FPGA实现快速傅立叶变换的仿真与优化

本篇文档主要讨论了在FPGA上实现快速傅立叶变换（FFT）的仿真与设计过程，由东南大学硕士研究生陆旦前撰写，专业方向为软件工程，指导教师为李智群和陈建平。研究背景强调了数字信号处理在通信、语音处理等领域的重要性，特别是FFT作为关键算法，其运算效率的提升对于现代信号处理至关重要。 在设计目标上，作者旨在通过FPGA实现一种频率抽取基4的FFT方案，以优化现有的蝶形运算过程。原有的蝶形运算在进行多次乘以旋转因子时，存在效率问题。本文提出改进方法，通过减少旋转因子的乘法次数和存储空间，提高了运算速度。此外，设计采用了地址映射策略，使得数据寻址更为高效，并结合了乒乓结构和流水线技术，进一步提升了FFT在FPGA上的执行效率。 设计者成功地在单片FPGA上完成了完整的FFT处理器电路设计，并通过模块时序仿真和数据验证确保了其在50MHz时钟频率下正常工作，满足了设计要求。文章还对未来的设计方向进行了展望，着重指出了FPGA在FFT实现中的广阔前景。 关键词：快速傅立叶变换（FFT）、FPGA、旋转因子、流水线。整个研究展示了将理论应用于实践的能力，以及利用FPGA这种可编程器件在数字信号处理领域的优势，对于提升计算性能和降低功耗具有实际意义。