[發明專利]流水線結構的高速高精度多模快速傅里葉變換處理器

在審

• 申請號: 201710161831.0
• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN106997331A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 肖昊;印象;施達;陳小星
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/14
• 分類號: G06F17/14
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙)32256
• 代理人: 艾中蘭

技術領域

本發明屬于數字信號處理和數字通信技術領域，具體涉及一種基于流水線結構的快速傅里葉變換處理器。

技術背景

國家標準數字電視地面傳輸方案采用時域同步正交頻分復用(TDS-OFDM)的方式對信號進行調制和解調，即在發送端采用了離散傅里葉反變換(IDFT)把頻域的調制數據轉化為時域的信號發送出去，在接收端通過離散傅里葉變(DFT)換把接收到的時域信號轉化成頻域信號然后進行判決解調，恢復頻域的調制信息?？梢奃FT/IDFT占據了TDS-OFDM系統的大量的運算時間及運算資源從而在很大程度上決定了接收機的功耗和復雜度。因此如何實現快速有效的DFT/IDFT運算，對整個TDS-OFDM通信系統的實現有著很大的影響。

目前，較為普遍的多模8K點FFT主要有兩點不足：1、在涉及大點數FFT運算時，噪聲經過前級放大，傳遞到下級中，即在串行操作中，量化噪聲是逐級累加并放大的一個過程。因此，排除原始輸入噪聲的影響，在串行處理時，前幾級操作引入的噪聲對最后結果的影響較大。2、多模FFT運算對資源的復用率不足，提高了硬件實現的復雜度和芯片的功耗。

發明內容

本發明提出一種新的基于流水線結構的多模2²-2¹³點硬件資源可復用的FFT處理器，使其不僅能計算2²-2¹³點的FFT，而且能提高FFT計算精度，大面積復用硬件資源，降低硬件實現的復雜度和芯片的功耗。

本發明設計的多模2²-2¹³點硬件資源可復用的FFT處理器由以下單元組成：

一種流水線結構的高速多模2²-2¹³點硬件資源復用的FFT處理器，其特征在于由下述單元組成：

一個讀寫地址和控制狀態機，它產生不同模式FFT下的存儲單元的讀寫地址，控制各個單元的工作狀態；

第一多路選擇器，它的輸入端輸入要計算的輸入數據；

第一基-2³蝶形運算單，在計算8K/4K/2K點模式時，它的一個輸入端接收上述第一多路選擇器的輸出，另一個輸入端與上述讀寫地址與控制狀態機的輸出端相連；

第一旋轉因子存儲ROM，ROM深度為1K，它的輸入端與上述讀寫地址和控制狀態機的輸出端相連；

第一旋轉因子映射單元，它的輸入端與上述第一旋轉因子存儲ROM的輸出端相連；

第一復數乘法單元，它的一個輸入端與上述第一基-2³蝶形運算單元的輸出端相連，另一個輸入端與上述第一旋轉因子映射單元的輸出端相連；

第二多路選擇器，在計算8K/4K/2K點模式時，它的一個輸入端接收上述第一復數乘法單元的輸出，在計算1K/512/256點模式時，另一個輸入端接收第一多路選擇器的輸出；

第二基-2³蝶形運算單元，它的一個輸入端與上述第二多路選擇器的輸出端相連，另一個輸入端與上述的讀寫地址與控制狀態機的輸出端相連；

第二旋轉因子存儲ROM，ROM深度為128，它的輸入端與上述讀寫地址和控制狀態機的輸出端相連；

第二旋轉因子映射單元，它的輸入端與上述第二旋轉因子存儲ROM的輸出端相連；

第二復數乘法單元，它的一個輸入端與上述第二基-2³蝶形運算單元的輸出端相連，另一個輸入端與上述第二旋轉因子映射單元的輸出端相連；

第三多路選擇器，在計算8K/4K/2K/1K/512/256點模式時，它的一個輸入端接收上述第二復數乘法單元的輸出，在計算128/64/32點模式時，另一個輸入端接收上述第一多路選擇器的輸出；

第三基-2³蝶形運算單元，它的一個輸入端與上述第三多路選擇器的輸出端相連，另一個輸入端與上述讀寫地址與控制狀態機的輸出端相連；

第三旋轉因子存儲ROM，ROM深度為16，它的輸入端與上述讀寫地址和控制狀態機的輸出端相連；

第三旋轉因子映射單元，它的輸入端與上述第三旋轉因子存儲ROM的輸出端相連；

第三復數乘法單元，它的一個輸入端與上述第三基-2³蝶形運算單元的輸出端相連，另一個輸入端與上述旋轉因子映射單元的輸出端相連；