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.     

基于FPGA的R-64 FFT处理器的实现

快速傅里叶变换(FFT)处理器是大多数数字信号处理和数字通信系统的关键部件.文章实现了一种4 k(4 096)点改进的R-64(基-64)FFT处理器,相对于其他 R-4的流水线结构,具有占用资源更少、控制更简单等特点.该FFT处理器采用浮点数制流水线结构,能够连续处理输入数据,对R-4处理单元的改进减少了62.5%的复数加法器;该FFT处理器基于FPGA的系统时钟能够达到89 MHz,数据吞吐量为4 096 point/46 μs.     

基于FPGA的实时PFFT处理器的高效实现

摘要：
提出了一种在现场可编程门陈列（FPGA）器件上高效计算实时离散傅里叶变换（DFT）的处理器.该处理器采用实时质因子傅里叶变换（PFFT）算法实现,应用级联流水架构来获得实时处理能力;利用基于查找表（LUT）的分布式算法来获得与FPGA器件基本逻辑单元适配的特性;利用质数点DFT的循环卷积特性来显著降低LUT的规模.根据该方法,设计了一个16位、1 105点的实时PFFT处理器,并在Xilinx Virtex5 FPGA平台上进行了实现验证.结果表明,该处理器达到了比现有1 024点快速傅里叶变换（FFT）更少的资源占用和更高的资源利用效率.
关键词：

中图分类号： 文献标志码： A     

可变2n点流水线FFT处理器的设计与实现

设计一种可以连续计算N点复数序列傅里叶变换(FFT)的流水线结构处理器,其序列长度N(为2的幂)可变.流水线结构由乒乓存储器将基本运算模块级联而成,对输入数据的顺序以及流水运算的级数加以控制便可计算不同长度序列FFT.给出了由序列长度控制输入数据倒序、旋转因子寻址以及数据输出的实现方法.数据采用块浮点表示,提高了运算精度.用硬件描述语言VHDL在寄存器传输级(RTL级)进行描述,并在单片FPGA上实现.该芯片可工作在80 MHz,连续计算时,处理长度为1 024点的序列仅需12.8 μs.     

FFT处理器的高密度可编逻辑器件实现

为了提高快速离散傅立叶变换（FFT）的处理速度,研究了一种宜于高密度可编逻辑器件（CLPD）实现FFT处理器的硬件结构,并利用CPLDFLEX10K设计和实现了128点FFT单片处理器,系统的仿真表明,该处理器运算结果正确,在系统时钟频率为20MHz时,128点复数FFT处理器的计算时间小于230us。研究表明：CPLD与FFT的结合将提高FFT的处理速度,从而使FFT的应用更加广泛。     

超高速FFT处理器的研究

提出了在现场可编程门阵列(FPGA)上实现512点基-8快速傅里叶变换(FFT)算法的设计方案.方案采用了单芯片超高速的FFT处理器结构,满足了实时信号的处理要求.通过采用基-8算法、流水线结构以及32位的浮点数据,提高了FFT的运算速度并减少了FPGA内部的资源占用.本设计方案在100MHz的时钟下,完成了512点基-8 FFT运算需要,满足了高速数字信号处理的要求.     

实序列的FFT计算机程序

离散富里叶变换(DFT)是数字信号处理中一个非常重要而又经常遇到的内容,它很容易在数字计算机上用快速富里叶变换(FFT)方法实现.在一般情况下,不论时间序列是实数或是复数,其频谱都是复值的,因此在用标准计算机程序进行N 点FFT 运算时,需要有2N 个存贮单元.如果时间序列是实序列,就可以利用实序列的某些性质来简化程序.通常有两种方法实现实序列的FFT 运算:一是利用N 点变换同时计算两个N 点实序列的频谱.一是用N 点变换计算一个2N 点实序列的频谱。     

基于ASIC的128点FFT处理器的设计

所研究的芯片是128点定点FFT处理器,该处理器主要应用于超宽带无线通信系统.采用一种适合于128点快速傅里叶变换(FFT)的混合基-22/2的按频率抽取算法,并在此基础上设计一种并行运算与流水线结构相结合的硬件系统.详细描述了系统状态机的设计,最终实现了一个满足时序和设计工艺要求,达到了以下指标:工作频率66 MHz,芯片面积3.54 mm2,功耗为71.6 mW的高性能的FFT的IP处理器核.     

FPGA同步设计及实现

介绍了FPGA设计中的同步设计技术及实现,给出了FFT运算实例,比较了采用FPGA同步设计前后FFT运算速度的不同,通过比较采用同步设计前后FFT运算速度的不同,可以看出合理采用FPGA同步设计技术可以大大提高系统工作频率.     

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FPGA的数字幅频均衡器的设计

本系统利用FFT快速傅里叶变换技术,完成20Hz～20kHz信号从时域到频域的变换.系统采用FPGA＋MSP430单片机的双核协同工作方式;其中,FPGA作为核心处理器完成FFT快速傅里叶变换,包括各个频点的峰值取样及幅频均衡和处理后的信号重建;而超低功耗单片机MSP430作为协处理器提供友好的人机显示界面,两个处理器能够相互结合工作,各发挥其优点,因此较出色地完成了数字幅频均衡功能.经调试并实测,效果良好.     

一种雷达信号侦察处理器的设计与实现

研究一种基于FFT/IFFT、全FPGA实现、环形结构的电子战数字接收机信号处理器.该处理器由4片FPGA分别实现高速数据传输接口、FFT/IFFT运算及信号的时/频域检测,FPGA以分布式、多总线、并行、流水方式工作.可检测最多4个同时到达的脉冲雷达信号的载波频率及脉冲描述字等参数,当采用256 K(1 K=1024)点的FFT变换3、2 K点的IFFT变换时,检测出4个信号的典型用时约20 ms.由一块板卡完成了数据的接收、运算和时频域信号检测等工作.     

FPGA同步设计及实现

介绍了FPGA设计中的同步设计技术及实现,给出了FFT运算实例,比较了采用FPGA同步设计前后FFT运算速度的不同,通过比较采用同步设计前后FFT运算速度的不同,可以看出合理采用FPGA同步设计技术可以大大提高系统工作频率．     

FFT复小波及在设备故障信号分析中的应用

提出一种在频域用数字滤波器定义复小波和展缩小波基,用FFT实现复小波变换的算法。该算法可通过控制滤波器的频率截止特性来生成不同特性的小波函数;通过控制滤波器截止频率位置来改变离散小波变换的频率分辨率。     

FPGA实现高速加窗复数FFT处理器的研究

研究采用FPGA设计高速专用FFT处理器的实现方法，使处理器能对复数数据顺序进行加窗、FFT及模平方运算．本设计具有4个特点：设计实现了只用一个运算单元进行以上3种运算的方案，有效地节省了逻辑资源；采用流水方式提高了系统的处理速度，使通信、计算、存储等操作协调一致；采用块浮点算法使系统兼有定点运算速度高与浮点运算精度高的特点；采用TMS存储模式，降低了对外围电路的速度要求．该设计方法可以广泛应用于高速数字信号处理领域．     

基于FFT的直扩系统中窄带干扰抑制技术研究与实现

针对直接序列扩频系统中窄带干扰问题,介绍了基于FFT的干扰抑制算法.根据直接序列扩频信号与窄带干扰信号在频域能量分布不同这一特性,利用快速傅立叶变换实现窄带干扰信号的实时检测和抑制.采用VHDL硬件描述语言对算法进行基于FPGA实现的可综合的描述.最后在硬件测试平台上进行性能测试,结果表明设计能有效抑制直接序列扩频系统中的窄带干扰.