一种多路混合基FFT可重构蝶形运算器制造技术

本发明专利技术公开了一种多路混合基FFT可重构蝶形运算器，该蝶形运算器包括：控制单元，第一选择开关单元以及运算单元；控制单元用于根据接收到的待运算数据生成运算指令，其中，待运算数据包括待处理的数字信号、旋转因子以及预设旋转因子系数；第一选择开关单元用于根据运算指令选择对应的导通模式；运算单元用于根据导通模式，对待运算数据进行蝶形运算。通过本发明专利技术中的技术方案，有利于提高蝶形运算器中电子元件的利用效率，减小了电路硬件资源和功耗，有利于提高计算数据的准确性和实时性。

A Reconfigurable Butterfly Operator Based on Multi-Channel Mixed Base FFT

The invention discloses a multi-channel mixed-base FFT reconfigurable butterfly calculator, which comprises a control unit, a first selection switch unit and an operation unit; a control unit is used to generate operation instructions according to the received data to be operated, in which the data to be operated includes the digital signal to be processed, the rotation factor and the preset rotation factor coefficient; and a first selection switch. The unit is used to select the corresponding conduction mode according to the operation instruction, and the unit is used to treat the operation data with butterfly operation according to the conduction mode. Through the technical scheme of the invention, the utilization efficiency of the electronic elements in the butterfly calculator is improved, the hardware resources and power consumption of the circuit are reduced, and the accuracy and real-time performance of the calculation data are improved.

