KR20220012253A - 센서 신호 처리 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20220012253A
KR20220012253A KR1020217038345A KR20217038345A KR20220012253A KR 20220012253 A KR20220012253 A KR 20220012253A KR 1020217038345 A KR1020217038345 A KR 1020217038345A KR 20217038345 A KR20217038345 A KR 20217038345A KR 20220012253 A KR20220012253 A KR 20220012253A
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요헨 한
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 센서 신호(105)를 처리하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 고속 푸리에 변환을 위해 복소 회전 계수(115)를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 복소 회전 계수(115)는 처리 규칙(147), 사용 가능한 상태로 유지되고 비휘발성 저장 유닛에 저장된 복소 회전 계수(145)의 총량 중, 사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수(145)의 적어도 하나의 부분량, 및 센서 신호(105)로부터 파생된 적어도 하나의 신호 속성을 사용하여 결정된다. 방법은 또한 센서 신호(105)의 처리된 버전(125)을 제공하기 위해, 결정된 복소 회전 계수(115)를 사용하여 센서 신호(105)에 대한 고속 푸리에 변환을 수행하는 단계를 포함한다.

Description

센서 신호 처리 방법 및 장치
본 발명은 독립 청구항들의 전제부에 따른 장치 또는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
예를 들어, 이산 푸리에 변환의 계산이 알려져 있으며, 길이 N = 2M(여기서, M은 양의 정수임) 값들의 시퀀스들에 대한 고속 푸리에 변환 방법이 구현될 수 있다. 프로세서에 의한 고속 푸리에 변환의 경우, 예를 들어 CN101083643A에 개시된 바와 같이, 낮은 메모리 요건의 목적이 달성될 수 있다.
이러한 배경에서, 여기에 제시된 접근 방식과 함께, 독립 청구항들에 따른 방법, 더 나아가 이 방법을 사용하는 장치, 및 끝으로 해당 컴퓨터 프로그램이 제공된다. 종속 청구항들에 제시된 조치들에 의해, 독립 청구항에 제시된 장치의 바람직한 개선이 가능하다.
실시예에 따르면, 특히 센서 신호를 처리하기 위해, 계산 커널 또는 디지털 신호 프로세서에서 이산 푸리에 변환을 계산하기 위한 고속 푸리에 변환(FFT, Fast Fourier Transform)에서 전력 소비를 줄이기 위한 방법 및 장치가 제공될 수 있다. 예를 들어, 푸리에 변환 계산 및 시간 도메인의 순수 실수 신호 및 복소수 신호에 대한 역변환 계산은 휘발성 및 비휘발성 저장 유닛에 연결된 마이크로컨트롤러에서 최적화된 방식으로 구현될 수 있다. 특히, 시퀀스의 값들 또는 신호 값들은 원래 도메인으로부터 대상 도메인으로 변환될 수 있으며 대상 도메인에서 시퀀스의 주어진 표현으로부터 원래 도메인으로 다시 변환될 수 있다. 고속 푸리에 변환에 사용할 데이터를 가변 데이터와 비가변 데이터로 구분하여, 가변 데이터용 저장 공간인 휘발성 저장 유닛과 비가변 데이터용 저장 공간인 비휘발성 저장 유닛에 별도로 저장할 수 있다.
바람직하게는, 실시예에 따르면, 특히 신호 처리를 위한 하나 이상의 목적이 최적화될 수 있고, 예를 들어 계산 비용, 코드 크기, 가변성 등과 같은 기준이 최소화될 수 있으며, 임베디드 시스템의 조건과 제한을 고려해서 계산 비용, 프로그램 코드용 메모리 필요, 가변 데이터 및 상수 데이터 그리고 가변성에 대한 요구 사항이 최소화될 수 있고 따라서 전체 시스템에 바람직한 솔루션이 달성될 수 있다. 센서 신호는 특히 휘발성 및 비휘발성 저장 유닛에 연결된 적어도 하나의 계산 커널을 갖는 시스템에 대한 영역 및 저장 유닛의 사용 및 전력 소비 측면에서 최소 총 비용으로 처리될 수 있다. 예를 들어, 계산 커널 또는 디지털 신호 프로세서에서 최소 전력 소비로 고속 푸리에 변환이 바람직하게 구현될 수 있으며, 저장 유닛 액세스 및 계산 주기의 최소화 그리고 비가변 또는 상수 데이터의 저장 유닛에 대한 가변 데이터의 저장 유닛의 사용이 구현될 수 있다. 또한, 특히 집적회로(ASIC, application specific integrated circuit) 또는 추가 집적회로로 구현되는 경우, 변환에 효과적으로 필요한 영역이 최소화될 수 있다. 여기에 표시된 신호 처리는 예를 들어 원래 도메인으로부터 대상 도메인으로의 이산 푸리에 변환 또는 대상 도메인으로부터 원래 도메인으로의 역변환을 계산하기 위해 휘발성 및 비휘발성 저장 유닛에 연결된 계산 커널 또는 디지털 신호 프로세서에 적합할 수 있다.
