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          基于FPGA的可配置FFT_IFFT處理器的設(shè)計與實現(xiàn)

          作者: 時間:2013-05-13 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          目前,正交頻分復(fù)用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)已經(jīng)成為未來寬帶無線接入系統(tǒng)的基本實現(xiàn)技術(shù)之一,其抗多徑衰落和高頻帶利用率的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)中,是解決高速數(shù)據(jù)在無線信道中傳輸?shù)氖走x方案[1]。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/189610.htm

          式(4) 表明首先對X[k] 取共軛, 然后對其進(jìn)行FFT變換, 對其結(jié)果再取一次共軛, 乘因子1/N, 這樣就實現(xiàn)了IFFT 與FFT 處理模塊的復(fù)用。

          2 FFT/IFFT 設(shè)計

          2.1 FFT/IFFT 整體結(jié)構(gòu)

          FFT/IFFT 整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。圖中, 基4 蝶形單元主要完成輸入的4 路并行計算。OFDM數(shù)字基帶數(shù)據(jù)流需要高速連續(xù)處理[3], 故FFT 處理系統(tǒng)在輸入、輸出均采用了乒乓處理, 共需要4 組存儲單元,一組存儲單元需要4 塊RAM;RAM 地址產(chǎn)生單元主要

          生成存儲單元寫入及讀出數(shù)據(jù)的地址, 數(shù)據(jù)選擇模塊主要完成了乒乓操作RAM 的數(shù)據(jù)選擇;ROM 及其地址產(chǎn)生單元主要在控制單元的控制下將旋轉(zhuǎn)因子送入蝶形單元, 配置單元控制不同點(diǎn)數(shù)的數(shù)據(jù)流操作及其相應(yīng)地址配置。

          處理器是OFDM系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理的核心單元,是OFDM系統(tǒng)中數(shù)據(jù)正交調(diào)制和解調(diào)的關(guān)鍵。本文設(shè)計實現(xiàn)了一種用于P2P移動無線通信手持終端產(chǎn)品,采用單碟形4路并行結(jié)構(gòu),兼容802.11g協(xié)議,處理器,在處理速度、實現(xiàn)面積、功耗方面均滿足802.11g系統(tǒng)及手持移動無線通信終端的要求。

          2.2 FFT/IFFT可配置方案

          由基4算法分析可知,要分別完成1 024、256、64點(diǎn)的FFT計算,需要的迭代級數(shù)分別為5、4、3級。由于1 024點(diǎn)的FFT運(yùn)算可分解為4個256點(diǎn)的FFT運(yùn)算,而256點(diǎn)的FFT運(yùn)算又可分為4個64點(diǎn)的FFT運(yùn)算,64點(diǎn)的FFT運(yùn)算經(jīng)過3級迭代就可求出??梢酝ㄟ^簡單的模式控制實現(xiàn)多點(diǎn)數(shù)的配置,如圖2所示。其中5級蝶形計算單元,每級蝶形單元結(jié)構(gòu)一致,采用順序蝶形計算,當(dāng)選擇模式0時,數(shù)據(jù)直接送入第一級,進(jìn)行1 024點(diǎn)的5級運(yùn)算;選擇模式1時,數(shù)據(jù)通過選擇器跳過第1級,數(shù)據(jù)送入第2級,從而完成256點(diǎn)的4級迭代運(yùn)算;選擇模式2時,數(shù)據(jù)通過選擇器跳過第1級和第2級,數(shù)據(jù)送入第3級,從而完成64點(diǎn)的三級迭代運(yùn)算。這樣就可以正確簡單地實現(xiàn)系統(tǒng)要求的配置要求。

          2.3 基本蝶形運(yùn)算單元設(shè)計

          蝶形運(yùn)算單元的設(shè)計是整個FFT/IFFT處理器設(shè)計的關(guān)鍵。完成蝶形運(yùn)算的一次復(fù)數(shù)乘法包含4次實數(shù)乘法和2次實數(shù)加、減法,如果將乘數(shù)擴(kuò)大1位,可將計算化簡為3次實數(shù)乘和5次實數(shù)加/減法。為了提高處理速度,本設(shè)計采用四級流水線處理方式,有效地減小了關(guān)鍵路徑時延。蝶形單元的數(shù)據(jù)從RAM輸入及輸出到RAM需要2個時鐘周期,這里引入2級流水;對輸入數(shù)據(jù)的實部和虛部分開并行計算,一次復(fù)數(shù)乘法只需3個乘法累加器即可完成,用4個加法器及4個減法器即可完成基4蝶形單元后續(xù)數(shù)據(jù)處理,再次引入二級流水。整個蝶形單元處理時間為4個周期,采用四級流水線結(jié)構(gòu)后,以較小的資源代價有效提高了處理器的時鐘頻率。

          p2p機(jī)相關(guān)文章:p2p原理



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