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。     

长度为2^n的FFT运算基实现

大点数FFT运算是数字信号处理中关键技术环节,本文提出一种大点数FFT运算基的实现,该实现是根据[1]中所提出的算法,结合寄存器阵列模块和重排序模块,实现FFT运算基模块内部的数据传输和模式切换,以基4与基2为模块中的基本运算单元构成大点数的FFT运算基,在控制电路配合下实现快速傅里叶变换。该实现通过面向寄存器级的Simulink仿真模型,验证本文所设计模块功能的正确性和可行性,为基于大点数的FFT运算指出了一种实现方法。     

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。     

一种基于FPGA的FFT阵列处理器

提出一种新的FFT信号处理器的实现方法 ,使用抽取算法在基于FPGA的FFT硬件处理IP上实现并行大点数快速傅立叶变换 ,由于采用专用FFT硬件处理与DSP相结合的处理结构 ,使处理速度大幅度提高。理论和仿真分析论证了该方法的有效性     

大点数FFT的二维算法FPGA并行实现

针对目前高速实时信号处理对大点数快速傅里叶变换(FFT)的性能要求越来越高,提出了一种基于二维FFT算法,利用现场可编程门阵列(FPGA)快速实现的方法.该方法以现有的短数据量的FFT核为单元,通过并行处理实现了16M点数的FFT.这样不但解决了FPGA的IP核计算FFT点数少的问题,而且提高了FFT计算的速度.仿真试验结果表明,该方法准确可靠,易于硬件实现,运算速度快.     

基于CMMB标准的新型FFT处理器设计

针对中国移动多媒体广播(CMMB)系统中高速FFT处理器的设计要求,提出了一种新的适用大点数FFT算法的流水线实现结构.采用了混合基4/2、按频率抽取FFT算法,完成了4 096/2 048点,13 bit位宽,定点复数FFr的设计,两个点数的FFT变换能够采用同一套结构实现,节约了资源.设计全部采用VerilogHDL语言描述并通过FPGA仿真验证.     

一种基于FPGA的FFT阵列处理器

提出一种新的FFT信号处理器的实现方法，使用抽取算法在基于FPGA的FFT硬件处理IP上实现并行大点数快速傅立叶变换，由于采用专用FFT硬件处理与DSP相结合的处理结构，使处理速度大幅度提高。理论和仿真分析论证了该方法的有效性。     

多核并行的大点数FFT、IFFT设计

FFT和IFFT是信号处理最常用的算法。随着技术发展需求的不断提高,FFT、IFFT点数越来越大。信号处理器逐步由单核向多处理器并行、多核并行方向发展。文中研究了大点数FFT、IFFT并行设计方法,把IFFT转换成FFT计算并将大点数FFT拆分成小点数运算。在TI C66788核处理器上实现了有缓冲和无缓冲的大点数FFT、IFFT设计。通过并行设计,实现大点数FFT、IFFT在8核处理器上并行计算。通过计算和传输并行、多核并行设计,提高了处理性能。     

大点数FFT设计中提高资源利用率的方法

应用系统对于高速大点数快速傅里叶变换(FFT)处理器的需求越来越大,但大点数FFT意味着资源、面积和功耗的大幅提高,因此如何减少资源和芯片面积成为了在FFT设计中需要考虑的重要问题之一。介绍了适合于大点数FFT设计的基16蝶形算法,并基于此算法针对如何在设计中提高运算单元和存储单元利用率的问题进行了探讨,提出了相应的解决方法。在FFT电路设计中进行了功能验证和资源比较,证实了方法的可行性。     

基于Cache优化的大点数FFT在TS201上的实现

该文针对现有大点数快速傅里叶变换(FFT)在TS201处理器上的实现没有充分考虑Cache丢失对执行效率影响的问题,提出了改进型 Winograd 算法的实现方法。该改进型方法通过优化行列读取方法,最大程度利用Cache的读写特点,避免了三次显性转置;并通过重构蝶形运算,隐藏了乘铰链因子。实例测试与现有处理方法对比结果表明,Cache优化的大点数FFT执行速度有了明显提高,可用于雷达处理系统中的脉冲压缩的快速实现。     

快速傅里叶变换信号识别能力分析

快速傅里叶变换是数字信号处理的常用数学工具，以运算速度快和信噪比阈值低为特点。实际运算表明FFT有极强的信号识别能力，为从理论上证明这点，对白噪声背景下的采样信号FFT变换过程中产生的误差进行推导，结论表明快速傅里叶变换后频域信噪比阀值相经时域大幅提高，且信号采样点数和栅栏效应将直接影响FFT信噪比阚值大小。     