센서 신호를 처리하는 방법이 제공되며, 이 방법은 다음 단계들을 포함한다:
고속 푸리에 변환을 위한 복소 회전 계수를 결정하는 단계로서, 처리 규칙, 사용 가능한 상태로 유지되고 비휘발성 저장 유닛 또는 휘발성 저장 유닛에 저장된 복소 회전 계수의 총량 중, 사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수의 적어도 하나의 부분량, 및 센서 신호의 속성으로부터 파생된 적어도 하나의 구성을 사용하여 상기 복소 회전 계수를 결정하는 단계, 및
센서 신호의 처리된 버전을 제공하기 위해, 결정된 복소 회전 계수를 사용하여 센서 신호에 대한 고속 푸리에 변환을 수행하는 단계.
이 방법은 예를 들어 장치 또는 제어 장치에서 소프트웨어로 또는 하드웨어로 또는 소프트웨어와 하드웨어의 혼합 형태로 구현될 수 있다. 고속 푸리에 변환을 사용하여 신호 값 시퀀스가 원래 도메인으로부터 대상 도메인으로 변환될 수 있다. 원래 도메인이 시간 도메인이면 이미지 도메인은 주파수 도메인이다. 원래 도메인이 주파수 도메인이면 이미지 도메인은 시간 도메인이다. 사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수의 총량은 센서 신호를 처리할 때 필요한 신호값의 최대 길이의 시퀀스로부터 주어질 수 있다. 비휘발성 저장 유닛은 읽기 전용 저장 유닛 또는 영구 저장 유닛이라고도 한다. 비휘발성 저장 유닛은 예를 들어, EPROM, EEPROM 또는 플래시 메모리와 같은 적어도 하나의 반도체 메모리 모듈, 또는 비휘발성 랜덤 액세스 메모리(NVRAM)일 수 있다. 결정 단계에서, 비휘발성 저장 유닛에 저장된, 사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수의 총량을 액세스하거나 비휘발성 저장 유닛을 액세스하여 부분량을 읽을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 결정하는 단계에서, 길이 R = Nmax·2-M의 센서 신호의 실제값의 시퀀스
Figure pct00001
에 대해
Figure pct00002
사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수
Figure pct00003
p = 0...
Figure pct00004
-1의 총량을 사용해서, 최대로 필요한 길이 Nmax = 2Mmax(여기서, M은 양의 정수임)를 갖는 센서 신호의 가능한 값들의 시퀀스
Figure pct00005
의 고속 푸리에 변환을 위해 식
Figure pct00006
에 따라 복소 회전 계수를 결정하기 위해,
Figure pct00007
복소 회전 계수
Figure pct00008
p = 0...
Figure pct00009
-1가
Figure pct00010
사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수
Figure pct00011
p = 0...
Figure pct00012
-1로부터, 식
Figure pct00013
Figure pct00014
에 따라 결정될 수 있게 하는 처리 규칙이 사용될 수 있다. 이러한 실시예는 계산 비용 및 전력 소비가 줄어들 수 있다는 장점을 제공한다.
방법은 또한 비휘발성 저장 유닛 또는 휘발성 저장 유닛에 사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수의 총량을 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 이 저장 단계는 결정 단계 이전에 수행될 수 있다. 저장 단계는 한 번 또는 적어도 한 번 수행될 수 있다. 이러한 실시예는 계산 비용 및 전력 소비를 줄이는 것 외에도 집적 회로 또는 전자 모듈을 위한 저장 공간 및 요구되는 바닥 공간이 감소될 수 있다는 장점을 제공한다.
