Radix-2 Cooley-Tukey算法的實(shí)現(xiàn)
發(fā)布時間:2008/12/19 0:00:00 訪問次數(shù):1389
radix-2 fft可以用蝶形處理器有效地實(shí)現(xiàn),這種處理器除了蝶形本身外,還包括額外的旋轉(zhuǎn)因子復(fù)數(shù)乘法器。
radix-2蝶形處理器由一個復(fù)數(shù)加法器、一個復(fù)數(shù)減法器和一個旋轉(zhuǎn)因子的復(fù)數(shù)乘法器組成。旋轉(zhuǎn)因子的復(fù)數(shù)乘法通常由4次實(shí)數(shù)乘法和2次加/減法運(yùn)算實(shí)現(xiàn)。但是只用3次實(shí)數(shù)乘法和3次加/減法運(yùn)算構(gòu)造復(fù)數(shù)乘法器也是可能的,因?yàn)橐粋操作數(shù)是可以預(yù)先計算的。算法如下:
檢驗(yàn):
這種算法使用了3次乘法、1次加法和2次減法,其代價是額外的第三個表。
下面的示例說明了這種旋轉(zhuǎn)因子復(fù)數(shù)乘法器的實(shí)現(xiàn)過程。
例 旋轉(zhuǎn)因子乘法器
我們首先給旋轉(zhuǎn)因子乘法器選擇—些具體的設(shè)計參數(shù)。假設(shè)有8位二進(jìn)制輸入數(shù)據(jù),系數(shù)就應(yīng)該有8位(也就是7位數(shù)字位和一位符號位),并怯乘以ejπ/9=ej20°。量化成8位,旋轉(zhuǎn)因子就變成了c+js=128×ejπ/9=121+j39。如果輸入值是70+j50,則所期望的結(jié)果是:
旋轉(zhuǎn)因子乘法器是用3個lpm_mult組件實(shí)例和3個lpm_add_sub模塊來實(shí)現(xiàn)的。輸出經(jīng)過刻度,也具有與輸入相同的數(shù)據(jù)格式。這是合理的,因?yàn)閹в袕?fù)數(shù)指數(shù)ejφ的乘法不應(yīng)該改變復(fù)數(shù)輸入的幅值。(對于就地fft而言)為了保證較短的延遲,復(fù)數(shù)乘法器只有輸出寄存器,沒有內(nèi)部流水線寄存器。這個惟一的輸出寄存器就有可能決定設(shè)計的registered performance,但是從圖3的仿真結(jié)果來看,可以忽略不計。這一設(shè)計使用了493個lc,如果lpm_mult組件是流水線結(jié)構(gòu),運(yùn)行速度還可以更快。
圖3 旋轉(zhuǎn)因子乘法器的vhdl仿真
就地實(shí)現(xiàn)(也就是只有一個數(shù)據(jù)存儲器)現(xiàn)在也是可行的,因?yàn)榈翁幚砥骺梢员辉O(shè)計成沒有流水線級的。如果引入額外的流水線級(一個給蝶形,3個給乘法器),設(shè)計規(guī)模就會增大一些,不過可以提高速度。這種流水線設(shè)計的價格就是整個fft的額外數(shù)據(jù)存儲器的成本,這是因?yàn)閿?shù)據(jù)讀和寫存儲器現(xiàn)在必須被分開,也就是說非就地計算也可以實(shí)現(xiàn)。
歡迎轉(zhuǎn)載,信息來源維庫電子市場網(wǎng)(www.dzsc.com)
radix-2 fft可以用蝶形處理器有效地實(shí)現(xiàn),這種處理器除了蝶形本身外,還包括額外的旋轉(zhuǎn)因子復(fù)數(shù)乘法器。
radix-2蝶形處理器由一個復(fù)數(shù)加法器、一個復(fù)數(shù)減法器和一個旋轉(zhuǎn)因子的復(fù)數(shù)乘法器組成。旋轉(zhuǎn)因子的復(fù)數(shù)乘法通常由4次實(shí)數(shù)乘法和2次加/減法運(yùn)算實(shí)現(xiàn)。但是只用3次實(shí)數(shù)乘法和3次加/減法運(yùn)算構(gòu)造復(fù)數(shù)乘法器也是可能的,因?yàn)橐粋操作數(shù)是可以預(yù)先計算的。算法如下:
檢驗(yàn):
這種算法使用了3次乘法、1次加法和2次減法,其代價是額外的第三個表。
下面的示例說明了這種旋轉(zhuǎn)因子復(fù)數(shù)乘法器的實(shí)現(xiàn)過程。
例 旋轉(zhuǎn)因子乘法器
我們首先給旋轉(zhuǎn)因子乘法器選擇—些具體的設(shè)計參數(shù)。假設(shè)有8位二進(jìn)制輸入數(shù)據(jù),系數(shù)就應(yīng)該有8位(也就是7位數(shù)字位和一位符號位),并怯乘以ejπ/9=ej20°。量化成8位,旋轉(zhuǎn)因子就變成了c+js=128×ejπ/9=121+j39。如果輸入值是70+j50,則所期望的結(jié)果是:
旋轉(zhuǎn)因子乘法器是用3個lpm_mult組件實(shí)例和3個lpm_add_sub模塊來實(shí)現(xiàn)的。輸出經(jīng)過刻度,也具有與輸入相同的數(shù)據(jù)格式。這是合理的,因?yàn)閹в袕?fù)數(shù)指數(shù)ejφ的乘法不應(yīng)該改變復(fù)數(shù)輸入的幅值。(對于就地fft而言)為了保證較短的延遲,復(fù)數(shù)乘法器只有輸出寄存器,沒有內(nèi)部流水線寄存器。這個惟一的輸出寄存器就有可能決定設(shè)計的registered performance,但是從圖3的仿真結(jié)果來看,可以忽略不計。這一設(shè)計使用了493個lc,如果lpm_mult組件是流水線結(jié)構(gòu),運(yùn)行速度還可以更快。
圖3 旋轉(zhuǎn)因子乘法器的vhdl仿真
就地實(shí)現(xiàn)(也就是只有一個數(shù)據(jù)存儲器)現(xiàn)在也是可行的,因?yàn)榈翁幚砥骺梢员辉O(shè)計成沒有流水線級的。如果引入額外的流水線級(一個給蝶形,3個給乘法器),設(shè)計規(guī)模就會增大一些,不過可以提高速度。這種流水線設(shè)計的價格就是整個fft的額外數(shù)據(jù)存儲器的成本,這是因?yàn)閿?shù)據(jù)讀和寫存儲器現(xiàn)在必須被分開,也就是說非就地計算也可以實(shí)現(xiàn)。
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