基于DSP的实数FFT算法研究与实现

介绍了一种实数快速傅里叶变换(FFT)的设计原理及实现方法,利用输入序列的对称性,将2N点的实数FFT计算转化为N点复数FFT计算,然后将FFT的N点复数输出序列进行适当的运算组合,获得原实数输入的2N点FFT复数输出序列,使FFT的运算量减少了近一半,很大程度上减少了系统的运算时间,解决了信号处理系统要求实时处理与傅里叶变换运算量大之间的矛盾.同时,给出了在TMS320VC5402DSP上实现实数FFT的软件设计,并比较了执行16,32,64,128,256,512,1024点实数FFT程序代码与相同点数复数FFT的程序代码运行时间.经过实验验证,各项指标均达到了设计要求.

FFT算法硬件模块的高层次综合实现与优化

针对传统硬件描述语言对模型和算法的结构调整及优化结果对比存在难度大、开发周期长等不足,提出了利用高层次综合的方法进行算法的硬件模块设计。以基于时间抽取的16点基-2FFT为例,利用C语言对算法进行描述,通过循环展开、数组分割、乘法简化、单个时钟周期长短调整等优化方式对设计结果进行探索。探索结果表明,通过更改C语言数据类型和代码结构,能够快速实现不同性能要求的硬件方案设计,与传统寄存器传输级(RTL)实现相比,大大降低了算法模块的设计难度,缩短了开发周期,便于探索硬件设计过程中的各种可能性。

电力谐波检测中基于FPGA的FFT设计与实现

电力谐波污染治理关键在于谐波检测,而在各种检测谐波的理论方法中,快速傅里叶变换(FFT)算法由于其成熟并易于实现而受到了广泛的应用。在FFT的各种基算法中,基-4算法占用资源适中,并通过优化其复数乘法器设计,使得在利用FPGA实现其FFT结构时,进一步降低了其处理器资源的占用率,从而实现其高速运行。

快速图像匹配相关系数算法及实现

最大归一互相关图像匹配算法是图像匹配中的常用算法,其关键是解算活动图与基准图间的相关系数。针对相关系数计算量大的特点,分析了FFT的基与FFT处理速度之间的关系以及基16FFT算法特点,提出用基16FFT算法计算相关系数,相关系数的处理时间大幅减小;同时针对高基蝶形单元设计复杂、使用不灵活等特点,提出采用级连思想实现主基16蝶形单元,使处理器的设计复杂度降低。实验证明,将主基16FFT处理器用于相关系数的计算中,使最大归一互相关图像匹配处理速度达到国际领先水平。

高光谱微波辐射计系统中2GHz带宽数字谱仪设计

高光谱微波辐射计是一种用于探测大气痕量气体的新型被动微波遥感器,数字谱仪是高光谱微波辐射计的核心部件.本文提出了一种新型宽带、实时数字谱仪的设计和实现方案,通过改进、结合快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)的并行处理和复数处理,形成了核心的基16实时复数FFT算法,最终得到信号的功率谱结果.数字谱仪采样率4.8 GHz,采用8 bit量化,输入3 dB带宽2 GHz,实现了1 024(1k)个频谱通道的结果.本文利用大气辐射传输模拟器(Atmospheric Radiative Transfer Simulator,ARTS)模拟了真实大气亮温谱并进行了仿真分析,随后通过输入的点频信号进行了测试,结果表明,核心算法子带亮温偏差最大值为0.02 K左右,核心算法子带灵敏度与理想子带灵敏度相比恶化程度低于20%,数字谱仪的有效位数(Effective Number Of Bits,ENOB)优于3 bit,信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)优于20 dB,谱分辨率恒定为2.3 MHz,可以有效满足辐射计中高层大气谱线探测的需求.