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适用于LTE WiMAX WLAN系统的FFT/IFFT处理器研究及其VLSI实现

2020-12-14阅读(929)

适用于LTE WiMAX WLAN系统的FFT/IFFT处理器研究及其VLSI实现

论文摘要

数字基带处理器越来越趋向于兼容多种标准,具有灵活性和可配置性的处理器,更符合未来通讯设备发展的方向。快速傅里叶变换（FFT）及其反变换（IFFT）是数字信号处理中的常用算法,也广泛应用于数字通信和广播领域,特别是正交频分复用OFDM系统中,FFT/IFFT是解调和调制中的关键模块。特别的是本文的主要工作包括：（1）首先在算法上比较了FFT算法的分解算法。因式分解算法有通用的Cooley-Tukey算法和针对互质因数分解的PFA（Prime Factor Algorithm）。分析比较了两种算法的适用条件和特点,以及优缺点,对于硬件实现,两种算法的硬件实现的结构的特点和优缺点进行了分析。（2）针对FFT分解算法分析的基础上,对于算法的硬件结构进行了分类研究,就算法应用的各种FFT处理器的结构进行比较,分析比较了各个架构的优缺点和适用范围。（3）特别的,对于第四代通信系统LTE, WiMAX,WLAN的应用需求,比较了各种结构的适用程度。针对LTE协议提出了一种多模式可配置的FFT/IFFT处理器结构。满足LTE标准的对于上行链路进行IFFT调制,和对下行链路进行FFT解调的应用去求,针对LTE标准的不同带宽扩展模式下的128/512/1024/1536/2048点FFT/IFFT运算的需求设计了FFT/IFFT处理器。同时满足WiMAX（802.16e）和WLAN（802.11n）协议对于FFT处理的64/128/256/512/1024点FFT运算的需求。（4）对于将硬件的VLSI实现结果进行分析,比较了性能和功能上的优缺点。

论文目录

  • 目录
  • 摘要
  • Abstract
  • 英文缩写说明
  • 第一章 绪论
  • 1.1 无线通信系统演进
  • 1.2 OFDM系统和IFFT/FFT调制解调
  • 1.3 第四代OFDM通信系统的介绍和参数设置
  • 1.4 本文章节安排
  • 第二章 FFT算法概述
  • 2.1 算法演进简介
  • 2.2 FFT算法按因式分解方法分类
  • 2.2.1 Cooley-Tukey算法
  • 2.2.2 PTA算法Good-Thomas混和基算法
  • 2.2.3 Cooley-Tukey算法和PFA算法的比较
  • 2.3 FFT算法按频域抽取方法分类 #]5
  • 2.3.1 基-2 FFT算法及其复杂度
  • 2/4 FFT算法及其复杂度'>2.3.2 基-22/4 FFT算法及其复杂度
  • 3/8 FFT算法及其复杂度'>2.3.3 基-23/8 FFT算法及其复杂度
  • 2.3.4 基-3FFT按Cooley-Tukey分解和PFA分解及其复杂度
  • 2.4 各种分裂基算法的复杂度比较
  • 2.5 FFT算法按时间抽取算法
  • 2.6 本章小结
  • 第三章 多模FFT/IFFT处理器结构概述
  • 3.1 基于存储器构架的迭代结构的FFT/IFFT处理器
  • 3.2 流水线结构FFT/IFFT处理器
  • 3.2.1 MDC流水线结构
  • 3.2.2 SDF结构
  • 3.2.3 R4SDC结构
  • 3.2.4 SDF和MDC结构性能比较
  • 3.3 小结
  • 第四章 多模式FFT/IFFT处理器设计
  • 4.1 设计挑战
  • 4.2 本文研究的技术需求分析
  • 4.3 多模式FFT/IFFT处理器的算法划分
  • 4.4 多模式FFT/IFFT处理器的运算单元设计
  • 4.4.1 第一级共用存储器的蝶形运算单元
  • 3SDF流水线结构的蝶形运算单元'>4.4.2 基-23SDF流水线结构的蝶形运算单元
  • 4.4.3 基-3点FFT蝶形运算单元设计
  • 4.4.4 常系数乘法器
  • 4.4.5 复数乘法器
  • 4.4.6 旋转因子存储及其复用方案
  • 4.5 定点化误差分析与考虑
  • 4.5.1 FFT有限字长效应
  • 4.6 定点化误差分析和仿真结果比较
  • 4.7 小结
  • 第五章 FFT/IFFT处理器实现和验证
  • 5.1 VLSI实现与验证
  • 5.2 FPGA实现和验证
  • 5.3 DC综合结果
  • 5.4 小结
  • 第六章 总结与展望
  • 6.1 总结
  • 6.2 展望
  • 参考文献
  • 附录
  • 硕士学习期间录用和发表的学术论文
  • 致谢

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