q×2m的高速FFT处理器设计

对非2次幂长度的海量数据FFT处理器设计,采用补零技术会造成巨大硬件资源的浪费,且影响算法性能.提出了一种适合于硬件实现,可处理数据长度为q×2m的FFT算法(q为非2质数)以及基于此算法的FFT处理器设计方法.提出的操作数地址映射方法充分利用了算法的同址特性,使得在最少的存储空间需求下,达到最大的数据并行性;设计的混合运算单元有效地统一了混合基和q点DFT运算,减少了运算部件的资源占用率,使得多个运算单元的并行成为可能.仿真结果表明,计算16位20480点DFT运算需要7181个时钟周期,系统频率达到了105 MHz.不仅有效地扩展了FFT处理器的数据处理范围,同时满足SAR等实时系统对处理速度的要求.     

基2×2FFT的地址映射算法

FFT处理器是根据 FFT运算特点来进行设计的 ,可以充分提高处理效率 ,达到平均每周期完成一个蝶式运算的处理能力 .在这类芯片中 ,需要并行无冲突的数据访问部件来提供蝶式运算所需的多个操作数 .文中对已有的一些算法进行了比较 ,并提出基 2× 2 FFT的并行数据访问算法 ,通过使用 4个存储体 ,它可以同时完成所需的 4个数据的读取或写入操作 .该算法易于用硬件实现 ,其操作数访问地址的产生速度快于已有的算法 .     

数据全并行FFT处理器的设计

讨论了基4和混和基算法的FFT处理器设计问题，提出的操作数地址映射方法充分利用了FFT算法本身的同址性质，能同时提供蝶形运算所需的4个操作数，具有最大的数据并行性，按照旋转因子存放规则，蝶形运算所需的3个旋转因子地址相同，且寻址方式简单，运算部件采用3个乘法的复数运算算法，有效减少了运算部件的大小，它既可以作基4蝶形运算，也可以同时进行2个基2蝶形运算．采用Altera公司的EP200K400E，工作频率达到89MHz，1024点16位复数FFT需要14．1μs，4096点需要67μs。     

一种高速定点FFT处理器的设计与实现

提出了一种高速定点FFT处理器的设计方法,此方法在CORDIC算法的基础上,通过优化操作数地址映射方法和旋转因子生成方法,每周期完成一个基4蝶形运算,具有最大的并行性。同时按照本文提出的因子生成方法,每个周期可生成3个旋转因子,且硬件实现简单,无须额外的ROM资源。整个系统采用Xilinx公司的XCV2P30仿真,系统频率达到了130MHz,对于1k点16位的复数FFT需要9．8μs,16k点需要221μs,优于目前绝大多数已有的FFT处理器。     

基于FPGA的新型浮点FFT处理器设计

针对现有FFT算法结构复杂、难以并行扩展的问题,提出了一种改进的FFT算法,在此基础上设计了一种基于浮点运算的FFT处理器,并进行了仿真验证。结果表明,新算法大大简化了系统结构,减少了系统的硬件开销,非常容易并行实现,且显著提高了运算效率,完成一次N点的FFT运算只需要N/2个时钟,完全满足实时信号处理的要求。     

应用于OFDM系统中的高速FFT处理器设计

针对无线城域网中工作在2GHz～11GHz频带的IEEES02．16a标准，在实现其OFDM系统时提出一种高速而且经济的FFT处理器设计方案。设计中采用了Radix-4的频率抽取算法和并行的蝶型计算单元结构，而且将旋转因子预先存储在ROM中以提高处理器运行的速度。设计方案采用了单个蝶型运算单元以达到控制FFT处理器规模的目的。数据的输入与输出都共用一个存储器，这进一步节约了硬件资源损耗。     

OFDM系统中傅里叶变换的硬件实现方法

在宽带OFDM系统中,FFT处理器是一个重要组成部分。文章介绍了一种适合OFDM系统的高效FFT处理器的VLSI设计方法,针对高效的特点采用了改进的Radix-4DIT算法,乒乓RAM的设计思想,以及流水线结构。根据Radix-4算法的特点,在基4运算单元CU(Computing Unit)设计,存取地址混序,每级迭代控制,数据对齐等方面也有一些特点。文章针对256点,36bit位长,浮点复数进行FFT运算。目前,此FFT处理器已经通过了FPGA验证,处理能力为100MSPS。     

应用于OFDM系统中的高速FFT处理器设计

针对无线城域网中工作在2GHz~11GHz频带的IEEE802.16a标准,在实现其OFDM系统时提出一种高速而且经济的FFT处理器设计方案。设计中采用了Radix-4的频率抽取算法和并行的蝶型计算单元结构,而且将旋转因子预先存储在ROM中以提高处理器运行的速度。设计方案采用了单个蝶型运算单元以达到控制FFT处理器规模的目的。数据的输入与输出都共用一个存储器,这进一步节约了硬件资源损耗。     

高性能基4快速傅里叶变换处理器的设计

研究并设计高性能基4快速傅里叶变换(FFT)处理器。采用基4算法、流水线结构的蝶形运算单元,提高了处理速度,使芯片能在更高的时钟频率上工作。运用溢出检测状态机对每个蝶形运算单元输出的数据进行块浮点检查,确保对溢出情况进行正确判断。验证与性能评估结果表明,该FFT处理器具有较高性能。     

一种高性能超长点数浮点FFT加速器设计

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)在数字信号处理中占据核心地位.随着高性能超长点数FFT需求的增长,数字信号处理器(digital signal processor,DSP)的计算能力越来越难以满足需求,集成FFT加速器成为重要的发展趋势.为了支持超长点数FFT,将2维分解算法推广到多维,提出一种可集成于DSP的高性能超长点数FFT加速器结构.该结构通过基于素数个存储体的无冲突体编址方法实现了 3维转置运算;通过递推算法实现了高效铰链因子生成;使用单精度浮点二项融合点积运算和融合加-减运算,对FFT运算电路进行了精细化设计.实现了对4G点数单精度浮点FFT计算的支持.综合结果表明:FFT加速器运行频率能够达到1GHz以上,性能达到640Gflop/s.在支持的点数和性能方面都较已有研究成果取得大幅提升.     

