(10)申请公布号 CN 103034619 A
(43)申请公布日 2013.04.10C N 103034619 A
*CN103034619A*
(21)申请号 201210538841.9
(22)申请日 2012.12.13
G06F 17/10(2006.01)
(71)申请人中国航天科工信息技术研究院
地址100070 北京市丰台区西四环南路总部
基地188号17区5号楼
(72)发明人王千喜 李社军 代栋敏 杨晓昆
胡强 范振新 王丹阳 欧春湘
(74)专利代理机构工业和信息化部电子专利中
心 11010
代理人
田俊峰
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种FFT 非相干积累的实现方
的每一个数据采用移位寄存的方式进行非相干积
累；对非相干积累后的数据进行峰值检测：检测
每一帧数据的最大频值，以及其对应的频点。本发
明利用FFT 顺序出数的特点，采用移位寄存方式
进行非相干累积，逻辑简单，不需要额外的控制，
占用资源少，不用繁琐的时序控制操作，处理速度
要快，明显比双口RAM 或者FIFO 操作简单。
(51)Int.Cl.
权利要求书1页 说明书4页 附图2页
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请
权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页
1/1页
1.一种FFT 非相干积累的实现方法，其特征在于，包括：
对输入信号进行FFT 运算，每一帧得到N 个数据，对每个数据进行求模；
对求模后的每一个数据采用移位寄存的方式进行非相干积累；
对非相干积累后的数据进行峰值检测：检测每一帧数据的最大频值，以及其对应的频点。
2.如权利要求1所述的FFT 非相干积累的实现方法，其特征在于，对每个数据进行求模是指对每个数据求模值平方。
3.如权利要求1或2所述的FFT 非相干积累的实现方法，其特征在于，采用移位寄存的方式进行非相干积累具体包括：
每个数据在每个时钟进行一次寄存，当下一个数据存入时，将已经存入寄存器的数据整体向右进行移位，如果位于最右端的寄存器有数据移出，则将该数据与当前要存入的数据相加，存入最左端的寄存器中；如果位于最右端的寄存器没有数据移出，则将当前要存入的数据存入最左端的寄存器中。 4.如权利要求3所述的FFT 非相干积累的实现方法，其特征在于，寄存器的个数与每一帧FFT 运算后得到数据个数相同。
5.一种FFT 非相干积累的实现装置，其特征在于，包括：
求模模块，用于对输入信号进行FFT 运算，每一帧得到N 个数据，对每个数据进行求模；
非相干积累模块，用于对求模后的每一个数据采用移位寄存的方式进行非相干积累；峰值检测模块，用于对非相干积累后的数据进行峰值检测：检测每一帧数据的最大频值，以及其对应的频点。
6.如权利要求5所述的FFT 非相干积累的实现装置，其特征在于，所述求模模块对每个数据进行求模是指对每个数据求模值平方。
7.如权利要求5或6所述的FFT 非相干积累的实现装置，其特征在于，非相干积累模块具体用于：
每个数据在每个时钟进行一次寄存，当下一个数据存入时，将已经存入寄存器的数据整体向右进行移位，如果位于最右端的寄存器有数据移出，则将该数据与当前要存入的数据相加，存入最左端的寄存器中；如果位于最右端的寄存器没有数据移出，则将当前要存入的数据存入最左端的寄存器中。
8.如权利要求7所述的FFT 非相干积累的实现装置，其特征在于，寄存器的个数与每一帧FFT 运算后得到数据个数相同。权 利 要 求 书CN 103034619 A
一种FFT非相干积累的实现方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及数字信号处理技术领域，特别是涉及一种FFT（Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换）非相干积累的实现方法及装置。
背景技术
[0002] FFT算法，被广泛用于雷达系统、图像处理、通信系统、航空航天等领域。它是为了减少离散傅里叶变换计算次数的一种快速有效地算法。
