LTE系統(tǒng)中FFT的研究與DSP實現(xiàn)
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使用C語言編寫主函數(shù)，匯編語言編寫FFT算法的實現(xiàn)函數(shù)。程序中假設(shè)輸入數(shù)據(jù)最大長度為1 024，由于DSP C6455可以直接存取處理32 bit，所以在內(nèi)存中定義了長度為8 192 bit作為存放輸出序列的內(nèi)存空間。為了提高運算精確度，輸入數(shù)的實部和虛部分別占用一個字，在程序中進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘操作是采用匯編指令MPYHI。內(nèi)存定義了長度為2 048 bit的Tempsequence作為存放倒序序列，并且建立了2張旋轉(zhuǎn)因子查找表，分別為Wr和Wi。
外循環(huán)中，在每次內(nèi)循環(huán)之前從輸入比特序列中取出32 bit放入一個寄存器，作為一個內(nèi)循環(huán)的輸入，內(nèi)循環(huán)結(jié)束后，取下一個32 bit輸入比特更新這個寄存器。
內(nèi)循環(huán)中，計算蝶形過程采用查表的方式。對于每一級，計算出需要的旋轉(zhuǎn)因子個數(shù)以及相同旋轉(zhuǎn)因子相距的間隔。計算蝶形過程時，首先提取出X(k)，根據(jù)相同旋轉(zhuǎn)因子間隔找到X(k+B)完成蝶形計算?？紤]到旋轉(zhuǎn)因子的對稱性，在內(nèi)存中存放旋轉(zhuǎn)因子時只存放一半，剩余的數(shù)據(jù)根據(jù)對稱性進(jìn)行處理。圖2給出了FFT算法實現(xiàn)計算流程圖。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/149952.htm
按時間抽取法的FFT輸入序列是倒序，輸出序列是自然順序；按頻率抽取法的FFT輸入序列是自然順序，輸出序列是倒序的。不管采用哪種方法進(jìn)行FFT計算，都需要倒序處理。倒序是整個FFT計算的重要部分，進(jìn)行匯編程序時，按自然順序?qū)⑤斎霐?shù)據(jù)存入到存儲單元內(nèi)，通過變址運算，將自然順序的序列按時間抽取法要求進(jìn)行倒位。
重新排序之前，存儲單元Y中依次存放輸入數(shù)據(jù)，I表示當(dāng)前輸入數(shù)據(jù)比特的順序數(shù)的十進(jìn)制數(shù)值，I的取值從0到N-I；J表示當(dāng)前倒序數(shù)的十進(jìn)制數(shù)值。輸入序列的第一個和最后一個數(shù)的位置不需要倒序處理，完成倒序的外循環(huán)的次數(shù)為N-2。為了保證調(diào)換數(shù)據(jù)的正確性，需要檢測一下是否IJ，只有當(dāng)IJ，才將Y(I)與Y(J)的內(nèi)容互換。形成倒序數(shù)J以后，就可以實現(xiàn)變址功能，按照自然順序存放在存儲單元的數(shù)據(jù)重新按照倒序排列。圖3給出了實現(xiàn)倒序的匯編流程圖。
3 性能分析與總結(jié)
在DSP軟件實現(xiàn)中，通過指令并行，盡量優(yōu)化程序循環(huán)體，減少或消除程序中的’NOP’指令[6]。通過程序仿真運行，得到統(tǒng)計結(jié)果如表1所示。
從表中可以看出，當(dāng)運用TMS320C64×DSP芯片實現(xiàn)時，由于處理器的超高主頻一般為1 GHz，一個指令周期耗時為1 ns，其運算速率非?？?，完全可以滿足實時性信號處理。因此，采用旋轉(zhuǎn)因子查表法的實現(xiàn)方案不僅簡化了程序?qū)崿F(xiàn)方法，還減少了模塊程序代碼編寫，節(jié)約了系統(tǒng)存儲空間。
本文提出了一種簡單有效的FFT算法實現(xiàn)方案，詳細(xì)介紹了算法在DSP的實現(xiàn)方法，并在TMS320C64x芯片上加以實現(xiàn)。程序運行結(jié)果表明，該算法能夠滿足TD-LTE系統(tǒng)的需求，具有可行性和高效性。該方案已應(yīng)用于LTE-TDD無線綜合測試儀表的開發(fā)中。
參考文獻(xiàn)
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