TDS-OFDM系統(tǒng)中快速傅里葉變換(FFT)處理器的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、在現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)中，為了充分利用日益稀缺的頻譜資源，OFDM技術(shù)成為了寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)中的主流技術(shù)，被多種無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)所采用。中國(guó)的數(shù)字多媒體/電視廣播標(biāo)準(zhǔn)(DMBT)，采用了與傳統(tǒng)OFDM技術(shù)不同的時(shí)域同步正交頻分復(fù)用系統(tǒng)(TDS-OFDM)。
　　TDS-OFDM系統(tǒng)中用PN序列填充OFDM符號(hào)間的保護(hù)間隔，無(wú)需在頻域插入導(dǎo)頻信號(hào)，進(jìn)一步提高了頻譜的利用率。其信號(hào)幀的子載波數(shù)目為3780個(gè)，系統(tǒng)中多載波的調(diào)制與解調(diào)使用378

2、0點(diǎn)FFT/IFFT處理器實(shí)現(xiàn)。作為T(mén)DS-OFDM系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵模塊之一，針對(duì)3780點(diǎn)FFT處理器的算法、結(jié)構(gòu)以及硬件實(shí)現(xiàn)方法的研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　論文對(duì)目前主要的FFT算法及其硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，分析和推導(dǎo)了各種算法的分解過(guò)程，比較了其算法復(fù)雜度和適用范圍;在FFT處理器的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)方面，論文對(duì)目前主要的兩種硬件實(shí)現(xiàn)方式——存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)和流水線結(jié)構(gòu)進(jìn)行了討論和對(duì)比。
　　論文分析和總結(jié)了

3、已有的3780點(diǎn)FFT處理器的實(shí)現(xiàn)方法，在此基礎(chǔ)上，對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行了深入的研究與優(yōu)化:
　　1.算法上，綜合運(yùn)用了庫(kù)利-圖基與古德-托馬斯兩種混合基算法，采用質(zhì)數(shù)因子優(yōu)先的逐級(jí)分解方式，降低了FFT處理器中需要存儲(chǔ)的旋轉(zhuǎn)因子數(shù)量;結(jié)構(gòu)上，基于一般混合基的存儲(chǔ)器分塊策略，得到了一種適用于3780點(diǎn)FFT的存儲(chǔ)器分配和地址生成機(jī)制，避免了FFT運(yùn)算過(guò)程中同時(shí)讀寫(xiě)多個(gè)存儲(chǔ)器塊的沖突問(wèn)題。
　　2.針對(duì)實(shí)時(shí)計(jì)算中連續(xù)數(shù)據(jù)幀的處理

4、要求，論文提出了一種新的輸入輸出地址映射方式，通過(guò)改變最后三級(jí)FFT的計(jì)算組合順序，高效地實(shí)現(xiàn)了輸入和輸出過(guò)程中的原位運(yùn)算以及連續(xù)流的數(shù)據(jù)處理。
　　3.針對(duì)FFT處理器中的運(yùn)算單元，論文提出了一種復(fù)用兩路3點(diǎn)、4點(diǎn)、5點(diǎn)和7點(diǎn)WFTA算法的運(yùn)算單元結(jié)構(gòu)，在降低處理器的硬件消耗的同時(shí)提高了數(shù)據(jù)并行度，降低了FFT的計(jì)算周期。
　　4.論文對(duì)旋轉(zhuǎn)因子乘法單元進(jìn)行了優(yōu)化研究，提出了一種改進(jìn)的高基CORDIC算法，在減少傳統(tǒng)COR

5、DIC算法的迭代次數(shù)的同時(shí)保持模校正因子為一個(gè)常數(shù)，基于該算法設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)因子乘法單元相比通用的復(fù)數(shù)乘法器方案具有更小的硬件面積和更低的存儲(chǔ)器消耗。
　　在以上的研究和優(yōu)化工作的基礎(chǔ)上，論文提出了一種3780點(diǎn)FFT處理器基于存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的高效實(shí)現(xiàn)方案，詳細(xì)討論了該處理器的整體架構(gòu)以及其中關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)方法。與已有的實(shí)現(xiàn)方法相比，該結(jié)構(gòu)在硬件規(guī)模、存儲(chǔ)器消耗和計(jì)算周期數(shù)上具有優(yōu)勢(shì)。
　　論文基于Matlab建立了3780點(diǎn)FFT