I nte rna t io na l J o urna l o f   Rec o nfig ura ble a nd   E m be dd e d Sy s t e m s   ( I J R E S)   Vo l.   8 ,   No .   2 ,   J u l y   201 9 ,   p p .   9 9 ~1 0 6   I SS N : 2 0 8 9 - 4864 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j r es. v 8 . i2 . p p 9 9 - 106          99       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JR E S   Low  po w er and hig h perf o r m a nce   FF T w ith  diff eren ra dices        M d.  Z a k ir  H u s s a in 1 K a zi  Nikh a t   P a rv in 2   1 De p a rt m e n o f   El e c tr o n ics   a n d   C o m m u n ica ti o n   E n g in e e rin g ,   Mu f f ak h a m   J ah   co lleg o f   E n g in e er in g   a n d   T ec h n o lo g y H y d er ab ad ,   I n d ia   2 De p a rt m e n o f   El e c tr o n ics   a n d   C o m m u n ica ti o n   E n g in e e rin g Bh o Re d d y   En g in e e rin g   Co ll e g e   f o W o m e n   H y d e ra b a d ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   2 5 ,   2 0 1 9   R ev i s ed   A p r   3 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   Ma y   1 5 ,   2 0 1 9       F F T   is  o n e   o f   th e   m o st  a c ti v e   b lo c k in   d ig it a sig n a p r o c e ss in g   a n d   i n   v a rio u f ield   o f   c o m m u n ica ti o n   sy ste m s.  F F T   h a re c e iv e d   sig n if ica n t   a tt e n ti o n   o v e th e   p a st  y e a rs  to   in c re a se   it c a p a b il it y   a n d   v e rsa t il it y .   T h is   p a p e d e sc rib e a n   e x ten siv e   stu d y   o n   tra d e - o f f   o f   d iff e r e n ra d ice w it h   d if fe re n c o m p u tat io n a e le m e n ts  o f   b u tt e rf l y   su c h   a a d d e rs  a n d   m u lt ip li e rs.  F in d in g   a n   e ff icie n ra d ix   a lo n g   w it h   c o m p u tatio n a e lem e n ts  is  th e   k e y   p o in t   to   f in d   b e st su it e   i. e .   h ig h   p re c isio n ,   lo w   p o w e a n d   lo w are a   a p p li c a ti o n s li k e   ra d a r,   f il terin g ,   im a g e   c o m p re ss io n   e tc.  T h e   w o rk   a lso   c o n sid e rs t h e   p re c isio n   a n d   t h e   d a ta  f o rm a to   re p re se n c o n sta n v a lu e   su c h   a Q - p o i n t.   T h e   p ro p o se d   F F T   a rc h it e c tu re n o t   o n ly   u p h o l d   b e tt e so lu ti o n f o lo w   p o w e r   a n d   h ig h - p e rf o rm a n c e   a p p li c a ti o n   sy ste m s,  b u a lso   o p e n   u p   a   n e w   r e se a r c h   li n e s.  T h is  p a p e d e m o n stra tes   th a ra d ix - 2 ^3   c o n su m e s   4 3 %   les s   L U T a n d   1 7 %   les p o w e c o n su m p ti o n ,   4 0 %   in c re a se   o f   f re q u e n c y   in   ra d i x - 2 ^2   i n   c o m p a riso n   w it h   ra d ix - 2   a lg o rit h m   f o th e   c o m b in a ti o n   o f   CS A   w it h   m o d if ied   b o o th   m u lt ip li e a n d   th e   in c re m e n o f   f re q u e n c y   a b o u 1 9 % ,   2 6 %   les LUTs  c o n su m p ti o n   a n d   2 6 %   les p o w e in   Ra d ix - 2 ^2   w h e n   c o m p a re d   to   ra d ix - 4   w it h   v a rio u c o m b in a ti o n   o f   a d d e a n d   m u lt ip li e r.   In   th i w o rk   w e   h a v e   u se d   X il in x   1 4 . 7   X S T   f o s y n th e sis  a n d   th e   targ e d e v ice   u se d   is   S p a rtan 6   X C 6 S L X 1 0 0 .   S im u lati o n   is  c a rried   o u i n   X il i n x   IS IM   a n d   a lso   p e rf o r m e d   ti m in g   a n a l y sis a n d   g e n e ra ted   p o st - p lac e   a n d   ro u te.   K ey w o r d s :   Fas Fo u r ier   T r an s f o r m   ( FF T )   co m p u tatio n al  ele m en t s     R ad ix - 2   R ad ix - 2 ^2   R ad ix - 2 ^3   FF T   ar ch itectu r e   R ad ix - 4     Co p y rig h ©   2 0 1 9   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Md .   