[发明专利]一种流水线结构的FFT处理器

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，具体涉及一种流水线结构的FFT处理器。

背景技术

FFT(Fast Fourier Transformation，快速傅里叶变换)算法是DFT(Discrete Fourier Transform，离散傅里叶变换)的快速算法，其大大降低了DFT算法的运算量。FFT是数字信号处理的主要算法之一，FFT处理器在语音识别、图像处理和频谱分析等有着广泛的应用。

FFT处理器硬件实现的形式主要有四种：顺序处理、流水线处理、并行处理以及阵列处理。采用流水线结构是提高FFT运算速度的重要技术途径，它能保证FFT中每一级运算能够同时进行，当输入数据速率匹配时，总系统运算时间仅为一级流水线的时间。这种方法处理速度较快，消耗的资源适中，适合采用大规模集成电路实现。同时由于变换点数决定级数，因此可以方便的通过删减级联的模块来实现不同变换点数的FFT。但是，现有技术中流水线结构的FFT处理器存在存储开销大的问题，增加了硬件的成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种流水线结构的FFT处理器，以解决现有技术中流水线结构的FFT处理器存在存储开销大的问题。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：

一种流水线结构的FFT处理器，所述FFT运算为N点基r-DIT-FFT运算，其中N＝2^M，M为正整数，r为所述FFT运算的基数，所述处理器包括：

L级蝶形运算单元，若干个输入存储单元以及两个输出存储单元，其中L＝log_rN；

每级所述蝶形运算单元与两个所述输入存储单元相连，除第L级所述蝶形运算单元外的每级所述蝶形运算单元与下一级所述蝶形运算单元的两个所述输入存储单元相连，第L级所述蝶形运算单元与两个所述输出存储单元相连；

第一级所述蝶形运算单元的两个所述输入存储单元、第L级所述蝶形运算单元的两个所述输入存储单元以及第L级所述蝶形运算单元的两个所述输出存储单元的存储空间为N点；

第K级所述蝶形运算单元的两个所述输入存储单元的存储空间为r^K点，其中K为大于1且小于L的正整数。

相应的，所述处理器还包括若干个选择器；

每级所述蝶形运算单元通过所述选择器与两个所述输入存储单元相连，除第L级所述蝶形运算单元外的每级所述蝶形运算单元通过所述选择器与下一级所述蝶形运算单元的两个所述输入存储单元相连，第L级所述蝶形运算单元通过所述选择器与两个所述输出存储单元相连；

输入数据接口通过所述选择器与第一级蝶形运算单元的两个输入存储单元相连；

第L级蝶形运算单元的两个输出存储单元通过所述选择器与输出数据接口相连。

相应的，所述选择器是二选一选择器。

相应的，所述选择器通过乒乓操作对与所述选择器相连的两个所述输入存储单元或者两个所述输出存储单元进行切换。

相应的，每个与第一级所述蝶形运算单元的两个所述输入存储单元相连的所述选择器每N点数据传输后对与第一级所述蝶形运算单元的两个所述输入存储单元进行一次切换；

每个与第K级所述蝶形运算单元的两个所述输入存储单元相连的所述选择器每r^K点数据传输后对与第K级所述蝶形运算单元的两个所述输入存储单元进行一次切换；

每个与第L级所述蝶形运算单元的两个所述输入存储单元相连的所述选择器每N点数据传输后对与第L级所述蝶形运算单元的两个所述输入存储单元进行一次切换；

每个与第L级所述蝶形运算单元的两个所述输出存储单元相连的所述选择器每N点数据传输后对与第L级所述蝶形运算单元的两个所述输出存储单元进行一次切换。

由此可见，本发明具有如下有益效果：

本发明充分利用DIT-FFT运算的特点，对存储单元的存储空间进行了减小，N点基r-FFT处理器的存储开销由现有技术的2*(log_rN+1)*N减少为本发明的6*N+2*(N-r²)/(r-1)，达到了有效减少存储开销的效果，可以节约芯片面积，降低硬件成本。

附图说明

图1为8点基2-DIT-FFT运算流图；

图2为乒乓操作示意图；

图3为现有技术中1024点基4-DIT-FFT处理器硬件结构示意图；

图4为本发明一种流水线结构的FFT处理器的结构示意图；