代码核心思想参考数字信号处理(第三版) 高西全 丁美玉 编著  第四章 快速傅里叶变换

                                                  课设复习之DFT的快速实现

FFT主要流程图如上图所示,主要包括三层循环,最外层为级循环,即计算基2FFT每一级的蝶形运算,中间为旋转因子的循环,即该级下所有旋转因子种类,内部为该旋转因子下计算的蝶形运算。书中所讲步骤较为详细,此处不再详述。其中,值得注意的是倒序部分,若要是输出的FFT结果正序,则需要在输入的时候进行倒序,流程图如下:

                                                         课设复习之DFT的快速实现

以8点FFT为例,倒序如下图:

课设复习之DFT的快速实现

 

正题来了!!

那么如何进行DFT的快速实现呢,思路源于第四章的课后习题,即如何使用一次N点FFT变换得到2N点实序列的结果,具体过程如下:

课设复习之DFT的快速实现课设复习之DFT的快速实现

课设复习之DFT的快速实现课设复习之DFT的快速实现

至此,实现了用N点FFT变换得到2N点实序列DFT结果。

其核心思想在于将2N点实序列按奇偶分开,分别作为一个新的复数序列的实部(偶数部分)和虚部(奇数部分),然后对此进行N点FFT变换,之后利用DFT的共轭对称性,即公式(4)得到实部和虚部各自的FFT变换,然后利用公式(7)或(8)可得到完整的2N点DFT,其中值得注意的地方在于公式(4)k的取值范围为0到N-1,则Y(N-k)的共轭这个式子中,在编程时可利用Y(0)的共轭来代替Y(N)的共轭,因为编程时取不到Y(N)的值会报错。

编写对应代码后分析结果如下图所示:

课设复习之DFT的快速实现课设复习之DFT的快速实现

左图是DFT快速实现的结果,对比右图发现结果相同,证明方法正确。

进行4096点变换以查看时间的优越性:

课设复习之DFT的快速实现课设复习之DFT的快速实现

左图为FFT传统算法,所用时间为2.839s,右图为DFT快速实现算法,所用时间为1.789s,(时间因为有输出结果的循环语句在所以都比较长),可见快了1s多。

 

 

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