本文關(guān)鍵詞：少模光纖通信頻域均衡中的大尺度FFT設(shè)計　出處：《天津大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著對光纖中各個自由度復(fù)用的深入研究,由于非線性效應(yīng)的影響,提升單模光纖信道容量的研究已陷入瓶頸。采用少模光纖進(jìn)行模分復(fù)用是高速光通信研究的新潮流,但多個模式信道的傳輸中,模式色散的存在對信道均衡提出了嚴(yán)格的要求,而模式群延時隨著傳輸距離的增大導(dǎo)致對均衡器中大尺度FFT的電路資源利用率有較高的要求。FFT的設(shè)計也從傳統(tǒng)的中小點數(shù)向大尺度發(fā)展,并且設(shè)計重點由傳統(tǒng)的提升運算速度和精度轉(zhuǎn)向?qū)Y源的優(yōu)化利用。本文對DFT的原理以及減少運算量的二維FFT和基-r算法進(jìn)行了詳細(xì)研究。對比了基-2、基-4和基-22算法的基本原理和實現(xiàn)過程,并對幾種不同基數(shù)算法的運算量和控制復(fù)雜性進(jìn)行比較,選擇將二維算法與基-22算法結(jié)合使用來實現(xiàn)16384點的快速傅里葉變換,同時,結(jié)合FFT的運算特點采用順序結(jié)構(gòu)與流水線結(jié)構(gòu)相結(jié)合的電路結(jié)構(gòu)在FPGA中設(shè)計了16384點的FFT處理器及其使用的短點數(shù)運算模塊。根據(jù)FFT的數(shù)據(jù)運算特點設(shè)計了各級的蝶形模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊;優(yōu)化復(fù)數(shù)乘法器結(jié)構(gòu),減少占用的邏輯資源;根據(jù)數(shù)據(jù)尋址特點,設(shè)計了RAM和ROM地址發(fā)生器;最后設(shè)計了狀態(tài)發(fā)生器產(chǎn)生整個FFT運算器的各個控制信號。對設(shè)計的FFT處理器各模塊進(jìn)行了功能仿真,通過Modelsim和MATLAB的聯(lián)合仿真,驗證了處理器功能的正確性。在50MHz時鐘下,在Altera開發(fā)板上對處理器進(jìn)行了調(diào)試,系統(tǒng)正確性在板級得到驗證,最后,對FFT處理器的性能進(jìn)行分析,在資源使用上具有明顯優(yōu)勢,滿足少模光纖通信頻域均衡系統(tǒng)的需求。
[Abstract]:With the in-depth study on the reuse of different degrees of freedom in the fiber, due to nonlinear effect, enhance the channel capacity of single-mode fiber has been caught in a bottleneck. The few mode fiber mode division multiplexing is a new trend of high speed optical communication, but the transmission of multiple channel mode, existing mode dispersion and put forward strict requirements for channel equalization, and the mode of group delay with the increase of transmission distance to rate design of.FFT high requirements of the development from the traditional medium to large scale utilization of resource points to the large scale circuit equalizer FFT, and design the focus from traditional lifting speed and precision to the optimal use of resources in detail. This paper studies the principle of DFT and reduce the amount of computation of the two-dimensional FFT based -r algorithm. And compared based on -2, the basic principle and implementation process based on -4 and -22 algorithm based on, and several The amount of calculation and control algorithm are compared with the complexity of the base, choose the combination of two-dimensional algorithm and -22 based algorithm to achieve fast Fourier transform, 16384 points at the same time, combined with the operational characteristics of FFT circuit structure by sequence structure and pipeline structure is used to design a short point arithmetic module of FFT processor and its use in 16384 FPGA. According to the data characteristics of FFT at all levels of the butterfly module and data storage module design; optimize the structure of complex multiplier, reduce the occupied logic resources; according to the data addressing characteristics, design RAM and ROM address generator; each control signal generator generates the final design of the state of the FFT operator on the FFT processor design. The various modules of the functional simulation, through co simulation of Modelsim and MATLAB, to verify the correctness of the processor function. Under 50MHz clock in Altera The debugger is debugged on the development board, and the correctness of the system is verified at the board level. Finally, the performance of the FFT processor is analyzed, which has obvious advantages in resource utilization, and meets the needs of the frequency domain equalization system of the small mode fiber communication.

【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.11

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