基于FPGA和DAB的可变点FFT处理器研究

论文摘要

随着信息技术、微电子技术以及通信技术的高速发展,数字信号处理已经广泛地应用于通信、音频、图像、生物医学以及自动控制等领域中。作为数字信号处理的核心技术之一,基于快速傅立叶变换的FFT处理器的应用变得越来越普及,尤其是近些年来,OFDM技术的出现和发展,使高速和可变点FFT处理器的研究更加具有现实意义。本文首先介绍了OFDM的基本原理和实现方法,并介绍了快速傅立叶变换在其中的应用,然后在分析研究了多种FFT算法的基础上,选择了既适合FPGA实现的又能满足数字音频广播系统中要求的FFT算法。本文所设计的可变点FFT处理器由五级基4蝶形运算和一级基2蝶形运算组成。其中,基4蝶形运算模块和基2蝶形运算模块是整个FFT处理器的核心部分。同时,分别对2048点、1024点、512点和256点四种模式下FFT处理器进行了仿真验证,仿真结果表明,所设计的可变点FFT处理器满足精度要求,可以应用于DAB系统中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究现状
• 1.2 相关技术发展及现状
• 1.2.1 数字音频广播
• 1.2.2 FPGA 的现状
• 1.2.3 FFT 算法及处理器的现状
• 1.3 论文工作
• 第二章 硬件描述语言
• 2.1 硬件描述语言HDL
• 2.2 Verilog HDL 的特点
• 2.3 Verilog HDL 的基本设计流程
• 2.4 小结
• 第三章 OFDM 系统
• 3.1 OFDM 简介
• 3.2 OFDM 基本原理
• 3.3 OFDM 的DFT 实现
• 3.4 OFDM 的系统
• 第四章 FFT 算法
• 4.1 离散傅里叶变换
• 4.2 FFT 算法
• 4.2.1 基2 频域抽取FFT 算法
• 4.2.1.1 基2 频域抽取算法原理
• 4.2.1.2 算法复杂度分析
• 4.2.1.3 运算规律
• 4.2.2 基4 频域抽取FFT 算法
• 4.2.2.1 基4 频域抽取算法原理
• 4.2.2.2 基 4 算法特点
• 4.2.2.3 算法复杂度比较
• 4.3 本课题中采用的算法
• 第五章 FFT 处理器的硬件实现结构
• 5.1 概述
• 5.2 单碟形结构FFT 处理器
• 5.3 并行结构FFT 处理器
• 5.4 流水线结构FFT 处理器
• 5.5 各种硬件结构比较
• 第六章 FFT 处理器的设计和优化
• 6.1 概述
• 6.2 FFT 处理器整体方案设计
• 6.3 蝶形运算单元的设计
• 6.3.1 基二蝶形运算单元的设计
• 6.3.2 基四蝶形运算单元的设计
• 6.4 高效复数乘法器的设计
• 6.5 旋转因子的选取与存储
• 6.6 数据存储设计及优化
• 6.7 FFT 处理器中的数据处理和表示
• 6.8 小结
• 第七章 仿真与测试
• 7.1 概述
• 7.2 方波信号的测试结果
• 7.3 直流信号的测试结果
• 7.4 正弦信号的测试结果
• 7.5 三角信号的测试结果
• 7.6 小结
• 第八章 总结与展望
• 8.1 总结
• 8.2 展望
• 致谢
• 参考文献