FFT的基2算法简介.ppt

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1、直接计算DFT的特点及减少运算量的基本途径直接计算DFT长度为N的有限长序列x(n)的DFT为：2、减少运算量的思路和方法思路：N点DFT的复乘次数等于N2。把N点DFT分解为几个较短的DFT，可使乘法次数大大减少。另外，旋转因子WmN具有周期性和对称性。基2FFT算法考虑x(n)为复数序列的一般情况，对某一个k值，直接按上式计算X(k)值需要N次复数乘法、(N-1)次复数加法。方法：分解N为较小值：把序列分解为几个较短的序列，分别计算其DFT值，可使乘法次数大大减少；利用旋转因子WNk的周期性、对称性进行合并、归类处理，以减

2、少DFT的运算次数。周期性：对称性：3、FFT算法思想不断地把长序列的DFT分解成几个短序列的DFT，并利用旋转因子的周期性和对称性来减少DFT的运算次数。基2FFT算法FFT基2算法基本上分为两大类：时域抽取法FFT(简称DIT-FFT)和频域抽取法FFT(简称DIF―FFT)。一、时域抽取法基2FFT（DIT-FFT）时域抽取法FFT的算法思想及实现过程：将序列x(n)按n为奇、偶数分为x1(n)、x2(n)两组序列；用2个N/2点DFT来完成一个N点DFT的计算。设序列x(n)的长度为N，且满足：(1)按n的奇偶把x(n

3、)分解为两个N/2点的子序列基2FFT算法为自然数｛(2)用N/2点X1(k)和X2(k)表示序列x(n)的N点DFTX(k)基2FFT算法偶数奇数注意：这里的k的取值范围为0，1，…，N-1由于X1(k)和X2(k)均以N/2为周期，且,X(k)又可表示为:对上式的运算用下图所示的流图符号来表示基2FFT算法这样将N点DFT分解为两个N/2点的DFTX1(k)X2(k)X1(k)+WNkX2(k)X1(k)WNkX2(k)WNk图：蝶形运算符号完成一个蝶形运算需要一次复数乘和两次复数加法运算，经过一次分解后，共需要复数

4、乘和复数加的次数为2(N/2)2+N/2和N2/2｛基2FFT算法N=8点DIT-FFT运算流图x(0)x(4)x(2)x(6)x(1)x(5)x(3)WN0WN1WN2WN3X(0)X(1)X(2)X(3)X(4)X(5)X(6)WN0WN2WN0WN0WN0WN0x(7)WN2WN0L=1级L=2L=3X(7)二、频域抽取法FFT(DIF―FFT)算法思想和运算过程设序列x(n)长度为N=2M，将序列x(n)前后对半分为x1(n)、x2(n)两组序列，用2个N/2点DFT来完成一个N点DFT的计算。基2FFT算法nk=偶数

5、,k=奇数基2FFT算法将X(k)分解成偶数组与奇数组，当k取偶数(k=2r,r=0,1,…,N/2-1)时当k取奇数(k=2r+1,r=0,1,…,N/2-1)时：将x1(n)和x2(n)分别代入上式，可得x1(n)x2(n)｛表明：X(k)按奇偶k值分为两组:偶数组是x1(n)的N/2点DFT奇数组是x2(n)的N/2点DFTn=0,1,…,N/2-1那么对序列x1(n)、x2(n)和x(n)可用蝶形运算符号表示基2FFT算法x(n)x1(n)=x(n)+x(n+N/2)x2(n)=[x(n)x(n+N/2)]WNnW

6、Nnx(n+N/2)DIF-FFT蝶形运算流图符号x(0)x(1)x(2)x(3)x(4)x(5)x(6)x(7)x1(0)x1(1)x1(2)x1(3)x2(0)x2(1)x2(2)x2(3)WN0WN1WN2WN3X(0)X(4)X(2)X(6)X(1)X(5)X(3)X(7)x3(0)x3(1)x4(0)x4(1)x5(0)x5(1)x6(0)x6(1)WN0WN2WN0WN2WN0WN0WN0WN0N=8点DIF-FFT运算流图DIT与DIF的比较：DIT与DIF相同点：DIT-FFT和DIF-FFT算法均可采用原位计

7、算；N=2M时，共有M级运算，每级共有N/2个蝶形，DIT与DIF算法的运算次数相同，即复数乘次数为：M×N/2=N/2×log2N；复加次数为：2×N/2×M=N×log2N。DIT与DIF不同的是：DIF-FFT算法输入序列为自然序列，输出为倒序序列。因此，在M级运算完成后，需对输出数据进行倒序才能得到自然顺序的X(k)。蝶形运算符号不同：DIT-FFT蝶形是先相乘，后加/减；而DIF-FFT蝶形是先加/减后相乘。基2FFT算法DIT-FFT蝶形运算符号X1(k)X2(k)X1(k)+WNkX2(k)X1(k)WNk

8、X2(k)WNkx2(n)=[x(n)x(n+N/2)]WNnx(n)x1(n)=x(n)+x(n+N/2)WNnx(n+N/2)DIF-FFT蝶形运算流图符号