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。     

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。     

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。     

相位噪声对WLAN系统的影响

相位噪声是引起WLAN系统射频失真的重要原因之一.针对相位噪声引起的射频失真对WLAN系统误比特率的影响问题,引入和分析了一种相位噪声模型并把此模型产生的相位噪声用于WLAN系统中.通过对WLAN系统的分析和计算机仿真,研究了相位噪声对该系统误比特率的影响.仿真结果说明：相位噪声也是系统的噪声源,不能忽略.当系统采用16QAM调制时,相位噪声对系统误比特率的影响较大;而当该系统采用BPSK调制时,相位噪声对该系统误比特率的影响较小.这些仿真分析结果在实际应用当中具有重要的意义.     

全相位OFDM系统子载波间干扰的性能分析

OFDM是下一代无线通信的关键技术之一,而载波频率偏移会使OFDM的子载波失去正交性,同时给系统带来载波间干扰,引起系统性能严重下降。针对这一情况,提出利用全相位FFT来解决频偏问题。全相位FFT利用自身的频谱分析功能来实现对信号相位和振幅的判决。经理论证明它的相位没有误差,能降低噪声功率,且由频偏引起的子载波间的干扰远小于常规OFDM系统,同时振幅和频率通过全相位频偏估计器的校正可以得到弥补。最后,通过实例仿真验证了该系统的BER性能是高于现有的OFDM系统。     

基于OFDM的一种电力线载波系统的设计

介绍了一种基于OFDM调制的电力线载波系统的设计,采用MCU＋DSP的方案。LPC2132作为主控中心,负责产生PN序列码,并控制显示屏。TMS320C6701作为OFDM调制的运算核心,完成IFFT和FFT算法。文中设计了配合DSP输出的DA转换,低通滤波以及电力线耦合等电路。用显示屏来显示发送和接收的数据并验证接收数据的对错。     

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。     

基于FPGA的FFT处理器的设计

本文主要研究基于FPGA的数据处理系统,内部包含一个1024点的FFT处理单元.FFT部分采用基四算法,五级级联处理,并通过CORDIC流水线结构使硬件实现较慢的复乘运算转化为移位和加减运算.双端口RAM、只读ROM全部内置在FPGA芯片内部,使整个系统的数据交换和处理速度得以很大提高,合理地协调了资源和速度之间相互制约问题.     

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。     

FFT处理器的FPGA设计方法

本文阐述了FFT的原理及FFT处理器的结构，深入分析了算法实现过程中数据传输的特点，在一般的实现结构上做了改进，主要介绍利用FPGA及状态机设计方法实现FFT算法，给出了FFT处理器中每个模块的具体设计方法。     

FFT算法的一种基于FPGA器件的实现

目前,基于51等系列单片机控制系统由于加入新算法的需求,面临着"升级"的问题.本文结合要求加入FFT算法的一个项目.提供了一种升级方案.同时本文给出了一种FFT算法的具有异步接口的实现.     

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FFT处理器的设计与验证

介绍一种基于FPGA，选择FFT的基一2DIT处理算法，在ISE6．2I开发平台上完成32位浮点运算的FFT信号处理器设计：利用Modelsim工具软件对系统的逻辑综合和时序进行仿真，并将系统的结果与Matlab计算结果相比较，验证了设计结果的精确性；实验表明利用FPGA实现FFT，运算速度快，可以满足高速信号处理的应用场合。     

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1024点高性能FFT处理器的设计

为了提高FFT(Fast Fourier Transformation)处理数据的实时性,本文研究了16位1024点FFT并提出了几种有效的优化方案。在Xilinx公司Virtex-E系列FPGA上实现了工作频率50MHz以上、流水线型、基22单路径反馈结构(R22SDF)FFT处理器。仿真和性能评估结果表明本FFT处理器的有较高的性能。