应用于超宽带系统中的低功耗、高速FFT/IFFT处理器设计

设计了一种应用于超宽带(UWB)无线通信系统中的FFT/IFFT处理器。采用8×8×2混合基算法进行FFT运算,实现了2路64点或者1路128点FFT功能,并为该算法提出了一种新型的8路并行反馈结构。该结构提高了处理器的数据吞吐率,降低了芯片功耗。为了减少处理器中的乘法数目,提高时序性能,提出了改进型移位加算法。设计的FFT/IFFT处理器采用SMIC 0.13μm CMOS工艺制造,芯片的核心面积为1.44mm2。测试结果表明,该芯片最高数据吞吐率到达1Gsample/s,在典型的工作频率500Msample/s下,芯片功耗为39.6mW。与现有同类型FFT芯片相比,该芯片面积缩小了40%,功耗减少了45%。

利用加窗FFT和IFFT实现Hilbert变换

电力系统无功功率测量中,Hilbert变换方法应用较为广泛。传统的基于DFT和IDFT的Hilbert变换法计算时间长,实时性差且精度有待进一步提高。文中提出一种基于加窗FFT和IFFT的Hilbert变换新方法,具体实现过程为:对原始信号加窗;将加窗信号累加到一个周期并进行FFT运算,得到信号各次谐波参数;对处理后的谐波参数进行IFFT运算并将结果周期延拓,实现信号的90°相移。相对于传统方法,新方法计算量小且精度更高。理论推导表明,对于单周期采样64点的信号,改进算法节省时间量约为63%。将改进算法应用于工程实践,结果进一步验证了其快速性和准确性。

基于FPGA的高速浮点FFT/IFFT处理器设计与实现

设计一种基于FPGA的改进的并行FFT/IFFT蝶形运算结构.该结构采用按时间抽选的FFT基-2蝶形算法对IEEE单精度浮点数构成的复数进行8路并行处理.利用Xilinx ISE13.1软件完成FFT/IFFT处理器的设计,并在Virtex6硬件平台上进行验证.结果表明,利用这种8路并行结构设计的FFT/IFFT处理器可在合理利用硬件资源的同时提高运算速度及精度.

并行数据FFT/IFFT处理器的设计

针对采用快速傅里叶变换(FFT)技术的多种应用场合,在分析基-2及基-4按时域抽取Cooley-Turkey算法特点的基础上,提出一种高性能FFT/IFFT处理器的硬件设计架构.通过改进基-4蝶形单元,可进行形如2的幂次方点数的FFT/IFFT运算.该结构能够并行地从4个存储器中读取蝶形运算所需操作数.仿真结果表明,该结构可以运用于对面积和速度要求较高的应用场合.

基于802.11a的FFT/IFFT处理器设计

设计了一种应用于802.11a的64点FFT/IFFT处理器.采用单蝶形4路并行结构,提出了4路并行无冲突地址产生方法,有效地提高了吞吐率,完成64点FFT/IFFT运算只需63个时钟周期.提出的RAM双乒乓结构实现了对输入和输出均为连续数据流的缓存处理.不仅能实现64点FFT和IFFT,而且位宽可以根据系统任意配置.为了提高数据运算的精度,设计采用了块浮点算法,实现了精度与资源的折中.16位位宽时,在HJTC 0.18μmCMOS工艺下综合,内核面积为:0.626 7 mm2,芯片面积为:1.35 mm×1.27 mm,最高工作频率可达300 MHz,功耗为126.17 mW.

用FFT和IFFT计算圆度误差

简要分析了利用圆度仪测量国度误差的原理和评定方法，指出消偏和滤波是圆度误差数据处理过程中的关键问题。提出了用快速富里叶变换及反变换计算圆度误差的方法，给出了计算过程并进行了实验验证．该方法的主要特点在于统一了测量概念，为提高测量效率和简化仪器设计奠定了基础。