또한, 수행하는 단계에서 고속 푸리에 변환은 시간 도메인으로부터 주파수 도메인으로의 변환일 수 있다. 여기서, 센서 신호는 인터페이스로부터 센서로 판독될 수 있다. 센서 신호의 처리된 버전은 이산 푸리에 변환을 가질 수 있다. 이러한 실시예는 센서 신호의 신뢰할 수 있고 정확한 신호 분석 또는 신호 평가가 가능하게 되는 장점을 제공한다.
또한, 수행하는 단계에서 고속 푸리에 변환은 주파수 도메인으로부터 시간 도메인으로의 역변환일 수 있다. 여기서, 센서 신호는 센서 신호의 푸리에 변환을 나타낼 수 있다. 센서 신호의 처리된 버전은 켤레 계수를 사용한 역변환을 나타낼 수 있다. 이러한 실시예는 센서 신호의 신호 분석, 신호 해석 및 추가 처리가 계산 비용, 신호 대 잡음비 및 대기 시간의 관점에서 효율적으로 구현될 수 있다는 장점을 제공한다.
일 실시예에 따르면, 결정하는 단계에서, 사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수를 액세스하기 위한 단계 크기가 방법의 런타임에 조정될 수 있다. 이러한 실시예는 필요한 계수가 런타임에 계산될 필요가 없고, 복소 계수의 부분량이 휘발성 저장 유닛에 생성될 수 있으며, 추가로 또는 대안으로서, 시퀀스의 상이한 길이에 대한 회전 계수의 다중 사본이 사용 가능한 상태로 유지될 필요가 없어서, 집적 회로의 저장 공간 또는 영역이 절약될 수 있다는 장점을 제공한다.
결정하는 단계에서, 복소 회전 계수는 보간에 의해 그리고 추가로 또는 대안으로 사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수로부터 기하학적 아이덴티티를 사용하여 결정될 수 있다. 이러한 실시예는 변환 및 추가로 또는 대안으로서 역변환이 에너지 절약 방식으로 효율적이고 신속하게 수행될 수 있다는 장점을 제공한다.
여기에 제시된 접근 방식은 상응하는 장치에서 여기에 제시된 방법의 변형예의 단계들을 실행, 제어 또는 구현하도록 설계된 장치를 제공한다. 본 발명의 과제는 장치 형태인 본 발명의 이러한 변형 실시예에 의해 신속하고 효율적으로 해결될 수 있다.
이를 위해, 장치는 신호 또는 데이터를 처리하기 위한 적어도 하나의 컴퓨팅 유닛, 신호 또는 데이터를 저장하기 위한 적어도 하나의 저장 유닛, 센서로부터 센서 신호를 읽기 위한 액추에이터 또는 데이터 신호 또는 제어 신호를 액추에이터로 출력하기 위한 센서에 대한 적어도 하나의 인터페이스 및/또는 통신 프로토콜에 내장된 데이터를 읽거나 출력하기 위한 적어도 하나의 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 유닛은 예를 들어 신호 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 마이크로컨트롤러 등일 수 있고, 저장 유닛은 플래시 메모리, EEPROM 또는 자기 저장 유닛일 수 있다. 통신 인터페이스는 데이터를 무선 및/또는 유선으로 읽거나 출력하도록 설계될 수 있으며, 유선 데이터를 읽거나 출력할 수 있는 통신 인터페이스는 해당 데이터 전송 라인으로부터 이 데이터를 예를 들어 전기적으로 또는 광학적으로 읽거나 해당 데이터 전송 라인으로 출력할 수 있다.
이 경우, 장치는 센서 신호를 처리하고 그에 따라 제어 신호 및/또는 데이터 신호를 출력하는 전기 장치를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 장치는 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 설계될 수 있는 인터페이스를 가질 수 있다. 하드웨어 설계의 경우 인터페이스는 예를 들어 장치의 다양한 기능을 포함하는 소위 시스템 ASIC의 일부일 수 있다. 그러나 인터페이스들이 별도의 집적 회로이거나 적어도 부분적으로 개별 구성 요소로 구성될 수도 있다. 소프트웨어 설계의 경우 인터페이스는 예를 들어 다른 소프트웨어 모듈과 함께 마이크로컨트롤러에 있는 소프트웨어 모듈일 수 있다.
