数字广播通信系统中FFT的算法仿真与FPGA实现

发布时间：2017-10-03 23:18

  本文关键词：数字广播通信系统中FFT的算法仿真与FPGA实现

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【摘要】：FFT算法在数字广播通信系统的调制和解调环节中具有重要意义。数字广播通信系统系统对FFT处理器有更高性能和更快速度的要求,而高阶点数的系统性能会更好,所以在数字广播通信系统中,高阶点数的FFT处理器设计已经成为一种趋势。本文提出一种基于FPGA的32K高阶点数按频率抽取的基-8FFT算法。根据FFT算法原理以及选用的高阶点数,采用按频率抽取的基-8 FFT算法和顺序处理硬件架构；根据按频率抽取的基-8 FFT算法特点以及硬件结构,进行基于FPGA的方案设计。整个设计主要包括控制模块、状态机模块、ROM存储模块、地址变换模块、基8蝶形运算模块和溢出截位模块,对每个功能模块都进行详细的设计与实现。在实现过程中采用同址运算,对数据地址生成单元进行优化,使输入数据和输出数据共用同一个RAM,从而节约了存储空间,并且提高了系统效率。本文设计的FFT IP核在ALTERA公司的Stratix IV系列EP4SE820H40C3型FPGA开发板上进行实现。本文使用Matlab进行了算法验证,并且开发板运行正常,结果表明该IP核的功能正确,在保证运算精度和实现复杂度的同时,运算速度和硬件资源消耗上都有一定的优势,在数字广播通信系统中具有非常好的研究价值与应用前景。
【关键词】：快速傅里叶变换 现场可编程门阵列 基-8频域抽取 同址运算
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN791;TN914
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 FFT算法的发展动态10-12
• 1.3 国内外相关研究现状12-14
• 1.4 论文研究内容和章节安排14-19
• 1.4.1 课题来源14-15
• 1.4.2 课题实现方案15-16
• 1.4.3 本论文的研究内容16-17
• 1.4.4 本论文章节安排17-19
• 第二章 快速傅里叶变换算法研究与FPGA技术19-33
• 2.1 离散傅里叶变换19
• 2.2 快速傅里叶变换19-24
• 2.2.1 基2时域抽取FFT算法20-22
• 2.2.2 基-2频域抽取FFT算法22-24
• 2.3 基-8频域抽取FFT算法24-27
• 2.4 FPGA技术基础27-31
• 2.4.1 FPGA设计流程27-28
• 2.4.2 FPGA设计原则28-29
• 2.4.3 硬件描述语言Verilog HDL29-31
• 2.5 本章小结31-33
• 第三章 FFT系统硬件结构模块设计33-59
• 3.1 FFT处理器总体设计33-35
• 3.2 FFT处理器硬件架构35-39
• 3.2.1 顺序处理架构35-36
• 3.2.2 并行处理架构36
• 3.2.3 流水线级联架构36-37
• 3.2.4 阵列架构37-38
• 3.2.5 FFT处理器架构的选择38-39
• 3.3 地址变换模块39-46
• 3.3.1 RAM读写地址变换39-45
• 3.3.2 旋转因子地址45-46
• 3.4 基-8蝶形运算模块46-49
• 3.5 状态机模块49-51
• 3.6 ROM存储器模块51-54
• 3.7 控制模块54-55
• 3.8 溢出截位模块55-57
• 3.9 本章小结57-59
• 第四章 FFT处理器系统测试59-69
• 4.1 系统总体测试方案59-60
• 4.2 系统功能验证60-64
• 4.3 FFT处理器占用资源分析64-65
• 4.4 FPGA上板验证65-67
• 4.5 本章小结67-69
• 第五章 总结与展望69-71
• 致谢71-73
• 参考文献73-75

【参考文献】

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本文编号：967295