[發(fā)明專利]遞歸式離散傅立葉處理器單核心裝置及其應(yīng)用

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710141974.1
• 申請(qǐng)日: 2007-08-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101369999A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范倫達(dá);林進(jìn)燈;余遠(yuǎn)渠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 義隆電子股份有限公司
• 主分類號(hào): H04L27/26
• 分類號(hào): H04L27/26;G06F17/14
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 任默聞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明有關(guān)離散傅立葉轉(zhuǎn)換(DFT)，特別是關(guān)于一種可正反轉(zhuǎn)共享的遞歸式離散傅立葉處理器單核心裝置。

背景技術(shù)

DFT已廣泛應(yīng)用于離散時(shí)間信號(hào)處理及通信系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，例如雙聲多頻(DTMF)應(yīng)用。使用直接DFT法需要巨大的電路和巨量的運(yùn)算，例如對(duì)一個(gè)長(zhǎng)度為N的輸入而言，即需要總數(shù)約4N²個(gè)的加法器和乘法器。為了降低運(yùn)算復(fù)雜度，快速且簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)DFT的正轉(zhuǎn)換和反轉(zhuǎn)換變得越來(lái)越重要。現(xiàn)有DFT運(yùn)算的結(jié)構(gòu)可大致分為4類：以遞歸式算法為基礎(chǔ)的架構(gòu)、以蝴蝶型為基礎(chǔ)的架構(gòu)、以只讀存儲(chǔ)器(ROM)操作為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)、以乘法器-積分器為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)。建立在蝴蝶型基礎(chǔ)上的DFT架構(gòu)是目前較常見(jiàn)的解決方案，然而蝴蝶模塊系統(tǒng)的運(yùn)算結(jié)果都為針對(duì)同一窗口下的所有頻率作運(yùn)算，同時(shí)其運(yùn)算窗口點(diǎn)數(shù)必須是2的幕次方，這導(dǎo)致在某些應(yīng)用上浪費(fèi)過(guò)多的硬件面積、計(jì)算時(shí)間與整體系統(tǒng)的能量損耗。已廣為周知的，建立在遞歸式算法基礎(chǔ)上的DFT架構(gòu)比其它幾種方法在實(shí)現(xiàn)時(shí)更具有面積效率。另一種實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的方式應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理器，此方式可以保持研發(fā)過(guò)程的彈性，但是會(huì)導(dǎo)致過(guò)大的芯片面積及能量耗損。遞歸式高爾赤樂(lè)(Goertzel)結(jié)構(gòu)可以節(jié)省運(yùn)算，同時(shí)簡(jiǎn)化硬件實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。快速傅立葉轉(zhuǎn)換(FFT)雖然可以方便地檢測(cè)音頻信號(hào)中的單個(gè)或多個(gè)音調(diào)，但在只需檢測(cè)少數(shù)幾個(gè)頻率時(shí)，高爾赤樂(lè)演算比FFT所需的中央處理器資源更少、運(yùn)算速度更快。經(jīng)過(guò)z轉(zhuǎn)換，現(xiàn)有的一階高爾赤樂(lè)轉(zhuǎn)移函數(shù)為

1-WkNz-11-2cosθkz-1+z-2---[EQ-1]]]>

其中，W_N≈e^-j(2π/N)，N為自然數(shù)。對(duì)應(yīng)此高爾赤樂(lè)運(yùn)算的一階遞歸式DFT結(jié)構(gòu)需要較大量的乘法運(yùn)算，如果將公式EQ-1修改為二階轉(zhuǎn)移函數(shù)，則可以圖1所示的二階遞歸式DFT結(jié)構(gòu)減少一半乘法運(yùn)算的數(shù)量。但是，此高爾赤樂(lè)遞歸式算法有運(yùn)算周期時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，在近代極需高信道運(yùn)算效能的應(yīng)用上，將造成瓶頸，且整體系統(tǒng)的能量損耗也是極需改善的重要課題。