【摘要】： 快速傅立葉變換(FFT)是離散傅立葉變換(DFT)的一種快速算法,是數(shù)字信號處理的核心技術(shù)之一,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于語音、音頻、圖像處理、信息系統(tǒng)、控制和儀表、地質(zhì)勘探、航空航天、生物醫(yī)學(xué)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。不同的應(yīng)用場合,需要不同性能的FFT處理器,特別是具有下一代移動通信(4G)背景的基于可變點(diǎn)FFT的OFDM和OFDMA技術(shù)的出現(xiàn),使可變點(diǎn)FFT處理器的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文基于FPGA采用基-16和基-2/4/8按頻率混合抽選的混合基算法,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了可變點(diǎn)的FFT處理器。本設(shè)計(jì)具有如下特點(diǎn):其一采用兩級基-4蝶形運(yùn)算單元優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了基-16蝶形運(yùn)算單元,解決了直接將基-16蝶形運(yùn)算公式轉(zhuǎn)化到硬件中結(jié)構(gòu)復(fù)雜和占用硬件過多的問題;其二采用一級基-4蝶形運(yùn)算單元和一級基-2蝶形運(yùn)算單元,實(shí)現(xiàn)了可變基-r蝶形運(yùn)算單元(r=2,4,8);其三根據(jù)不同點(diǎn)數(shù)的FFT計(jì)算特點(diǎn),通過不同初始值、步長、按規(guī)律排列的計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了可變點(diǎn)FFT處理器中的地址發(fā)生及控制單元;其四在FFT處理器中利用級聯(lián)處理結(jié)構(gòu)和模塊化的思想,采用高效復(fù)數(shù)乘法器和乒乓結(jié)構(gòu)RAM,提高了處理速度并實(shí)現(xiàn)了FFT處理器運(yùn)算的點(diǎn)數(shù)可變。本設(shè)計(jì)以FPGA芯片CycloneⅡEP2C50U484C8為硬件平臺,以QuartusⅡ?yàn)檐浖脚_,利用VHDL硬件描述語言,實(shí)現(xiàn)了能夠滿足IEEE802.16e OFDMA系統(tǒng)中FFT變換點(diǎn)數(shù)分別為128、512、1024和2048的四種要求的可變點(diǎn)的FFT處理器。對所設(shè)計(jì)的FFT處理器用QuartusⅡ軟件綜合后時(shí)鐘頻率達(dá)到了100MHz以上,滿足了實(shí)時(shí)信號處理的要求;用ModelSim仿真軟件及Matlab軟件進(jìn)行了仿真測試結(jié)果驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的正確性。由于采用級聯(lián)結(jié)構(gòu)和模塊化的思想,所設(shè)計(jì)的FFT處理器可以很方便地拓展到多種點(diǎn)數(shù)為2的整數(shù)次冪的應(yīng)用場合。
【圖文】：

言簡介言概述[37-391國國防部在20世紀(jì)70年代末80年代初提出的vHslct)計(jì)劃的產(chǎn)物，是1981年提出的一種新的硬件描述語ptionLan即age也就是我們熟知的VHDL。使用這種語言用這種語言描述他們試圖描述的復(fù)雜電路;其次是他們希HSIC計(jì)劃中的各成員能按標(biāo)準(zhǔn)的格式向其他成員提供設(shè)主要合同商洽談時(shí)，都要用這種單一標(biāo)準(zhǔn)格式。目前它己應(yīng)用。用于描述數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、行為、功能和接口。除了含有的語言形式和描述風(fēng)格與句法十分類似于一般的計(jì)算機(jī)高言程序通常含有5個(gè)部分:實(shí)體(Entity)、結(jié)構(gòu)體(夕程序包伊ackage)和庫(Libl刊漢)。

圖5.5第一級模塊中乒乓結(jié)構(gòu)RAM的地址發(fā)生控制單元狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖第一級模塊中乒乓結(jié)構(gòu)RAM的地址發(fā)生及控制單元實(shí)體符號圖如圖5.6所示。圖5.7和圖5.8是在模式信號mode=00即實(shí)現(xiàn)2048點(diǎn)FFT運(yùn)算時(shí)第一級地址產(chǎn)生控制單元的仿真波形圖(輸出地址用十進(jìn)制顯示)。{乞品~花幣不~~”’~”’1~，，~」】1】一~·~~:川“， oCkWren:尸.，mouell二 ujFarntoeo差adrrl(1，二01adril【11.0』ad淞[11二0」adrtZfll二01圖5.6第一級模塊中乒乓結(jié)構(gòu)RAM的地址發(fā)生及控制單元實(shí)體符號圖
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TP332

【引證文獻(xiàn)】

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1 劉智;;基于FPGA實(shí)現(xiàn)的FFT速度與規(guī)模分析[J];科技視界;2014年21期

2 俞鋒;;基于FPGA的氣體數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究[J];數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用;2013年10期

3 賀秋實(shí);郝國法;錢龍;;基于FPGA的高速AD轉(zhuǎn)換[J];電子設(shè)計(jì)工程;2012年08期

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1 楊琳琳;低功耗浮點(diǎn)FFT處理器設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

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3 杜兆勝;基于FPGA的FFT硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];長春理工大學(xué);2016年

4 鄭朋;六通道可變帶寬數(shù)字接收機(jī)的FPGA軟件設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2015年

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6 張永瑞;基于MicroBlaze實(shí)時(shí)譜分析系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)[D];中北大學(xué);2014年

7 付榮;基-4FFT處理器的設(shè)計(jì)與物理實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2014年

8 謝輝輝;基于FFT的雷達(dá)信號處理動目標(biāo)檢測的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2014年

9 申昌龍;數(shù)字接收機(jī)中信道化處理算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2014年

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本文編號：2676896