【摘 要】
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离散希尔伯特变换(Discrete Hilbert Transform,DHT)是数字信号处理中一种重要变换,它是将实数信号变换为复数信号的处理。DHT是正交信号处理的重要数学工具,它在正交信号的
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离散希尔伯特变换(Discrete Hilbert Transform,DHT)是数字信号处理中一种重要变换,它是将实数信号变换为复数信号的处理。DHT是正交信号处理的重要数学工具,它在正交信号的调制与解调、自动增益控制、视频和彩色图像压缩、医学成像和瞬时频率估计等领域都有重要应用。 本文首先通过对实现DHT的基本方法进行比较,得出应用FFT-IFFT的方法实现DHT,结构简单、配置性强。并提出一种基于这种方法的可配置单精度浮点数DHT协处理器的VLSI结构,对这种结构进行FPGA的设计与实现。本文所设计的协处理器具有如下特点:1)支持多种变换,包括FFT、IFFT和DHT,实现了功能的可配置性。2)支持2的正整数次幂的任意长度的变换,而考虑到该协处理器的RAM的深度的限制,文中DHT协处理器最大支持1024点运算。3)通过对IFFT和DHT输入、输出数据进行特殊处理,应用相同的DIF FFT运算单元进行运算,有效地提高了算术运算单元的复用率,减小了逻辑资源的消耗。4)该协处理器利用旋转因子复数乘法对称性,使ROM深度由512减少到256,有效地节省了资源的消耗。5)为保持通用性和高效性,协处理器采用IEEE754单精度浮点数标准,内部算数运算采用收敛舍入方式。 本文通过FPGA验证得到运算的相对误差在0.001％以内,运算精度很高;应用Design Compiler综合得到该协处理器的ASCI参数,面积是4.052 mm、功耗是37.5 mW,均低于参考文献[51]、[52]和Xilinx IP中提出的结构。所以,本文提出的可配置离散希尔伯特变换协处理器具有较高的应用意义,在精度、功耗和面积上都有一定的优势,具有良好的应用前景。
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