专利名称：一种基8的快速傅立叶变换实现系统及方法
技术领域：
本发明涉及通信与集成电路设计领域，尤其涉及一种基8的快速傅立叶变换实现系统及方法。
背景技术：
正交频分复用(OFDM)系统的一个重要优点就是可以利用快速傅立叶变换实现调制和解调，从而可以大大简化系统实现的复杂度。因此，设计低复杂度的傅立叶/反傅立叶变换对于OFDM系统有着重要意义。傅立叶变换实际上是一矩阵乘法，如直接运算，乘法与加法次数非常大，都是和N2 成比例的。为了降低运算复杂度，库利和图基与1965年提出了一种快速傅立叶变换方法， 大大降低了运算复杂度。从此，人们对傅立叶进行了大量的研究，提出了基2、基4、基8等单基算法，以及由此演化的基22、基23算法，此外还有基2/4、基2/4、基2/4/8等混合基算法。按傅立叶抽取时所在域的不同，可分为两大类，即按时间抽取(Decimation In Time，简称DIT)算法和按频率抽取(Decimation In Frequency，简称DIF)算法。库利图基分解方法的基本思想是通过各种拆分方法从旋转因子中提取出更多的士 j或者M1和M3项，进而减少乘法次数。其中基4和基2/4算法的乘法次数要少于基2算法，因为前者提取出了更多的士 j，而与士 j相乘只需要交换实虚部和改变数据符号就可以实现，这要比一个复数乘法器的硬件开销小的多。基22算法是用两级的基2单元来实现4点傅立叶，故基22算法的乘性复杂度与基4算法是一致的。基2/4算法可以提取更多的士 j， 所以基2/4算法的乘法复杂度比基4算法要小。对于高基算法，虽然高基算法的运算单元硬件复杂度比较高，但是其乘法复杂性可以进一步降低。对于基8和基2/8算法，除了 +1和士 j项，W81和炉83项也被提取出来，这两项根据欧拉公式可以表示为力/2(1-_0和-Λ/ /2(1+0， 与这两项相乘可以分别通过常数乘法器和加法器实现。此外，因为在基2/8算法里，提取出了更多的M1和『83项，所以基2/8算法要比基8算法有更低的乘法复杂度。而基2/4/8算法实际上相当于利用三级基2算法实现，这与基23算法是一致的。可以看到基8、基2/4/8和基23算法在乘法复杂度上是等价的，只不过基8算法是用单一的运算单元实现(参见A New VLSI-oriented FFT Algorithm and Implementation. IlthAnnual IEEE Ihternational ASIC Conference, Sept. 1998, Page (s) :337-341)。表 1 列出了各种算法的乘法复杂度，当傅立叶长度不是基的整数次幂，调用了基2单元来完成运算。可以看到，高基算法复数乘法要比低基算法少，但是其常数乘法比较多。表1各种算法乘法复杂度
权利要求
1.一种基8的快速傅立叶变换实现方法，其特征在于，通过对寄存器单元进行流水线调度来实现基8的快速傅立叶变换。
2.如权利要求1所述的快速傅立叶变换实现方法，其特征在于，进行流水线调度时在前8个时钟周期输入8点需要运算的数据，通过流水线调度完成数据的运算，在后8个时钟周期输出运算结果。
3.如权利要求2所述的快速傅立叶变换实现方法，其特征在于，所述数据的运算需要的运算单元为3个实数加法器、2个实数减法器、3个实数加减器和1个实数常量乘法器；寄存器单元的数量为10个。
4.如权利要求1所述的快速傅立叶变换实现方法，其特征在于，在进行流水线调度时， 数据输入和数据输出均按照自然顺序进行。
5.如权利要求2所述的快速傅立叶变换实现方法，其特征在于，在进行流水线调度时， 按照下表对寄存器单元R0-R6进行调度时钟序号RORlR2R3R4R60XO1HXl2HHX23HHHX34R0-X4HHHR0+X45HHHRX+X5HR4+(R2+X6)6HHR2-X6HR4-(R2+X6)H7HR5R3R2(RX+X7)-R3(Rl-X7)+R58YOHROHR4+j*R5CR(R4-J*R5)9HYlHHHTl = CI (R5)10HHY2XCR (R4)H11HHHY3Tl = CI (R5)H12R0-Y4HHHR0+Y4H13HHHR3+Y5HR3-Y5
6.一种基8的快速傅立叶变换实现系统，其特征在于，包括运算单元、调度单元和寄存器单元；所述调度单元，用于通过对所述寄存器单元进行流水线调度来实现基8的快速傅立叶变换。
7.如权利要求6所述的快速快速傅立叶变换实现系统，其特征在于，所述调度单元进行流水线调度时在前8个时钟周期输入8点需要运算的数据，通过流水线调度完成数据的运算，在后8个时钟周期输出运算结果。
8.如权利要求7所述的快速傅立叶变换实现系统，其特征在于，所述运算单元为3个实数加法器、2个实数减法器、3个实数加减器和1个实数常量乘法器。
9.如权利要求6所述的快速傅立叶变换实现系统，其特征在于，所述调度单元进行流水线调度时，数据输入和数据输出均按照自然顺序进行。
10.如权利要求7所述的快速傅立叶变换实现系统，其特征在于，调度单元进行流水线调度时，按照下表对寄存器R0-R6进行调度
全文摘要
本发明涉及一种基8的快速傅立叶变换实现系统及方法，属于通信与集成电路设计领域。该快速傅立叶变换实现方法通过对寄存器单元进行流水线调度来实现基8的快速傅立叶变换。快速傅立叶变换实现系统，包括运算单元、调度单元和寄存器单元；调度单元，用于通过对寄存器单元进行流水线调度来实现基8的快速傅立叶变换。一种基8的快速傅立叶变换实现方法，其特征在于，通过对寄存器单元进行流水线调度来实现基8的快速傅立叶变换。
文档编号G06F17/14GK102339271SQ20101022779
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月15日 优先权日2010年7月15日
发明者乔树山, 黑勇 申请人:中国科学院微电子研究所