乘法器复用的多路FFT处理器研究与设计

发布时间：2020-04-05 13:18

【摘要】：随着微电子技术的快速发展,复杂的数字信号处理技术正被应用于各个领域,特别是在通信技术中应用越来越广泛,FFT算法已成为通信中不可或缺的一环。近些年,通信技术对高速和实时性要求越来越高,为了满足通信口益增长的通信需求,OFDM和MIMO融合的趋势已是大势所趋,OFDM技术可以提高频谱利用率,MIMO技术可以成倍提高系统容量。由于两者的融合,关于FFT的研究也逐渐由单路FFT向可配置的多路FFT方向发展,目前很多通信协议中都已应用到可配置的多路FFT,如LTE协议。 本文对FFT处理器进行了详细研究,研究了当前各种重要算法和结构。研究者们对于FFT算法的研究已很成熟,很难取得突破,所以本文从结构和实现角度去研究FFT处理器。本文结合算法研究不同FFT处理器结构的特点,重点研究了流水线结构：MDC和SDF结构。为了满足低面积的应用需求,选择以SDF为基本结构进行优化,设计了两种低面积多路FFT处理器结构,简称为结构A和结构B。结构A基于基-24算法,结构B基于基-8和基-16算法,虽然算法不同,但都是通过数据流控制策略实现多路FFT处理器中常系数乘法器的复用,提高乘法器利用率,减少乘法器的使用,以达到减少而积和功耗的效果。文中对结构A和结构B以及其他典型结构进行了比较。 本文选择结构B为基本结构,对LTE中的可配置FFT处理器进行了设计,根据LTE中的协议,选择合适的算法。在具体设计LTE中可配置FFT处理器时,将整体设计分为数据流和控制流两部分,有利于实现和调试,数据流工作在30.72MHz,将主要的存储器部分工作在122.88 MHz的同步时钟频率上。以保证功能和降低面积为目标,合理拆分合并存储器,选择合适类型的RAM,提高RAM的利用率,达到复用RAM和降低芯片而积的日的。旋转因子采用1/8域表示,提高旋转因子的利用率,减少ROM的使用。最终设计了LTE中的低而积可配置FFT处理器,并且该处理器具有很好的可配置性,不仅可以根据LTE协议选择合适长度的FFT,还从信噪比和功耗角度向外部提供了可配置性。 本文最后搭建FPGA测试平台,对设计的LTE中可配置FFT处理器进行了实现、验证与测试,最终实现的FFT处理器在Xilinx开发板上测试通过。
【图文】：

无线通信中频谱资源有限，提高频谱利用效率口趋重要，正交频分多路复用技术(oFDM)技术具有高频带利用率和高数据传输能力等特点，已成为无线通信技术中的研究热点，其系统收发机的典型系统如图1所示。OFDM与普遍应用的频分复用 (FDM)技术相似，把高速的数据流通过串并转换，分配到速率相对较低的若干个子信道中进行传输，不同的是OFDM技术更好地利用控制方法，使频

正交频分复用(OFDM)多载波调制技术图1一2:FDM与OFDM带宽利用率的比较[2]oFDM系收发器的典型框图如图1一3所示〔2]，上半部分对应于发射机链路，下半部分属于接收机链路。插插插插插插插插插插插插插插入导导导导导导 导导导导编编码码码交织织织调制制制 频 频频串并并 并IFFTTT加加加加加 加加加 加加窗、循环前前前前前前 RRRFFFFFDAAAAA缀 缀缀并串串朴口一一七遥诬}一诬画解调去去去 去去循环环 AAADDDDD前缀 缀 并并串串 串 FFTTT图1一 3OFDM系统的基带收发机[21从信息论的角度已经证明13][4]，，多天线技术可以大大增加无线通信系统的容量，并改善无线通信系统的性能，非常合适4G通信系统中高速率业务的要求。因为多输入多输出(MIMO， multipleinputmultipleoutput)技术可以在不打’一展频带
【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP332;TN919.3

【参考文献】

相关博士学位论文 前1条

1 韩泽耀;高速高性能FFT处理器的VLSI实现研究[D];浙江大学;2002年

相关硕士学位论文 前4条

1 胡德俊;FFT处理器的设计与实现[D];合肥工业大学;2006年

2 汪润来;1024点复数专用FFT处理器的ASIC实现[D];电子科技大学;2007年

3 孙一;1024点浮点FFT处理器的研究与实现[D];中国科学技术大学;2009年

4 董兆亮;OFDM通信系统中FFT处理器的电路实现[D];复旦大学;2009年

本文编号：2615068