[發(fā)明專利]一種實(shí)現(xiàn)3780點(diǎn)FFT/IFFT的方法及其處理器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110138590.0
• 申請日: 2011-05-26
• 公開（公告）號: CN102214159A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇凱雄;莊敏敏;程鋼;楊秀芝
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號: G06F17/14
• 分類號: G06F17/14
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種快速傅里葉變換(Fast?Fourier?Transform，F(xiàn)FT)處理器，尤其涉及一種用于中國地面?zhèn)鬏數(shù)臄?shù)字多路電視、高清晰度電視固定和移動廣播業(yè)務(wù)的調(diào)制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

2006年8月，國家標(biāo)準(zhǔn)管理委員會公布中國數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)GB20600-2006《數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制》，即DMB-TH標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)采用時域同步正交頻分復(fù)用（TDS-OFDM）分別對信號進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)，其中通過綜合考慮多種因素而設(shè)計(jì)出來的3780點(diǎn)子載波數(shù)，亦不同于DVB-T標(biāo)準(zhǔn)中的基2或基4的蝶形算法，在實(shí)際應(yīng)用中具有一定的獨(dú)創(chuàng)性和新穎性。

常用的實(shí)現(xiàn)3780點(diǎn)FFT的方法有兩種。一種是內(nèi)插成4096點(diǎn)FFT，這種方法把3780點(diǎn)FFT通過內(nèi)插得到4096點(diǎn)，再利用各種基2或基4算法做4096點(diǎn)的FFT，再通過抽取得到3780點(diǎn)FFT。以基4算法為例，由于4096=4⁶，所以需要6級FFT單元。該方法的缺點(diǎn)主要有，一方面由于該方法沒有做準(zhǔn)確的3780點(diǎn)FFT，前后分別采用了內(nèi)插器和抽取器，所以必然會帶來誤差，且這樣做采樣速率會發(fā)生改變，在OFDM系統(tǒng)中將增加同步的復(fù)雜度；另一方面由DFT性質(zhì)可知，有限長序列補(bǔ)零之后，不影響頻譜的特性，只是增加了頻譜的抽樣點(diǎn)數(shù)，同時也增加了運(yùn)算量，運(yùn)算效率約為92.4%。第二種方法是利用混合基算法實(shí)現(xiàn)3780點(diǎn)FFT。根據(jù)混合基算法，把3780點(diǎn)做如下分解：3780=7*9*3*4*5，其中7點(diǎn)、9點(diǎn)、3點(diǎn)、4點(diǎn)、5點(diǎn)的FFT采用WFTA算法計(jì)算，而各點(diǎn)之間用混合基級聯(lián)，但不足之處是系統(tǒng)每兩級間都要進(jìn)行混序和引入旋轉(zhuǎn)因子，增加算法的運(yùn)算量和復(fù)雜度，導(dǎo)致硬件設(shè)計(jì)時消耗更多資源。

為了克服前面兩種實(shí)現(xiàn)3780點(diǎn)FFT的缺點(diǎn)，本發(fā)明結(jié)合混合基算法、素因子算法和WFTA算法的優(yōu)點(diǎn)，在混合基算法的基礎(chǔ)上，利用素因子算法消除級與級之間的旋轉(zhuǎn)因子，同時采用WFTA算法減少小點(diǎn)N的DFT運(yùn)算量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種實(shí)現(xiàn)3780點(diǎn)FFT/IFFT的方法及其處理器，其能同時實(shí)現(xiàn)OFDM的調(diào)制和解調(diào)，其不僅能夠精確的計(jì)算3780點(diǎn)的IFFT/FFT，而且該方法簡單，降低硬件實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度和芯片的資源利用。

本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)3780點(diǎn)FFT/IFFT的方法，其特征在于：該方法是將3780點(diǎn)FFT分為三層，頂層用混合基法分解3780點(diǎn)，中間層用素因子算法分解63點(diǎn)和60點(diǎn)FFT，底層用WFTA算法完成7點(diǎn)、9點(diǎn)、3點(diǎn)、4點(diǎn)、5點(diǎn)的FFT計(jì)算。

本發(fā)明采用綜合分解法實(shí)現(xiàn)3780點(diǎn)FFT/IFFT處理器（見圖1所示），就是把3780點(diǎn)FFT分為三層，頂層用混合基法分解3780點(diǎn)，中間層用素因子算法分解63點(diǎn)和60點(diǎn)FFT，底層用WFTA算法完成7點(diǎn)、9點(diǎn)、3點(diǎn)、4點(diǎn)、5點(diǎn)的FFT計(jì)算。這樣不僅減少算法復(fù)雜度，而且極大地減少了運(yùn)算量，在資源利用上占有相當(dāng)大的優(yōu)勢。

本發(fā)明設(shè)計(jì)的3780點(diǎn)FFT/IFFT處理器由以下單元組成（見圖2所示）：

1、倍頻器11，將輸入的時鐘進(jìn)行倍頻，倍頻后的時鐘提供給其他模塊處理數(shù)據(jù)使用。

2、輸入共軛單元12，對系統(tǒng)的輸入進(jìn)行調(diào)整，即對輸入數(shù)據(jù)取共軛。

3、RAM單元13，輸入的數(shù)據(jù)在時鐘同步下存入RAM單元13，在控制單元17的控制下進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫操作。

4、WFTA運(yùn)算單元14，主要進(jìn)行7點(diǎn)，9點(diǎn)，3點(diǎn)，4點(diǎn)以及5點(diǎn)等各級FFT運(yùn)算。且對數(shù)據(jù)重新排序，保證原址運(yùn)算，減小操作時間，節(jié)約存儲空間的開銷。

5、旋轉(zhuǎn)因子運(yùn)算15，對9點(diǎn)WFTA的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)因子的相乘。

6、選擇器16，選擇WFTA運(yùn)算單元14或者旋轉(zhuǎn)因子運(yùn)算單元15的輸出數(shù)據(jù)作為RAM單元13數(shù)據(jù)的輸入。

7、控制單元17，控制各個模塊協(xié)同工作。它給定RAM單元13的讀寫地址和讀寫控制，控制選擇器16正確選擇輸入作為輸出，控制N點(diǎn)WFTA運(yùn)算單元14之間正確切換。

8、輸出共軛單元18，對系統(tǒng)的輸出進(jìn)行調(diào)整，即對輸出數(shù)據(jù)取共軛。與輸入共軛單元12一起能夠同時實(shí)現(xiàn)OFDM調(diào)制和解調(diào)。

本發(fā)明提出的3780點(diǎn)FFT/IFFT處理器，通過圖2所示的電路結(jié)構(gòu)，并對每一級運(yùn)算后有效數(shù)據(jù)位進(jìn)行重新定制，用存儲器流水線架構(gòu)，在保證數(shù)據(jù)處理實(shí)時性的同時節(jié)省存儲資源。

附圖說明

圖1是綜合分解法的層次圖。

圖2是3780點(diǎn)的IFFT的硬件實(shí)現(xiàn)框圖。