[0003] 离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform，DFT）是数字信号处理中的一种重要算法，可以看成是连续函数在时域、频域取样构成的变换，但是由于其计算量大、运算时间长的缺点使其使用范围有限。1965年，Cooley和Tukey提出FFT算法，利用旋转因子的周期性和对称性，把长序列的DFT分解为更小点数的DFT，从而减少乘法次数，提高计算效率，此算法一经问世就得到了极大关注，发展迅速，出现了很多相关的算法。
[0004] 傅里叶变换，在一百多年前就已经发现，并早已知道频域分析常常比时域分析更优越，不仅简单，且易于分析复杂信号。例如我们接收到一段GPS信号，如果对其进行解扩（但是不进行累加），不考虑码多普勒效应以及噪声等的影响，将可以得到一段正弦波信号（残留频差），对其进行频谱分析（例如进行FFT变换），便可以得到峰值谱线了；又由于此时的信号带宽已经降低，便可以用累加的办法降低其采样速率，然后再进行频谱分析。[0005] 信号经过FFT运算后得到其频域的信息，会出现频率的峰值。如果信号的信噪比很低，则必须对FFT算法进行相应的改进，在进行峰值检测判决之前采取有效的措施改善信噪比。常用的改善信噪比的方法有相干积累和非相干积累两种方法。相干积累，就是将
相邻周期的相关结果直接相加，利用积分时间内信号的相关性，将信号的能量累加起来，而噪声在积分时间内没有相干性，累加过程相当于对噪声取平均，这样可显著提高信噪比。而非相干积累，则是将相关结果求模平方后再进行累加，与相干积累相比，去除了相位信息，仅保留了幅度信息，所以噪声功率也相应增长，需要增加累加次数，才能得到较满意的信噪比。
[0006] 在进行非相干积累时，RAM模块进行数据的存储，是很常见的存储方式，比较简单，但是需要控制RAM的读写使能、读地址、写地址、读数据和写数据，才能控制数据的读写。FIFO（First In First Out，先入先出队列），是一种传统的数据缓存器，先进入的指令先完成并引退，跟着才执行第二条指令。FIFO一般用于不同时钟域之间的数据传输，同步FIFO 读时钟和写时钟为同一个时钟，在时钟沿来临时同时发生读写操作。异步FIFO读写时钟不一致，互相独立。一般在大容量存储单元中，为了使存储速度与读出速度相匹配，采用FIFO。
发明内容
[0007] 本发明要解决的技术问题是一种FFT非相干积累的实现方法及装置，用以解决现有技术采用双口RAM或者FIFO进行非相干积累操作复杂的问题。
[0008] 为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种FFT非相干积累的实现方法，包
括：
[0009] 对输入信号进行FFT运算，每一帧得到N个数据，对每个数据进行求模；[0010] 对求模后的每一个数据采用移位寄存的方式进行非相干积累；
[0011] 对非相干积累后的数据进行峰值检测：检测每一帧数据的最大频值，以及其对应的频点。
[0012] 进一步，对每个数据进行求模是指对每个数据求模值平方。
[0013] 进一步，采用移位寄存的方式进行非相干积累具体包括：
[0014] 每个数据在每个时钟进行一次寄存，当下一个数据存入时，将已经存入寄存器的数据整体向右进行移位，如果位于最右端的寄存器有数据移出，则将该数据与当前要存入的数据相加，存入最左端的寄存器中；如果位于最右端的寄存器没有数据移出，则将当前要存入的数据存入最左端的寄存器中。
[0015] 进一步，寄存器的个数与每一帧FFT运算后得到数据个数相同。
[0016] 另一方面，本发明还提供一种FFT非相干积累的实现装置，包括：
[0017] 求模模块，用于对输入信号进行FFT运算，每一帧得到N个数据，对每个数据进行求模；
[0018] 非相干积累模块，用于对求模后的每一个数据采用移位寄存的方式进行非相干积累；
[0019] 峰值检测模块，用于对非相干积累后的数据进行峰值检测：检测每一帧数据的最大频值，以及其对应的频点。
[0020] 进一步，所述求模模块对每个数据进行求模是指对每个数据求模值平方。[0021] 进一步，非相干积累模块具体用于：
[0022] 每个数据在每个时钟进行一次寄存，当下一个数据存入时，将已经存入寄存器的数据整体向右进行移位，如果位于最右端的寄存器有数据移出，则将该数据与当前要存入的数据相加，存入最左端的寄存器中；如果位于最右端的寄存器没有数据移出，则将当前要存入的数据存入最左端的寄存器中。