Z ak ir   H u s s a in ,     Dep ar t m en t o f   E lectr o n ics a n d   C o m m u n icat io n   E n g i n ee r in g ,   Mu f f a k h a m   J ah   co lle g o f   E n g in ee r i n g   an d   T ec h n o lo g y ,   H y d er ab ad ,   T elan g an a - 5 0 0 0 0 5 ,   I n d ia.   E m ail: z a k ir . h u s s ain @ m j co lle g e. ac . in       1.   I NT RO D UCT I O N     Fas Fo u r ier   tr an s f o r m   ( F FT )   w a s   d ev elo p ed   b y   C o o le y - T u k e y   i n   1 9 6 5   an d   it  p la y s   v it al  r o le  in   m an y   ar en a s .   FF T   is   an   ef f ic ien clas s   o f   co m p u tat io n al  al g o r ith m s   to   s p ee d   u p   DFT   as   FF T   r e q u ir es  le s s   co m p u tatio n s   d u to   its   p r o ce s s   o f   r ec u r s io n   k n o w n   as  b u tt er f l y   [ 1 ] .   T o d ay s   co m m u n ica tio n   m ar k et  f ea t u r es   f o r   s tr o n g   co m p e titi o n   r eg ar d in g   n e w s   s tan d ar d s .   Fo u r ier   tr an s f o r m   co n v er ts   ti m d o m ai n   to   f r eq u e n c y   d o m ai n   a n d   v ice  v er s a,   FF T   r a p id ly   p r ef er s   s u c h   tr a n s f o r m at io n s .   T h r ad ix   2   alg o r ith m   is   w ell  k n o w n   s i m p l e   alg o r ith m   f o r   F FT   p r o ce s s o r s ,   b u i r eq u ir es   m a n y   co m p le x   m u ltip lier s   [ 2 ] .   As  w e   m o v o n   to   h ig h er   r ad ices   th n u m b er   o f   t w id d le  f ac t o r   d ec r ea s es.  FF T   r eq u ir es  m o r co m p u ta tio n al  ele m e n t s   w h il co m p u ti n g   b u tter f l y   u n its   in   th r ad ice s .   A s   m u ltip licatio n   u tili ze s   lar g ar ea   an d   co n s u m es  m o r p o w er   w h en   i m p le m en ted   o n   h ar d w ar e.   T h co m p le x   co m p u tatio n al   ele m e n t s   s h o u ld   b r ed u ce d   i.e .   th co m p lex   m u ltip lier s   a n d   ad d er s   to   m a k e f f icien F FT   p r o ce s s o r .   T h ad d er s   ar v er y   s i m p le   an d   ea s y   to   co m p u t e   w h e n   co m p ar ed   to   m u lt ip lier s .   Mu ltip lier   is   r eq u ir ed   w h ile  m u ltip l y in g   th i n p u w it h   th t w id d le  f ac to r   in   ev er y   r ad ix   [ 3 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N 2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t   Vo l.  8 ,   No .   2 J u ly   2 0 1 9 :   9 9     106   100   T h is   p ap er   is   b r ief l y   d i s c u s s e d   ab o u th d if f er en 1 6 - p o i n t   r ad ices  ( r ad ix - 2,   r ad ix - 4 ,   r ad ix - 2 ²  an d   r ad ix - 2 ^3 )   FF T   alg o r ith m s   u s in g   d i f f er e n co m p u tatio n al  el e m en ts   ( m u ltip lier s   an d   ad d er s )   an d   to   k n o w   t h e   o v er all  i m p ac o n   FF T   p r o ce s s o r .   Fix ed   p o in r ep r esen tatio n   is   i m p le m e n ted   w h i le  m u lti p ly in g   th i n p u w i t h   th t w id d le  f ac to r .   T r iv ial  an d   n o n -   tr iv ia m u ltip licatio n   is   ex is t in g   in   t h r ad ix - 4   FF T   alg o r ith m s   [ 4 ,   5 ] .   Usag e   o f   h i g h   r ad ix   w i th   h i g h er   b it  w id t h   g iv e s   t h h i g h   p r ec is io n   v a lu in   f i x ed   p o in t   r ep r esen tatio n   an d   u s ed   i n   r ad ar   ap p licatio n s ,   en co d in g   t h i m a g e.   T h r e m ai n in g   s ec t io n s   i n   t h p ap er   is   o r g an ized   a s   f o llo w s .   I n   s ec tio n   I I ,   th p ap er   d escr ib es  ab o u th r ad ix - 2   al g o r ith m .   Sec tio n   I I I   d is cu s s ed   ab o u th r ad ix - alg o r ith m .   Secti o n   I e x p lain s   ab o u t h r ad i x - 2 i   alg o r it h m s   ( in c lu d i n g   r ad ix - 2 ^2   an d   r a d ix - 2 ^3 ) .   Sec tio n   V   clea r l y   g i v es  t h id ea   r eg ar d in g   t h p r o p o s ed   w o r k .   