[发明专利]流水线结构的高速高精度多模快速傅里叶变换处理器

说明书

技术领域

本发明属于数字信号处理和数字通信技术领域，具体涉及一种基于流水线结构的快速傅里叶变换处理器。

技术背景

国家标准数字电视地面传输方案采用时域同步正交频分复用(TDS-OFDM)的方式对信号进行调制和解调，即在发送端采用了离散傅里叶反变换(IDFT)把频域的调制数据转化为时域的信号发送出去，在接收端通过离散傅里叶变(DFT)换把接收到的时域信号转化成频域信号然后进行判决解调，恢复频域的调制信息。可见DFT/IDFT占据了TDS-OFDM系统的大量的运算时间及运算资源从而在很大程度上决定了接收机的功耗和复杂度。因此如何实现快速有效的DFT/IDFT运算，对整个TDS-OFDM通信系统的实现有着很大的影响。

目前，较为普遍的多模8K点FFT主要有两点不足：1、在涉及大点数FFT运算时，噪声经过前级放大，传递到下级中，即在串行操作中，量化噪声是逐级累加并放大的一个过程。因此，排除原始输入噪声的影响，在串行处理时，前几级操作引入的噪声对最后结果的影响较大。2、多模FFT运算对资源的复用率不足，提高了硬件实现的复杂度和芯片的功耗。

发明内容

本发明提出一种新的基于流水线结构的多模2²-2¹³点硬件资源可复用的FFT处理器，使其不仅能计算2²-2¹³点的FFT，而且能提高FFT计算精度，大面积复用硬件资源，降低硬件实现的复杂度和芯片的功耗。

本发明设计的多模2²-2¹³点硬件资源可复用的FFT处理器由以下单元组成：

一种流水线结构的高速多模2²-2¹³点硬件资源复用的FFT处理器，其特征在于由下述单元组成：

一个读写地址和控制状态机，它产生不同模式FFT下的存储单元的读写地址，控制各个单元的工作状态；

第一多路选择器，它的输入端输入要计算的输入数据；

第一基-2³蝶形运算单，在计算8K/4K/2K点模式时，它的一个输入端接收上述第一多路选择器的输出，另一个输入端与上述读写地址与控制状态机的输出端相连；

第一旋转因子存储ROM，ROM深度为1K，它的输入端与上述读写地址和控制状态机的输出端相连；

第一旋转因子映射单元，它的输入端与上述第一旋转因子存储ROM的输出端相连；

第一复数乘法单元，它的一个输入端与上述第一基-2³蝶形运算单元的输出端相连，另一个输入端与上述第一旋转因子映射单元的输出端相连；

第二多路选择器，在计算8K/4K/2K点模式时，它的一个输入端接收上述第一复数乘法单元的输出，在计算1K/512/256点模式时，另一个输入端接收第一多路选择器的输出；

第二基-2³蝶形运算单元，它的一个输入端与上述第二多路选择器的输出端相连，另一个输入端与上述的读写地址与控制状态机的输出端相连；

第二旋转因子存储ROM，ROM深度为128，它的输入端与上述读写地址和控制状态机的输出端相连；

第二旋转因子映射单元，它的输入端与上述第二旋转因子存储ROM的输出端相连；

第二复数乘法单元，它的一个输入端与上述第二基-2³蝶形运算单元的输出端相连，另一个输入端与上述第二旋转因子映射单元的输出端相连；

第三多路选择器，在计算8K/4K/2K/1K/512/256点模式时，它的一个输入端接收上述第二复数乘法单元的输出，在计算128/64/32点模式时，另一个输入端接收上述第一多路选择器的输出；

第三基-2³蝶形运算单元，它的一个输入端与上述第三多路选择器的输出端相连，另一个输入端与上述读写地址与控制状态机的输出端相连；

第三旋转因子存储ROM，ROM深度为16，它的输入端与上述读写地址和控制状态机的输出端相连；

第三旋转因子映射单元，它的输入端与上述第三旋转因子存储ROM的输出端相连；

第三复数乘法单元，它的一个输入端与上述第三基-2³蝶形运算单元的输出端相连，另一个输入端与上述旋转因子映射单元的输出端相连；