[发明专利]一种流水结构定点FFT字长配置方法

说明书

技术领域

本发明属于数字信号处理技术领域，涉及一种流水结构定点FFT字长配置方法。 

背景技术

FFT算法是一种实现的DFT（离散傅里叶变换）的有效的快速算法，随着大规模集成电路和数字信号处理技术的发展，FFT算法具有不可替代的作用，广泛应用于雷达、声纳、通信等领域。一种高精度、高实时性且资源占用少的FFT实现算法一直是该领域的重要研究课题，在不同的应用需求下可以采用不同的实现方式。 

FFT算法在实现时可以采用定点或者浮点的数据格式，浮点FFT精度高，但是由于采用了浮点的数据格式，存储资源消耗大，并且浮点运算相对复杂，所以运算速度也相对缓慢。定点FFT具有存储资源占用少、运算速度快等优势，虽然定点运算会产生量化噪声，但是采用适当的字长，在相应的工程指标要求下，可以很好地完成系统中的FFT运算。虽然定点FFT具备很多优势，但是一直缺少一种科学有效的字长配置方法，工程应用中多数是通过经验配置定点FFT各级字长，这对定点FFT性能有较大影响，本发明在一定理论模型的基础上，提出一种可以作为依据的行之有效的定点FFT各级字长配置方法。 

传统的FFT结构包括基于存储的、流水的、阵列的和缓存结构的，在高实时性系统当中，流水结构的FFT是经常被采用的，流水结构在实现高实时性的同时，代价是占用的存储资源较大，定点FFT各级字长的配置直接影响到各级分配的存储容量，所以一种在保证FFT性能的前提下，尽可能优化的字长配置对于节省存储容量是十分重要的，本发明保证了定点FFT性能的同时，针对流水结构进行优化，使得存储资源得以节省。 

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，在保证R2²SDF（基2²单路延时反馈）定点FFT输出SQNR（信号-量化噪声功率比）的情况下，实现节省存储资源的目标，提出一种流水结构定点FFT字长配置方法。 

为了解决上述技术问题，技术方案如下： 

一种流水结构定点FFT字长配置方法，首先按照每级加减法运算按照运算法则产生进位，即字长增加一位，计算一个基2²FFT从输入到输出各级运算的字长，以此字长配置方案作为一个待优化的方案的模板；然后针对该模板，在保持每一级乘法的运算输入输出的数据字长不变的情况下，按照SQNR要求降低各级加减法运算的字长，确定字长配置方案；最后，根据前面确定的字长配置方案进行FFT算法的硬件实现，设计相应的带有截位器的基本蝶形运算单元，并且按照单路延时反馈的电路结构进行FFT的硬件实现。 

本发明的有益效果： 

为了优化R2²SDF（基2²单路延时反馈）结构定点FFT实时性好但存储资源占用较多的缺陷，本发明在一定的定点FFT误差理论模型支持下，通过降低FFT各级加减法运算的字长降低了各级所需的存储容量，同时各级FFT的乘法运算采用较大的字长完成以保证FFT的输出SQNR（信号功率-量化噪声功率比）性能。此方法为定点FFT的实现提供了配置字长的依据。 

本发明方法对比已有技术，能够有效减少FFT各级加减法运算的字长，从而节省了流水结构各级的存储资源消耗，同时保持各级乘法运算的字长不变，使得FFT运算精度得以保证，为高性能定点FFT的实际实现提供了字长配置的依据，在资源优化和性能保持两方面达到了良好的平衡。 

附图说明

图1为未进行字长优化的FFT字长配置； 

图2为进行字长优化的FFT字长配置； 

图3为硬件实现时的基本蝶形运算单元； 

图4为本发明一种流水结构定点FFT字长配置方法电路结构原理框图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明方法的实施方式做详细说明。 

一种流水结构定点FFT字长配置方法，其具体步骤包括：