一种针对基-2^kFFT旋转因子常数值确定的图解算法

计算;推算;计数设备的制造及其应用技术一种针对基-2^k fft旋转因子常数值确定的图解算法技术领域1.本技术涉及fft处理器技术领域，尤其是涉及一种针对基-2^k fft旋转因子常数值确定的图解算法。背景技术：2.目前已有的确定旋转因子常数值的计算方法都是针对基-2与基-4fft算法的，并无针对基-2^k fft算法旋转因子常数值确定的算法。由于基-2^k fft算法不但具有与基-2fft算法同样简单的蝶形单元结构，而且还能大幅降低旋转因子计算的复杂度，因此常被用于硬件实现方面，fft处理器广泛应用于频谱分析、图像处理、语音识别、生物医学、雷达、滤波、无线及有线通信等领域。在进行fft处理器建模时，复数乘法运算是最为复杂的部分，需要选择对应的复数乘法单元，以及旋转因子的确定，不同k值的基-2^k fft算法在处理不同点数fft计算时所需的旋转因子常数值在每个阶段都不同，因此对旋转因子常数值的确定繁琐复杂，已有的报导没有针对基-2^k fft算法旋转因子常数值确定的计算方法。技术实现要素：3.有鉴于此，本技术的目的在于提供一种针对基-2^k fft旋转因子常数值确定的图解算法，利用图解的方法对基-2^k fft算法旋转因子常数值进行确定，直观明了；将旋转因子分为两类：w常数和w点数，前者代表由基-2^k fft算法分解合并得到的旋转因子，后者代表根据需要计算的fft点数所需要的旋转因子。确定不同点数基-2^k fft算法在不同阶段复数乘法运算时的旋转因子常数值与顺序，适用于一些不规则分解方式的基-2^k fft算法，能够帮助fft处理器设计者快速确定旋转因子数值从而进行fft处理器的建模。4.本技术实施例提供了一种针对基-2^k fft旋转因子常数值确定的图解算法，包括：5.构建w常数旋转因子的索引框，其中，所述w常数旋转因子的索引框包含二位二进制数；6.将所述w常数旋转因子的索引框中的低位作为高位，w常数旋转因子的索引框中的高位作为低位，进行逆序计算，得到对应w常数旋转因子的索引框的十进制数；7.将所述十进制数分别与w常数旋转因子的操作数相承，得到w常数旋转因子的确定值以及顺序；8.基于w点数(wn＝32)索引框二进制数值与操作数图解计算原理确定w点数旋转因子的索引框和w点数旋转因子的操作数；9.根据w点数旋转因子的索引框和w点数旋转因子的操作数，得到w点数旋转因子的确定值。10.可选的，所述旋转因子的具体分布为：-j→w16(w常数)→‑j→w32(w点数)，其中，w16为w常数旋转因子。11.可选的，所述由于确定值个数为预设值，因此对于超过所述预设值的点fft计算时，只需按照fft点数将本发明图解法所确定的w常数旋转因子每个数值重复相应的倍数。12.可选的，所述基于w点数(wn＝32)索引框二进制数值与操作数图解计算原理确定w点数旋转因子的索引框和w点数旋转因子的操作数的步骤，包括：13.w点数旋转因子的操作数的确定过程为：14.获取所述w点数旋转因子在完整计算过程中所处的位置；15.基于所述位置确定所述w点数旋转因子完成的复数乘法的次数，将所述次数作为所述w点数旋转因子的操作数。16.可选的，所述基于w点数(wn＝32)索引框二进制数值与操作数图解计算原理确定w点数旋转因子的索引框和w点数旋转因子的操作数的步骤，还包括：17.w点数旋转因子的索引框中二进制数的个数的获取过程为：18.利用fft点数除以当前阶段每组蝶形单元包含蝶形的个数，得到w点数旋转因子的索引框中二进制数的个数；19.基于所述w点数旋转因子的索引框中二进制数的个数构建w点数旋转因子的索引框。20.可选的，所述根据w点数旋转因子的索引框和w点数旋转因子的操作数，得到w点数旋转因子的确定值的步骤，包括：21.基于w点数旋转因子的索引框和w点数旋转因子的操作数的乘积，得到w点数旋转因子的确定值。22.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明23.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。24.图1示出了本技术实施例所提供的w16 w常数旋转因子图解算法图；25.图2示出了本技术实施例所提供的基-2^4fft算法32点fft信号流图；26.图3示出了本技术实施例所提供的w32(w常数)旋转因子图解算法图；27.图4示出了本技术实施例所提供的w点数(wn＝32)索引框二进制数值与操作数图解计算原理图；28.图5示出了本技术实施例所提供的w32(w点数)旋转因子图解算法图。具体实施方式29.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的每个其他实施例，都属于本技术保护的范围。30.首先，对本技术可适用的应用场景进行介绍。本技术可应用于生命科学的研究场景。31.经研究发现，现有技术方案中进行fft处理器建模时，复数乘法运算是最为复杂的部分，需要选择对应的复数乘法单元，以及旋转因子的确定，不同k值的基-2k fft算法在处理不同点数fft计算时所需的旋转因子常数值在每个阶段都不同，因此对旋转因子常数值的确定繁琐复杂，已有的报导没有针对基-2k fft算法旋转因子常数值确定的计算方法。