In this work, we present the \emph{twiddless fast Fourier transform (TFFT)}, a novel algorithm for computing the $N$-point discrete Fourier transform (DFT). The TFFT's divide strategy builds on recent results that decimate an $N$-point signal (by a factor of $p$) into an $N/p$-point compressed signal whose DFT readily yields $N/p$ coefficients of the original signal. However, existing compression-domain DFT analyses have been limited to computing only the even-indexed DFT coefficients. With TFFT, we overcome this limitation by efficiently computing both \emph{even- and odd-indexed} DFT coefficients in the compressed domain with $O(N \log N)$ complexity. TFFT introduces a new recursive decomposition of the DFT problem, wherein $N/2^i$ coefficients of the original input are computed at recursion level $i$, with no need for twiddle factor multiplications or butterfly structures. Additionally, TFFT generalizes the input length to $N = c \cdot 2^k$ (for $k \geq 0$ and non-power-of-two $c > 0$), reducing the need for zero-padding and potentially improving efficiency and stability over classical FFTs. We believe TFFT represents a \emph{novel paradigm} for DFT computation, opening new directions for research in optimized implementations, hardware design, parallel computation, and sparse transforms.


翻译:本文提出了一种新颖的N点离散傅里叶变换(DFT)计算算法——无旋转因子快速傅里叶变换(TFFT)。TFFT的分治策略基于最新研究成果,该成果将N点信号(以因子p)抽取为N/p点压缩信号,其DFT可直接得到原始信号的N/p个系数。然而,现有压缩域DFT分析仅限于计算偶数索引的DFT系数。通过TFFT,我们克服了这一限制,能够在压缩域中以O(N log N)复杂度高效计算偶数索引与奇数索引的DFT系数。TFFT引入了一种新的DFT问题递归分解方法:在第i层递归中计算原始输入的N/2^i个系数,且无需旋转因子乘法或蝶形结构。此外,TFFT将输入长度推广至N = c·2^k(其中k ≥ 0,c > 0为非2的幂次),减少了对零填充的需求,并可能较经典FFT算法在效率与稳定性方面有所提升。我们认为TFFT代表了DFT计算的一种新范式,为优化实现、硬件设计、并行计算及稀疏变换等领域的研究开辟了新方向。

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