基于FPGA的高速卷积的硬件设计实现

2010-12-09 21:35:00来源: 电子发烧友 关键字:FPGA  高速卷积  离散卷积  FFT

  在数字信号处理领域,离散时间系统的输出响应,可以直接由输入信号与系统单位冲激响应的离散卷积得到。离散卷积在电子通信领域应用广泛,是工程应用的基础。如果直接在时域进行卷积,卷积过程中所必须的大量乘法和加法运算,一定程度地限制了数据处理的实时性,不能满足时效性强的工程应用。本文从实际工程应用出发,使用快速傅里叶变换(FFT)技术,探讨卷积的高速硬件实现方法。

  1 卷积算法的原理

  设线性时不变系统的冲激响应为h(n),则冲激响应和输入δ(n)之间有关系

公式

  假设该系统的输入为x(n),输出为y(n),则根据线性时不变系统的定义,有

公式

  根据式(3),线性时不变系统的输出信号可以由输入信号与单位冲激响应的卷积求得。实际应用中,x(n)与y(n)的序列长度均为有限的,假设均为N,显然,求出N点的y(n)需要N2次复数乘法,当序列长度大时,所需计算量是庞大,在需要实时处理的系统中,难以满足实时性要求。

  将M点序列x(n),L点序列h(n)分别作扩展,构造新的序列x’(n),h’(n),使得长度N满足如下条件

公式

  根据时域循环卷积定理,x(n)与h(n)的线性卷积可以用循环卷积来代替。即

公式

  根据式(9),给出了一种基于快速傅里叶变换(FFT)的卷积的实现方法,如图1所示。分别对补零后的z(n)和h(n)进行FFT运算,得到对应的频域响应X(k)和H(k),将X(k)和H(k)相乘的结果再做IFFT,即可以得到x(n)和h(n)的卷积结果y(n)。

[1] [2] [3] [4] [5]

关键字:FPGA  高速卷积  离散卷积  FFT

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2010/1209/article_1479.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:一种基于FPGA并行流水线的FIR滤波器设计方案
下一篇:基于FPGA的三相函数信号发生器设计

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利
推荐阅读
全部
FPGA
高速卷积
离散卷积
FFT

小广播

独家专题更多

东芝在线展会——芯科技智社会创未来
东芝在线展会——芯科技智社会创未来
2017东芝PCIM在线展会
2017东芝PCIM在线展会
TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
汇总了TI汽车信息娱乐系统方案、优质音频解决方案、汽车娱乐系统和仪表盘参考设计相关的文档、视频等资源

夏宇闻老师专栏

你问我答FPGA设计

北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2017 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved