基于FPGA的FFT处理器设计

在火车车轮的振动式擦伤检测系统中,经常需要对振动信号进行频谱分析,为实现振动频谱信号的及时输出,在此根据FFT算法中的一种变形运算流图,提出一种基于FPGA的FFT流水线结构,总结了利用流水线结构实现这种FFT运算流图的数据存取规律,并按此结构利用Verilog语言设计了64点数据的6级流水线运算结构。利用振动信号测试数据进行仿真实验,结果表明该设计方法的正确可靠。     

高速3780点FFT处理器的设计与实现

介绍了地面数字电视多媒体广播传输系统(DTMB)中3 780点FFT处理器的设计与实现。通过综合利用混合基算法、素因子算法和WFTA算法,来完成3 780点FFT的算法设计。采用流水线结构进行硬件实现,为进一步提高系统吞吐率,其内部3,4,5,7,9点WFTA运算单元均采用并行数据处理方式。     

一个符合IEEE 802.11a标准的新颖FFT/IFFT处理器设计

本文提出了一种新颖的FFT/IFFT处理器结构,并用可编程逻辑器件(CPLD)实现了该结构.这种新型结构有效地结合了传统流水线结构和循环结构的优点,并恰当地满足了802.11a 协议要求的速率,达到了实现面积远小于其它结构的目的.在本文中,用CPLD分别实现了这种新型结构和传统流水线结构,仿真结果证明所提出的新型结构在占用面积上具有较大的优越性.     

高效可配置浮点FFT处理器设计

为了克服高精度浮点FFT处理器具有较大资源开销的设计瓶颈,采用基于单口存储器的FIFO构建共享蝶形结构的R2/22SDF流水可配置结构.采用适合浮点设计的基2/22算法实现流水结构,不仅有利于可配置电路的实现,还能够有效减少复数乘法次数,提高复数乘法器的计算效率.采用双倍数据位宽的单口存储器实现FIFO存储器,有效避免了双口存储器面积和功耗较大的问题.改进的蝶形共享结构实现两级蝶形的合并,解决了单路径延迟反馈流水线结构蝶形单元利用率低的问题.与传统流水线结构FFT处理器设计相比,有效降低了浮点设计中的资源开销,提高了计算单元的利用效率.     

DMB-T系统中FFT模块的设计与实现

介绍了地面数字多媒体/电视广播传播系统(DMB-T)中3 780点FFT模块的重要作用.考虑到不适合直接利用现已成熟的基-2和基-4的算法,提出一种全并行流水结构的3 780点FFT的设计和实现方案.该方案采用WFTA算法和PFA算法,把3780分解为7×9×5×4×3共5级的流水线结构.通过对整个系统的仿真与硬件实现,证明该方案性能上能够满足TDS-OFDM系统的信噪比要求.     

OFDM系统中流水线型FFT(IFFT)处理器设计

通过流水线结构和乒乓RAM相结合,改进了时域抽取的Radix-4算法,实现了一种适合于OFDM系统的高效流水线型FFT(IFFTI)处理器的VLSI设计.在时钟频率125 MHz下,完成一次1024点16 bit位长的复数FFT需时49.57μs.     

一种精简结构的浮点蝶形运算单元设计

论述了一种结构精简且高效的浮点数蝶形运算单元设计,单元内部模块的使用效率接近100%。采用串行全流水线结构设计,与并行结构相比节省了75%的硬件资源消耗。利用按时间抽取(DIT)的快速傅里叶变换(FFT)算法,通过VHDL编程实现了以该蝶形单元为基础的1 024点浮点FFT处理器。QUARTUS II中的仿真结果证明了设计的正确性。该设计已成功应用于一种音频信号分析仪的信号处理部分。     

基于FPGA的高速实时FFT处理器设计

结合高速、实时快速傅里叶变换(FFT)的实际需求,在分析了基4、按频率抽取(DIF)FFT算法的基础上,采用多级串行的同步流水线结构,利用现场可编程门阵列(FPGA)完成1 024点、16位复数点、块浮点FFT.整个设计划分成多个功能模块,全部采用Verilog HDL描述,并在Virtex-Ⅱ器件上实现.结果表明,利用FPGA实现复杂的数字信号处理(DSP)算法是完全可行的.     

DVB-T中的FFT设计与实现

文章首先对DVB-T系统的概念和应用进行了阐述,接着重点对其中的FFT模块进行研究.由于DVB-T系统存在2K/8K模式,为方便起见,我们选择采用2K模式进行FFT模块的设计与实现,包括算法实现、系统架构设计、FPGA实现、仿真.最后对仿真结果进行了分析.     

基于CORDIC算法2K点FFT处理器的硬件设计

本文讨论了采用FPGA硬件实现高速实时2K点FFT处理器的设计方案。选择了将基4和基2分解揉合的DIF算法作为实现算法。并采用CORDIC算法代替传统的乘法-累加单元，使得FFT中的三角函数计算只需加减和移位操作来实现。整个处理器采用流水线结构，并且有两个RAM分别轮流作为输入缓存和每一级的中间运算结果存储器。     

基于802.11a的FFT/IFFT处理器设计

设计了一种应用于802.11a的64点FFT/IFFT处理器.采用单蝶形4路并行结构,提出了4路并行无冲突地址产生方法,有效地提高了吞吐率,完成64点FFT/IFFT运算只需63个时钟周期.提出的RAM双乒乓结构实现了对输入和输出均为连续数据流的缓存处理.不仅能实现64点FFT和IFFT,而且位宽可以根据系统任意配置.为了提高数据运算的精度,设计采用了块浮点算法,实现了精度与资源的折中.16位位宽时,在HJTC 0.18μmCMOS工艺下综合,内核面积为:0.626 7 mm2,芯片面积为:1.35 mm×1.27 mm,最高工作频率可达300 MHz,功耗为126.17 mW.     

一种8点FFT算法的逻辑电路实现

文章讲述了一种8点FFT的verilog HDL设计实现，着重阐述了有符号的复数加／减法器的设计，并给出了整个系统仿真的结果，该设计可以在4个时钟内计算一个数据，最后该系统在Altera公司在FLEX10K的FPGA上成功地实现了综合，实验结果证明这种设计方法不但具有设计方法简单的优点，而且吞吐量可以达到2M／s的变换速度，已经完全能够满足目前一些系统的要求（如OFDM系统）。     

基于RAG的OFDM调制解调实现

高速FFT处理器的实现是OFDM系统调制解调的关键问题之一，文中采用简化加法器图（RAG）算法，结合流水线操作，在现场可编程门阵列（FPGA）上构建FFT的硬件模型，能减少蝶型运算中加法器数量30%以上，极大地提高了数字信号处理速度，更适合用于子载波教较多的OFDM系统进行大量数据的处理．     

基于CORDIC算法并行FFT设计与硬件实现

讨论了复杂128点FFT处理器的并行和旋转结构。VLSI实现FFT适用于超高速数据处理。随着新的VLSI技术的发展，高速处理和低功耗设计成为现实。使用CORDIC旋转处理器可以优化面积和速度的设计，在不降低数据处理速度的基础上，这种FFT仅仅使用了5．3万等效逻辑门。     

A 2.4-Gsample/s DVFS FFT Processor for MIMO OFDM Communication Systems

This paper presents a new dynamic voltage and frequency scaling (DVFS) FFT processor for MIMO OFDM applications. By the proposed multimode multipath-delay-feedback (MMDF) architecture, our FFT processor can process 1-8-stream 256-point FFTs or a high-speed 256-point FFT in two processing domains at minimum clock frequency for DVFS operations. A parallelized radix-2⁴ FFT algorithm is also employed to save the power consumption and hardware cost of complex multipliers. Furthermore, a novel open-loop voltage detection and scaling (OLVDS) mechanism is proposed for fast and robust voltage management. With these schemes, the proposed FFT processor can operate at adequate voltage/frequency under different configurations to support the power-aware feature. A test chip of the proposed FFT processor has been fabricated using UMC 90 nm single-poly nine-metal CMOS process with a core area of 1.88 times1.88 mm² . The SQNR performance of this FFT chip is over 35.8 dB for QPSK/16-QAM modulation. Power dissipation of 2.4 Gsample/s 256-point FFT computations is about 119.7 mW at 0.85 V. Depending on the operation mode, power can be saved by 18%-43% with voltage scaling in TT corner.     

