基于FPGA和DAB的可变点FFT处理器研究

摘要

随着信息技术、微电子技术以及通信技术的高速发展,数字信号处理已经广泛地应用于通信、音频、图像、生物医学以及自动控制等领域中。作为数字信号处理的核心技术之一,基于快速傅立叶变换的FFT处理器的应用变得越来越普及,尤其是近些年来,OFDM技术的出现和发展,使高速和可变点FFT处理器的研究更加具有现实意义。
　　 本文首先介绍了OFDM的基本原理和实现方法,并介绍了快速傅立叶变换在其中的应用,然后在分析研究了多种FFT算法的基础上,选择了既适合FPGA实现的又能满足数字音频广播系统中要求的FFT算法。
　　 本文所设计的可变点FFT处理器由五级基4蝶形运算和一级基2蝶形运算组成。其中,基4蝶形运算模块和基2蝶形运算模块是整个FFT处理器的核心部分。同时,分别对2048点、1024点、512点和256点四种模式下FFT处理器进行了仿真验证,仿真结果表明,所设计的可变点FFT处理器满足精度要求,可以应用于DAB系统中。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究现状

1.2 相关技术发展及现状

1.2.1 数字音频广播

1.2.2 FPGA的现状

1.2.3 FFT算法及处理器的现状

1.3 论文工作

第二章 硬件描述语言

2.1 硬件描述语言HDL

2.2 Verilog HDL的特点

2.3 Verilog HDL的基本设计流程

2.4 小结

第三章 OFDM系统

3.1 OFDM简介

3.2 OFDM基本原理

3.3 OFDM的DFT实现

3.4 OFDM的系统

第四章 FFT算法

4.1 离散傅里叶变换

4.2 FFT算法

4.2.1 基2频域抽取FFT算法

4.2.2 基4频域抽取FFT算法

4.3 本课题中采用的算法

第五章 FFT处理器的硬件实现结构

5.1 概述

5.2 单碟形结构FFT处理器

5.3 并行结构FFT处理器

5.4 流水线结构FFT处理器

5.5 各种硬件结构比较

第六章 FFT处理器的设计和优化

6.1 概述

6.2 FFT处理器整体方案设计

6.3 蝶形运算单元的设计

6.3.1 基二蝶形运算单元的设计

6.3.2 基四蝶形运算单元的设计

6.4 高效复数乘法器的设计

6.5 旋转因子的选取与存储

6.6 数据存储设计及优化

6.7 FFT处理器中的数据处理和表示

6.8 小结

第七章 仿真与测试

7.1 概述

7.2 方波信号的测试结果

7.3 直流信号的测试结果

7.4 正弦信号的测试结果

7.5 三角信号的测试结果

7.6 小结

第八章 总结与展望

8.1 总结

8.2 展望

致谢

参考文献