Sectio n   VI   r ep r esen ts   th s y n t h esi s   r esu lt  o f   d if f er en r ad ices a n d   s ec tio n   VI I   in cl u d es c o n clu s io n .       2.   RADIX - 2   AL G O RI T H M   R ad ix - 2   F FT   alg o r ith m   s i m p l r ad ix   i n   u s ed   in   FF T .   T h o r ig in a i n p u t   v ec to r ,   x ( n )   i s   d i v id ed   in to   t w o   N/2   le n g t h   v ec to r s   i.e .   ev e n   an d   o d d   in p u t te r m s   ( x e( n ) ,   x o ( n ) )   [ 6 ,   7 ].   T h eq u atio n   is   d ef in ed   as ,     X( K) =                             ( 1 )     o d d   ( n )   =   X ( 2 n )     X   ev en ( n ) X( 2 n +1 )   n 0 ,   1   N/2 - 1     T h r ad ix - 2   DI T   FF T   is   r ew r it ten   b y   d er iv i n g   th eq u a tio n                                                                                            ( 2 )     T h ab o v eq u atio n   d iv id es r a d ix - 2   i n   ev e n   i n d ex   i n p u t s   an d   th o d d   in d ex   in p u ts   a n d   th e n   co m b i n es   th t w o   r esu lts   to   p r o d u ce   th en tire   DFT   s eq u en ce   [ 8 ,   9 ] .   Fro m   t h f ig u r e,   it  is   o b s er v ed   th at  t h s ec o n d   in p u g e ts   m u lt ip lied   w it h   th e   t w id d le  f ac to r   an d   ad d ed   w i t h   th f ir s in p u to   g et  th f ir s o u tp u t.  Si m i lar l y ,   th s ec o n d   o u tp u i s   o b tain ed   b y   s u b tr ac ti n g   th m u ltip lied   ter m   w it h   t h f ir s i n p u t.   Fi g u r 1   s h o w s   s i g n al   f lo w   g r ap h   o f   1 6   P o in t r ad ix - 2   DI T - FFT .           Fig u r 1 .   Sig n al  f lo w   g r ap h   o f   1 6   p o in t r ad ix - 2   DI T - FFT         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4864       Lo w   p o w er a n d   h ig h   p erfo r ma n ce   F F T w ith   d iffer en t ra d ices  ( Md .   Za kir Hu s s a in )   101   3.   R ADIX - 4   F F T   AL G O R I T H M   T h r ad ix - 4   FF T   alg o r ith m   co n s is ts   o f   t w o   s tag e s   w h en   co m p ar ed   to   r ad ix - 2   FF T .   I n   r ad ix - alg o r ith m   th e   p o in t   s ize   in cr e ases   a s   t h m u ltip le   o f   f o u r .   Hen ce ,   t h r ad i x - 4   FF T   r eq u i r es  f e w er   s ta g es   a n d   b u tter f lie s   th a n   th r ad ix - 2   alg o r ith m .   T h m a in   id ea   o f   r ad ix - 4   DI T   FF T   is   to   d iv id th o r ig in al  i n p u t   s eq u en ce   in to   f o u r   s m aller   s u b s eq u en ce s   [ 1 0 ].   Fig u r 2   s h o w s   s i g n a f lo w   g r ap h   o f   r ad ix - 4   FF T   f o r   N= 4 Fig u r 3   s h o w s   s ig n al  f lo w   g r ap h   o f   1 6   p o in t r ad ix - 4   DI F - F FT .     X( K) =∑_ ( N= 0 ) ^( N - 1 ) x ( n ) W _ N^n k     ,   w h er k 0 ,   1 ,   . N - 1           Fig u r 2 .   Sig n al  f lo w   g r ap h   o f   r ad ix - 4   FF T   f o r   N= 4       T h r ad ix - 4   alg o r ith m   eq u atio n   is   d er iv ed   b y   r e w r iti n g   ( 1 )                                                                                                                                                                                                                 Fig u r 3 .   Sig n al  f lo w   g r ap h   o f   1 6   p o in r ad ix - 4   DI F - FFT             0 0 0 0 0 1 2 3 0 2 4 6 0 3 6 9 S T A G E   1 S T A G E   2 x [ 0 ] x [ 1 ] x [ 2 ] x [ 3 ] x[ 4 ] x [ 5 ] x [ 6 ] x [ 7 ] x [ 8 ] x [ 9 ] x [ 1 0 ] x [ 1 1 ] x [ 1 2 ] x[ 1 3 ] x [ 1 4 ] x [ 1 5 ] X [ 0 ] X [ 4 ] X [ 8 ] X [ 1 2 ] X [ 1 ] X [ 5 ] X [ 9 ] X [ 1 3 ] X [ 2 ] X [ 6 ] X [ 1 0 ] X [ 1 4 ] X [ 3 ] X [ 7 ] X [ 1 1 ] X [ 1 5 ] Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N 2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t   Vo l.  8 ,   No .   