【技术实现步骤摘要】
一种多路混合基FFT可重构蝶形运算器
本专利技术设计芯片
，具体而言，涉及一种多路混合基FFT可重构蝶形运算器。
技术介绍
在数字信号处理中，特别是对于有长序列，离散傅里叶变换(DiscreteFourierTransform，DTF)是一种尤为重要的数学变换，其实质是有限长序列傅里叶变换的有限点离散采样，使数字信号处理可以在频域采样中运用数字运算的方法进行，大大增加了数字信号处理的灵活性。对于一般数的DFT算法，是通过把大点数的DFT转化为小点数的DFT进行运算，以实现减少运算复杂度的目的，业界通常是采用快速傅里叶变换(FastFourierTransform，FFT)来实现DFT变换，计算FFT的常用算法是基2FFT和基4FFT，点数限制在2的幂次方或者4的幂次方，这样限制了题点数的可选择范围。对于某些应用比如合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar，SAR)信号处理中，尤其是在聚束模式下，由于处理时间和面积的限制，不能将每个处理数据的点数都扩展至满足基2或基4FFT算法，尤其对于大点数FFT，否则会延长计算时间以及消耗更多的内存空间。而现有技术中，通常将非2次幂点数FFT变换进行比特序列补零，使补零后的序列长度符合FFT/IFFT处理器的处理范围；利用FFT/IFFT处理器对补零后的序列进行FFT/IFFT计算，但是这种做法引入了噪声，降低了精度，有可能对芯片的计算性能造成损失。尤其在现有技术中的定点FFT和IFFT，为了防止数据溢出，每级蝶形运算的输入需要除以输入数据的个数，对于基数大于2的FFT或IFFT，这样会造成每级输入数据丢失的比特过多，计算精度误差较大，影响了通信系统的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供了一种多路混合基FFT可重构蝶形运算器，有利于提高蝶形运算器中电子元件的利用效率，减小了电路硬件资源和功耗，有利于提高计算数据的准确性和实时性。本专利技术的技术方案是：提供了一种多路混合基FFT可重构蝶形运算器，该蝶形运算器包括：控制单元，第一选择开关单元以及运算单元；控制单元用于根据接收到的待运算数据生成运算指令，其中，待运算数据包括待处理的数字信号、旋转因子以及预设旋转因子系数；第一选择开关单元用于根据运算指令选择对应的导通模式；运算单元用于根据导通模式，对待运算数据进行蝶形运算。上述任一项技术方案中，进一步地，运算单元包括：两个基2蝶形运算器、第一复数加法器和第二复数加法器；基2蝶形运算器用于根据待运算数据和第一选择开关单元对应的导通模式，进行基2蝶形运算；两个基2蝶形运算器还用于根据第一选择开关单元对应的导通模式，与第一复数加法器和第二复数加法器组成一个基3蝶形运算器，基3蝶形运算器用于对待运算数据进行基3蝶形运算。上述任一项技术方案中，进一步地，基2蝶形运算器包括：第一复数乘法器，第三复数加法器和复数减法器；基2蝶形运算器的第一输入端分别连接于第三复数加法器的第一输入端以及通过第一选择开关单元连接于复数减法器的第一输入端，第三复数加法器的输出端通过第一选择开关连接于基2蝶形运算器的第一输出端，复数减法器的输出端通过第一选择开关单元连接于基2蝶形运算器的第二输出端；基2蝶形运算器的第二输入端和旋转因子分别连接于第一复数乘法器的输入端，第一复数乘法器的输出端分别连接于第三复数加法器的第二输入端和复数减法器的第二输入端。上述任一项技术方案中，进一步地，还包括：移位计算单元；移位计算单元用于在进行基3蝶形运算时，根据运算指令，对待运算数据进行移位，并将移位后的待运算数据发送至运算单元，其中，待运算数据包括待处理的数字信号、旋转因子以及预设旋转因子系数；运算单元还用于：根据导通模式，组成一个基3蝶形运算器，对移位后的待运算数据进行基3蝶形运算。上述任一项技术方案中，进一步地，基3蝶形运算器包括：第二复数乘法器、第三复数乘法器、复数加法器组、第一复数加法器和第二复数加法器；基3蝶形运算器的第一输入端通过复数加法器组和第一选择开关单元连接于所示基3蝶形运算器的第一输出端，基3蝶形运算器的第一输入端还连接于第一复数加法器的第一输入端，第一复数加法器的输出端通过第一选择开关单元连接于基3蝶形运算器的第二输出端，基3蝶形运算器的第一输入端还连接于第二复数加法器的第一输入端，第二复数加法器的输出端通过第一选择开关单元连接于基3蝶形运算器的第三输出端；基3蝶形运算器的第二输入端连接于第二复数乘法器的输入端，第二复数乘法器的第一输出端通过复数加法器组和第一选择开关单元连接于基3蝶形运算器的第一输出端，第二复数乘法器的第二输出端通过移位计算单元、第一选择开关单元和复数加法器组连接于第一复数加法器的第二输入端，第二复数乘法器的第三输出端通过移位计算单元、第一选择开关单元和复数加法器组连接于第二复数加法器的第二输入端；基3蝶形运算器的第三输入端连接于第三复数乘法器的输入端，第三复数乘法器的第一输出端通过复数加法器组和第一选择开关单元连接于基3蝶形运算器的第一输出端，第三复数乘法器的第二输出端通过移位计算单元和复数加法器组连接于第一复数加法器的第二输入端，第二复数乘法器的第三输出端通过移位计算单元、第一选择开关单元和复数加法器组连接于第二复数加法器的第二输入端，其中，第二复数乘法器为一个基2蝶形运算器的第一复数乘法器，第三复数乘法器为另一个基2蝶形运算器的第一复数乘法器，复数加法器组包括两个基2蝶形运算器的第三复数加法器和复数减法器。上述任一项技术方案中，进一步地，移位计算单元包括：第四复数乘法器和第一移位寄存器；第四复数乘法器用于计算数字信号、旋转因子以及预设旋转因子系数之间的乘积；第一移位寄存器连接于第四复数乘法器，第一移位寄存器用于对乘积进行移位操作，并将移位后的乘积发送至运算单元，其中，预设旋转因子系数为旋转因子系数与2的乘积，移位操作为数据阶码向右移动一位。上述任一项技术方案中，进一步地，移位计算单元还包括：选择开关；选择开关用于根据导通模式，控制第四复数乘法器输出的导通与关断。上述任一项技术方案中，进一步地，还包括：第二选择开关单元、第三选择开关单元和第二移位寄存器；第二选择开关单元设置于控制单元的输出端，第二选择开关单元用于根据运算指令选择运算模式，其中，运算模式包括FFT运算模式和IFFT运算模式；第三选择开关单元设置于旋转因子的输入端，第三选择开关单元连接于第一复数乘法器的输入端，第三选择开关单元用于根据运算模式选择旋转因子类型，旋转因子类型包括第一旋转因子类型和第二旋转因子类型，第一旋转因子类型对应于FFT运算模式，第二旋转因子类型对应于IFFT运算模式；第二移位寄存器用于当运算模式为IFFT模式时，将待运算数据进行移位操作。上述任一项技术方案中，进一步地，第三选择开关单元还包括：反相器；反相器设置于第一复数乘法器和第三选择开关之间，反相器用于在进行IFFT操作时，对待运算数据虚部的最高位执行取反操作。本专利技术的有益效果是：通过第一选择开关单元选择对应于待运算数据的导通模式，根据待计算数据的点数，利用复用的复数加法器、复数乘法器构成可重构的基2/3蝶形运算器，提高了电子元件的利用效率，有利于减小芯片的体积，利用基3蝶形运算器进行运算，有利于减小运算过程中引本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多路混合基FFT可重构蝶形运算器，其特征在于，该蝶形运算器包括：控制单元(101)，第一选择开关单元(102)以及运算单元(104)；所述控制单元(101)用于根据接收到的待运算数据生成运算指令，其中，所述待运算数据包括待处理的数字信号、旋转因子以及预设旋转因子系数；所述第一选择开关单元(102)用于根据所述运算指令选择对应的导通模式；所述运算单元(104)用于根据所述导通模式，对所述待运算数据进行蝶形运算。

