FFT计算装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种FFT计算装置及方法，所述FFT计算装置，包括：模拟数字转换器，配置为接收模拟信号，将所述模拟信号转换为数字信号并输出；可编程器件，配置为对所述数字信号进行预处理并输出；图形处理器GPU，配置为对经过所述预处理后的数字信号进行FFT计算。基于本发明专利技术提供的FFT计算装置及方法，能够实现高精度的FFT计算，且有效地减低系统的功耗以及成本。

FFT computing device and method

The invention provides an FFT computing device and method. The FFT computing device includes: analog digital converter, configured to receive analog signals, convert the analog signals into digital signals and output; a programmable device is configured to preprocess and output the digital signal; a graphics processor GPU is configured to be configured to FFT is calculated for the preprocessed digital signal. Based on the FFT computing device and method provided by the invention, the FFT calculation with high accuracy can be realized, and the power consumption and cost of the system can be effectively reduced.

【技术实现步骤摘要】
FFT计算装置及方法
本专利技术涉及数字信号处理领域，特别是涉及一种FFT计算装置及方法。
技术介绍
快速傅里叶变换(FastFourierTransformation，简称为FFT)是离散傅里叶变换的快速算法，它是根据离散傅傅里叶变换的奇、偶、虚、实等特性，对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。在高分辨率的频谱分析过程中需要对信号进行FFT计算，而频谱分析的精度很大程度上取决于FFT的计算精度。FFT计算是频谱分析仪中不可缺少的一种计算方法，而常用的FFT的计方法一般采用以下几种：1.采用FFT专用硬件器，同时使用FPGA(Field-ProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)作为预处理器；2.采用X86(由Intel推出的一种复杂指令集，用于控制芯片的运行的程序)，在应用软件中实现FFT计算；3.采用DSP(DigitalSignalProcess，数字信号处理器)，将DSP作为FFT计算的加速器；4.采用FPGA，在FPGA内部使用通过IP实现FFT计算。对于以上几种FFT计算方法，FFT硬件加速器虽然低延时、抵功耗，但功能比较单一，硬件设计较为特殊，应用面相对较窄。X86/DSP进行FFT计算时，对CPU的开销占用较大，系统的实时性很难得到保证。而FPGA进行FFT计算时，只有在固定点数且精度要求不高的条件下实时性才最好，当FFT点数变化且FFT的计算点数较大时，现有容量的FPGA很难满足高精度的FFT计算，且实现代价较高。
技术实现思路
本专利技术提供了一种FFT计算装置及方法以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。根据本专利技术的一方面，提供了一种FFT计算装置，包括：模拟数字转换器，配置为接收模拟信号，将所述模拟信号转换为数字信号并输出；可编程器件，配置为对所述数字信号进行预处理并输出；图形处理器GPU，配置为对经过所述预处理后的数字信号进行FFT计算。可选地，上述装置还包括：显示器，配置为显示所述FFT计算的结果。可选地，所述GPU包括：第一内核，配置为控制所述FFT计算的结果的显示，并将预置的预处理参数发送给所述可编程器件；多个第二内核，配置为通过GPU库函数进行并行FFT计算。可选地，所述参数包括以下至少之一：中心频率、扫频带宽、RBW(ResolutionBandwidth，分辨率带宽)。可选地，所述预处理包括以下至少之一：混频、滤波、根据预置的RBW值进行抽取滤波。可选地，所述GPU通过PCIe实现与所述可编程器件的通信。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种FFT计算方法，包括：模拟数字转换器接收模拟信号，将所述模拟信号转换为数字信号并输出；可编程器件对所述数字信号进行预处理并输出；GPU对经过所述预处理后的数字信号进行FFT计算。可选地，所述GPU对经过所述预处理后的数字信号进行FFT计算之后还包括：显示所述FFT计算的结果。可选地，所述GPU包括：第一内核、多个第二内核；其中，所述GPU对经过所述预处理后的数字信号进行FFT计算包括：所述第一内核将预置的预处理参数发送给所述可编程器件；所述多个第二内核通过GPU库函数进行并行FFT计算；其中，所述显示所述FFT计算的结果包括：所述第一内核控制所述FFT计算的显示。