2 J u ly   2 0 1 9 :   9 9     106   102   4.   RADIX -         F F T   AL G O R I T H M   4 . 1 .     Ra dix - 2 ^2   a lg o rit h m   R adi x - 2^2appr oa ch  pr op os ed  by   H and  T or k el son.  B y   usi ng  l i nea r   m appi ng   t ec hni ques ,   t he  t w bu t t e r f l y   uni t a r com put ed  t o ne  b ut t er f l y   uni t   i r ad i x - 22  [ 11 ] F or   N =16,  r a di x - 22  i s   com put ed  i t w s t ag es   but   w i t d i f f er ent   t w i dd l f ac t o r swhe com par ed  t r adi x - al g or i t hm .   Fig u r 4   s h o w s   s i g n al  f lo w   g r ap h   o f   1 6   P o in r a d ix - 2 ^2   DI F - F FT Fig u r 5   s h o w s   s ig n al  f lo w   g r ap h   o f   1 6   P o in t   r ad ix - 2 ^3   DI T - FFT .       x [ 0 ] x [ 1 ] x [ 2 ] x [ 3 ] x [ 4 ] x [ 5 ] x [ 6 ] x [ 7 ] x [ 8 ] x [ 9 ] x [ 1 0 ] x [ 1 1 ] x [ 1 2 ] x [ 1 3 ] x [ 1 4 ] x [ 1 5 ] 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 4 4 4 0 0 0 0 0 2 4 6 0 1 2 3 0 3 6 9 0 0 0 4 0 0 0 4 0 0 0 4 0 0 0 4 X [ 0 ] X [ 8 ] X [ 4 ] X [ 1 2 ] X [ 2 ] X [ 1 0 ] X [ 6 ] X [ 1 4 ] X [ 1 ] X [ 9 ] X [ 5 ] X [ 1 3 ] X [ 3 ] X [ 1 1 ] X [ 7 ] S T A G E   1 S T A G E   2 S T A G E   3 S T A G E   4                     X [ 1 5 ]     Fig u r 4 .   Sig n al  f lo w   g r ap h   o f   1 6   p o in t r ad ix - 2 ^2   DI F - FFT       T h r ad ix - 2 2   is   d er iv ed   b y   w r i tin g   th eq u a tio n                                                                                                                                                                                 [                                                ]                                       W h er                                                                       [                             (           ) ]                                 (           )                   (             )       4 . 2 .     RADIX - 2 ^3   AL G O RI T H M   Fro m   th f i g u r e,   it i n d icate s   t h at  in   r ad ix - 2 ^3   alg o r ith m   t h t w id d le  f ac to r   ex is t s   in   t h ir d   s t ag [ 1 2 ] .   T h eq u atio n   o f   r ad ix - 2 ^3   al g o r ith m   ca n   b d er iv ed   as f o llo w s                                                                                                                                    W h er                                                                          (           )                                                       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4864       Lo w   p o w er a n d   h ig h   p erfo r ma n ce   F F T w ith   d iffer en t ra d ices  ( Md .   Za kir Hu s s a in )   103   4 16 x [ 0 ] X [ 4 ] X [ 2 ] X [ 6 ] X [ 1 ] X [ 5 ] X [ 3 ] X [ 7 ] x [ 1 ] x [ 9 ] x [ 5 ] x [ 1 3 ] x [ 3 ] x [ 1 1 ] x [ 7 ] x [ 1 5 ] X [ 0 ] X [ 1 ] X [ 2 ] X [ 3 ] X [ 4 ] X [ 5 ] X [ 6 ] X [ 7 ] X [ 8 ] X [ 9 ] X [ 1 0 ] X [ 1 1 ] X [ 1 2 ] X [ 1 3 ] X [ 1 4 ] X [ 1 5 ] 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 1 4 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 12 20 24 28 0 0 0 4 4 4 4 3 6 9 12 15 18 24 S T A G E   1 S T A G E   2 S T A G E   3 S T A G E   4     Fig u r 5 .   Sig n al  f lo w   g r ap h   o f   1 6   p o in t r ad ix - 2 ^3   DI T - FFT       5.   P RO P O SE WO RK   I n   th i s   p ap er ,   th p r o p o s ed   w o r k   d e m o n s tr ates  u s i n g   t h d if f er en co m b i n atio n s   o f   t h co m p u tatio n a l   ele m e n ts   a n d   i m p le m e n tat io n   o f   t h o s co m p u tatio n a ele m en ts   ( m u ltip lier s   a n d   ad d er s )   in   d i f f er e n r ad ices   s u c h   as  r ad ix - 2 ,   r ad ix - 4 ,   r ad ix - 2 2   an d   r ad ix - 2 ^3   FF T   ar ch itect u r e s   f o r   1 6 - p o in t.  