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．     

一种FFT处理器的地址生成算法

通过对8点基2按时间抽取-快速傅里叶变换(DIT-FFT)、按频率抽取-快速傅里叶变换DIF-FFT流图的分析,总结出连续参加蝶形单元运算结点数据和旋转因子的地址产生规律.提出一种基2 FFT处理器中结点数据地址和旋转因子地址快速生成算法.该算法只需通过对几个相关寄存器进行移位操作,即可快速生成蝶形运算单元结点数据和旋转因子的地址.     

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.     

实时可重配置FFT处理器的ASIC设计

设计一种能够完成4,16,64,256或1 024点复数快速傅里叶变换(FFT)处理器芯片.16,64点运算采用基-4级联流水线结构,256,1 024点采用二维运算结构,数据采用块浮点表示.使用Synopsys公司的综合及布局布线工具在SMIC CMOS 0.18 μm工艺上进行ASIC实现.该处理器芯片在100 MHz时钟频率连续工作时,处理一组1 024点FFT序列需要24.8 μs,每隔10.24 μs输出一组1 024点运算结果.该处理器芯片已应用于某宽带数字接收机中.     

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的并行实序列FFT算法研究与实现

快速傅里叶变换(FFT)算法的优劣直接影响信道化接收机的性能.文章围绕信道化接收机中的FFT模块进行研究,提出了一种可以对数据进行并行处理的FFT算法.并根据实际工程应用要求,将目前普遍采用的复序列运算改为实序列运算.文章以MATLAB软件进行理论运算,在现场可编程逻辑门阵列(FPGA)芯片环境下用Model Sim软件进行逻辑功能仿真,两者结果进行比较后表明,文中设计的算法结果正确,逻辑资源利用率高,完全符合要求.     

局部流水FFT处理器地址产生和系数存储负载的设计

快速傅立叶变换(FFT)是数字信号处理中一种非常重要的算法,局部流水结构是一种实现嵌入式实时FFT处理器设计的有效结构。针对局部流水 FFT处理器,主要推导了基于基16 FFT第一地址生成公式的转换,并与我们提出的地址产生方法、操作数地址生成方法、系数存储负载策略及系数地址生成方法进行了对比分析。为有效解决局部流水结构 FFT处理器的数据流控制问题提供参考。     

一种快速FFT处理器的地址生成方法

研究一种适用于VLSI设计的高速、低功耗快速傅里叶变换(FFT)处理器中操作数与旋转因子的地址快速生成方法.通过引入r进制数(r＝2,4,8,...)的概念对离散傅里叶变换(DFT)算法进行重新推导,并利用r进制数的运算规则得出了一种新的基r数的固定点与可变点长Cooley-Tukey FFT算法的地址快速生成方法.该方法还进一步减少了旋转因子的读取次数,并对可变点长FFT处理器中旋转因子的存储容量进行了压缩.     

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.     

基于DSP的实数序列FFT算法探讨

傅里叶变换是数字信号处理中最基本的信号分析手段.对于实际应用中的实数序列,本文给出了FFT变换的基本理论和蝶形结流程图参数,分析了DSP汇编语言实现的步骤和关键指令.理论分析和实验验证的综合改革教学,在取得更好的教学效果的同时,培养了学生的工程实践和创新能力.     

基于FFT的傅里叶光谱Matlab仿真分析

采用迈克尔逊干涉装置测定了钠光灯和汞灯的干涉图,利用傅里叶光谱中存在的干涉图和光谱图的变换关系,通过快速傅里叶变换（FFT）的方法分析了钠光灯和汞灯的辐射光谱.Matlab仿真分析结果表明,采用傅里叶变换光谱可以清晰地展现辐射源的辐射光谱.     

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%.     

基于超标量处理器的高效FFT映射方法

针对超标量处理器的结构特点,研究新的映射方法,实现高效FFT运算.对现代超标量结构处理器进行建模,分析FFT算法在其上执行情况,得出内存访问是FFT算法执行的关键点.并进一步对FFT的内访问过程进行建模分析,最终实现了一种基于cache优化的高效FFT映射方法,该方法将FFT进行拆分实现,充分发挥了cache的作用,进而提高了处理性能.最后在ADI公司的TS201数字信号处理器上,以该映射方法为指导实现了基2FFT算法,实验结果显示在处理点数超出cache容量时,本映射方法可以大幅度提高处理性能.      

大规模网络中基于FFT的呼叫阻塞率的快速算法

在大规模网络条件下,Kaufman提出的一维递推快速呼叫阻塞率（CBP）算法由于其呼叫阻塞率的计算将导致系统计算溢出,改进的Kaufman方案虽然消除了计算溢出,但是其计算时间随网络规模的变大呈指数增长．有鉴于此,文中提出了一种基于快速傅立叶变换（FFT）方法和计算溢出避免预处理机制的呼叫阻塞率快速计算方法．仿真结果表明,该算法消除了计算溢出且降低了计算复杂度,具有计算简单、无误差、速度快的优点．     

基于FPGA的4K点基-16 FFT电路的设计

介绍了一种基于FPGA的4096点基-16FFT算法的实现方法。用Verilog语言完成系统设计描述,经过编译、综合和下载,给出了仿真测试的结果。本文采用块浮点和循环存储结构,避免了溢出和节省了大量的硬件资源。实验结果表明,该方法在保证了运算精度和实现复杂度的同时,使运算速度相对于基-4算法提高了一倍。     

一种高性能FFT蝶形运算单元的设计

基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺标准单元库,设计了一种高性能快速傅立叶变换蝶形运算单元.蝶形运算是快速傅立叶变换的核心,单元采用时间抽取的快速傅立叶变换基2算法、并行全流水结构,对IEEE 754单精度浮点数构成的复数进行处理,并可在同一个快速傅立叶变换处理器中并行扩展使用.逻辑综合与版图综合后的报告显示单元的核面积为1.96 mm2.仿真结果表明,单元能够稳定运行在200 MHz时钟下,输出数据误差小,使用一个该单元的快速傅立叶变换处理器完成1 024点数据运算需时27.6 μs,其速度、精度及面积完全达到了设计指标.