高性能并行FFT处理器的设计与实现

提出一种高性能并行快速傅里叶变换(FFT)处理器的设计方案,采用4个蝶形单元进行并行处理,利用改进的无冲突操作数地址映射方式,保证每个周期同时读取和写入16个数据。给出该处理器的FPGA实现,性能评测结果表明,与其他FFT处理器相比,该并行FFT处理器的性能较优,能满足实际应用需求。     

频域抽取多维向量基快速傅里叶变换

给出了频域抽取(DIF)多维向量基快速傅里叶变换(FFT)算法。对多维频域信号的每一维,采用向量基2频域抽取法,导出了快速算法蝶形运算的一般形式。该FFT算法适合于维数为任意整数的情况,当维数为1时,算法退化为著名的频域抽取向量基2 FFT算法。为了便于编程实现,以频域抽取3维向量基FFT算法为例,给出了快速算法实现流程,该流程易于向任意整数维推广。计算量比较结果显示,频域抽取多维向量基FFT算法比多维分离式FFT算法计算量低。     

基-2 FFT处理器的FPGA实现

针对当前数字信号处理领域对快速傅里叶变换应用的广泛需求,在对算法原理分析的基础上,给出了8点基-2按时间抽选FFT处理器的实现方案;并综合Xilinx xc3s1500系列芯片,通过Modelsim SE 6.0对程序进行仿真.实验结果表明,该处理器功能实现正确,并且具有较高的运算速度和精度.     

六边形区域快速傅里叶变换的CUDA-MPI算法及其实现

本文研究六边形区域上快速傅里叶变换(FFTH)的CUDA-MPI算法及其实现.首先,我们通过充分利用CUDA的层次化并行机制及其库函数,设计了FFTH的高效率的CUDA算法.对于规模为3×2048~2的双精度复数类型数据,我们设计的CUDA程序与CPU串行程序相比可以达到12倍加速比,如果不计内存和显存之间的数据传输,则加速比可达40倍;其计算效率与CUFFT所提供的二维方形区域FFT程序的效率基本一致.在此基础上,我们通过研究GPU上分布式并行数据的转置与排序算法,优化设计了FFTH的CUDA-MPI算法.在3×8192~2的数据规模、10节点×6GPU的计算环境下,我们的CUDA-MPI程序与CPU串行程序相比达到了55倍的加速;其效率比MPI并行版FFTW以及基于CUFFT本地计算和FFTW并行转置的方形区域并行FFT的效率都要高出很多.FFTH的CUDA-MPI算法研究和测试为大规模CPU+GPU异构计算机系统的可扩展新型算法的探索提供了参考.     

快速傅里叶变换在地学信息提取中的应用

对地学数据处理时,把原始数据中的干扰去掉,保留数据中的真实信息,是迫切需要解决的问题。文章引入快速傅里叶变换对地学数据进行处理,以地球化学数据为例,通过谱密度图分析对数据进行降噪,以达到优化数据,提高信息提取准确度的目的。     

基于稀疏快速傅里叶变换的信号压缩处理

随着数据采集能力和采样频率的不断提高,采用传统的奈奎斯特采样定理会获得海量的数据,这给信号的存储和传递带来了极大挑战。提出基于稀疏快速傅里叶变换的信号压缩方法,利用信号在频域的稀疏性,压缩信号所需的存储空间,在保证拥有足够小的误码率的前提下,以高概率重构原始信号。     

一种三维快速傅里叶变换并行算法

三维快速傅里叶变换在物理计算领域中被广泛地使用.传统并行算法所使用的面划分和块划分方法并不适合稀疏三维向量的傅里叶变换.提出了一种新三维快速傅里叶变换的并行算法,针对稀疏三维向量的傅里叶变换,新算法通过重新调整x,Y,z三个方向的计算顺序,能最大限度地减少计算量以及进程间的通信量,从而减少计算时间,提高并行加速比.详尽的理论分析以及多个高性能计算平台上的实验结果证明:在对稀疏三维向量作傅里叶变换时,新算法优于传统算法.     

高性能FFT设计与实现

快速傅里叶变换（FFT）在数字信号处理领域得到广泛应用，采用ASIC实现FFT变换可以实现系统高性能、低功耗、小型化。提出了FFT处理器芯片电路设计与实现方法。该芯片采用基4算法、流水线结构及16路并行运算等方法提高了处理速度，在系统时钟为80MHz的情况下，完成4096点复数FFT运算只需25μs。     

快速傅里叶变换的两个新应用

在时频分析领域,离散傅里叶变换是一种非常重要的工具,尤其快速傅里叶算法FFT出现以后,其在信号分析和处理中得到了广泛的应用。本文从频域分析的角度,给出了两个FFT新的应用实例,包括小信号频域检测和双音多频信号检测,以使人们加深对FFT原理的理解。     

快速傅里叶变换在轧辊偏心补偿控制中的应用

描述了轧辊偏心信号的特点.介绍了基于快速傅里叶变换的轧辊偏心补偿控制策略,并给出了实施效果.     

