[發(fā)明專(zhuān)利]實(shí)現(xiàn)FFT/IFFT變換的電路及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110430773.X
• 申請(qǐng)日: 2011-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103176950B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張鳳娟;聶澤東;王磊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/14
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/14
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)44316
• 代理人: 宋鷹武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種實(shí)現(xiàn)FFT/IFFT變換(Fast?Fourier?Transformation/Inverse?Fast?Fourier?Transformation，快速傅里葉變換/快速傅里葉逆變換)的電路及方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著集成電路技術(shù)和醫(yī)療電子行業(yè)的發(fā)展，諸如人體傳感器網(wǎng)絡(luò)(body?sensor?network)中的節(jié)點(diǎn)處理(Processing?On?Node)等新技術(shù)也隨之產(chǎn)生，便攜式、穿戴式等醫(yī)療電子設(shè)備受到大家的歡迎。這些設(shè)備主要是基于電池供電的，所以能量消耗是設(shè)備好壞的一個(gè)重要衡量指標(biāo)。

現(xiàn)有的FFT/IFFT一般都是用PC(Personal?Computer)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但是軟件實(shí)現(xiàn)的方式存在占用指令周期長(zhǎng)，吞吐量小，可擴(kuò)展性差等缺點(diǎn)。因此又出現(xiàn)了通過(guò)硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)的方法，目前硬件實(shí)現(xiàn)FFT/IFFT主要有三種方式：數(shù)字信號(hào)處理單元(Digital?Signal?Processor，DSP)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(Field?Programmable?Gate?Array，F(xiàn)PGA)和專(zhuān)用集成電路(Application?Specific?Integrated?Circuit，ASIC)。

其中，

1、DSP具有乘法及加法單元，實(shí)現(xiàn)FFT/IFFT靈活、方便，但是計(jì)算能力有限，不適合超長(zhǎng)點(diǎn)數(shù)的計(jì)算；

2、FPGA實(shí)現(xiàn)方法計(jì)算速度難以提高，功耗大，不適合量產(chǎn)；

3、專(zhuān)用集成電路(ASIC)速度快，功耗低。

綜合考慮各方面的因素，所以目前實(shí)現(xiàn)能量感知的FFT/IFFT主要采用ASIC的實(shí)現(xiàn)方法。但利用ASIC實(shí)現(xiàn)方法的能量感知(Energy-aware)FFT/IFFT仍存在可擴(kuò)展性差等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)FFT/IFFT變換的電路及方法，其具備能量感知能力、可擴(kuò)展性好且功耗低。

具體地，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種實(shí)現(xiàn)FFT/IFFT變換的電路，包括第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、控制信號(hào)產(chǎn)生單元、蝶形單元組、旋轉(zhuǎn)因子存儲(chǔ)單元以及地址產(chǎn)生單元。其中，第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元與第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元分別電連接至第一多路選擇器以接收數(shù)據(jù)序列輸入，并分別電連接至第二多路選擇器以輸出結(jié)果數(shù)據(jù)。蝶形單元組通過(guò)第三多路選擇器分別電連接至第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單及第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元以讀取蝶形運(yùn)算所需數(shù)據(jù)，通過(guò)第四多路選擇器分別電連接至第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單及第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元以回寫(xiě)蝶形運(yùn)算結(jié)果數(shù)據(jù)，并且通過(guò)第五多路選擇器電連接至控制信號(hào)產(chǎn)生單元以接受控制信號(hào)產(chǎn)生單元之控制。旋轉(zhuǎn)因子存儲(chǔ)單元電連接至蝶形單元組并存儲(chǔ)旋轉(zhuǎn)因子。地址產(chǎn)生單元電連接至第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、旋轉(zhuǎn)因子存儲(chǔ)單元以及控制信號(hào)產(chǎn)生單元，以接受控制信號(hào)產(chǎn)生單元的控制以提供第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元及旋轉(zhuǎn)因子存儲(chǔ)單元工作所需的地址。第一至第五多路選擇器以及旋轉(zhuǎn)因子存儲(chǔ)單元分別接受控制信號(hào)產(chǎn)生單元的控制。

在本發(fā)明實(shí)施例中，上述第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元與第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元例如皆為雙端口靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器。而且，每個(gè)雙端口靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器中可劃分出實(shí)部模塊與虛部模塊，以分別存儲(chǔ)數(shù)據(jù)序列中各個(gè)復(fù)數(shù)形式的數(shù)據(jù)點(diǎn)的實(shí)部和虛部。旋轉(zhuǎn)因子存儲(chǔ)單元可選用各種類(lèi)型的單端口只讀存儲(chǔ)器。

另外，在本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)于數(shù)據(jù)序列長(zhǎng)度為N點(diǎn)FFT/IFFT變換，旋轉(zhuǎn)因子存儲(chǔ)單元中所需存儲(chǔ)的旋轉(zhuǎn)因子的個(gè)數(shù)例如為個(gè)。蝶形單元組例如包括多個(gè)蝶形單元，每個(gè)蝶形單元執(zhí)行每級(jí)蝶形運(yùn)算中的單個(gè)蝶形運(yùn)算過(guò)程中的乘法運(yùn)算次數(shù)例如配置為三次。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種實(shí)現(xiàn)FFT/IFFT變換的方法，適于應(yīng)用在包括第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元以及與第一、第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元電連接的多個(gè)蝶形單元的實(shí)現(xiàn)FFT/IFFT變換的電路。具體地，實(shí)現(xiàn)FFT/IFFT變換的方法包括步驟a～d：

步驟a：接收并存儲(chǔ)長(zhǎng)度為N1點(diǎn)的第一數(shù)據(jù)序列至該第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；

步驟b：選用該多個(gè)蝶形單元其中之一對(duì)存儲(chǔ)于該第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中的該第一數(shù)據(jù)序列進(jìn)行級(jí)蝶形運(yùn)算，每級(jí)蝶形運(yùn)算均包括個(gè)蝶形運(yùn)算，并且將每級(jí)蝶形運(yùn)算中的每個(gè)蝶形運(yùn)算的結(jié)果數(shù)據(jù)回寫(xiě)至該第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；

步驟c：接收并存儲(chǔ)長(zhǎng)度為N2點(diǎn)的第二數(shù)據(jù)序列至該第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；以及