반도체 메모리, 하드 디스크 또는 광학 저장 유닛과 같은 기계 판독 가능한 캐리어 또는 저장 매체에 저장될 수 있고, 특히 프로그램 제품 또는 프로그램이 컴퓨터 또는 장치에서 실행될 때 위에서 설명된 실시예들 중 하나에 따른 방법의 단계들을 실행, 구현 및/또는 제어하기 위해 사용되는, 프로그램 코드를 가진 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터 프로그램 제품이 바람직하다.
여기에 제시된 접근 방식의 실시예들은 도면에 도시되어 있으며 아래의 설명에서 더 자세히 설명된다.
도 1은 일 실시예에 따른 장치의 개략도를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 처리 방법의 흐름도를 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 프로세스의 개략적인 흐름도를 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 회전 계수에 대한 개략도를 도시한다.
본 발명의 바람직한 실시예들의 다음 설명에서, 다양한 도면에 도시되고 유사한 작용을 하는 요소들에 대해 동일하거나 유사한 도면 부호가 사용되며, 이들 요소에 대한 반복 설명은 생략된다.
도 1은 일 실시예에 따른 장치(100)의 개략도를 도시한다. 장치(100)는 처리 장치(100)라고도 한다. 장치(100)는 센서 신호(105)를 처리하도록 설계된다. 장치(100)는 계산 커널, 디지털 신호 프로세서 등으로 구현되거나 계산 커널, 디지털 신호 프로세서 등의 일부로서 구현된다. 센서 신호(105)는 검출된 측정 변수를 나타내는, 센서(S)에 의해 제공되는 신호를 나타낸다. 센서(S)는 예를 들어 마이크로폰, 초기 측정 유닛(IMU, inertial measurement unit) 또는 임의의 다른 유형의 1차원 또는 그보다 높은 차원의 검출 장치일 수 있다.
장치(100)는 결정 장치(110) 및 수행 장치(120)를 포함한다. 결정 장치(110)는 고속 푸리에 변환을 위한 복소 회전 계수(115)를 결정하도록 설계된다. 결정 장치(110)는 처리 규칙(147), 사용 가능한 상태로 유지되고 비휘발성 저장 유닛(140)에 저장된 복소 회전 계수(145)의 총량 중, 사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수(145)의 적어도 하나의 부분량, 및 적어도 하나의 구성 또는 센서 신호(105)로부터 파생된 신호 속성을 사용해서 복소 회전 계수(115)를 결정하도록 설계된다. 이를 위해, 결정 장치(110)는 센서 신호(105)를 읽도록 설계된다. 결정 장치(110)는 센서(S)로부터 또는 센서(S)와 신호 전송이 가능하게 연결된 다른 장치로부터, 특히 휘발성 저장 유닛(130)으로부터 센서 신호(105)를 읽도록 설계된다. 또한, 결정 장치(110)는 비휘발성 저장 유닛(140)으로부터 사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수(145) 및 처리 규칙(147)을 읽도록 설계된다. 또한, 결정 장치(110)는 센서 신호(105)로부터 적어도 하나의 신호 속성을 파생시키거나 센서 신호(105)로부터 파생된 적어도 하나의 신호 속성을 읽도록 설계된다. 또 다른 가능성은 결정 장치(110)가 비휘발성 저장 유닛(140) 내의 사전 계산된 값 대신 새로운 회전 계수를 휘발성 저장 유닛(130)에 저장하여, 더 긴 길이의 순방향 및 역방향 변환을 계산할 수 있는 것이다.
여기서, FFT의 길이는 일반적으로 구성이라는 점에 유의해야 한다. 신호에 대한 원하는 정보를 얻을 수 있는 방식으로 신호 분석을 기반으로 FFT의 길이를 선택하는 옵션이 있다. 예를 들어, 최대 샘플링 레이트 또는 인접 주파수들 사이의 거리가 결정될 수 있으며, 그 신호 진폭이 결정된다. FFT는 이제 이산 주파수에 대한 복소 진폭을 출력하므로, 주파수 도메인에서 충분히 미세한 표현으로 보간이 계산될 수 있다.
