopsys Power Compiler进行功耗分析表明,用TSMC 0.25μm CMOS工艺综合出来的电路在50MHz时的功耗为2mW.这种旋转因子产生电路非常适合用于低功耗的设计中,尤其是移动通信和其他手持设备中.     

空间矢量调制原理分析及数字化实现

详细分析了空间矢量调制的原理,得出了相关的算法和结论:分析了空间矢量调制数字化实现的编程方法,采用dsPIC30F单片机,针对开环控制方式,实现了三相电压源型逆变器空间矢量调制波形的输出,并给出了实验结果。     

白盒SM4的分析与改进

差分计算分析(DCA)是一种应用于白盒实现安全性分析的侧信道分析手段,其高效性在白盒高级数据加密标准(AES)的分析工作中已得到验证。该文针对白盒SM4方案提出一种类差分计算分析的自动化分析方法,该分析以白盒SM4方案中的查找表结果为分析对象,采用统计分析的方法提取密钥,称为中间值平均差分分析(IVMDA)。相比于已有的白盒SM4的分析方法,中间值平均差分分析所需要的条件更少,分析效率更高。在对白盒SM4方案进行成功分析后,该文提出一种软件对策以提高白盒SM4方案的安全性,该对策利用非线性部件对白盒方案中的中间状态进行混淆,消除中间状态与密钥之间的相关性。实验证明该对策可以有效抵抗中间值平均差分分析。     

Two-dimensional chirp Z-transform

It has been established that the CCD implementation of a one-dimensional chirp z-transform (CZT) is fairly simple and inexpensive. The two-dimensional chirp z-transform (2-D CZT) is developed and its CCD implementation is suggested. The computational efficiency of CZT algorithm over the Fast Fourier Transform (FFT) algorithm in evaluating some Discrete Fourier Transforms (DFT) with a specified resolution is established.     

二维级联流水结构大点数FFT运算器实现研究

大点数快速傅里叶变换(FFT)运算在雷达、通信信号侦察中有广泛应用,其基于现场可编程门阵列(FPGA)的实现方法有重要的研究价值。推导出点数为N的大点数FFT运算分解为2级小点数FFT运算级联的运算公式,在此基础上给出其实现步骤,从流水线结构设计、基本运算单元以及地址生成等方面详细介绍一维列(行)变换的工程实现方法,并给出列、行变换之间所乘旋转因子的压缩算法。工程实际应用表明,该大点数FFT运算器具有变换速度快、调试方便及可在单片FPGA实现的优点。     

GPS软件接收机实时化设计与实现

提出了基于软相关的12通道GPS软件接收机实时化的改进方法,主要针对耗时较多的信号检测模块和相关器进行算法优化和程序优化,并给出了改进前后的实际运行结果和性能分析,表明了所提出的优化方法是行之有效的。采用这些方法改进之后,实现了12通道实时接收的GPS软件接收机。     

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。     

大点数FFT的工程案例

快速傅里叶变换(FFT)是数字信号处理课程中的重要知识点,该算法工程应用非常广泛。但FFT算法的推导过程比较复杂,学生不太容易深刻领会并灵活运用。本文以某型多频连续波雷达的数据处理为例,介绍如何利用16K缓存的芯片来实现128K点的FFT运算,通过实际工程案例来加深学生对FFT算法的理解,提高学生解决工程问题的能力。     

实正弦信号频率估计的高精度综合算法

推导了单频信号离散傅里叶变换的的理论表达式,阐述了FFT法测频的基本原理,并详细介绍了2种插值算法:FFT实部法和分段FFT算法。2种算法都是基于FFT谱线的插值算法,属于改进算法,但是2种算法具有测频性能恶化的潜在缺陷,因此综合考虑2种算法的优缺点,提出一种综合二者优势的综合测频算法。计算机仿真表明综合测频算法性能要优于FFT实部法和分段FFT算法,是一种稳定的高精度测频算法。     

组态软件Web框架的设计与实现

为了满足现代软件开发的高效、灵活和可扩展的要求,可引入组态概念。用户可以根据实际需求,通过拖拽、 配置组件的方式来构建应用程序界面和功能模块,提高开发效率,降低开发成本。传统组态软件在 Web 框架设计上存在一些问题,为此文中提出了一种新的解决方案,即在系统架构上,采用前后端分离的架构模式,同时引入了线程池方案。经实验验证,在 ECS-700neo 工业控制系统组态软件的开发过程中,可以满足用户对 Web 框架的需求。