高吞吐率可配置FFT处理器IP核的设计与VLSI实现

针对一种新型的OFDM系统算法,设计了一款具有高吞吐率可配置的FFT处理器IP核.在现有算法的基础上,提出了一种优化的设计架构,并对各个功能模块特别是存储单元、复数乘法器和控制逻辑进行了优化设计.通过基于Verilog HDL的参数化模块设计和模块复用技术,最大限度地提高数据吞吐率,实现了FFT处理器点数的可配置功能.Vertex-Ⅱ Pro FPGA验证结果表明,对于256点定点16位符号数复数FFT运算,该FFT处理器最高工作频率为106 MHz,系统数据吞吐率达到了51.3 MS/s,延时仅为255个时钟周期.     

一种应用于DC-OFDM系统的FFT处理器设计

设计了一种应用于双载波正交频分复用(DC-OFDM)无线通信系统的高速、低功耗快速傅里叶变换(FFT)处理器.为降低传统并行架构带来的硬件实现开销,提出了一种新型的结合FFT分解的多路并行架构,有效减少了实现所需的乘法器和加法器数目,在提高处理器数据吞吐率的同时,进行了芯片面积的优化.另外,采用提出的处理单元实现不同的基运算,并对基-2、基-22、基-23、基-24不同架构下的定点FFT运算所需的硬件开销进行定量分析,以选择最优的基结构.最后,介绍了旋转因子乘法器的设计.设计实现的128点FFT处理器采用SMIC 0.13μm CMOS工艺,芯片面积为1.44 mm2,最大数据吞吐率达到1GS/s,在典型工作频率500MS/s下的功耗为39.5mW.与现有其他128点FFT处理器相比,减小了面积,节约了功耗.     

基于多核架构适用于LTE标准的FFT算法研究与实现

基于多核架构提出了一种适用于长期演进技术(LTE)下行链路128～2048/1536点快速傅里叶变换(FFT)计算的算法,并进行了仿真.利用多核结构将FFT算法进行并行划分,采用流水线并行和数据并行的结构,减少运行时间.同时将该算法基于一块使用TSMC 65nm工艺制成的多核芯片上实现,在750MHz的工作频率下,计算128～2048/1536点FFT的芯片实测功耗为282～366mW,能量效率为每点35.4～84.33nJ.与其他设计相比,运行速度最多能提高近6倍,计算大点数FFT时,能量效率可提高约20%.     

任意点存储器结构FFT处理器地址策略

提出一种针对任意点数运算的并行地址无冲突的存储器结构的FFT处理器.该方法利用高基底的分解方法减少整体计算时钟周期,以及小基底互联的多路延迟交换结构降低计算引擎的复杂度.该方法可以将存储器结构FFT处理器中的几个重要特性如连续帧处理模式,多点数计算和并行无地址冲突等特点集成在一起.另外,素因子FFT算法也被运用到该处理器当中用以降低乘法器个数和蝶形因子存储,以及满足任意点数的计算需求.设计了一种统一的基-2,3,4,5的Winograd算法的蝶形计算单元用以降低计算复杂度.实验仿真结果表明,本FFT处理器在122.88 MHz工作频率下功耗只有40.8 mW,非常适合LTE系统的应用.      

并行数据FFT/IFFT处理器的设计

针对采用快速傅里叶变换(FFT)技术的多种应用场合,在分析基-2及基-4按时域抽取Cooley-Turkey算法特点的基础上,提出一种高性能FFT/IFFT处理器的硬件设计架构.通过改进基-4蝶形单元,可进行形如2的幂次方点数的FFT/IFFT运算.该结构能够并行地从4个存储器中读取蝶形运算所需操作数.仿真结果表明,该结构可以运用于对面积和速度要求较高的应用场合.     

基于OFDM技术FFT的FPGA研究

本文对快速傅立叶变换,基本运算单元,蝶形运算的位数,8k点FFT实现,FFT模块实现IFFT等几方面阐述了基于OFDM技术的FFT的设计思路,给出了FFT实现的总体框架,并对存储器的控制,运算模块,FFT的地址,旋转因子,数据的锁存进行了硬件的设计,通过Matlab工具箱中的FFT函数进行了仿真.     

基于FPGA的块浮点FFT的实现

在分析基-2 FFT算法的基础上,提出一种用FPGA实现FFT的方法.用块浮点机制,动态扩大数据范围,在速度和精度间得到折衷;模块化设计,易于实现更多点数的FFT运算.采用Verilog语言编程实现,在Quartus II和Modelsim平台下进行逻辑综合和时序仿真,时序分析结果与Matlab计算结果相比较验证了程序的正确性.     

基于CPLD实现可扩展(I)FFT处理器的设计

提出了基于CPLD(复杂可编程逻辑器件)实现傅立叶变换点数可灵活扩展的高速FFT处理器的结构设计以及各功能模块的算法实现,包括高组合数FFT算法的流水线实现结构、读/写RAM地址规律、补码实现短点数FFT阵列处理结构以及补码实现CORDIC(坐标旋转数字计算机)算法的流水线结构等,输入数据速率为20 MHz时,1024点FFT运算时间约为50 us.     

并行组合映射序列扩频通信方式

提出了并行组合映射序列扩频通信方式(PC—MSSS)，分析了系统的并行多路传送能力及其实现方法，对系统的并行传送能力进行了深入研究。研究表明在不降低系统性能的情况下，能够较大地提高系统的并行传送能力。在满足一定数据速率的条件下，通过对3路数据进行2bit预编码可以使系统的传送能力达到Ntot 3路。当组合数较大时,接收系统的解调路数将大大增加，使得接收系统的复杂度提高。     

正交频分复用原理及应用分析

OFDM的基本思想是将所要传输的数据流分解成多个比特流，每个子数据流具有低得多的传输比特速率，并且用这些数据流去并行调制多个载波。由于符号持续时间的加长，因而它对多径时延扩展有较强的抵抗力，是对高速数据传输的一种潜在的解决方案，本着重讨论了OFDM基于FFT算法实现多载波调制的原理以及OFDM中的信道均衡技术，最后介绍了OFDM在HDTV传输系统和HFC网中的应用。