[发明专利]一种应用于FFT/IFFT的基4蝶形单元电路及其处理方法

说明书

技术领域

本发明属于数字信号与系统技术领域，涉及快速傅里叶变换FFT以及快速傅立叶逆变换IFFT，以及基4蝶形电路，具体涉及采用基4算法或含有基4算法的分裂基算法的FFT/IFFT处理，为一种应用于FFT/IFFT的基4蝶形单元电路及其处理方法。

背景技术

在现代无线通信中，频谱资源越来越紧缺，提高频谱利用率一直是人们关注的焦点之一，通信系统正采用比以前更加复杂的调制信号。正交频分复用OFDM是一种高效的多载波调制技术，具有非常高的频谱利用率。目前，OFMD广泛应用于非对称的数字用户环路ADSL、ETSI标准的数字音频广播DAB、地面数字视频电视DVB-T、高清晰度电视HDTV、无线局域网WLAN等。

OFDM利用离散傅立叶反变换和离散傅里叶变换(IDFT/DFT)代替多载波调制和解调的实现，即在发射端对待调制数据进行IFFT运算来实现调制，接收端对接收到的数据进行FFT运算实现解调，从而大大降低了系统实现的复杂度，因此调制解调的核心是快速傅立叶运算单元。

在OFDM系统中，为了保证数据的精度，其核心模块FFT/IFFT运算的数据格式采用单精度浮点数或双精度浮点数。由于浮点数格式的加/减法运算的复杂度以及关键路径的延时远大于相同位数的定点数加/减法运算，而FFT/IFFT运算中需要进行大量的加法运算，使得需要大量的硬件资源，因此FFT/IFFT的实现可以通过减少浮点数加/减法器的数量来减少芯片面积。

通常，FFT运算的处理长度为2ⁿ，可以通过基2蝶形来实现FFT/IFFT运算，而基4蝶形只能实现长度为4ⁿ的FFT/IFFT运算，无法单独实现长度为128，512等非4ⁿ的FFT/IFFT运算。但是基4蝶形与基2蝶形相比，其运算速度快，运算级数少，具有较大的优势，对于长度非4ⁿ的FFT/IFFT运算可以采用分裂基算法，即混合使用基2蝶形与基4蝶形结构以减少FFT/IFFT级数和提高运算速度。因此采用基4算法或分裂基算法的FFT/IFFT处理单元具有较大的优势。关于FFT算法中的基4算法和分裂基算法可以参考《快速算法》(国防科技大学出版社，1993年12月)中的“基4-FFT算法”以及“分裂基算法”。

目前基4蝶形结构往往采用加/减法器全并行结构来提高FFT/IFFT的处理速度，但是需要大量的加/减法器。本发明提出了一种加/减法器全串行的基4蝶形单元电路，该结构通过对加/减法器的复用大大减少了加/减法器的数量，同时在电路中插入寄存器实现流水线结构，提高基4蝶形单元的处理速度。

发明内容

本发明要解决的问题为：在FFT/IFFT处理系统中，采用基4算法或分裂基算法的FFT/IFFT处理单元具有较大的优势，但目前基4蝶形结构采用加/减法器全并行结构来提高FFT/IFFT的处理速度，需要大量的加/减法器。

本发明的技术方案为：一种应用于FFT/IFFT的基4蝶形单元电路，FFT/IFFT单元向基4蝶形单元电路提供输入使能信号、4路输入数据A、B、C、D以及旋转因子，基4蝶形单元电路包括一个加模块，一个乘模块和一个控制模块，一路输入数据A直接提供给加模块，其余输入数据B、C、D和旋转因子输入乘模块，乘模块的运算结果提供给中间寄存器组，再输出至加模块，控制模块输出控制信号至加模块，并在完成加/减法运算完成时输出使能信号至FFT/IFFT单元，加模块输出最终运算结果，乘模块还输出乘运算已完成信号至FFT/IFFT单元、加模块、控制模块和中间寄存器组，其中加模块包括第一至第四4个数据选择器、第一加寄存器组、第二加寄存器组和加/减法器组，控制模块分别输出控制信号至各个数据选择器、加寄存器组和加/减法器组，中间寄存器组输出至第一数据选择器，输入数据A提供给第一加寄存器组，再进入第二数据选择器，第二加寄存器组输出至第三数据选择器，第一数据选择器、第二数据选择器和第三数据选择器的输出共同输入至第四数据选择器，第四数据选择器输出至加/减法器组，加/减法器组由2个加/减法器组成，分别输出加/减运算结果的实部和虚部，其运算结果还返回给第一加寄存器组和第二加寄存器组。

第一数据选择器由4个3选1选择器构成，第二数据选择器由4个2选1选择器构成，第三数据选择器由4个4选1选择器构成，第四数据选择器由4个3选1选择器构成。