可选地，所述预处理参数包括以下至少之一：中心频率、扫频带宽、RBW。可选地，所述预处理包括以下至少之一：混频、滤波、根据预置的RBW值进行抽取滤波。基于本专利技术提供的技术方案，模拟信号先通过模拟数字转换器转换为数字信号，并输入至可编程器件，可编程器件对上述数字信号进行预处理之后输出至GPU中进行FFT计算。上述方案提供的FFT计算装置，利用了GPU的高效处理能力，能够实现高精度的FFT计算，且有效地减低系统的功耗以及成本。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1是根据本专利技术实施例的FFT计算装置结构示意图；图2是根据本专利技术优选实施例的FFT计算装置结构示意图；图3是根据本专利技术实施例的FFT计算方法流程示意图；图4是根据本专利技术优选实施例的GPU示意图；图5是根据本专利技术优选实施例的FFT计算装置结构示意图；图6是根据本专利技术优选实施例的FFT计算方法流程示意图；图7是根据本专利技术优选实施例的NVIDIA的CUDA工具包示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。针对现有技术中的缺陷，本专利技术的一个实施例提供了一种FFT计算装置，如图1所示，根据本专利技术实施例的FFT计算装置可以包括：模拟数字转换器10，配置为接收模拟信号，将模拟信号转换为数字信号并输出；可编程器件20，配置为对数字信号进行预处理并输出；GPU30，配置为对经过预处理后的数字信号进行FFT计算。本实施例提供的FFT计算装置，利用了GPU的高效处理能力，能够实现高精度的FFT计算，且有效地减低系统的功耗以及成本。优选地，GPU30可以通过PCIe实现与可编程器件20的通信。上述实施例提供的方案主要利用了GPU的高效处理能力，对于GPU来说，其一般都具有多核的结构，基于GPU的多核结构，可以为不同的内核分配不同的功能。可选地，GPU30可以包括：第一内核31，配置为控制FFT计算的结果的显示，并将预置的预处理参数发送给可编程器件；多个第二内核32，配置为通过GPU库函数进行并行FFT计算。为不同的内核分配相对独立的不同的功能，可以保证各个功能的高效实现。一般来说，GPU都配置由相应的函数库，其中都会包括FFT函数库，基于这个FFT函数库即可实现FFT计算。即使有些GPU没有FFT函数库，由于GPU则使用标准的C语言开发，从而大大降低了系统的开发难度的同时还提高了系统的可重配置能力，因此还可以自行编写或移植FFT函数库。优选地，上述预处理参数包括以下至少之一：中心频率、扫频带宽(Span)、RBW。其中，扫描带宽(Span)指的是在屏幕范围内所测量的频率跨度。可选地，上述预处理可以包括以下至少之一：对信号信息混频、滤波、根据不同的RBW值对信号进行抽取滤波。本优选实施例提供的预处理操作和对应的预处理参数只是最典型的操作和参数，基于不同的具体情况，可采用的预处理操作和预处理参数并不限于上述的例子。根据本专利技术的一个优选实施例，如图2所示，上述FFT计算装置还可以包括：显示器40，配置为显示FFT计算的结果。由于GPU本身就是用于进行图像处理的，因此基于上述第一内核31，可以直接在显示器40上显示FF本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速傅里叶变换FFT计算装置，包括：模拟数字转换器，配置为接收模拟信号，将所述模拟信号转换为数字信号并输出；可编程器件，配置为对所述数字信号进行预处理并输出；图形处理器GPU，配置为对经过所述预处理后的数字信号进行FFT计算。

【技术特征摘要】
1.一种快速傅里叶变换FFT计算装置，包括：模拟数字转换器，配置为接收模拟信号，将所述模拟信号转换为数字信号并输出；可编程器件，配置为对所述数字信号进行预处理并输出；图形处理器GPU，配置为对经过所述预处理后的数字信号进行FFT计算。2.根据权利要求1所述的装置，其中，还包括：显示器，配置为显示所述FFT计算的结果。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述GPU包括：第一内核，配置为控制所述FFT计算的结果的显示，并将预置的预处理参数发送给所述可编程器件；多个第二内核，配置为通过GPU库函数进行并行FFT计算。4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述预处理参数包括以下至少之一：中心频率、扫频带宽、分辨率带宽RBW。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述预处理包括以下至少之一：混频、滤波、根据预置的RBW值进行抽取滤波。6.根据权利要求1-5所述的装置，其中，所述GPU通过PCIe实现与所述可编程器件的通信。7.一种F...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶洪波，张科，许巧春，陆国栋，李憬然，
申请(专利权)人：国家无线电监测中心检测中心，天维讯达无线电设备检测北京有限责任公司，大唐联仪科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11