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。     

高效可配置FFT处理器的VLSI设计及其应用

针对正交频分复用通信系统中的快速傅里叶变换(FFT)处理器的硬件实现,提出一种高效可配置的VLSI结构. 在基于存储器的FFT架构基础上,采用一种双路并行处理的数据通路和一种有效的控制方案,节省了硬件面积并提高了系统运算的效率. 此外,对FFT的蝶形运算单元进行了优化,使其能处理多种运算模式.基于该结构的FFT处理器已应用于DVB-T/H系统中,并在SMIC 0.18 μm工艺下进行了逻辑综合、Layout以及功耗分析,等效逻辑门数为56 k,在20 MHz工作频率下功耗约为33.5 mW.与FFT结构相比,该结构有效地减少了硬件面积和功耗.     

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。     

基于FPGA的OFDM改进调制解调器设计

调制解调器是OFDM系统的关键部分;分析了IFFT/FFT的实现OFDM系统调制解调器的算法原理,对传统FFT的基4蝶形算法进行改进,提出采用基22按频率抽取(DIF)的蝶形单元,来简化基4 DIF蝶形单元;设计了64点32bit字长的基22DIF IFFT/FFT模块,可应用于IEEE802.11a调制解调器.与Xilinx公司的64点基4FFT IPCore相比,该方法在满足高速数据处理的同时,节省了近12%的FPGA硬件资源;随着FFT点数的增加,节省的硬件资源更加显著.     

基于FPGA硬件实现的谐波检测方法

针对现有系统对谐波检测实时性差和精度低的问题,介绍一种基于傅立叶变换和FPGA硬件实现的谐波检测方法.分析了谐波检测中影响测量精度的关键因素,采用数字锁相环来同步被测信号,以减小由非同步采样所产生的误差.基-4FFT 处理器的硬件设计采用全并行的乘法运算单元结构和并行的存储分配方法,最大限度地提高谐波检测的速度.数字锁相环和基-4 FFT 算法用VHDL语言设计实现,并用MAX plus Ⅱ软件进行仿真,仿真结果表明,所设计的数字锁相环可以很好地跟踪被测信号,在180ms时,误差仅为0.01Hz,很好地消除了非同步采样所引起的测量误差;采用所设计的基-4FFT运算器对给定的谐波数据进行运算,得到的谐波幅值和相位误差小于0.05%,运算时间仅为8μs.     

基为64的可扩展模乘法器设计

针对Tenca提出的基为8的Montgomery模乘器,采用基为64的改进设计,使其在不同运算长度下,运算速度比Tenca的设计平均提高了48％.同时对硬件设计进行了优化,缩短了关键路径的延迟.该设计具有良好的可扩展性,能够支持任意位数的模乘运算,可广泛应用于不同性能和面积需求的公钥密码协处理器设计.     

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.     

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。     

精度可配置DCT及其VLSI设计

利用离散余弦变换(DCT)能量分布的特性,提出一种精度可配置的DCT及其VLSI结构.根据不同的变换精度需求,通过选择DCT基向量局部最优的分布式算法展开精度,实现了变换精度损失与功耗减少的优化处理;同时对DCT基向量采用正则有符号数(canonical signed digit,CSD)编码,减少了整体电路的硬件资源开销.模拟和综合后的结果表明,该结构适合图像视频等要求低功耗、实时处理领域的可配置性应用.     

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.