一种应用于多带正交频分复用超宽带的IFFT/FFT处理器

针对多带正交频分复用超宽带(MB-OFDM UWB)系统,提出了一种高吞吐量、混合字长、混合基、4并行数据路径的128点IFFT/FFT处理器结构。该处理器采用具有误差补偿的改进Booth定长乘法器和CSD常量乘法器,有效地提高了精度和减少了硬件的复杂度。通过分析,本方案比混合基多路径延迟反馈(MRMDF)结构减少了49%的乘法器资源,在硬件开销相当的情况下,比双并行数据路径结构减少了30%的存储器资源和提高了33%的吞吐量,使该处理器在精度、硬件开销和速度上做了最好的折衷。在0.18 μm COMS工艺下,该处理器的最大工作频率达到300 MHz,吞吐量为1.2Gsamples/s,满足了吉比特无线个人域网络(WPAN)的要求。

FFT与IFFT频域信号处理研究

本文根据快速傅里叶变换(FFT)将时域信号变换到频域以及逆快速傅里叶变换(IFFT)将频域信号变换回时域的特点,对使用FFT将时域信号变换至频域,在频域上对信号进行相应处理,再使用IFFT变换回时域,获得所需处理效果的这一频域信号处理方式进行了深入研究。对使用FFT与IFFT组合完成诸如滤波,定量增益滤波,频段搬移,频谱复制等进行了针对性的分析以及测试,并提出了一种应用于音频处理领域的数字频域矩阵,可以大大方便音频信号在频域上的处理甚至能够直观地进行音频制作。所有的这些算法皆使用了音频进行验证,并且对每一次处理前后的音频的语谱图和频率谱进行了分析对比。结果显示,使用FFT与IFFT频域处理方式可以较好地完成多种信号处理功能,由于其原理简单,因此极大地方便了复杂信号的处理。

基于FPGA的可配置FFT_IFFT处理器的设计与实现

设计实现了一种用于P2P移动无线通信手持终端产品。该设计采用优化的单碟形4路并行结构,兼容802.11g协议,可配置完成64点、256点、1 024点的FFT-IFFT处理器,设计以Xilinx公司的Virtex-2系列的XC22V500芯片为硬件平台。通过大量实际信号与数据的联合调试,表明了设计的正确性及实用性。

基于FFT及IFFT的超声波相位差检测方法

噪声和波形畸变是影响超声波相位差检测精度的两大主要原因,也是在时域中构建相位差检测模型必须要解决的关键问题。提出一种非整周数据整周期化的算法,在获取两路超声波A/D数据后,首先对非整周期采样数据进行插值,将非整周期采样的数据转化为整周期采样数据,之后将整周期数据经过快速傅里叶变换(FFT)在频域中滤除噪声和波形畸变后,再通过快速傅里叶逆变换(IFFT)由频域回到时域中进行相位差检测。实验数据表明,采用FFT及IFFT的时域-频域-时域变换的超声波相位差检测法,其相位差检测精度明显优于时域法相位差检测精度,当选用12位A/D采样超声波数据时,相位差的检测标准差<0.01°。

多核并行的大点数FFT、IFFT设计

FFT和IFFT是信号处理最常用的算法。随着技术发展需求的不断提高,FFT、IFFT点数越来越大。信号处理器逐步由单核向多处理器并行、多核并行方向发展。文中研究了大点数FFT、IFFT并行设计方法,把IFFT转换成FFT计算并将大点数FFT拆分成小点数运算。在TI C66788核处理器上实现了有缓冲和无缓冲的大点数FFT、IFFT设计。通过并行设计,实现大点数FFT、IFFT在8核处理器上并行计算。通过计算和传输并行、多核并行设计,提高了处理性能。

基于802.11ac的FFT/IFFT处理器设计

针对IEEE 802.11ac MIMO-OFDM系统设计了一种8通道128点FFT/IFFT处理器,该处理器采用MRMDC结构,支持8通道数据的并行处理,有效降低了硬件复杂度和提高了数据吞吐率.提出的数据输入和输出顺序调整结构,可以实现数据自然顺序的输入和输出,从而实现了和MIMO-OFDM系统中的其他模块直接进行数据传递.FFT/IFFT处理器由Verilog语言实现,并用Synopsys公司的Design Compiler在SMIC 0.18μm CMOS工艺库下进行逻辑综合,内部数据和旋转因子的宽度采用12bit,最高工作频率可达100 MHz,数据吞吐率可达1Gb/s.

