高性能并行FFT处理器的设计与实现

提出一种高性能并行快速傅里叶变换(FFT)处理器的设计方案,采用4个蝶形单元进行并行处理,利用改进的无冲突操作数地址映射方式,保证每个周期同时读取和写入16个数据。给出该处理器的FPGA实现,性能评测结果表明,与其他FFT处理器相比,该并行FFT处理器的性能较优,能满足实际应用需求。     

基于FPGA的高速并行FFT算法研究

本文结合二维FFT和基4的无冲突的地址映射方法,实现了高速并行FFT算法研究,仿真实验结果表明,系统可以有效地降低大点数FFT对数据读写的速度要求,同时提高了运算效率,具有广泛的应用价值。     

高吞吐率浮点FFT处理器的FPGA实现研究

受浮点操作的长流水线延迟及FPGA片上RAM端口数目的限制,传统H可处理器的吞吐率通常只能达到每周期输出一个复数结果。本文用FPGA设计并实现了一种高吞吐率的IEEE754标准单精度浮点FFT处理器,通过改进蝶形计算单元的结构并重新组织FPGA片上RAM的访问,该处理器每周期平均可输出约两个复数计算结果,吞吐率约为传统FFT处理器吞吐率的两倍。对于1024点FFT变换,可在（512＋10）＊10=5220周期内完成。     

基于FPGA的高速实时FFT处理器设计

为满足机器人敏感皮肤实时信号处理的要求,系统采用FPGA来实现快速傅里叶变换(FFT)算法。本文在分析了基-2FFT算法的基础上,采用同步流水线结构,利用现场可编程门阵列(FPGA)完成256点16位复数点FFT。实验结果表明,使用FPGA实现FFT具有很好的实时性,能满足机器人敏感皮肤实时信号处理的要求。     

基于FPGA的高速基4FFT设计与实现

针对实时高速信号处理要求,设计并实现了一种基于FPGA的高速流水线结构的基4FFT处理器。根据各种不同基算法的运算量、硬件面积和控制复杂度,选定按时间抽取的基4算法,同时采用单路延时反馈(Single-path Delay Feedback,SDF)流水线结构,提高了处理速度。通过Verilog HDL语言进行模块化描述和验证,结果表明,该FFT处理器具有较高性能。     

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。     

基于FPGA的通用FFT处理器的设计

介绍了一种通用的可以在低端或是高端的FPGA上实现N（N=2M,M=2,3,4…）点FFT变换的方法。设计采用基4布斯编码算法和华莱士树算法设计完成了16X16位有符号数并行乘法器,并采用此并行乘法器为核心设计了FFT算法中的基-2蝶形运算单元,设计了串并转化模块、并串转换模块、移位选择模块、溢出检测模块和地址与控制模块等其它模块,并以这些模块和FPGA内部的双口RAM和ROM为基础组成了基-2FFT算法模块。整个模块采用基-2时域抽取,顺序输入,逆序输出的方法;利用Modelsim完成了FFT模块的前后仿真;利用Matlab编写了用于比较仿真结果和Matlab中FFT函数产生的结果的程序,从而验证了仿真结果的正确性。该模块最后能够在Cyclone EP1C6Q240C8型FPGA上稳定运行在60MHz。整个FFT模块能够在183μs左右完成1024点的16位定点复数FFT运算,能够满足一般工程的要求。该方法也可以用于实现更低点数或是更高点数的FFT运算。     

基于FPGA的高速浮点FFT的实现研究

研究了利用FPGA实现浮点FFT的技术,提出了一种循环控制、RAM访问和蝶形运算三大模块以流水线方式协同工作的方案,结合数据缓冲和并行处理技术,讨论了蝶形运算单元的工作机制。浮点乘法器采用并行Booth编码和3级Wallace压缩树的结构,浮点加法器中采用独立的定点加法器和减法器,使运算得以高速进行。RAM读/写时序和运算参数都可利用寄存器设置。本设计已在Cyclone-Ⅱ系列芯片EP2C8Q208中实现,200MHz主频下,采用外部RAM,完成1024点复数FFT只需750μs。     