T h o v er all  i m p ac an d   p er f o r m a n ce   i s   co n s id er ed   in   d if f er e n r ad ices  u s in g   d i f f er en co m p u tatio n al  ele m e n ts .   T h w o r k   f o c u s es   o n   th F FT   ar ch itectu r a n d   th co m p u tatio n s   to   b d o n i n   e ac h   b u tter f l y   u n it  in   th r ad i x   u s i n g   t h d if f er en c o m b i n atio n s   o f   m u ltip lier s .   Fro m   th ab o v s ig n al  f lo w   g r ap h s ,   it  i s   ill u s tr ated   t h at  t o   co m p u te  t w id d le  f ac to r   w ith   t h i n p u t,  t h m u lt ip licatio n   is   n ec es s ar y .   So   e f f i cien m u ltip lier   s h o u ld   b co n s id er ed   to   h av an   ef f icien t r ad ix   in   FF T   p r o ce s s o r s .   Firs tl y ,   d if f er en co m p u tat io n al  ele m e n ts   ( m u ltip lier s   a n d   ad d er s )   h av b ee n   s t u d ied   an d   u tili ze d   i n   d if f er e n r ad ices  to   ac q u ir t h ef f icie n F FT   ar ch itectu r e.   I n   t h is   p ap er ,   th d if f er en m u l tip lier s   u s ed   s u ch   as   B o o t h   m u ltip lier ,   Mo d if ied   B o o th   [ 1 3 ] ,   C an o n ical  s i g n ed   Dig it  ( C SD)   [ 6 ] ,   m u ltip lier s   to   co m p u te  t w id d le   f ac to r   in   b u t ter f l y   u n i t.  T h ad d er   u s ed   is   ca r r y   s a v ad d er   as  it  is   f a s ter   an d   m o r e f f icie n w h e n   co m p ar ed   to   ca r r y - lo o k   a h ea d   ad d er .       5 . 1 .     T w idd le  F a ct o M ultiplica t io n   T w id d le  f ac to r   m u l tip licatio n   p lay s   s i g n i f ica n t   r o le  in   s o l v i n g   t h b u t ter f l y   u n it  in   ea ch   s tag o f   t h e   d if f er e n r ad ices.  W h ile  m u lti p ly in g   t h t w id d le  f ac to r   w i t h   t h v al u e,   an   ef f icie n m u lti p lier   is   u s ed   i n   t h e   r ad ix .   Dif f er en t t w id d le  f ac to r s   u s ed   i n   1 6 - p o in t r ad ices a r r ep r esen ted   as :                                                                                         Fro m   th ab o v f i g u r e,   it  is   o b s er v ed   th at  h o w   t h m u ltip li ca tio n   an d   ad d itio n   p r o ce s s   o cc u r   in   t h e   b u tter f l y   u n it s   in   t h r ad ix .   W h er ev er   th ad d itio n   r eq u ir e s   ad d er   is   u s ed   in   th at  p lace   an d   f o r   m u ltip licat io n   d if f er e n ab o v m e n tio n   m u lt ip lier s   ca n   u s ed .   T w id d le  f ac t o r   v alu es  ar r ep r esen ted   as  0 . 7 0 7 ,   0 . 9 2 3 . 0 . 3 8 2 ,   th ese  v al u es  ar co n v er ted   i n to   b in ar y   f o r m   a n d   th e n   r ep r ese n te d   i n   Q - f o r m at   ( f i x ed   p o in r ep r esen tatio n )   [ 1 4 ] .   T h t w id d le  f ac to r   v al u es  r ep r esen ted   i n   Q - f o r m at  ar s h o w n   b elo w   i n   t h T ab le   1 .   Fig u r 6   s h o w s   d iag r a m   o f   b u tter f l y   u n i t .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N 2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t   Vo l.  8 ,   No .   2 J u ly   2 0 1 9 :   9 9     106   104   A +j B C +j D 1 - 1 A +j B +C +j D W N *( A +J B - ( C +j D ) ) WN T w i ddl e   f a c t or T w i ddl e   f a c t or   m ul t i pl w i t t he   i npu t   va l ue   t ge t   t he   out put  va l ue A ddi t i on  of   t w i npu t   c om pl e num be r s     Fig u r 6 .   D iag r a m   o f   b u tter f l y   u n it       T ab le  1 .   T w id dl f ac to r   v al u e s   r ep r esen ted   in   r ad ix - 2   DI T   FF T   TF   v a l u e     B i n a r y   v a l u e   Q - f o r mat   v a l u e   0 . 7 0 7   + ( 1 0 1 1 _ 0 1 0 0 _ 1 1 1 1 _ 1 1 1 )   0 _ 0 0 0 0 0 _ 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1   - 0 . 7 0 7   - ( 1 0 1 1 _ 0 1 0 0 _ 1 1 1 1 _ 1 1 1 )   1 _ 0 0 0 0 0 _ 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1   0 . 