【技术特征摘要】
1.一种多路混合基FFT可重构蝶形运算器，其特征在于，该蝶形运算器包括：控制单元(101)，第一选择开关单元(102)以及运算单元(104)；所述控制单元(101)用于根据接收到的待运算数据生成运算指令，其中，所述待运算数据包括待处理的数字信号、旋转因子以及预设旋转因子系数；所述第一选择开关单元(102)用于根据所述运算指令选择对应的导通模式；所述运算单元(104)用于根据所述导通模式，对所述待运算数据进行蝶形运算。2.如权利要求1所述的多路混合基FFT可重构蝶形运算器，其特征在于，所述运算单元(104)包括：两个基2蝶形运算器、第一复数加法器和第二复数加法器；所述基2蝶形运算器用于根据所述待运算数据和所述第一选择开关单元(102)对应的所述导通模式，进行基2蝶形运算；两个所述基2蝶形运算器还用于根据所述第一选择开关单元(102)对应的所述导通模式，与所述第一复数加法器和所述第二复数加法器组成一个基3蝶形运算器，所述基3蝶形运算器用于对所述待运算数据进行基3蝶形运算。3.如权利要求2所述的多路混合基FFT可重构蝶形运算器，其特征在于，所述基2蝶形运算器包括：第一复数乘法器，第三复数加法器和复数减法器；所述基2蝶形运算器的第一输入端分别连接于所述第三复数加法器的第一输入端以及通过所述第一选择开关单元(102)连接于所述复数减法器的第一输入端，所述第三复数加法器的输出端通过所述第一选择开关(102)连接于所述基2蝶形运算器的第一输出端，所述复数减法器的输出端通过所述第一选择开关单元(102)连接于所述基2蝶形运算器的第二输出端；所述基2蝶形运算器的第二输入端和所述旋转因子分别连接于所述第一复数乘法器的输入端，所述第一复数乘法器的输出端分别连接于所述第三复数加法器的第二输入端和所述复数减法器的第二输入端。4.如权利要求3所述的多路混合基FFT可重构蝶形运算器，其特征在于，还包括：移位计算单元(103)；所述移位计算单元(103)用于在进行基3蝶形运算时，根据所述运算指令，对所述待运算数据进行移位，并将移位后的所述待运算数据发送至所述运算单元(104)，其中，所述待运算数据包括待处理的数字信号、旋转因子以及预设旋转因子系数；所述运算单元(104)还用于：根据所述导通模式，组成一个所述基3蝶形运算器，对移位后的所述待运算数据进行基3蝶形运算。5.如权利要求4所述的多路混合基FFT可重构蝶形运算器，其特征在于，所述基3蝶形运算器包括：第二复数乘法器、第三复数乘法器、复数加法器组、所述第一复数加法器和所述第二复数加法器；所述基3蝶形运算器的第一输入端通过所述复数加法器组和所述第一选择开关单元(102)连接于所示基3蝶形运算器的第一输出端，所述基3蝶形运算器的所述第一输入端还连接于所述第一复数加法器的第一输入端，所述第一复数加法器的输出端通过所述第一选择开关单元(102)连接于所述基3蝶形运算器的第二输出端，所述基3蝶形运算器的所述第一输入端还连接于所述第二复数加法器的第一输入端，所述第二复数加法器的输出端通过所述第一选择开关单元(102)连接于所述基3蝶形运算器的第三输出端；所述基3蝶形运算器的第二输入端连接于所述第二复数乘法器的输入端，所述第二复数乘法器的第一输出端通过所述复数加法器组...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋宇鲲，曲双双，陈楠，张多利，杜高明，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34