并行FFT处理器的设计与实现

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集成电路技术的逐渐成熟以及数字信号处理的快速发展使得正交频分复用(OFDM)技术已经成为通信的研究热点。在OFDM系统中,常常利用快速傅里叶变换(FFT)来实现数据的正交调制与解调,所以整个系统的设计性能的关键往往是FFT处理速度,同时其也是OFDM系统的关键子模块。所以研究和设计高速高性能的FFT处理器就显得尤为重要。通过研究与分析快速并行的FFT算法,实现一种基于硬件仿真的高性能并行FFT算法以及基于此算法的FFT处理器。该算法是基于FFT的DIT基-4算法,结合了流水线和并行结构的特点,通过改进的无冲突地址映射算法,并行访问两个基4蝶形运算所需的8个操作数,实现基于存储器的2个流水蝶形运算的并行处理结构。利用改进的CORDIC算法实现旋转因子的生成操作,省去了复杂的复数乘法运算。数据结构采用块浮点,增大了数据的动态范围,有效解决了FFT中运算溢出的问题。通过改进的并行FFT算法降低了处理器的实现复杂度。对设计的处理器进行FPGA与MATLAB的联合仿真验证其正确性,同时进行了时序仿真,给出各处理器性能比较和本文设计的处理器的资源利用情况。性能评估显示了本文设计的并行FFT处理器易于实现,资源需求少,可使蝶式计算循环次数减少一半。
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