超长点数FFT的设计与实现技术

随着宽带雷达系统所采用的信号带宽不断增加,为了实时完成脉冲压缩处理,需要进行超长点数FFT运算。本文提出一种超长点数FFT运算的实现方法。运用二维FFT算法,基于高性能FPGA处理平台,将超长点数FFT运算转换为两级短点数FFT的级联处理,并通过片外存储器解决片内存储资源有限的问题。实现结构上采用并行处理结构,显著提升了运算速度,可以实现在5ms内完成4M点数的FFT运算。实验结果表明,在相应的处理平台上,本文提出的超长点数FFT实现方法可以满足雷达系统的实时性需求,解决了宽带雷达实时脉冲压缩的关键问题。      

一种快速傅里叶变换算法的FPGA实现

分析了快速傅里叶变换(FFT)算法的4种典型结构,提出了一种采用按时间抽取的基2单蝶形运算单元递归结构。对一种64点FFT进行仿真验证,在Cyclone的EP1C6T144C7上实现共占用967个逻辑单元,最高频率达56.47MHz。通过降低蝶形运算单元中乘法数目和采用乒乓RAM结构,节约了硬件资源,加快了FFT运算速度。     

基于激光导引头信号的并行高速FFT算法设计

为了减少激光半主动武器中测量光学器件光斑点坐标时噪声和干扰对探测精度影响、增加脉冲信号的测量带宽、提取信号的有效值,同时克服串行快速傅里叶变换（FFT）运算耗时及时间复杂度较大的问题,基于多核和并行架构的SoC-FPGA平台以及OpenCL软件,提出了实现并行FFT的计算方法。结果表明,利用该方法可使FFT（1-D）的时间复杂度下降到原来的1/Q,得到了较好的加速效果;通过3种平台（先进精简指令集微处理器、数字信号处理器和片上系统现场可编程门阵列）的运算耗时实验对比,该算法运算耗时为6.0449ms（1-D 4096点）,要比同点数其它两种平台运算耗时少。并行FFT算法不仅满足激光半主动导引头信号实时性的要求,而且可以达到去噪的效果,能有效地降低噪声和背景光的影响。     

快速傅里叶变换对信号频谱的简单分析

快速傅里叶变换(FFT)是离散傅里叶变换(DFT)的快速算法,广泛运用于故障诊断领域,因每种故障的频率成分不同,FFT可以根据这些独有的频率成分检测出不同的故障来。同时快速傅里叶变换还应用于控制工程、图像处理、机床生产、数据采集和雷达探测等方面,对社会中的工业发展起到很大的作用。本文就FFT对信号的频谱做出简单分析,对不同采样点数进行相应频谱判断,找出理论与频率图像出现误差的原因,以便人们对FFT技术能够进行更好的使用。     

Reconstruction of magnetic resonance images using one-dimensional techniques

Whenever DFT (discrete Fourier transform) processing of a multidimensional discrete signal is required, one can apply either a multidimensional FFT (fast Fourier transform) algorithm, or a single-dimension FFT algorithm, both using the same number of points. That is, the dimensions of a "multidimensional" signal, and of its spectrum, are a matter of choice. Every multidimensional sequence is completely equivalent to a one-dimensional function in both "time" and "frequency" domains. This statement applied to MRI (magnetic resonance imaging) explains why one can reconstruct the slice by using either one-dimensional or two-dimensional methods, as it is already done in echo planar methods. In the commonly used spin warp methods, the image can be also reconstructed by either one- or two-dimensional processing. However, some artifacts in the images reconstructed from the original "zig-zag" echo planar trajectory, are shown to be due to the wrong dimensionality of the FFT applied.     

火炮定位雷达数字信号处理机设计综述

分析了火炮定位雷达数字信号处理系统的特点及其设计方法 ,介绍了该信号处理机使用的大量先进技术 ,包括波束内AGC、数字脉压、MTI、FFT、两维CFAR处理、三维动态杂波图、脉冲干扰抑制、目标检测器、BITE等 ,并给出了相应的数学公式和仿真结果     

Chirp-z变换在雷达信号处理中的应用

雷达信号处理算法中大多数采用FFT方法测量频率,如果提高测频精度需增加FFT点数,增加FFT点数的实质是在整个单位圆（即整个距离谱）上均匀增加频域采样点数,从而造成运算量的成倍增加。Chirp-z变换可以实现对回波频谱中的某段进行局部细化,从而在采样点数、运算量增加不多的情况下,大大提高雷达的测量精度。     

由FFT芯片构成的并行FFT结构

快速傅立叶变换（ＦＦＴ）在计算机层析影象技术,语间识别,图像处理等域得了广泛的应用。随着计算机应用的发展,越来越需要对大规模的数据进行变换。并行ＦＦＴ是完成快速数据变换的一种方法。本文提出一咱由小规模ＦＦＴ芯片构成并行ＦＦＴ的方法,楞用于大规模数据的变换,并对其并行结构的面积和执行时间进行了探讨,还提出了具有容错功能的并行ＦＦＴ网络。     

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。