基于FPGA的FFT/IFFT处理器的实现

提出一种利用并行算法来实现 FFT(快速傅里叶变换 )及其逆变换 IFFT(快速傅里叶逆变换 )的设计方法。该处理器可由用户动态配置成 6 4、2 5 6、10 2 4点复数 FFT或其逆变换 IFFT。

可配置高精度FFT/IFFT的设计

提出了一种可配置高精度FFT/IFFT处理器的设计.设计中采用单蝶形混合基串行结构,降低了系统的复杂性,节省了一定的资源.提出了一种新颖的块浮点算法,有效避免了溢出问题并且提高了精度.运算点数可以通过对产生地址计数器的位选择配置为64、128、256、512、1024,实部、虚部均为16bit数据,不仅可以实现FFT运算,还可以实现IFFT运算.在SMIC0.13μm CMOS工艺下综合的面积为1.55mm2,最高频率为210MHz.测试结果显示了本设计的高精度特性.

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。

WIMAX系统中可配置FFT/IFFT的设计与实现

针对WIMAX系统中变长子载波的特点,通过采用流水线乒乓结构,以基2、基4混合基实现了高速可配置的FFT/IFFT。将不同点数的FFT旋转因子统一存储,同时对RAM单元进行优化,节约了存储空间;此外对基4蝶形单元进行优化,减少了加法和乘法运算单元。仿真和综合结果表明,设计满足了WIMAX高速系统中不同带宽下FFT/IFFT的要求。

OOFDM-PON系统的FFT/IFFT字长联合优化设计与实现

在基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)平台实现的实时光正交频分复用无源光网(optical orthogonal frequency division multiplexing-passive optical network,OOFDM-PON)系统中,由于实时全并行快速傅里叶变换/快速傅里叶反变换(fast Fourier transform/inverse fast Fourier transform,FFT/IFFT)模块计算复杂度高,成为实时OOFDM-PON系统设计的主要瓶颈之一.构建OOFDM-PON发送与接收仿真平台,通过联合优化OOFDM-PON发送端的IFFT与接收端FFT蝶形运算的旋转因子和输出字长来降低模块的系统逻辑资源占用率.采用基于缩短字长界限范围的方法来减少最优化字长的搜索时间,同时构建了实时OOFDM-PON系统的基于DIF-2的64点IFFT/FFT的字长优化映射表.该映射表在离线OOFDM-PON平台上的验证结果与仿真结果之间的误差控制在0.5 d B,验证了该优化算法的正确性.与Spiral设计方案相比,该设计的基于上述映射表的FFT模块可以节约大约37.2%的逻辑资源.

基于FFT/IFFT的弱信号捕获方法研究

为了缩短捕获时间,提高对微弱信号的检测能力,利用FFT/IFFT方法代替传统时域串行相干累积,相干累积之后的处理,提出采用各个相干累积值相乘取模的方法提升检测量,最后进行门限比较。该方法在提高信噪比的同时且计算量更少,平方损耗小。仿真实验表明,检测量提升比非相干方法快,检测概率比非相干大,门限设置范围更广,可用于捕获GPS和北斗等GNSS卫星微弱信号。

LTE系统中可配置FFT/IFFT的设计与实现

针对3GPP长期演进(LTE)系统中载波数目可变以及存在非2n点的特点,提出了一种点数可变、支持非2n点的快速傅里叶变换/逆变换(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.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100 kbit左右的存储空间.仿真和综合结果表明,该设计方案满足LTE高速系统中各种带宽下FFT/IFFT的要求.

基于FFT/iFFT的GPS信号捕获算法研究

利用快速傅立叶变换和反变换(FFT/iFFT)在频域实现循环相关是一种GPS C/A码快速捕获的有效方法,其可以将时频二维的联合滑动相关搜索转化为一维频域搜索,实现了伪码的并行搜索,可以有效地缩短GPS信号的捕获时间。同时,针对弱信号捕获提出了相关和非相干累积的方法,并给出了试验结果。