9 2 3   + ( 1 1 1 0 _ 1 1 0 0 _ 0 1 0 0 _ 1 0 1 )   0 _ 0 0 0 0 0 _ 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1   - 0 . 9 2 3   - ( 1 1 1 0 _ 1 1 0 0 _ 0 1 0 0 _ 1 0 1 )   1 _ 0 0 0 0 0 _ 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1   0 . 3 8 2   + ( 0 1 1 0 _ 0 0 0 1 _ 1 1 0 0 _ 1 0 1 )   0 _ 0 0 0 0 0 _ 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1   - 0 . 3 8 2   - ( 0 1 1 0 _ 0 0 0 1 _ 1 1 0 0 _ 1 0 1 )   1 _ 0 0 0 0 0 _ 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1       5 . 2 .     F ix ed  po int  M ultiplica t io n   Fix ed   p o in m u ltip licatio n   h as   d if f er en m et h o d   to   m u l tip l y   t w o   s i g n ed   o r   u n s ig n ed   n u m b er s .   Fix ed   p o in n u m b er   r ep r esen tatio n   t h n u m b er   o f   d i g its   o r   b its   ar f ix ed   eit h er   b ef o r o r   af ter   th r ad ix   p o in i.e .   b in ar y   p o in t.   Fi g u r 7   s h o w s   f o r m at  o f   f i x ed - p o i n t n u m b er .       S i gn  b i t M - i nt e ge r  bi t s N  f r a c t i o n a l  b i t s B i na r y poi nt N -   b i t s     Fig u r e   7 .   Fo r m a t o f   f ix ed - p o in t n u m b er       6.   RE SU L T S   Th is   p ap er   d elib er ates  th i m p le m en ta tio n   o f   1 6 -   p o in r ad ices  u s in g   t h d if f er e n co m b i n atio n   o f   co m p u tatio n al   ele m e n t s   i n   th b u tter f l y   u n it  o f   FF T   ar ch itect u r e.   T h an al y s i s   a n d   co m p ar is o n   ar e   m ad b et w ee n   d if f er en r ad ices  o f   FF T .   T h f u n ct io n alit y   o f   d i f f er e n m u ltip lier   m o d u les  was  v er if ied   b y   r u n n i n g   t h te s b en c h es,  s i m u latio n s   a n d   s y n t h esi s   i n   Xili n x   I SE  1 4 . 7   to o ls   u s i n g   Sp ar tan   6   f a m il y .   Fro m   th ab o v T ab le s   2   an d   3 ,   it  is   illu s tr ated   th a th Ved ic  m u ltip lier   co n s u m es  les s   L UT s   ( 5 0 2 )   an d   ca n o n ical   s i g n ed   d i g it  co n s u m es  less   d ela y   1 8 . 0 5 2 n s   f o r   1 6 - b its .   C ar r y   s a v ad d er   i s   f a s ter   w h en   co m p ar ed   to   ca r r y   lo o k   a h ea d   ad d er .   Fro m   th ab o v T ab le s   4   an d   5 ,   it is   o b s er v ed   th at    C o m p ar is o n   r es u lt o f   d if f er en t   r ad ices ( r ad ix - 2 ,   r ad ix - 2 ^2   an d   r ad ix - 2 ^3 )   in   p er c en tag e:   a)   R ad ix - 2 ^3   co n s u m e s   4 3 less   L UT s   w h e n   co m p ar ed   to   th r ad ix - 2.   b)   R ad ix - 2 ^2   in cr ea s e s   th f r eq u en c y ( MH Z )   ab o u t to   4 0 w h e n   co m p ar ed   to   r ad ix - 2.   c)   R ad ix - 2 ^3   co n s u m e s   1 7 % less   p o w er ( W )   w h e n   co m p ar ed   to   r ad ix - 2.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4864       Lo w   p o w er a n d   h ig h   p erfo r ma n ce   F F T w ith   d iffer en t ra d ices  ( Md .   Za kir Hu s s a in )   105   C o m p ar is o n   r es u lt o f   d if f er en t   r ad ices ( r ad i x - 4   an d   r ad ix -   2 ^ 2 )   in   p er ce n tag e:   a)   R ad ix - 2 ^2   co n s u m e s   2 6 % less   L UT s   th a n   r ad ix - 4.   b)   R ad ix - 2 ^2   in cr ea s e s   th f r eq u en c y   ( MH Z )   ab o u t to   1 9 w h en   co m p ar ed   to   r ad ix - 4.   c)   R ad ix - 2 ^2   co n s u m e s   2 6 % less   p o w er ( W )   w h e n   co m p ar ed   to   r ad ix - 4.       T ab le  2 .   C o m p ar is o n   b et w ee n   d i f f er e n m u l tip lier s   Ty p e s o f   mu l t i p l i e r   N u mb e r   o f   b i t s   S l i c e   L U T s   D e l a y ( n s)   M o d i f i e d   8 b i t   2 0 2   1 8 . 2 9 5     B o o t h   1 6 b i t   8 2 4   3 1 . 5 2 6   C a n o n i c a l   s i g n e d   8 b i t   2 0 3   1 3 . 