基于CORDIC算法的高性能FFT设计与实现

发布时间：2021-10-07 06:51

　　本文设计并实现一种基于CORDIC算法的高速可配置FFT处理器,用于星载合成孔径雷达（SAR）星上数据实时自主处理系统。SAR系统需要处理的数据量、运算量都非常巨大,并要求达到准实时甚至全实时的成像处理速度,因此对FFT处理器提出了高速、实时、大点数的运算要求。本文所设计的FFT处理器能够计算64～8K共8种点数的复数FFT运算,其实部、虚部均为16bits。采用CORDIC算法实现FFT的复数乘法,将复杂的乘法运算用一系列简单的加法、移位操作来实现,从而降低了运算设计的复杂性,提高了电路的工作频率。采用四个基4蝶形单元并行处理的结构,内部为流水线的工作方式,有效提高了FFT处理器的运算速度。为实现对采样信号数据的实时处理,使用了乒乓RAM结构和内部倍频的方式。运算数据采用块浮点格式,增大了数据的动态范围,有效解决了FFT中的数据溢出问题,以相当于定点格式的资源和运算量达到了更高的计算精度。在CORDIC乘法器设计中,本文提出了一种简单便捷的旋转因子产生方法,无需额外的ROM进行存储,节省了大量的硬件资源。为实现16个数据并行读写,采用SRAM分块的思想,提出了一种适合16点并行读写的... 

【文章来源】：南开大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：112 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

SAR成像原理图

(2.718logZN一2)N+2为了清晰地看出它们在运算量上的差异，将表中数据在Matlab中做图，如图2.n所示。森如哀图2.n几种蝶形算法的运算量比较从图中不难看出:从基2到基4，乘法、加法的运算次数都发生了比较大的改变，而从基4到基8，乘法运算次数减少较为明显，加法运算次数改变幅度不大，而从基8到基16，乘法、加法的运算量几乎相同。在以上这些算法中，基2算法显然是最容易控制的，硬件实现最简单，基4算法的控制相对复杂一些，但仍然具有和基2算法的可类比性。而基8与基16算法的控制复杂度与基4相比

基4算法在FFT处理实现中具有最高的性价比，因此在本设计中将采用基4DIT-FFT算法实现蝶形单元运算。基4算法较基2算法运算量减小的比例如图2.12所示，图中y轴为基4算

【参考文献】：
期刊论文
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[3]高速FFT芯片设计及结构研究[J]. 黄宁,朱恩,荣瑜.  电子器件. 2008(02)
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博士论文
[1]高速高性能FFT处理器的VLSI实现研究[D]. 韩泽耀.浙江大学 2002

硕士论文
[1]1024点复数专用FFT处理器的ASIC实现[D]. 汪润来.电子科技大学 2007



本文编号：3421561