Winograd DFT算法

时间:2008-12-17

  我们要讨论的种精简必要乘法数量的算法就是Winograd DFT算法。Winograd DFT算法是Rader算法(是将DFT转换成循环卷积)与我们在前面实现快速运行FIR滤波器时使用过的Winograd[85]短卷积算法的结合。

  因而长度被限制在质数或质数的幂范围内。表简要的给出了算法操作的必要数量。

  表 带有实输入的Winograd DFT的效果表

  下面N=5的示例详细地说明了构造Winograd DFT算法的步骤。

  例 N=5的Winograd DFT算法

  在由[5]给出的Rader算法的一个表达式中,用X[0]代替x[0]的形式如下:

  如果用Winograd算法实现长度为4的循环卷积,只需要5次必不可少的乘法,我们会得到下面的算法:

  对于实数或虚数输入序列x[n],总计算量分别只有5次或10次实数乘法。

  用矩阵表示Winograd DFT算法是非常方便的:

  其中Al合并了输入加法,Bl是傅立叶系数的对角矩阵,而Cl包括了输出加法。惟一的缺点就是不能够很容易地确定短卷积算法的步骤,这是因为计算的输入、输出加法所在的序列已经在这种矩阵表达式中消失了。

  这一Rader算法和短Winograd卷积的组合,也就是Winograd DFT算法,本算法将在后面与索引映射一道引入Winograd FFT算法。这种算法是目前已知的FFT算法中实数乘法次数少的FFT算法。

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