离散傅里叶变换(DFT)及其快速算法是数字信号处理领域中的核心概念,广泛应用于音频、图像处理以及通信工程。本节将详细讲解DFT的起源、性质及其相关变换,包括DFS(离散傅里叶级数)、Z变换、IDFT(逆离散傅里叶变换)和FFT(快速傅里叶变换)。 DFT是离散时间信号的傅里叶变换,用于将无限长或周期性的离散信号转换到频域进行分析。对于一个有限长的离散序列 \( x[n] \),其DFT定义为: \[ X[k] = \sum_{n=0}^{N-1} x[n] e^{-j 2\pi kn/N} \] 其中 \( N \) 是序列的长度,\( k \) 表示频域的离散点,\( j \) 是虚数单位。DFT提供了一种将时域信号转换为离散频率成分的方法,便于分析信号的频谱特性。 DFS是DFT的一个特例,适用于周期性离散信号,它基于傅里叶级数的概念,通过离散频率项来表示周期性信号。DFS与DTFT(离散时间傅里叶变换)的区别在于DFS的频谱是离散的,而DTFT的频谱是连续的。 Z变换是一种将离散序列转换为复频域的数学工具,它与DTFT和DFS有着密切关系。Z变换为: \[ X(z) = \sum_{n=-\infty}^{\infty} x[n] z^{-n} \] 在某些条件下,Z变换可以转化为DTFT或者DFS,提供了解析信号特性的另一种途径。 IDFT是DFT的逆变换,用于将频域表示的信号还原回时域。它的公式为: \[ x[n] = \frac{1}{N} \sum_{k=0}^{N-1} X[k] e^{j 2\pi kn/N} \] FFT是DFT的快速算法,极大地提高了计算效率。它利用了DFT的对称性和分治策略,将DFT的复杂度从 \( O(N^2) \) 降低到 \( O(N \log N) \),使得大规模数据的傅里叶变换变得可行。 在实际应用中,如MATLAB等软件通常内置了FFT函数,方便用户快速计算DFT并进行频谱分析。例如,对于一个信号序列,可以使用MATLAB的`fft`函数计算其DFT,然后通过`ifft`函数进行反变换回到时域。 总结四种傅里叶变换形式: 1. 连续傅里叶变换(FT):非周期连续时间信号,频域连续。 2. 傅里叶级数(FS):周期连续时间信号,频域离散。 3. 离散时间傅里叶变换(DTFT):非周期离散时间信号,频域连续。 4. 离散傅里叶级数(DFS):周期离散时间信号,频域离散。 每种变换都有其适用的场景,选择合适的变换可以更有效地分析和处理不同类型的信号。在数字信号处理中,DFT和FFT因其高效性和广泛的应用性,成为了不可或缺的工具。
2025-10-30 16:48:39 5.25MB IDFT FFT IFFT
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高性能定点FFT逆变换及硬件实现:基于ModelDim仿真与Quartus II综合的MATLAB验证,基于定点数的FFT逆变换IFFT硬件实现及MATLAB仿真验证之quartusii综合工具与ModelDim辅助分析,2048点fft逆变ifft硬件实现 modeldim仿真 quartusii综合 matlab全新 仿真验证 只支持定点数,不支持浮点数 ,2048点fft逆变换; ifft硬件实现; modeldim仿真; quartusii综合; 全新仿真验证; 定点数处理。,定点数优化:2048点FFT逆变换硬件实现与ModelDim仿真验证
2025-07-30 23:04:22 1.52MB ajax
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内容概要:本文详细介绍了如何在FPGA上使用Verilog实现OFDM调制解调系统,特别是IFFT和FFT模块的设计与实现。文章首先解释了OFDM的基本原理,即通过将数据分解为多路低速信号并在各个子载波上调制,利用IFFT生成时域信号。接着深入探讨了IFFT模块的具体实现,包括基2算法的蝶形运算、旋转因子的预存以及定点数处理。对于接收端的FFT模块,则强调了信道相位旋转的处理和循环前缀的去除。此外,文章还讨论了Testbench的设计,如用MATLAB生成测试向量和加入噪声进行鲁棒性测试。最后分享了一些实践经验,如复数乘法的流水线设计、资源优化技巧以及常见错误避免。 适合人群:具备一定FPGA开发经验的工程师和技术爱好者,尤其是对OFDM调制解调感兴趣的读者。 使用场景及目标:适用于希望深入了解FPGA实现OFDM系统的开发者,帮助他们掌握IFFT和FFT模块的关键技术和实现细节,提高系统性能和可靠性。 其他说明:文中提供了详细的代码片段和操作录像,便于读者理解和实践。同时提醒读者注意一些常见的陷阱和优化技巧,确保工程顺利进行。