수행 장치(120)는 결정 장치(110)에 의해 결정된 복소 회전 계수(115)를 사용하여 센서 신호(105)에 대한 고속 푸리에 변환을 수행하도록 설계된다. 여기서, 수행 장치(120)는, 센서 신호(105) 및 결정 장치(110)에 의해 결정된 복소 회전 계수(115)를 사용하여 센서 신호(105)의 처리된 버젼을 처리된 센서 신호(125)의 형태로 생성하여 제공하도록 설계된다.
적어도 결정 장치(110)는 비휘발성 저장 유닛(140)을 액세스하도록 설계된다. 사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수(145) 및 처리 규칙(147)은 비휘발성 저장 유닛(140)에 저장된다. 적어도 결정 장치(110)는 센서 신호(105)가 일시적으로 저장될 수 있는 휘발성 저장 유닛(140)을 액세스하도록 설계된다.
일 실시예에 따르면, 휘발성 저장 유닛(130) 및/또는 비휘발성 저장 유닛(140)은 장치(100)의 일부로서 구현다. 여기서, 휘발성 저장 유닛(130) 및 비휘발성 저장 유닛(140)은 결정 장치(110) 및/또는 수행 장치(120)에 신호 전송 가능하게 연결된다.
처리 규칙(147)은 고속 푸리에 변환을 위한 복소 회전 계수(115)의 결정을 수행하기 위한 프로그램 코드를 나타낸다. 일 실시예에 따르면, 결정 장치(110)는, 길이 R = Nmax·2-M의 센서 신호(105)의 실제값의 시퀀스
Figure pct00015
에 대해
Figure pct00016
사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수(145)
Figure pct00017
p = 0...
Figure pct00018
-1의 총량을 사용해서, 최대로 필요한 길이 Nmax = 2Mmax를(여기서 M은 양의 정수임) 갖는 센서 신호(105)의 가능한 값들의 시퀀스
Figure pct00019
의 고속 푸리에 변환을 위해 식
Figure pct00020
에 따라 복소 회전 계수(115)를 결정하기 위해,
Figure pct00021
복소 회전 계수(115) 또는
Figure pct00022
p = 0...
Figure pct00023
-1가
Figure pct00024
사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수(145) 또는
Figure pct00025
p = 0...
Figure pct00026
-1로부터, 식
Figure pct00027
Figure pct00028
에 따라 결정될 수 있게 하는 또는 결정되게 하는 처리 규칙(147)을 사용하도록 설계된다.
일 실시예에 따르면, 결정 장치(110)는 특히 센서 신호(105)의 실제 값의 시퀀스의, 사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수(145)를 액세스하기 위한 단계 크기를 결정의 런타임 또는 실행 시간에 조정하도록 설계된다. 추가로 또는 대안으로서, 결정 장치(110)는 일 실시예에 따라 보간에 의해 및/또는 사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수(145)로부터 기하학적 아이덴티티를 사용하여 복소 회전 계수(145)를 결정하도록 설계된다.
일 실시예에 따르면, 수행 장치(120)는 순방향 변환 및/또는 역변환으로서 고속 푸리에 변환을 수행하도록 설계된다. 다시 말해, 수행 장치(120)는 시간 도메인으로부터 주파수 도메인 또는 이미지 도메인으로의 변환 또는 순방향 변환으로서 및/또는 주파수 도메인 또는 이미지 도메인으로부터 시간 도메인으로의 역변환으로서 고속 푸리에 변환을 수행하도록 설계된다. 순방향 변환 동안, 센서 신호(105)는 인터페이스, 여기서는 휘발성 저장 유닛(130)으로부터 센서(S)로 판독될 수 있고 처리된 센서 신호(125)는 이산 푸리에 변환을 갖는다. 역변환 동안, 센서 신호(105)는 이산 푸리에 변환의 형태이고, 처리된 센서 신호(125)는 켤레 계수를 사용한 역변환의 결과를 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른 처리 방법(200)의 흐름도를 도시한다. 방법(200)은 센서 신호를 처리하기 위해 수행될 수 있다. 방법(200)은 도 1의 장치와 관련하여 또는 이를 사용하여 수행될 수 있다.
