宽带自适应ofdm系统中可伸缩fft处理器的设计和实现 design and implementation of a scaleable fft processor for adaptive broadband ofdm system.pdfVIP

第 11 卷 第 1 期 电路与系统学报 Vol.11 No.1 2006 年 2 月 JOURNAL OF CIRCUITS AND SYSTEMS February 2006 文章编号 1007-0249 (2006) 01-0071-05 * 宽带自适应 OFDM 系统中可伸缩 FFT 处理器的设计和实现 浙江大学 信息与电子工程学系 浙江 杭州 310027 摘要 基于 Radix-22 SDF single-path delay feedback 的蝶形运算结构设计了一个级数在 64 256 1024 2048 之间可选的可伸缩 FFT Scaleable FFT 处理器 以较少的硬件规模满足了宽带自适应正交频分复用 OFDM 传输 系统子载波数目可变 数据流量高 低处理延迟 设置灵活的处理要求 文中还针对输入 OFDM 信号的波形分布特性 仿真分析了该 FFT 处理器在采用不同的中间处理字长和旋转因子量化字长时其输出信噪比和所占用逻辑单元数目的变 化 并据此合理选择了实现参数 在性能提高的同时有效减少了其硬件规模 2 关键词 OFDM FFT Radix-2 SDF 可伸缩 中图分类号 TN47 文献标识码 A 1 引言 FFT 快速傅立叶变换 处理器是宽带 OFDM 通信系统中的重要处理单元 目前宽带 OFDM 系统 中数据的吞吐率高达数十 MSPS Mega Samples per second 要求 FFT 处理器有高速处理数据的能力 而且由于系统中的数据往往是以突发包的形式传输的 因此 FFT 处理器需要能够支持突发处理方式 并且处理延迟应尽可能小 以免影响下一个突发包 此外 自适应 OFDM 系统中对同一 FFT 处理器 往往要求其级数可变 例如 IEEE802.16d/e 宽带无线接入系统中的 OFDMA 工作模式必须根据信道特 性和业务 QoS 的需求自适应地支持 128 512 1024 和 2048 等不同载波数目的 FFT 运算 因此 目前 宽带自适应 OFDM 系统对 FFT 处理器的要求较高 特别是高处理能力 低处理延迟 可伸缩 支持 突发工作模式是其设计上应考虑的主要目标 如果采用普通的 DSP 处理器难以获得高处理速率和低处 理延迟 而现场可编程门阵列 FPGA 由于速度快 容易实现流水线并行操作 并具有灵活的可编 程特性 在实时信号处理领域得到广泛的应用 也是本设计的主要选择 本文基于 Radix-22 单路反馈结构设计了可应用于宽带自适应 OFDM 系统的点数在 64 256 1024 2048 之间可变的 FFT 处理器 在 Altera 公司 FPGA EP2S60 上仿真验证通过 文中第 1 节介绍 了 Radix-22 SDF 的算法和结构 第 2 节介绍 了整个系统的实现 第 3 节 中针对宽带 OFDM 信号