2 5   d i g i t   ( C S D )   1 6 b i t   9 1 6   1 8 . 0 5 2   V e d i c   8 b i t   1 0 6   1 8 . 1 7 6   1 6 b i t   5 0 2   1 8 . 3 9 9       T ab le  3 .   C o m p ar is o n   b et w ee n   d if f er e n t a d d er s   Ty p e s o f   a d d e r s   N u mb e r   o f   b i t s   S l i c e   L U T s   D e l a y ( n s)   C a r r y - S a v e   A d d e r   u si n g   R C A   a t   l a st   s t a g e   8   b i t s   22   1 0 . 8 5 5   1 6   b i t s   45   1 7 . 3 4 4   C a r r y   L o o k   A h e a d   A d d e r   ( C L A )   8   b i t s   14   8 . 8 4 1   1 6 b i t s   28   1 2 . 4 3 3       T ab le  4 .   C o m p ar is o n   b et w ee n   r ad ix - 4   an d   r ad ix - 2 2   C o mp u t a t i o n a l   El e me n t s   R a d i x - 4   R a d i x - 2 ^ 2   M u l t i p l i e r   A d d e r   S l i c e   L U T s   F r e q   P o w e r   S l i c e   L U T s   F r e q   P o w e r   ( M H Z )   ( W )   ( M H Z )   ( W )   M o d i f i e d   B o o t h   C S A   3 2 2 7   6 1 . 1 2 6   0 . 2 1 0   3 1 7 1   6 2 . 1 8 7   0 . 1 5 5   C S D   C S A   4 3 1 6   5 3 . 1 5 4   0 . 1 5 5   4 4 3 3   5 3 . 1 0 6   0 . 1 1 5   V e d i c   CL A   4 1 5 3   5 1 . 2 9 8   0 . 1 9 9   3 6 6 9   5 0 . 2 3 2   0 . 1 7 0       T ab le  5 .   C o m p ar is o n   b et w ee n   r ad ix - 2 ,   r ad ix - 2 ^2   an d   2 ^3   FF T   a lg o r ith m s   C o mp u t a t i o n a l   El e me n t s   R a d i x - 2   R a d i x - 2 ^ 2   R a d i x - 2 ^ 3   M u l t i p l i e r   A d d e r   S l i c e   L U T s   F r e q   P o w e r   S l i c e   L U T s   F r e q   P o w e r   S l i c e   L U T s   F r e q   P o w e r   ( M H Z )   ( W )   ( M H Z )   ( W )   ( M H Z )   ( W )   M o d i f i e d   C S A   3 1 7 9   4 6 . 3 9   0 . 2 2   3 1 7 1   6 2 . 1 8 7   0 . 1 5 5   2 9 5 7   5 4 . 6 8   0 . 1 7 7   B o o t h   C S D   C S A   5 2 5 1   3 7 . 2 7 8   0 . 1 7 7   4 4 3 3   5 3 . 1 0 6   0 . 1 1 5   5 1 0 1   4 5 . 2 9 7   0 . 2 1 8   V e d i c   C L A   4 0 2 4   4 2 . 0 5 3   0 . 2 5 3   3 6 6 9   5 0 . 2 3 2   0 . 1 7   3 6 4 1   5 0 . 4 1 4   0 . 2 0 8       7.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   h as  p r esen ted   an   ef f icien m u l tip licati v a n d   ad d itiv m e th o d   f o r   th FF T   alg o r ith m ,   w h er v ar io u s   co m b i n atio n s   o f   co m p u tatio n al  ele m e n ts   w er d is cu s s ed ,   p laci n g   th e   e m p h asis   o n   t h b u tter f l y   u n i ts   o f   t h d i f f er e n r ad ices   s u c h   a s   r ad ix - 2 ,   r ad ix - 4 ,   r ad ix - 2 ^2   a n d   r ad ix - 2 ^3   FF T   alg o r ith m s .   T h ese   d if f er e n r ad ices  al g o r ith m   h as  b ee n   r ea lized   b y   Ver il o g   co d e.   T h s y n t h e s is   r es u lts   s h o w n   i n   t h e     T ab le s   1   an d   2   co n f ir m s   t h ef f icien r ad ix   b y   co m p u tin g   t h b u tter f l y   u n its   w i th   d i f f er e n co m b i n atio n s   o f   co m p u tatio n al  ele m en ts .   I n   th i s   p ap er ,   th ar ch ite ct u r es  f o r   1 6 - p o in FF T s   ar an al y ze d ,   an d   th ar ch itect u r e s   w it h   d if f er en t   co m p u tatio n al   ele m e n ts   ar s i m u lated   a n d   s y n t h e s ized .   T h s y n t h es is   r e s u lt  s h o w s   t h b est   p er f o r m a n ce   in   ter m s   o f   L UT s   an d   f r eq u en c y   ( M H Z ) .   I n   s u m m ar y ,   o u r   p r o p o s ed   w o r k   is   to   r ed u ce   p o w er   co n s u m p tio n ,   r ed u ce s   th ar ea   an d   in cr ea s es t h s p ee d   o f   FF T   a r ch itectu r es.       RE F E R E NC E S     [1 ]   M .   A a r a v in d   Ku m a a n d   Dr.  k   M a n ju n a t h   Ch a ri,   Co m p lex - m u lt ip li e im p le m e n tatio n   f o p ip e li n e d   F F T in   F P GA s” ,   IE EE   c o n fer e n c e ,   2 0 1 5 .   [2 ]   Be h ro o z   p a r h a m i,   c o m p u ter  a rit h m e ti c a l g o rit h m a n d   h a rd w a re   d e sig n s” ,   o x f o rd   u n iv e rsity   p re ss ,   in c .   Ne w   y o rk ,   n y ,   u sa   ©2 0 0 9 .     [3 ]   Am ir  Ka iv a n i,   a n d   S e o k - b u m   Ko ,   A r e a   e ff ici e n f lo a ti n g - p o in F F T   b u tt e rf l y   a r c h it e c tu re b a se d   o n   m u lt i - o p e ra n d   a d d e rs” ,   El e c tro n ics   L e tt e rs ,   v o l . 5 1   n o . 1 2 ,   2 0 1 5 .   [4 ]   E.   W o ld   a n d   A .   De sp a in ,   P i p e li n e   a n d   p a ra ll e l - p ip e li n e   F F T   p ro c e ss o rs  f o V L S im p lem e n tatio n s,”  IEE E   tra n sa c ti o n o n   c o m p u ter s ,   v o l.   c -   3 3 ,   n o .   5 ,   p p .   4 1 4 4 2 6 ,   1 9 8 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N 2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t   Vo l.  8 ,   No .   2 J u ly   2 0 1 9 :   9 9     106   106   [5 ]   M a ,   Z. - G . ,   Yin ,   X . - B. ,   Yu ,   F .   A   n o v e m e m o r y - b a se d   F F a rc h it e c tu re   f o re a l - v a lu e d   sig n a ls  b a se d   o n   a   ra d ix - d e c ima ti o n - in - f re q u e n c y   a lg o rit h m .   IEE tra n s .   c irc.  sy st.  ii e x p .   b rief s 6 2 ,   8 7 6 8 8 0   (2 0 1 5 ).     [6 ]   R.   Ha rtl e y ,   S u b e x p re ss io n   sh a ri n g   in   f il ters   u si n g   c a n o n ic  sig n e d   d ig it   m u lt ip l iers ,   IEE tra n s.   c i rc u it &   sy st.  ii v o l.   4 3 ,   o c t.   1 9 9 6 .     [7 ]   S id i n e G h isso n i,   Ed u a rd o   c o sta ,   Rica rd o   re is,   Re u sin g   s m a ll e o p ti m ize d   F F b lo c k f o th e   re a li z a ti o n   o f   larg e r   p o w e r -   e ff i c ien ra d ix - 2   F F T s” ,   I EE c o n fer e n c e ,   2 0 1 5 .   [8 ]   L a k sh m S a n th o sh ,   A n o o p   T h o m a s,  I m p le m e n tatio n   o f   ra d ix - 2   a n d   ra d ix - 2 ^ 2   F F T   a lg o rit h m o n   sp a rtan 6   F P G A   IEE c o n fer e n c e ,   2 0 1 3 .     [9 ]   S . Bo u g u e z e l,   M . O.A h m a d ,   M . N.S .   S w a m y ,   A   n e w   ra d ix - 2 /8   F F T   a lg o rit h m   f o len g th -   q x 2 m   DFT s” ,   IEE E   tra n sa c ti o n ,   v o lu m e   n o   5 1 ,   2 0 0 4 .   [1 0 ]   Am ir fa tt a h i,   Ca lcu latio n   o f   c o m p u tati o n a c o m p lex it y   f o ra d ix - 2 p   f a st   f o u rier  tran sf o r m   a l g o rit h m f o m e d ica l   sig n a ls” ,   J o u rn a o f   M e d ica S ig n a ls  a n d   S e n so rs ,   v o 3 ,   n o   4 ,   2 0 1 3 .     [1 1 ]   J.  Co o ley ,   P .   L e w is,   a n d   P .   W e lch ,   Histo rica n o tes   o n   t h e   f a st  f o u rier  tran sf o rm ,   p ro c .   IEE E, v o l.   5 5 ,   n o .   1 0 ,   p p .   1 6 7 5 1 6 7 7 ,   o c t .   1 9 6 7 .     [1 2 ]   M .   S h in   a n d   H.  L e e ,   A   h ig h - sp e e d   f o u r - p a ra ll e ra d ix - 2 4   F F T   p ro c e ss o f o UW a p p li c a ti o n s,”  in   p ro c .   IEE i n t.   sy mp .   c irc u it sy st .   (IS CA S ),   2 0 0 8 ,   p p . 9 6 0 9 6 3 .     [1 3 ]   A .   Co rtés ,   I.   V é lez ,   a n d   J.  F .   S e v il lan o ,   Ra d ix   rk   F F T s:  m a t ricia re p -   re p re se n tatio n   a n d   s d c /sd f   p ip e li n e   im p le m e n tatio n ,   IEE tr a n s.   sig n a p ro c e ss . ,   v o l.   5 7 ,   n o .   7 ,   p p .   2 8 2 4 2 8 3 9 ,   j u l.   2 0 0 9 .     [1 4 ]   A rish .   S   a n d   R. K.   S h a rm a ,   Ru n - ti m e   c o n f i g u ra b le  m u lt i - p re c isio n   f lo a ti n g   p o in t   m u lt ip li e d e sig n   f o h ig h   sp e e d ,   lo w   p o w e a p p li c a ti o n s” ,   I EE c o n fer e n c e   o n   s p in ,   2 0 1 5 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.