申请/专利权人：中国电子科技集团公司第二十研究所

申请日：2021-12-01

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN114186183B

主分类号：G06F17/14

分类号：G06F17/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.04.01#实质审查的生效;2022.03.15#公开

摘要：本发明提供了一种轻量化的FFT运算方法及其实现装置，进行流水型结构优化，采用分层级拆分完成FFT数字信号处理，利用分时复用电路完成运算过程中信号分量的级间处理，利用级间寄存器原位运算，针对数字信号处理过程中信号分量数量多、暂存信号分量时存储层次复杂的特点进行优化。本发明减少了FFT运算在信号处理过程中的所需的硬件资源使用量，进而减小其应用在DSP芯片中时的芯片面积，达到轻量化设计的效果，更符合现代DSP芯片设计的小型化特点，可以减小芯片面积，由芯片面积的减小而带来了运算静态功耗的下降，减少了FFT运算进行信号处理时的功耗，进而达到降低DSP芯片整体功耗的效果，达到轻量化设计的效果。

主权项：1.一种轻量化的FFT运算方法，其特征在于包括下述步骤：1进行流水型结构优化，采用分层级拆分完成FFT数字信号处理的过程，具体步骤为：对于2N点FFT运算的流水结构优化为N级流水结构，流水型结构在第N级运算进行的同时，第N-1级运算仍正常输出信号处理的运算结果，在进行蝶形运算的过程中，仅需要N个蝶形运算单元即可完成连续不断的信号的运算处理；所述N级流水结构中，第N级与第N-1级采取串联的连接方式，第N-1级运算的输出作为第N级运算的输入，在完成流水运算的启动后，N级流水结构能够同时完成第N-1级和第N级的同时输出；2利用分时复用电路完成运算过程中信号分量的级间处理，具体为：蝶形运算单元为达到轻量化运算的目的，将通用蝶形运算电路替换为分时复用电路；所述分时复用电路包含2个16bit定点乘法运算器和1个16bit定点加法运算器，定点乘法运算器和定点加法运算器在时钟上升沿，对2个16bit定点乘法器输入的四个操作数a，b，c，d分别进行a乘b和c乘d，并在完成后使用16bit定点加法器对所得乘积结果进行相加，得到余弦分量，并在时钟下降沿按照同样方法进行信号处理，得到正弦分量；完成FFT运算数字信号处理过程中，各级蝶形运算的信号分量生成时，所生成的信号分量分为余弦分量与正弦分量，余弦分量与正弦分量均由同一分时复用电路利用2个16bit定点乘法运算器和1个16bit定点加法运算器生成，在生成的过程中，两者时序不同，具体为余弦分量在时钟上升沿运算完成，正弦分量在时钟下降沿运算完成，在一个时钟周期内完成两次信号分量的运算，所述分时复用电路用于完成蝶形运算单元的蝶形运算，运算的输出结果存于级间寄存器中；3利用级间寄存器原位运算，针对数字信号处理过程中信号分量数量多、暂存信号分量时存储层次复杂的特点进行优化，具体为：当步骤2中的FFT运算的信号分量运算结果作为输入的数据存储到存储单元后，在其后续信号处理运算无需使用时，对级间寄存器进行覆盖操作，运算时无需使用是指步骤2中分时复用电路在蝶形运算过程中已经完成了对其数值的调用；所述原位运算是根据步骤1中流水级中的信号分量寄存关系，利用其分量的实时性特点，将运算过的分量标记为冗余信号，将标记的冗余信号覆盖，节省每一级运算后2N-1-1个的信号分量的存储空间，具体为对2N点FFT运算，在第N级流水中减小2N-1-1个寄存器的使用，即利用2N+1+1个寄存器即可完成信号暂存。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国电子科技集团公司第二十研究所 一种轻量化的FFT运算方法及其实现装置

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