可配置高速高精度FFT的硬件实现

提出了一种高速、可变长点、混合基8/4/2、浮点的FFT硬件模块化设计方案。设计方案中，改进了基8/4/2混合基算法，能够处理可变长2N(3≤N≤12)采样点；提出了一种乒乓RAM结构和数据地址的组织，可以同时存、取和处理16个数据，保证处理实时性；采用了超长流水线浮点执行单元，提高了处理结果的精度。目前，该设计已在FPGA上实现，采样点长4k时处理能力为250MSPS。采用0.18μm CMOS工艺综合，4k点时处理能力可达到800MSPS。     

高性能FFT设计与实现

快速傅里叶变换（FFT）在数字信号处理领域得到广泛应用，采用ASIC实现FFT变换可以实现系统高性能、低功耗、小型化。提出了FFT处理器芯片电路设计与实现方法。该芯片采用基4算法、流水线结构及16路并行运算等方法提高了处理速度，在系统时钟为80MHz的情况下，完成4096点复数FFT运算只需25μs。     

面向VLSI实现的FFT并行算法

本文提出了一种新的面向ＶＬＳＩ实现的ＦＦＴ并行算法，其中旋转因子所占ＲＯＭ的存储容量达到最小，因而有利于ＦＦＴ处理器的片内集成。     

基于FPGA的FFT处理器的研究与设计

本文利用频域抽取基四算法,运用灵活的硬件描述语言-Verilog HDL作为设计主体.设计并实现一套集成于FPGA内部的FFT处理器.FFT处理器的硬件试验结果表明该处理器的运算结果正确,并且具有较高运算速度.该方法具有设计简单灵活,体积小等优点,可用于雷达处理、高速图像处理和数字通信等应用场合.     

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。     

FFT处理机的形式化模型及正确性验证

快速傅立叶变换的应用领域非常广泛,其硬件实现方法多种多样,验证这些电路的正确性具有很强的实用价值。传统的电路正确性验证的方法是模拟,这种方法的主要缺点是随着参与运算的点数的增加,穷尽模拟全部输入情况所耗费的时间越来越长,甚至难以实现。而形式化方法使用纯数学手段证明电路的正确性,克服了传统方法的缺点。首先用重写系统给出了任意N=2M点的基2的流水式快速傅里叶变换处理机的形式化模型,然后给出它的正确性验证,探索了验证处理复数的复杂电路正确性的方法。     

一种基于FPGA实现的FFT结构

本文讨论了一种可在FPGA上实现的FFT结构。该结构采用基于流水线结构和快速并行乘法器的蝶形处理器。乘法器采用改进的Booth算法,简化了部分积符号扩展,使用Wallace树结构和4-2压缩器对部分积归约。以8点复点FFT为实例设计相应的控制电路。使用VHDL语言完成设计,并综合到FPGA中。从综合的结果看该结构可在XC4025E-2上以52MHz的时钟高速运行。在此基础上易于扩展为大点数FFT运算结构。     

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。     

Redistribution strategies for portable parallel FFT: a case study

The best approach to parallelize multidimensional FFT algorithms has long been under debate. Distributed transposes are widely used, but they also vary in communication policies and hence performance. In this work we analyze the impact of different redistribution strategies on the performance of parallel FFT, on various machine architectures. We found that some redistribution strategies were consistently superior, while some others were unexpectedly inferior. An in-depth investigation into the reasons for this behavior is included in this work. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

A parallel FFT on an MIMD machine

In this paper we present a parallelization of the Cooley- Tukey FFT algorithm that is implemented on a shared-memory MIMD (non-vector) machine that was built in the Dept. of Computer Science, Tel Aviv University. A parallel algorithm is presented for one dimension Fourier transform with performance analysis. For a large array of complex numbers to be transformed, an almost linear speed-up is demonstrated. This algorithm can be executed by any number of processors, but generally the number is much less than the length of the input data.