32.基于此，本技术实施例提供了一种针对基-2^k fft旋转因子常数值确定的图解算法，包括：33.构建w常数旋转因子的索引框，其中，所述w常数旋转因子的索引框包含二位二进制数；34.将所述w常数旋转因子的索引框中的低位作为高位，w常数旋转因子的索引框中的高位作为低位，进行逆序计算，得到对应w常数旋转因子的索引框的十进制数；35.将所述十进制数分别与w常数旋转因子的操作数相承，得到w常数旋转因子的确定值以及顺序；36.基于w点数(wn＝32)索引框二进制数值与操作数图解计算原理确定w点数旋转因子的索引框和w点数旋转因子的操作数；37.根据w点数旋转因子的索引框和w点数旋转因子的操作数，得到w点数旋转因子的确定值。38.可选的，所述旋转因子的具体分布为：-j→w16(w常数)→‑j→w32(w点数)，其中，w16为w常数旋转因子。39.可选的，所述由于确定值个数为预设值，因此对于超过所述预设值的点fft计算时，只需按照fft点数将本发明图解法所确定的w常数旋转因子每个数值重复相应的倍数。40.可选的，所述基于w点数(wn＝32)索引框二进制数值与操作数图解计算原理确定w点数旋转因子的索引框和w点数旋转因子的操作数的步骤，包括：41.w点数旋转因子的操作数的确定过程为：42.获取所述w点数旋转因子在完整计算过程中所处的位置；43.基于所述位置确定所述w点数旋转因子完成的复数乘法的次数，将所述次数作为所述w点数旋转因子的操作数。44.可选的，所述基于w点数(wn＝32)索引框二进制数值与操作数图解计算原理确定w点数旋转因子的索引框和w点数旋转因子的操作数的步骤，还包括：45.w点数旋转因子的索引框中二进制数的个数的获取过程为：46.利用fft点数除以当前阶段每组蝶形单元包含蝶形的个数，得到w点数旋转因子的索引框中二进制数的个数；47.基于所述w点数旋转因子的索引框中二进制数的个数构建w点数旋转因子的索引框。48.可选的，所述根据w点数旋转因子的索引框和w点数旋转因子的操作数，得到w点数旋转因子的确定值的步骤，包括：49.基于w点数旋转因子的索引框和w点数旋转因子的操作数的乘积，得到w点数旋转因子的确定值。50.示例性的，以k＝4的基-2^4fft算法处理32点fft为例，旋转因子的具体分布为：-j→w16(w常数)→‑j→w32(w点数)其中w16就是被本发明定义的w常数旋转因子，其具体数值的图解算法如图1所示。51.w16索引框中包含二位二进制数，以低位为高位，高位为低位的逆序计算出对应的十进制数(0213)，然后再分别与操作数[0123]相乘得到最终w16旋转因子的确定值以及顺序。[0052]由于确定值个数为16，因此对于超过16点fft计算时，只需按照fft点数将本发明图解法所确定的w16(w常数)每个数值重复相应的倍数，例如，32点fft计算所需的w16(w常数)确定值，将每个值重复1次即可。[0053]示例性的，图2所示为基-2^4fft算法处理32点fft时的信号流图，对于第二阶段旋转因子计算所需要确定w16的常数值，与利用本发明的图解法所得到的结果一致，验证了本发明所提出的图解算法的正确性。[0054]示例性的，要确定由基-2^k算法分解合并得到的w常数(w32)时，其图解算法如图3所示，与计算w16旋转因子一样，只不过w32(w常数)索引框的二进制位数增加至3位。索引框得出的8位二进制数进行高低位转换计算出对应的十进制数后，再与[0123]相乘，恰好得到32个旋转因子的确定值。[0055]通过两个w常数：w16与w32图解算法可扩展到获得更高常数值的w常数旋转因子数值的确定，如w64、w128和w256等等。[0056]示例性的，旋转因子w点数索引框中的二进制数值与操作数的确定需要利用图4的原理图进行确定，其中w32(w点数)就是本例中需要计算的fft点数所确定的旋转因子。操作数的确定由w点数在整个计算阶段所处的位置，回看经历了几个阶段的复数乘法，也就是包含几个蝶形单元(butterfly unit)，由图4很容易看出，本例中包含n＝4个蝶形单元，因此操作数间为[0,fft点数除以即[0 1]；而二进制数个数利用fft点数除以当前阶段每组蝶形单元包含蝶形的个数，本例中，所包含的蝶形单元个数为m＝2，如图2框住的部分，因此所需的二进制数为32÷2＝16(个)。图5所示为获得各项参数后所得到的w32(w点数)旋转因子具体常数值图解算法。[0057]由图5与图2对比可知，旋转因子值完全吻合，验证了w点数图解算法的正确性，同样，这种算法非常容易扩展到其他点数fft计算中w点数旋转因子常数值的确定。[0058]最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本技术的具体实施方式，用以说明本技术的技术方案，而非对其限制，本技术的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。









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