带随机窗口采样功能的FFT硬件加速器制造技术

本发明专利技术提供一种带随机窗口采样功能的FFT硬件加速器，所述带随机窗口采样功能的FFT硬件加速器包括：双口SRAM模块及FFT硬件加速模块。在本发明专利技术中，结合双口SRAM模块与FFT硬件加速模块设计FFT硬件加速器，在FFT变换之前，通过随机时钟对双口SRAM模块的使能控制，对数据信号进行多次随机抓取写入，得到随机的采样信号，即设计滑动窗口方式来完成数据信号的抓取，在该窗口内数据信号的抓取时刻是随机的，经过多次抓取统计后，采样信号再传到后级的FFT硬件加速模块进行时域到频域的快速傅里叶转换，变换得到的信号能够有效的反映数据信号的时变统计特性，从而能够更真实的获取数据信号的时间信息。号的时间信息。号的时间信息。

【技术实现步骤摘要】
带随机窗口采样功能的FFT硬件加速器


[0001]本专利技术涉及信号处理
，特别是涉及一种带随机窗口采样功能的FFT硬件加速器。

技术介绍

[0002]傅里叶变换能得到信号的频谱，在信号处理分析中具有广泛的应用，FFT(快速傅里叶变换)原理来源于傅里叶变换。在信号处理系统中，FFT硬件加速器能够将信号由时域转换到频域进行处理，然而傅立叶变换有一个假设，那就是信号是平稳的，即信号的统计特性不随时间变化。但是，一般现实中的声音信号不是平稳信号，在很长的一段时间内，有很多信号会出现，然后立即消失。如果将这信号全部进行傅立叶变换，就不能反映声音随时间的变化。因此需要在FFT转换中体现时间的信息，尤其是在信号是非平稳信号时候，其统计特性一直随着时间变化，因此无法完全抓取信号的特征信息。
[0003]短时傅立叶变换应运而生，但是短时傅里叶变换是从一段长信号截取信号，相当于对原始信号进行了加窗操作，在短时傅里叶变换过程中，窗的长度决定频谱图的时间分辨率和频率分辨率，窗长越长，截取的信号越长，信号越长，傅里叶变换后频率分辨率越高，时间分辨率越差；相反，窗长越短，截取的信号就越短，频率分辨率越差，时间分辨率越好，也就是说短时傅里叶变换中，时间分辨率和频率分辨率之间两者不可兼得因此对信号的截取需要加窗函数，加窗带来了新的问题。在窗的边缘，信号会乘上一个很小的数。这意味着数据并没有充分被利用，两个相邻窗之间的信号没有完全反映到频谱当中。
[0004]因此，目前亟需一种能减少窗口截取带来的影响、能更真实获取信号的时间信息的FFT硬件加速技术方案，以解决窗口间距内信号无法有效提取的技术问题。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种FFT硬件加速器，设计滑动窗口方式来完成信号的抓取，每次在该窗口内信号抓取时刻是随机的，经过多次抓取统计后，能够有效的反映信号的时变统计特性，从而能够更真实的获取信号的时间信息。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供的技术方案如下。
[0007]一种带随机窗口采样功能的FFT硬件加速器，包括：
[0008]双口SRAM模块，接收数据信号，在随机时钟的使能控制下，对所述数据信号进行多次随机抓取写入，得到多个采样信号；
[0009]FFT硬件加速模块，接所述双口SRAM模块，周期性地读取所述采样信号，并对所述采样信号进行时域到频域的快速傅里叶转换。
[0010]可选地，所述双口SRAM模块包括：
[0011]SRAM阵列，包括多个呈阵列设置的SRAM单元；
[0012]写地址译码器，接所述SRAM阵列；
[0013]外围写电路，接所述写地址译码器，在所述随机时钟的使能控制下，通过所述写地
址译码器将所述数据信号随机抓取写入所述SRAM阵列；
[0014]读地址译码器，接所述SRAM阵列；
[0015]外围读电路，接所述读地址译码器，在固定时钟的使能控制下，通过所述读地址译码器将所述数据信号从所述SRAM阵列中读出。
[0016]可选地，所述双口SRAM模块还包括时钟单元，所述时钟单元产生所述随机时钟和所述固定时钟。
[0017]可选地，所述双口SRAM模块的随机抓取写入窗口的窗口参数大小与所述FFT硬件加速模块的延迟大小正相关，若所述随机抓取写入窗口的窗口参数越大，则所述FFT硬件加速模块的延迟越大。
[0018]可选地，所述随机抓取写入窗口的窗口参数大于所述FFT硬件加速模块的延迟。
[0019]可选地，所述FFT硬件加速模块包括依次级联的多级FFT运算级，且相邻两级所述FFT运算级之间串接有乘法器，每级所述FFT运算级包括蝶形运算单元及数据延迟寄存器，所述蝶形运算单元的第一输入端作为所述FFT运算级的输入端，所述蝶形运算单元的第一输出端作为所述FFT运算级的输出端，所述蝶形运算单元的第二输出端接所述数据延迟寄存器的输入端，所述蝶形运算单元的第二输入端接所述数据延迟寄存器的输出端。
[0020]可选地，沿着第一级所述FFT运算级到最后一级所述FFT运算级的方向，各级所述FFT运算级中所述数据延迟寄存器的延迟呈公比为1/2的等比数列分布。