An Area-Efficient Design of Variable-Length Fast Fourier Transform Processor

Fast Fourier transform (FFT) plays an important role in the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) communication systems. In this paper, we propose an area-efficient design of variable-length FFT processor which can perform various FFT lengths of 512/1,024/2,048/4,096/8,192 points used in OFDM-based communication systems, such as digital audio broadcasting (DAB), digital video broadcasting-terrestrial (DVB-T) and digital video broadcasting-handheld (DVB-H). To reduce computational complexity and chip area, we develop a new variable-length FFT architecture by devising a mixed-radix algorithm that consist of radix-2, radix-2² and radix-2/4/8 algorithms and optimizing the realization by substructure sharing. Based on this architecture, an area-efficient design of variable-length FFT processor is presented. By synthesized using the UMC 0.18 μm process, the area of the processor is 2.9 mm² and the 8,192-point FFT can be performed correctly up to 50 MHz with power consumption 823 mW under a 1.8 V supply voltage.

OFDM调制中高速FFT处理器的设计与实现

通过对通用算法对比和分析，介绍了一种利用混合基、多块存储器的原位算法构成、能够实现持续处理的多模式FFT处理器的设计和实现。该FFT处理器采用类似块浮点的数据收缩方法，结构简单、速度高、性能好、功耗低，不仅满足高速计算的要求，而且减小了硬件实现的复杂度、易于FPGA实现，因此可以适用于多载波OFDM调制系统中。     

FPGA Implementation of FFT Algorithm for OFDM Based IEEE 802.16d （Fixed WiMAX） Communications

The IEEE 802.16d communication standard uses orthogonal frequency division multiplexing （OFDM）. In the widely used OFDM systems, the fast Fourier transform （FFT） and inverse fast Fourier transform pairs are used to modulate and demodulate the data constellation on the sub-carriers. In this paper, a high level implementation of a high performance FFT for OFDM modulator and demodulator is presented. The design has been coded in Verilog and targeted into Xilinx Spartan3 field programmable gate arrays. Radix-22 algorithm is proposed and used for the OFDM communication system. The design of the FFT is implemented and applied to fixed WiMAX--IEEE 802.16d communi- cation standard. The results are tabulated and the hardware parameters are compared. The proposed architecture is least in number of multipliers used and the memory size, and second to the least in number of adders used.     

基于802.11a的OFDM系统基带处理器的FPGA实现

探讨基于802．11a的OFDM系统的硬件构架，给出了适应于OFDM系统的并行存储的高速FFT处理器电路结构，以及实现导频插入、循环前缀的硬件结构。经FPCA验证，在系统时钟频率为20MHz时，64点FFT计算时间为2．55us。     

Analog implementation of radix-2, 16-FFT processor for OFDM receivers: non-linearity behaviours and system performance analysis

Analog implementations of decoders have been widely studied by considering circuit complexity, as well as power and speed, and their integration with other analog blocks is an extension of analog decoding research. In the front-end blocks of orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) systems, combination of an analog fast Fourier transform (FFT) with an analog decoder is suitable. In this article, the implementation of a 16-symbol FFT processor based on analog complementary metal-oxide-semiconductor current mirrors within circuit and system levels is presented, and the FFT is implemented using a butterfly diagram, where each node is implemented using analog circuits. Implementation details include consideration of effects of transistor mismatch and inherent noises and effects of circuit non-linearity in OFDM system performance. It is shown that not only can transistor inherent noises be measured but also transistor mismatch can be applied as an input-referred noise source that can be used in system- and circuit-level studies. Simulations of a radix-2, 16-symbol FFT show that proposed circuits consume very low power, and impacts of noise, mismatch and non-linearity for each node of this processor are very small.