基于CMMB的快速傅里叶变换的设计与实现

本文围绕中国移动多媒体广播(China Mobile Multimedia Broadcasting,CMMB)的核心部分快速傅里叶变换处理器的设计和实现进行研究分析,成功地解决了期间遇到的各种问题,最后设计出满足项目需求的快速傅里叶变换处理器。<br> 首先,快速傅里叶变换处理器的架构设计是需要解决的首要问题。本文从项目的实际需要和特点出发,针对项目要求快速傅里叶变换处理器所需完成的能处理多种数据点数数据块的特点,经过细致的分析,引入流水线设计思想,通过七级流水线操作完成了对快速傅里叶变换处理器的架构设计,接着本文又从实践出发详细介绍了流水线设计的一些重要实现细节;其次,快速傅里叶变换处理器的设计过程中产生了许多与性能相关的问题;其中以流水线核心运算单元基4模块最为明显,作者从算法的角度对基4运算过程进行分析和优化,设计出适合于本项目的复数运算的基4运算单元;最后,针对快速傅里叶变换处理器所需的寄存器模块的数量比较多,各个寄存器的尺寸比较大等特点,作者从整个项目出发,结合基4模块本身的寄存器访问先读后写的访问特点,通过仔细分析,提出有效的寄存器优化方法,大大地减少了寄存器模块的数量,有效地降低了寄存器的尺寸,节省了芯片资源。<br> 作者还对快速傅里叶变换处理器进行FPGA验证和ASIC综合,通过比较发现,与传统方法实现的快速傅里叶变换处理器/快速傅里叶反变换处理器相比,本文所设计的快速傅里叶变换处理器能节省大量寄存器资源;数据点数N越大,优势越明显:从而有效地节省芯片面积,进一步降低电路所带来的功耗。<br> 本快速傅里叶变换处理器已通过MATLAB平台上的中国移动多媒体广播仿真系统的比特级验证和Xilinx Virtex4平台的FPGA验证。