摘要
分数阶傅里叶变换(FractionalFourierTransform,FRFT)作为传统傅里叶变换的广义形式,近年来在信号处理、图像处理、光学信息处理等领域展现出巨大的应用潜力。
相较于传统的傅里叶变换,分数阶傅里叶变换能够提取信号在时频平面内的分数域信息,为信号分析提供了更全面、更灵活的手段。
尤其在非平稳信号处理领域,分数阶傅里叶变换能够更好地刻画信号的时频特性,因此在雷达信号处理、通信信号处理、生物医学信号处理等方面具有独特的优势。
现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray,FPGA)作为一种可重复编程的专用集成电路,具有并行处理、实时性强、可定制化程度高等优点,为实现高效的离散分数阶傅里叶变换算法提供了理想的硬件平台。
本文首先介绍了分数阶傅里叶变换的基本概念、发展历程以及应用领域,并对离散分数阶傅里叶变换的定义、性质、物理意义等进行了详细阐述。
其次,本文对现有的离散分数阶傅里叶变换算法进行了分类讨论,包括直接计算方法、基于分解的方法以及基于卷积的方法,并分析了各种算法的计算复杂度和适用范围。
在此基础上,本文重点研究了基于FPGA的离散分数阶傅里叶变换算法设计,并对算法的硬件实现方案、系统硬件设计、系统软件设计等方面进行了详细介绍。
最后,本文对所设计的FPGA系统进行了仿真验证和性能分析,实验结果表明,该系统能够高效、准确地实现离散分数阶傅里叶变换,具有良好的实时性和稳定性。
关键词:分数阶傅里叶变换,离散算法,FPGA,信号处理,硬件加速
随着信息技术的飞速发展,人们对信号处理的速度、精度和实时性提出了越来越高的要求。
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