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处理器系统结构基于FPGA的移位寄存器流水线结构FFT处理器

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  快速傅里叶变换(FFT)在雷达、通信电子对抗等领域有广泛应用。近年来现场可编程门阵列(FPGA)的飞速发展,与DSP技术相比,由于其并行信号处理结构,使得FPGA能够很好地适用于高速信号处理系统。由于Altera等公司研制的FFT IP核,价钱昂贵,不适合大规模应用,在特定领域中,设计适合于自己领域需要的FFT处理器是较为实际的选择。

  本文设计的FFT处理器,基于FPGA技术,由于采用移位寄存器流水线结构,实现了两路数据的同时输入,相比传统的级联结构,提高了蝶形运算单元的运算效率,减小了输出延时,降低了芯片资源的使用。在OFDM系统的实际应用中,因它可以采用快速傅里叶变换,能方便快捷地实现调制和解调,故结合MIMO技术,设计的FFT处理器结构,可以很好地应用于2根天线的MIMO-OFDM系统中。

  1 FFT处理的应用及DIF FFT算法原理

  图1给出一个2根天线MIMO-OFDM系统中FFT的使用。快速傅里叶变换算法基本上分为两大类:时域抽取(DIT)和频域抽取(DIF),这里设计的FFT处理器采用基-2 DIF算法。

2根天线MIMO-OFDM系统中FFT的使用

  对于N点序列x(N),其傅里叶变换

公式

  将x(n)分成上、下两部分,得:

公式

  这样将两个N点的DFT分成两个N/2点的DFT,分的方法是将x(k)按序号k的奇、偶分开。通过这种方式继续分下去,直到得到两点的DFT。采用DIF方法设计的FFT,其输入是正序,输出是按照奇偶分开的倒序。

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