一种高速并行FFT处理器的VLSI结构设计

在OFDM系统的实现中,高速FFT处理器是关键。在分析了基4按时域抽取快速傅立叶变换(FFT)算法特点的基础上,研究了一种高性能FFT处理器的硬件结构。此结构能同时从四个并行存储器中读取蝶形运算所需的4个操作数,极大地提高了处理速度。此结构控制单元简单,便于模块化设计。经硬件验证,达到设计要求。在系统时钟为100MHz时,1024点18位复数FFT的计算时间为13滋s。     

一种低成本高效率离散富里叶变换数据处理机的设计

本文先从理论上讨论了一种新的低成本、高效率的离散富里叶变换数据处理机(FFT)的设计。然后用孙子定理和WFTA算法,设计了一种实用的混合基的FFT数据处理机,它与基2FFT数据处理机比较,省用了四个专用乘法器,不需存储三角函数表格的存储器。控制器微程序设计简化了控制器线路。补码运算、存储和传送避免了原码与补码的转换。乘法用Booth算法的“移位跨零法”。16位字长的乘法用四个加法实现。一个840点的DFT运算时间约需36毫秒。本机具有较高的性能/价格比值,满足了一般实时处理的要求,适合生产和推广使用。     

多维离散Hartley变换的快速算法

近几年,由于快速Hartley变换(PHT)算法的提出,使DFT的计算面目一新,而且用FHT计算褶积比用FFT优越得多。利用两种变换间的简单关系,借助于FHT不用复数运算和计算结果是实数存储的优点,可以使实数据DFT或褶积节省一半的内存,且速度与实数据FFT算法的速度相同。但是,目前对多维DHT尚无成熟算法(只有二维和三维的算法),本文首次提出适于多维DHT的快速算法。它直观且易于在计算机上实现,从而使得用多维快速DHT计算多维DFT及褶积成为可能,同时也为实谱分析方法提供了一种新的工具。     

混合CORDIC在分裂基FFT中的应用

提出了一个基于CORDIC的分裂基FFT/IFFT处理器来计算2048/4096/8192点DFT。蝶形处理器的算术单元和旋转因子产生器采用CORDIC算法实现,所有的控制信号在片内产生。相比于存储旋转因子所需的ROM,CORDIC旋转因子所用ROM尺寸更小。与传统的FFT实现相比功耗减少了25%。     

一种适用于DVB-T系统的新型FFT处理器设计

针对地面数字视频广播(DVB-T)系统中高速FFT处理器的设计要求,提出了一种新的基16/8混合基算法及其实现结构。采用单个基16/8复用的蝶形运算单元顺序处理,并通过减少乘法器数目,有效降低了硬件消耗;运算单元内部采用“基4+基4/2”级联流水线方式,大大加快了运算速度;此外,应用对称乒乓RAM结构提高了蝶算单元的连续运算能力;并且使用改进的块浮点防溢出机制,以保证运算精度。仿真和实现结果表明该设计具有良好的性能,完全满足实际应用要求。     

计算长度2~mDFT的新算法

本文提出一种计算长度为2~m的离散傅里叶变换(DFT)的新算法。算法所需的实数乘法和实数加法运算量均低于常规FFT算法,同时具有和常规FFT类似的蝶形运算结构,易于计算机软件和硬件实现。     

电力系统基波计算快速算法的实现及应用

提出了一种快速计算电力系统基波分量的方法,即简化的DFT算法,该算法相比FFT降低了对采样点数的要求,相比传统的DFT降低了运算复杂度。结合DSP处理器已将此算法应用于全场景试验系统中,另外,基于此算法还提出了一种校正电压电流幅值精度的方法,并通过实验证明了此方法的有效性。     

高效FFT硬化方案

本文应用Cooley-TuKey经典算法,采用双加法器和“映像”存储器,获得100％的高效FFT流水蝶形运算,使1024个实数点达到1毫秒的速度,并导出其硬化的寻址、运算序列。 通常计算N点DFT,也即FFT可以用下式表示:     

OFDM系统中IFFT/FFT处理器的设计与实现

提出了Radix-4 FFT的优化算法,采用该优化算法设计了64点流水线IFFT/FFT处理器,该处理器可以在64个时钟周期内仅采用3个复数乘法器获得64点处理结果,提高了运算速度,节约了硬件资源。通过Xilinx XC2S300E Spartan2E系列的xc2s300e器件进行下载验证,仿真结果与MATLAB计算结果误差小于0.5%,该处理器已经成功应用于某OFDM通信系统中。     

MIMO-OFDM的FFT/IFFT处理器

面向多输入多输出(MIMO)正交频分复用(OFDM)系统,设计一种可配置的FFT/IFFT运算处理器。给出多通路流水线FFT/IFFT处理器架构,通过一个输入数据重排模块,实现来自4条信道的多通路数据同时计算,支持不同数据率的FFT/IFFT运算。性能分析表明,在SMIC 0.13 μm工艺下,该处理器的最高时钟频率可达125 MHz,面积达到1.800×1.500 μm2。