改进的多路基-24 FFT处理器设计

给出一种改进的基-24频域抽取FFT算法,基于该算法和SDF结构,提出改进的多路基-24 FFT处理器结构,通过复用常复系数乘法器,减少硬件消耗并维持吞吐率不变。基于改进结构设计2路256点FFT处理器,在SMIC 0.13 μm工艺下综合、布局和布线后的版图核心面积为1.12 mm2,最高工作频率为100 MHz。     

OFDM系统中傅里叶变换的硬件实现方法

在宽带OFDM系统中,FFT处理器是一个重要组成部分。文章介绍了一种适合OFDM系统的高效FFT处理器的VLSI设计方法,针对高效的特点采用了改进的Radix-4DIT算法,乒乓RAM的设计思想,以及流水线结构。根据Radix-4算法的特点,在基4运算单元CU(Computing Unit)设计,存取地址混序,每级迭代控制,数据对齐等方面也有一些特点。文章针对256点,36bit位长,浮点复数进行FFT运算。目前,此FFT处理器已经通过了FPGA验证,处理能力为100MSPS。     

OFDM系统中IFFT/FFT处理器的设计与实现

提出了Radix-4 FFT的优化算法,采用该优化算法设计了64点流水线IFFT/FFT处理器,该处理器可以在64个时钟周期内仅采用3个复数乘法器获得64点处理结果,提高了运算速度,节约了硬件资源。通过Xilinx XC2S300E Spartan2E系列的xc2s300e器件进行下载验证,仿真结果与MATLAB计算结果误差小于0.5%,该处理器已经成功应用于某OFDM通信系统中。     

基于CORDIC算法的FFT处理器设计

采用CORDIC算法和无乘法器的蝶形运算操作,建立Matlab函数模型.合理选择迭代级数和运算数据位宽,设计一种新的高信噪比快速傅里叶变换(FFT)处理器.在最优化设计中,信噪比可以达到88 dB,在加入溢出保护设计后,硬件实现的信噪比可以达到80 dB,功耗减少20.63％.仿真结果表明,该处理器具有芯片面积较小、精...     

面向VLSI实现的FFT并行算法

本文提出了一种新的面向ＶＬＳＩ实现的ＦＦＴ并行算法，其中旋转因子所占ＲＯＭ的存储容量达到最小，因而有利于ＦＦＴ处理器的片内集成。     

FFT处理器无冲突地址生成方法

本文提出了一种新的无冲突地址生成方法，使蝶式运算单元在一个周期内能够同时读取两个操作数。由于取消了地址奇偶判别电路，简化了存储体控制逻辑，同 时也加快了输入／输出地址生成，该方法还同样适用于基－４ＦＦＴ处理器。     

数据全并行FFT处理器的设计

讨论了基4和混和基算法的FFT处理器设计问题,提出的操作数地址映射方法充分利用了FFT算法本身的同址性质,能同时提供蝶形运算所需的4个操作数,具有最大的数据并行性,按照旋转因子存放规则,蝶形运算所需的3个旋转因子地址相同,且寻址方式简单,运算部件采用3个乘法的复数运算算法,有效减少了运算部件的大小,它既可以作基4蝶形运算,也可以同时进行2个基2蝶形运算．采用Altera公司的EP200K400E,工作频率达到89MHz,1024点16位复数FFT需要14．1μs,4096点需要67μs。     

基于CORDIC算法的高速基-4FFT处理器设计

针对目前数字信号处理中对高速傅里叶变换(FFT)的要求,进行了FFT算法研究,采用基-4算法来实现FFT处理器;设计了对称乒乓RAM结构,提高了FFT处理器的连续运算能力和运算速度;采用CORDIC算法代替复数乘法器,用移位加法实现了复数乘法运算,减小了系统资源占用,提高了系统速度,设计了防溢出控制结构,在不增加系统延时的基础上,提高了运算精度;采用AL-TERA公司FPGA进行了验证,仿真结果表明该FFT处理器最大工作频率可达168.86 MHz,能满足高速实时处理的要求。     

基于FFT的海浪实时仿真方法

针对虚拟海战场仿真需求,提出一种真实感海浪的实时仿真方法。在改进Gerstner波形的基础上,构建海浪的基本模型,推导出海浪的离散FFT模型,并通过采样波数谱提取FFT模型所需参数。仿真结果表明,该方法用于大面积海浪的实时仿真时,能获得高度逼真的动画效果。