처리 방법(200)의 결정 단계(210)에서, 고속 푸리에 변환을 위한 복소 회전 계수가 결정된다. 결정 단계(210)에서, 복소 회전 계수는 처리 규칙, 사용 가능한 상태로 유지되고 비휘발성 저장 유닛에 저장된 복소 회전 계수의 총량 중, 사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수의 적어도 하나의 부분량, 및 센서 신호로부터 파생된 적어도 하나의 신호 속성을 사용하여 결정된다. 이어서, 수행 단계(220)에서, 센서 신호의 처리된 버전을 제공하기 위해, 결정 단계(210)에서 결정된 복소 회전 계수를 사용하여 센서 신호에 대한 고속 푸리에 변환이 수행된다.
특히, 결정 단계(210) 및 수행 단계(220)는 순차적으로 반복해서 또는 연속적으로 수행될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 처리 방법(200)은 또한 사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수의 총량을 비휘발성 저장 유닛에 저장하는 단계(205)를 포함한다. 이 경우, 저장 단계(205)는 결정 단계(210) 이전에 적어도 한 번 수행될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 프로세스(300)의 개략적인 흐름도를 도시한다. 프로세스(300)는 회전 계수의 결정을 포함하는 고속 푸리에 변환에 관한 것이다. 프로세스(300)는 도 2의 방법과 관련된다.
제 1 블록(302)은 고속 푸리에 변환(FFT)을 나타낸다. FFT에 대한 입력 화살표(304)는 길이 N의 복소 값을 나타낸다. FFT의 맥락에서 제 1 화살표(306)는 조건을 나타내며, 더 정확하게는 그룹:=
Figure pct00029
및 나비 그래프: =
Figure pct00030
. 제 1 화살표(306) 다음의 제 2 블록(308)은 k번의 반복[k 반복]을 갖는 제 1 루프를 나타낸다. 그룹에 대한 제 2 루프를 나타내는 제 3 블록(310)은 제 2 블록(308) 또는 제 1 루프 내에 배치된다. 제 3 블록(310) 또는 제 2 루프에는, 회전 계수(twiddle factor)의 조달을 나타내는 제 2 화살표(312)가 배치된다. 최대 FFT 길이에 대한 현재 FFT 길이의 대안적인 단계 크기의 사용을 나타내는 설명 블록(314)이 제 2 화살표(312)에 할당된다. 또한, 나비 그래프에 대한 제 3 루프를 나타내는제 4 블록(316)은 제 3 블록(310) 또는 제 2 루프 내에 배치된다. 제 4 블록(316) 또는 제 3 루프에 배치된 제 3 화살표(318)는 복잡한 나비 그래프를 계산하는데 사용된다. 제 4 화살표(320)는 제 2 블록(308) 또는 제 1 루프 내에 배치되지만, 제 3 블록(310) 또는 제 2 루프 외부에 배치된다. 제 4 화살표(320)는 조건, 더 정확하게는 그룹 = 그룹 * 2 및 나비 그래프 = 나비 그래프/2를 나타낸다. FFT에 대한 출력 화살표(322)는 길이 N의 복소 FFT를 나타낸다.
도 4는 일 실시예에 따른 회전 계수(145)에 대한 개략도(400)를 도시한다. 회전 계수(145)는 복소 회전 계수이다. 회전 계수(145)는 특히 도 1의 장치 및/또는 도 2의 방법에 사용된다. 더 정확하게는, 회전 계수(145)는 사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수(145)이다. 개략도(400)는 포인터 모델의 형태로 도시되어 있다. 여기서, 횡축에는 허수부(Im)가, 종축에는 실수부(Re)가 도시되어 있다. 회전 계수(145)는 포인터로서 도시된다.
포인터들 중 제 1 포인터(441) 및 제 2 포인터(442)만 예시적으로 표시되어 있다. 제 2 포인터(442)는 N2 회전 계수
Figure pct00031
를 나타낸다. 제 1 포인터(441)는 Ni =
Figure pct00032
회전 계수
Figure pct00033
를 나타낸다.
이상에서 설명한 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예와 실시예의 원리를 요약하여 간단히 설명하면 다음과 같다.
