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R2^(2)FFT算法的FPGA硬件结构优化设计与实现
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作者 肖海林 杨昱东 +4 位作者 杨紫伊 刘海龙 王玉 张中山 戴晓明 《计算机应用》 北大核心 2025年第8期2637-2645,共9页
针对快速傅里叶变换(FFT)算法处理大规模数据时因消耗大量资源和时间而导致运算速度慢的问题,提出一种基2^(2)快速傅里叶变换(R2^(2)FFT)算法的现场可编程门阵列(FPGA)硬件结构优化设计与实现方法。首先,采用R2^(2)FFT算法构建一种序列... 针对快速傅里叶变换(FFT)算法处理大规模数据时因消耗大量资源和时间而导致运算速度慢的问题,提出一种基2^(2)快速傅里叶变换(R2^(2)FFT)算法的现场可编程门阵列(FPGA)硬件结构优化设计与实现方法。首先,采用R2^(2)FFT算法构建一种序列转换功能与流水线结构相结合的Y形双并行阵列结构,在有效降低硬件乘法器使用数量的同时,增大硬件结构的吞吐量,提高FFT算法在FPGA上的运算速度;其次,通过在R2^(2)FFT流水线的单级运算中利用旋转因子的相关特性,优化片上存储的资源消耗,使存储空间降低约50.00%;最后,在完成N点R2^(2)FFT算法结构优化的基础上,进一步提高硬件结构的可扩展性,即实现2N点和4N点的扩展运算。采用Verilog HDL语言完成硬件设计,并通过Modelsim仿真,使用Vivado2018.3软件将所提方法综合并布局布线,并分析所提方法的性能。实验结果表明,与4种改进的FFT硬件实现方法的运算时间相比,所提方法的运算时间分别降低了75.10%、95.34%、38.49%和49.20%,可见所提方法显著提高了运算速度。同时,所提方法资源消耗适中,消耗占比低,且具有运行功耗低以及可扩展性强的特点。 展开更多
关键词 Y形双并行阵列结构 现场可编程门阵列 ^^2^(2)快速傅里叶变换 多路径延迟交叉结构流水线 蝶形运算
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一种高速2-D滑动FFT的设计实现
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作者 许丁鸿 张多利 +2 位作者 陶相颖 韩帅鹏 宋宇鲲 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2023年第7期912-918,共7页
文章介绍了采用2-D快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)算法的滑动窗FFT的基本特性原理和硬件实现过程,完成了窗长256点、步长16点的2-D滑动窗FFT的专用集成电路(application specific integrated circuit,ASIC)设计。传统FFT... 文章介绍了采用2-D快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)算法的滑动窗FFT的基本特性原理和硬件实现过程,完成了窗长256点、步长16点的2-D滑动窗FFT的专用集成电路(application specific integrated circuit,ASIC)设计。传统FFT算法受序列完整性的制约,时滞较大,无法满足某些高实时性信号分析领域的处理速度要求。该文采用滑动FFT算法,克服了传统FFT对序列完整性的依赖,设计的滑动FFT处理器使用2-D FFT压缩新序列计算时间,以基16蝶形运算器为核心,采用系数复用和高基Booth方法优化系数编码技术压缩乘法器的数量,减少电路面积。所设计的2-D滑动FFT完成单次滑动窗长的计算时间比传统算法节约了16.1%,变换结果与MATLAB的运算结果相比,信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)大于130 dB。在TSMC 28 nm的工艺下,工作主频为600 MHz,面积为1980μm×2060μm。 展开更多
关键词 快速傅里叶变换(fft) 滑动fft 2-D fft算法 高基Booth编码
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基于FPGA架构的可变点FFT处理器设计与实现 被引量:10
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作者 才华 陈广秋 +2 位作者 刘广文 耿振野 杜兆圣 《吉林大学学报(理学版)》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期151-158,共8页
通过对传统的基-4快速Fourier变换(FFT)算法进行优化,降低基-4算法的复杂度,使其具有基-2算法的蝶形结构.采用优化后的基-4/2混合基算法及流水线基-22单路延时反馈(R22SDF)结构设计可变点FFT处理器,并对输出结果进行功能和信号仿真验证... 通过对传统的基-4快速Fourier变换(FFT)算法进行优化,降低基-4算法的复杂度,使其具有基-2算法的蝶形结构.采用优化后的基-4/2混合基算法及流水线基-22单路延时反馈(R22SDF)结构设计可变点FFT处理器,并对输出结果进行功能和信号仿真验证.结果表明,该处理器的有效性和执行效率均表现良好. 展开更多
关键词 正交频分多址技术 快速fourier变换 蝶形运算 流水线 ^^基-2^2单路延时反馈
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可变长FFT并行旋转因子高效产生算法及实现 被引量:6
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作者 刘红侠 杨靓 +1 位作者 黄巾 黄士坦 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期541-546,共6页
为了解决FFT处理并行旋转因子产生复杂、所需存储资源多的问题,该文在分体存储器结构的基础上,提出了一种新的旋转因子存储、访问策略.该策略保证混合基4/2 FFT算法每个蝶式运算所需的3个旋转因子均可无冲突并行访问,且在同一个旋转因... 为了解决FFT处理并行旋转因子产生复杂、所需存储资源多的问题,该文在分体存储器结构的基础上,提出了一种新的旋转因子存储、访问策略.该策略保证混合基4/2 FFT算法每个蝶式运算所需的3个旋转因子均可无冲突并行访问,且在同一个旋转因子查找表的基础上,使计算任意小于最大可处理长度的FFT时,各级访问旋转因子地址的产生仅与最大可处理长度有关,而与当前处理长度无关.该算法仅用一个可移位累加数寄存器,实现计算过程中旋转因子地址产生的级间切换,且使一个存储体容量及访问次数减少了一半以上. 展开更多
关键词 快速傅里叶变换(fft) 旋转因子 混合基4/2 地址产生单元 fft处理器
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局部流水FFT处理器设计 被引量:1
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作者 和玉梅 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2014年第6期83-89,共7页
讨论局部流水FFT处理器中的两个主要模块:蝶形运算流水线和地址产生器的设计.基于对基2蝶形单元的"深"反馈,提出一种称之为R2SD2 F(radix-2single"deep"delay feedback,基2单路深度延时反馈)的流水线结构.该流水线... 讨论局部流水FFT处理器中的两个主要模块:蝶形运算流水线和地址产生器的设计.基于对基2蝶形单元的"深"反馈,提出一种称之为R2SD2 F(radix-2single"deep"delay feedback,基2单路深度延时反馈)的流水线结构.该流水线中的蝶形处理单元仅由两个复数加法器组成,可以工作在基4/基2/直通三种模式下,因此由两个如此蝶形处理单元组成的R2SD2F流水线可以在一次循环中选择完成基16/基8/基4/基2运算.在完成长为N(假定N为4的整数次幂)点的DFT运算时,该流水线所需的主要硬件有log4N-1个复数乘法器和2log4N个复数加法器.作为一个整体,给出局部流水FFT处理器中的地址产生方法和旋转因子存取结构. 展开更多
关键词 快速傅立叶变换(fft) r2SD2 F 局部流水结构 蝶形处理单元 地址产生
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