[0023] 进一步，寄存器的个数与每一帧FFT运算后得到数据个数相同。
[0024] 本发明有益效果如下：
[0025] 本发明利用FFT顺序出数的特点，采用移位寄存方式进行非相干累积，逻辑简单，不需要额外的控制，占用资源少，不用繁琐的时序控制操作，处理速度要快，明显比双口RAM 或者FIFO操作简单。
附图说明
[0026] 图1是本发明实施例中一种FFT非相干积累的实现方法的流程图；
[0027] 图2是本发明实施例中一种FFT非相干积累硬件实现图。
具体实施方式
[0028] 以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
[0029] 本发明采用非相干积累的方式把不同输入信号的FFT结果进行累加，检测峰值。
本发明实现FFT结果非相干积累的不同，主要体现在积累结果的存储方式不同，而传统的方式可以用双口RAM或者FIFO来对其进行控制。
[0030] 如图1所示，本发明实施例涉及一种FFT非相干积累的实现方法，包括：[0031] 步骤S101，对输入信号进行FFT运算，每一帧FFT结果得到N个数据，对每个数据进行求模。
[0032] 本发明实施例以每一帧的FFT运算得到256个数据为例进行说明；但并非只能限定为此点数，N值可以为其它数值。
[0033] 对输入信号进行FFT运算，本发明实施例进行的是256点的基2-FFT运算，给定输入信号后，经过FFT运算，得到的每一帧FFT结果是其频域的256个频值。
[0034] 求模是对FFT结果的256个频值，进行求模运算。硬件实现时考虑到开方的误差比较大，所以本发明实施例只求模值平方，便于运算。
[0035] 步骤S102，对求模后的数据采用移位寄存的方式进行非相干积累：是对每一帧的FFT结果进行累加，在复位端口置高时（低有效），累加一直进行，当复位端口置低时，不进行累加。复位端口由控制侧进行控制，例如，当进行非相干积累时，则将复位端口置高，当非相干积累完毕时，复位端口置低。
[0036] 累加结果存储：本发明实施例采用移位寄存的方式，对FFT结果值进行存储。寄存器的个数与每一帧FFT运算后得到数据个数相同。reg0、reg1、reg2、….、reg255是设置的256个寄存器，对256个频率值进行移位存储。每个数据在每个时钟进行一次寄存，当下一个数据存入时，将已经存入寄存器的数据整体向右进行移位，如果位于最右端的寄存器有数据移出，则将该数据与当前要存入的数据相加，存入最左端的寄存器中；如果位于最右端的寄存器没有数据移出，则将当前要存入的数据存入最左端的寄存器中。例如，存第一帧中第一个数据时，将其存在寄存器reg0中；存第二数据时，先将寄存器reg0中的数据存入reg1，然后，将第二个数据存入寄存器reg0中，以此类推，直到将256个数据完全都存入256个寄存器中；当存入第二帧的第一个数据时，先将寄存器reg0、reg1、reg2、…、reg255中的数据依次向右进行移位，reg255中数据移出后，与第二帧的第一个数据相加后存入寄存器reg0，以此类推，直到所有数据存完。也就是说一帧数据一共256个，每一个数据都需要依次进行求模，非相干积累，移位寄存，在经历过256个时钟后，这一帧的数据已经全部存储在256个寄存器中；等下一帧数据来到后，
再进行256个时钟后，累加值就存在了这256个寄存器中，但是此时峰值检测是对上一帧数据（或者以及以前帧数据的累加值）进行的检测结果。
[0037] 步骤S103，对非相干积累后的数据进行峰值检测：对每一帧数据进行检测，检测其最大频值，以及其对应的频点，通过频谱进行分析。但是此时是延迟一帧的结果，这次检测出来的是上帧数据以及以前帧数据的累加值的最大值。本发明实施例只涉及最大频值的检测，不涉及频谱分析，因此，关于频谱分析不再描述。
[0038] 另外，本发明还涉及一种实现上述方法的FFT非相干积累的实现装置，包括：[0039] 求模模块，用于对输入信号进行FFT运算，每一帧得到N个数据，对每个数据进行求模；
[0040] 非相干积累模块，用于对求模后的每一个数据采用移位寄存的方式进行非相干积累；
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