通用高速FFT/IFFT处理器的设计与实现

摘要

正交频分复用(OFDM)是一种多载波数字调制技术，由于具有频谱利用率高、抗多径衰落等特点，可以满足无线通信高速化、宽带化及移动化的需求，而在诸如宽带无线接入WIMAX(802.16e)及3GPP LTE等领域得到广泛应用。
　　 OFDM技术的核心是快速傅立叶变换。在高速、大容量OFDM系统中，由于调制的载波数量较大以及载波数目可变，需要高速、可变点的FFT/IFFT完成OFDM的调制和解调。
　　 本文针对WIMAX以及3GPP LTE OFDM通信系统中载波数目可变以及LTE系统中存在非2的n次幂点的特点，提出了一种点数可变、支持非2的n次幂点的FFT/IFFT设计方案。通过采用流水线乒乓结构，利用基2、基3、基4混合基结构实现了高速可配置的FFT/IFFT。在高速设计的基础上对资源进行了优化。将旋转因子统一存储，同时对地址生成单元进行优化使输入、输出数据共用RAM，可以节约100k左右的存储空间。通过优化基3蝶形运算单元减少了乘法器单元。仿真和综合结果表明该设计方案满足WIMAX和LTE高速系统中各种带宽下FFT/IFFT的要求。

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文摘

英文文摘

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第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 相关技术的发展和研究现状

1.2.1 现代通信技术发展

1.2.2 FPGA与ASIC

1.2.3 FFT算法研究现状

1.2.4 FFT处理器国内外研究现状

1.3 论文工作安排

第2章 OFDM系统

2.1 OFDM原理

2.2 OFDM的DFT实现

2.3 OFDM系统的优点与不足

2.4 OFDM系统介绍

第3章 FFT/IFFT算法介绍

3.1 DFT算法

3.2 FFT算法

3.2.1 基2频域抽取FFT算法

3.2.2 基4频域抽取FFT算法

3.2.3 算法复杂度比较

3.3 本课题采用的算法

3.4 小结

第4章 FFT硬件实现结构

4.1 概述

4.2 单蝶形结构

4.3 并行结构

4.4 流水线结构

4.5 结构比较

4.5.1 资源消耗

4.5.2 时钟消耗

4.6 数据表示

4.7 小结

第5章 FFT/IFFT设计与优化

5.1 概述

5.2 FFT整体方案设计

5.3 蝶形运算单元设计

5.3.1 基2蝶形运算

5.3.2 基4蝶形运算及优化

5.3.3 基3/4蝶形运算及优化

5.4 数据存储单元设计及优化

5.5 旋转因子存储

5.6 FFT中的数据处理

5.7 小结

第6章 仿真与测试

6.1 概述

6.2 功能仿真测试

6.3 系统测试

6.4 性能分析

6.5 小结

第7章 总结与展望

7.1 总结

7.2展望

致谢

参考文献

作者在读期间研究成果