2025-05-14 21:34:20 415KB FPGA OFDM Verilog FFT
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FFT_Test.zip, fpga仿真实现求解信号的FFT和IFFT 使用软件:Vivado2018.3; 功能说明:输入待测试信号数据,输出经过FFT后的频域信号, 以及频域信号经IFFT还原后的信号(使用FFT的IP核实现) 包含:设计文件和仿真文件,以及测试数据生成的Matlab代码。 参数:1024点的16位待测试数据输入,50MHz采样率的5MHz和8MHz正弦波的混合信号输入。 使用需修改仿真文件到所放置的文件夹:$readmemb("D:/Vivado_Exp/00_Test/FFT_Test/fft_data.txt", memory); // 测试数据所在文件夹
2025-01-19 13:55:48 412.62MB fpga开发
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二维图像的快速傅里叶变换与逆变换函数,编译通过。
2024-01-04 09:43:14 2KB
matlab 测试时域两端补零、中间补零、后面补零、前面补零对fft后频域的影响,测试频域两端补、中间补零对ifft后时域的影响
2024-01-03 11:38:12 3KB matlab fft
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在这个压缩文件中包含了一个FFT类以及一个复数类,实现了快速傅里叶变换及其反变换(FFT和IFFT)以及复数的运算。综合考虑各细节使碟形算法达到最高的效率。头文件中还包括了FFT类的使用方法。 此算法的准确性经过多人多次验证,已是毋庸置疑了。上传此文件是希望帮助正在学习的同志加速开发,以及希望高手们看完后不吝赐教。
2023-04-12 09:54:49 3.44MB 快速傅里叶变 FFT IFFT 复数
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此脚本用于发布具有相同标题的帖子: http://www.mshalin.com/blog/?p=467 ,我试图澄清在计算 DFT(通过 FFT 算法)中所做的假设。 这些假设具有重要的后果。 此脚本以从实偶函数获得实偶傅立叶/逆傅里叶变换为例。
2023-01-31 16:45:20 4KB matlab
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FDM技术由MCM(Multi-Carrier Modulation,多载波调制)发展而来。OFDM技术是多载波传输方案的实现方式之一,它的调制和解调是分别基于IFFT和FFT来实现的,是实现复杂度最低、应用最广的一种多载波传输方案。
2022-09-20 09:01:44 5.97MB fdm传输 lts_picking fft fft_ofdm
1.领域:FPGA,verilog开发的OFDM调制解调系统,包括编译码,FFT,IFFT,CP.带testbench 2.内容:vivado2019.2平台使用verilog开发的OFDM调制解调系统,包括编译码,FFT,IFFT,CP等 3.用处:用于verilog开发的OFDM调制解调系统,包括编译码,FFT,IFFT,CP.带testbench 4.指向人群:本科,硕士,博士等教研使用 5.运行注意事项: 使用vivado2019.2或者更高版本测试,用软件打开FPGA工程,然后参考提供的操作录像视频跟着操作。 工程路径必须是英文,不能中文。
2022-09-14 11:03:20 11.56MB OFDM调制解调 编译码 FFT-IFFT fpga