방법(200)은 길이 N = 2M(여기서, M은 양의 정수임)의 원래 도메인에서 시퀀스
Figure pct00034
= {x(0)...x(N-1)}에 대해 원래 도메인으로부터 이미지 도메인으로의 이산 푸리에 변환 또는 이미지 도메인으로부터 원래 도메인으로의 역변환을 계산하기 위해 휘발성 저장 유닛(130) 및 비휘발성 저장 유닛(140)에 연결된 계산 커널 또는 디지털 신호 프로세서에 적합하다. 이산 푸리에 변환은 회전 계수로서 지정된 값
Figure pct00035
을 갖는 식
Figure pct00036
을 갖는다. 길이 N = 2M의 시퀀스
Figure pct00037
의 고속 푸리에 변환을 위해, "p = 0 ...
Figure pct00038
-1을 갖는
Figure pct00039
복소 회전 계수
Figure pct00040
이 필요하다.
이러한 회전 계수가 비휘발성 저장 유닛(140)에 저장되면, 삼각 함수의 필수 평가를 위해 회전 계수
Figure pct00041
에 대한 계산 비용이 줄어든다. 방법(200)은 특히 최대 요구 길이 Nmax = 2Mmax에 대해 모든
Figure pct00042
복소 회전 계수(145)
Figure pct00043
p = 0...
Figure pct00044
-1가 비휘발성 저장 유닛(145)에 저장됨으로써 회전 계수에 대한 식의 활용을 기반으로 한다. 길이 R = Nmax·2-M(여기서, M은 양의 정수임)의 시퀀스
Figure pct00045
에 대해 푸리에 변환을 계산하기 위해
Figure pct00046
복소 회전 계수(115)
Figure pct00047
p = 0...
Figure pct00048
-1가
Figure pct00049
복소 회전 계수(145)
Figure pct00050
p = 0...
Figure pct00051
-1로부터
Figure pct00052
Figure pct00053
에 의해 결정된다.
바람직한 구현에서, 회전 계수 시퀀스의 요소를 액세스하기 위한 단계 크기는 런타임에 조정될 수 있다. 즉, 런타임 시 필요한 회전 계수를 계산할 필요가 없거나,
Figure pct00054
복소 회전 계수(145)
Figure pct00055
p = 0...Nmax-1의 부분량만 휘발성 저장 유닛(130)(RAM)에서 생성되면 되거나, 시퀀스의 상이한 길이에 대해 회전 계수가 다중으로 유지되지 않으므로 집적 회로의 저장 공간 또는 영역이 절감될 수 있다.
크기 제한 집적 회로(ASIC)로 구현하는 경우, 회전 계수(145)를 비휘발성 저장 유닛(140)(ROM)에 미리 저장함으로써 회전 계수(145)를 유지하는데 필요한 영역을 더 줄일 수 있다.
데이터를 휘발성 값과 비휘발성 값으로 나누면, 회전 계수에 대한 비휘발성 저장 유닛(140)으로부터의 판독 과정이 휘발성 저장 유닛(130)으로부터의 판독 과정보다 적은 전력을 필요로 하기 때문에 제안된 구현을 통해 전력 소비를 바람직하게 줄일 수 있다. 프로그램 코드 또는 처리 규칙(147) 및 회전 계수(145)를 비휘발성 저장 유닛(140)에 저장하면 총 전력 소비가 좋아진다.
더 바람직한 구현에서, 길이 R = Nmax·2M(여기서, M은 양의 정수임)의 시퀀스에 대한 변환 또는 역변환을 위해, 필요한 회전 계수(115)는 보간에 의해 또는 이미 있는 회전 계수(145)로부터 삼각함수 아이덴티티를 사용하여 계산될 수 있다.
여기에 제시된 접근 방식의 장점은 표준 계산 커널이 사용될 수 있고 회전 계수에 대한 저장 유닛은 RAM 또는 ROM일 수 있으며 대상 응용 프로그램은 오디오 신호 처리 또는 다른 아날로그 신호 처리이다.
