并行FFT处理器的设计与实现

发布时间：2017-07-04 19:04

  本文关键词：并行FFT处理器的设计与实现

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【摘要】：集成电路技术的逐渐成熟以及数字信号处理的快速发展使得正交频分复用(OFDM)技术已经成为通信的研究热点。在OFDM系统中，常常利用快速傅里叶变换(FFT)来实现数据的正交调制与解调，所以整个系统的设计性能的关键往往是FFT处理速度，同时其也是OFDM系统的关键子模块。所以研究和设计高速高性能的FFT处理器就显得尤为重要。 通过研究与分析快速并行的FFT算法，实现一种基于硬件仿真的高性能并行FFT算法以及基于此算法的FFT处理器。该算法是基于FFT的DIT基-4算法，结合了流水线和并行结构的特点，通过改进的无冲突地址映射算法，并行访问两个基4蝶形运算所需的8个操作数，，实现基于存储器的2个流水蝶形运算的并行处理结构。利用改进的CORDIC算法实现旋转因子的生成操作，省去了复杂的复数乘法运算。数据结构采用块浮点，增大了数据的动态范围，有效解决了FFT中运算溢出的问题。通过改进的并行FFT算法降低了处理器的实现复杂度。 对设计的处理器进行FPGA与MATLAB的联合仿真验证其正确性，同时进行了时序仿真，给出各处理器性能比较和本文设计的处理器的资源利用情况。性能评估显示了本文设计的并行FFT处理器易于实现，资源需求少，可使蝶式计算循环次数减少一半。
【关键词】：FFT处理器 地址映射算法 并行处理 CORDIC算法
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP332
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 课题背景7-9
• 1.1.1 正交频分复用技术7-8
• 1.1.2 OFDM 的核心-FFT8-9
• 1.2 研究意义和现状9-10
• 1.2.1 研究意义9-10
• 1.2.2 国内外研究现状10
• 1.3 本文内容与结构10-13
• 第二章 OFDM 传输系统和 FFT 原理概述13-23
• 2.1 OFDM 系统13-14
• 2.2 离散傅里叶变换原理14-16
• 2.3 快速傅里叶变换原理16-22
• 2.3.1 基-2 FFT 原理16-20
• 2.3.2 基-4 FFT 原理20-21
• 2.3.3 混合基-2/4 蝶形运算21
• 2.3.4 几种蝶形算法的比较21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 并行 FFT 处理器实现方法23-41
• 3.1 处理器硬件结构23-26
• 3.1.1 基于存储器结构的 FFT 处理器23-24
• 3.1.2 流水线结构的 FFT 处理器24-25
• 3.1.3 并行结构的 FFT 处理器25
• 3.1.4 阵列结构的 FFT 处理器25-26
• 3.2 操作数地址映射方法26-38
• 3.2.1 单个蝶形单元处理26-32
• 3.2.2 多个蝶形单元并行处理32-38
• 3.3 旋转因子产生方法38-40
• 3.3.1 查找表方法38-39
• 3.3.2 CORDIC 算法原理39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 并行 FFT 处理器系统设计与 FPGA 仿真41-57
• 4.1 处理器整体结构设计41-42
• 4.2 处理器各模块设计42-50
• 4.2.1 蝶形加法单元42-43
• 4.2.2 改进的无冲突并行地址产生单元43-45
• 4.2.3 优化的旋转因子产生单元45-47
• 4.2.4 溢出检测与控制单元47-49
• 4.2.5 输入输出单元49-50
• 4.3 系统验证与性能分析50-56
• 4.3.1 FPGA 与 MATLAB 联合仿真50-55
• 4.3.2 时序仿真与性能分析55-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 结论与展望57-59
• 致谢59-61
• 参考文献61-65
• 作者攻读硕士期间参加的科研项目65-66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 韩颖,王旭,吴嗣亮;FPGA实现高速加窗复数FFT处理器的研究[J];北京理工大学学报;2003年03期

2 李琛,杜明辉;DVB-T发展概况[J];电视技术;2003年10期

3 樊光辉;许茹;王德清;;基于FPGA的高速流水线FFT算法实现[J];电子工程师;2008年03期

4 谢应科,付博;数据全并行FFT处理器的设计[J];计算机研究与发展;2004年06期

5 邓珊珊;孙义;章立生;莫志锋;谢应科;;q×2~m的高速FFT处理器设计[J];计算机研究与发展;2008年08期

6 段小东;顾立志;;高性能基4快速傅里叶变换处理器的设计[J];计算机工程;2008年24期

7 石长振;杨雪;王贞松;;高性能并行FFT处理器的设计与实现[J];计算机工程;2012年02期

8 谢应科,侯紫峰,韩承德;基2×2FFT的地址映射算法[J];计算机学报;2000年10期

9 李青,王能超,郑楚光;可扩展的旋转因子表及FFT算法[J];计算机学报;2002年04期

10 伍万棱,邵杰,冼楚华;FPGA实现的基4FFT处理器高效排序算法研究[J];南京航空航天大学学报;2005年02期

本文编号：518936