[0021]可选地，所述FFT硬件加速模块包括依次级联的多级FFT运算级，每级所述FFT运算级包括蝶形运算单元、第一数据延迟寄存器、第二数据延迟寄存器、乘法器、第一数据选择器及第二数据选择器，所述蝶形运算单元的第一输入端作为所述FFT运算级的第一输入端，所述蝶形运算单元的第二输入端作为所述FFT运算级的第二输入端，所述蝶形运算单元的第一输出端经依次串接的所述乘法器及所述第一数据延迟寄存器后分别接所述第一数据选择器的第一输入端、所述第二数据选择器的第一输入端，所述蝶形运算单元的第二输出端分别接所述第一数据选择器的第二输入端、所述第二数据选择器的第二输入端，所述第一数据选择器的输出端作为所述蝶形运算单元的第一输出端，所述第一数据选择器的输出端接下一级所述蝶形运算单元的第一输入端，所述第二数据选择器的输出端接所述第二数据延迟寄存器的输入端，所述第二数据延迟寄存器的输出端作为所述蝶形运算单元的第二输出端，所述第二数据延迟寄存器的输出端接下一级所述蝶形运算单元的第二输入端。
[0022]可选地，所述第一数据延迟寄存器的延迟与所述第二数据延迟寄存器的延迟相等。
[0023]可选地，沿着第一级所述FFT运算级到最后一级所述FFT运算级的方向，各级所述FFT运算级中所述第一数据延迟寄存器的延迟呈公比为1/2的等比数列分布。
[0024]如上所述，本专利技术提供的带随机窗口采样功能的FFT硬件加速器，至少具有以下有益效果：
[0025]结合“双口SRAM模块+FFT硬件加速模块”设计FFT硬件加速器，在FFT变换之前，通过随机时钟对双口SRAM模块的使能控制，对数据信号进行多次随机抓取写入，得到随机的采样信号，即设计滑动窗口方式来完成数据信号的抓取，在该窗口内数据信号的抓取时刻是随机的，经过多次抓取统计后，采样信号再传到后级的FFT硬件加速模块进行时域到频域的快速傅里叶转换，变换得到的信号能够有效的反映数据信号的时变统计特性，从而能够
更真实的获取数据信号的时间信息。
附图说明
[0026]图1显示为本专利技术中带随机窗口采样功能的FFT硬件加速器的结构框图。
[0027]图2显示为图1中双口SRAM模块的结构框图。
[0028]图3显示为传统的采用固定窗口完成信号的抓取FFT硬件加器的处理流程图。
[0029]图4显示为本专利技术中带随机窗口采样功能的FFT硬件加速器的处理流程图。
[0030]图5显示为本专利技术一可选实施例中FFT硬件加速模块的结构框图。
[0031]图6显示为本专利技术另一可选实施例中FFT硬件加速模块的结构框图。
具体实施方式
[0032]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带随机窗口采样功能的FFT硬件加速器，其特征在于，包括：双口SRAM模块，接收数据信号，在随机时钟的使能控制下，对所述数据信号进行多次随机抓取写入，得到多个采样信号；FFT硬件加速模块，接所述双口SRAM模块，周期性地读取所述采样信号，并对所述采样信号进行时域到频域的快速傅里叶转换。2.根据权利要求1所述的带随机窗口采样功能的FFT硬件加速器，其特征在于，所述双口SRAM模块包括：SRAM阵列，包括多个呈阵列设置的SRAM单元；写地址译码器，接所述SRAM阵列；外围写电路，接所述写地址译码器，在所述随机时钟的使能控制下，通过所述写地址译码器将所述数据信号随机抓取写入所述SRAM阵列；读地址译码器，接所述SRAM阵列；外围读电路，接所述读地址译码器，在固定时钟的使能控制下，通过所述读地址译码器将所述数据信号从所述SRAM阵列中读出。3.根据权利要求2所述的带随机窗口采样功能的FFT硬件加速器，其特征在于，所述双口SRAM模块还包括时钟单元，所述时钟单元产生所述随机时钟和所述固定时钟。4.根据权利要求1所述的带随机窗口采样功能的FFT硬件加速器，其特征在于，所述双口SRAM模块的随机抓取写入窗口的窗口参数大小与所述FFT硬件加速模块的延迟大小正相关，若所述随机抓取写入窗口的窗口参数越大，则所述FFT硬件加速模块的延迟越大。5.根据权利要求4所述的带随机窗口采样功能的FFT硬件加速器，其特征在于，所述随机抓取写入窗口的窗口参数大于所述FFT硬件加速模块的延迟。6.根据权利要求1所述的带随机窗口采样功能的FFT硬件加速器，其特征在于，所述FFT硬件加速模块包括依次级联的多级FFT运算级，且相邻两级所述FFT运算级之间串接有乘法器，每级所述FFT运算级包括蝶形运算单元及数据延迟寄存器，所述蝶形运算单元的第一输入端作为所述FFT运算级的输入端，所述蝶形运算单元的第一输出端作为所述FFT运算级的输出端，所述蝶...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓民明，刘涛，王旭，吴雪美，张聪，
申请(专利权)人：重庆吉芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：