Bluestein Chirp-z变换

时间:2008-12-17

  在Bluestein ChIRp-z变换(CZT)算法中,DFT指数磁可以量化展开成:

  图1给出了算法的图形化解释。由此可以得到:

  图1 Bluestein Chirp-z算法

  要完成变换,就需要一个长度为N的卷积和2N次复数乘法。与Rader算法相比较,其优点是变换长度N不需要限制在质数范围内。CZT可以定义成任意长度。

  Narasinha[131]和其他人己经注意到,在CZT算法中,FIR滤波器部分的许多系数是无关紧要或是相同的。例如:长度为8的CZT的FIR滤波器长度为16,但是在图2中只给出了4个不同的复数系数。这4个系数分别是1,j和±e22.5°,也就是只需要实现两个不可或缺的实系数。

  图2 CTZ系数

  相对于定点数CN的系数而言,的DFT长度是多少应该是通常感兴趣的。下面的表就给出了相应的数据。

  正如前面所提到的,不同复数系数的数量与实现的计算量之间没有直接的联系,因为其中一些系数可能是无关紧要的(例如±1或±j),或者是对称的。特别是2的幂的变换就具有许多对称性,如图3所示。如果要为具体数量的不可或缺的实系数计算的DFT长度,就会看到长度变换:

长度16和32是分别只需要3个和6个实数乘法器的长度!

  图3 CZT的复数系数和不可或缺的实数乘法的个数

  一般情况下,2的幂是受欢迎的FFT构造模块,下面的表就给出了在转置形式中,实现CZT滤波器时长度N=2n的工作量。

  第1行是DFT的长度N。第2行是复指数CN的总数。复数系数鲕坏的情况就是CN有2个不可或缺的实数系数要实现。第3行给出了实际情况下不同的不可缺少的实系数的数量。将第2行与第3行加以对比,就会看到,对于2的幂长度,对称的和无关紧要的系数减少了不可缺少的系数的数量。3行给出了对于长度达到256时的CZT DFT,分别采用(第2章讨论过的)CSD、MAG、或RAG算法的16位(15位无符号位和1位符号位)系数实现的工作量(也就是加法器的数量)。可以看到与CSD算法相比,RAG算法可以从根本上将DFT长度的工作量减少32以上。

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