실시예가 제 1 특징과 제 2 특징 사이에 "및/또는"의 접속사를 포함하는 경우, 이는 일 실시 형태에 따른 실시예가 제 1 특징 및 제 2 특징을 포함하고, 다른 실시 형태에 따른 실시예가 제 1 특징만을 포함하거나 제 2 특징만을 포함하는 것을 의미한다.
105: 센서 신호
115, 145: 회전 계수
130: 휘발성 저장 유닛
140: 비휘발성 저장 유닛
147: 처리 규칙

Claims (10)

  1. 센서 신호(105)를 처리하는 방법(200)으로서, 상기 방법(200)은
    고속 푸리에 변환을 위한 복소 회전 계수(115)를 결정하는 단계(210)로서, 상기 복소 회전 계수(115)를 처리 규칙(147), 사용 가능한 상태로 유지되고 비휘발성 저장 유닛 또는 휘발성 저장 유닛(130)에 저장된 복소 회전 계수(145)의 총량 중, 사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수(145)의 적어도 하나의 부분량, 및 상기 센서 신호(105)의 속성으로부터 파생된 구성 중 적어도 하나를 사용하여 결정하는, 상기 결정 단계(210); 및
    상기 센서 신호(105)의 처리된 버전(125)을 제공하기 위해, 결정된 복소 회전 계수(115)를 사용하여 상기 센서 신호(105)에 대한 고속 푸리에 변환을 수행하는 단계(220)를 포함하는, 센서 신호 처리 방법(200).
  2. 제 1 항에 있어서, 결정하는 단계(210)에서, 길이 R = Nmax·2-M의 센서 신호(105)의 실제값의 시퀀스
    Figure pct00056
    에 대해
    Figure pct00057
    사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수(145)
    Figure pct00058
    p = 0...
    Figure pct00059
    -1의 총량을 사용해서, 최대로 필요한 길이 Nmax = 2Mmax(여기서, M은 양의 정수임)를 갖는 상기 센서 신호(105)의 가능한 값들의 시퀀스
    Figure pct00060
    의 고속 푸리에 변환을 위해 식
    Figure pct00061
    에 따라 복소 회전 계수(115)를 결정하기 위해,
    Figure pct00062
    복소 회전 계수(115)
    Figure pct00063
    p = 0...
    Figure pct00064
    -1가
    Figure pct00065
    사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수(145)
    Figure pct00066
    p = 0...
    Figure pct00067
    -1로부터, 식
    Figure pct00068
    Figure pct00069
    에 따라 결정될 수 있게 하는 처리 규칙(147)이 사용되는, 센서 신호 처리 방법(200).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수(145)의 총량을 비휘발성 저장 유닛(140) 또는 휘발성 저장 유닛(130)에 저장하는 단계(205)를 포함하는, 센서 신호 처리 방법(200).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 수행하는 단계(220)에서, 상기 고속 푸리에 변환은 시간 도메인으로부터 주파수 도메인으로의 변환이고, 상기 센서 신호(105)는 인터페이스로부터 센서(S)로 판독 가능하며, 상기 센서 신호(105)의 처리된 버전(125)은 이산 푸리에 변환을 갖는, 센서 신호 처리 방법(200).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 수행하는 단계(220)에서, 상기 고속 푸리에 변환은 주파수 도메인으로부터 시간 도메인으로의 역변환이며, 상기 센서 신호(105)는 상기 센서 신호(105)의 푸리에 변환을 나타내고, 상기 센서 신호(105)의 처리된 버전(125)은 켤레 계수를 이용한 역변환을 나타내는, 센서 신호 처리 방법(200).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 결정하는 단계(210)에서, 사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수(145)를 액세스하는 단계 크기가 방법(200)의 실행 시간에 조정되는, 센서 신호 처리 방법(200).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 결정하는 단계(210)에서, 복소 회전 계수(115)는 사용 가능한 상태로 유지되는 복소 회전 계수(145)로부터 기하학적 아이덴티티를 사용하여 및/또는 보간에 의해 결정되는, 센서 신호 처리 방법(200).
  8. 해당 유닛(110, 120)에서 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법(200)의 단계들을 실행 및/또는 제어하도록 설계된 장치(100).
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법(200)의 단계들을 실행 및/또는 제어하도록 설계된 컴퓨터 프로그램.
  10. 제 9 항에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장된 기계 판독 가능한 저장 매체.
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