無線通信中剪枝FFT算法研究及其可配置VLSI設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，人們已經(jīng)不再滿足于簡單的語音通信和低速率的數(shù)據(jù)傳輸，來自高速數(shù)據(jù)及多媒體業(yè)務(wù)的市場需求推動了各領(lǐng)域中無線通信標(biāo)準(zhǔn)的快速演進。但同時快速增長的高速數(shù)據(jù)傳輸需求也給無線通信系統(tǒng)的設(shè)計及其硬件實現(xiàn)帶來了一系列的挑戰(zhàn)，其中一個重要方面便是高速數(shù)據(jù)傳輸與復(fù)雜通信系統(tǒng)實現(xiàn)中巨大運算量所需的能量消耗和移動通信終端有限的電池容量之間的矛盾。雖然半導(dǎo)體工藝技術(shù)仍然遵循著摩爾定律在發(fā)展，但單純依賴工藝的進步已經(jīng)不能完全抵消無線通

2、信系統(tǒng)中運算量快速增長所帶來的功耗增加，通過設(shè)計方法和硬件架構(gòu)上的改進以提高硬件實現(xiàn)的功耗效率成為目前研究者關(guān)注的重點。
　　 從提高硬件實現(xiàn)功耗效率的角度出發(fā)，本文針對無線通信系統(tǒng)中，尤其是OFDM/OFDMA系統(tǒng)和認(rèn)知無線電系統(tǒng)中具有廣泛應(yīng)用的剪枝FFT算法及其硬件實現(xiàn)進行了系統(tǒng)的研究，從算法、結(jié)構(gòu)和硬件實現(xiàn)的不同層面對剪枝FFT進行了優(yōu)化和改進。
　　 本文首先分析了無線通信中剪枝FFT的應(yīng)用，其中重點研究了OFD

3、M/OFDMA系統(tǒng)中信道估計和調(diào)制解調(diào)以及認(rèn)知無線電系統(tǒng)中的頻譜感知和動態(tài)頻譜接入算法中剪枝FFT使用的特點，確定了無線通信中剪枝FFT的應(yīng)用需求；在分析和總結(jié)已有剪枝FFT算法和實現(xiàn)的基礎(chǔ)上，確定了本文的研究內(nèi)容和研究目標(biāo)。
　　 然后本文研究了通用的剪枝FFT算法。針對現(xiàn)有剪枝FFT算法中剪枝靈活性和適用范圍不足的問題，文中提出了一種通用的混合基剪枝FFT算法，并給出了一般混合基SFG的剪枝計算方法；另外本文提出了一種分層剪

4、枝策略，和高基(High－Radix)FFT的組合分解算法相結(jié)合，進一步降低了剪枝FFT的算法復(fù)雜度。
　　 在通用剪枝FFT算法研究的基礎(chǔ)上，本文針對通用剪枝FFT實現(xiàn)中的關(guān)鍵問題--剪枝SFG信息的組織方法進行了研究，其中重點針對硬件實現(xiàn)中剪枝信息的表示、存儲和使用等問題進行了分析。文中提出了一種優(yōu)化的SFG剪枝信息壓縮方法，利用FFT SFG的結(jié)構(gòu)特點和合理的軟硬件劃分，有效降低了剪枝信息的存儲需求。
　　 接下來

5、本文研究了剪枝FFT的硬件實現(xiàn)架構(gòu)并設(shè)計了通用的剪枝FFT可配置IP核。不同于已有文獻(xiàn)中基于可編程計算平臺或基于ASIC專用硬件的實現(xiàn)方法，本文從靈活性和功耗效率出發(fā)，根據(jù)通用剪枝FFT的算法特點，重新劃分了剪枝FFT實現(xiàn)的軟硬件界線，設(shè)計了以剪枝蝶形運算指令為核心的通用剪枝FFT可配置IP核，一方面為剪枝FFT的實現(xiàn)提供了高效靈活的運算引擎，另一方面為系統(tǒng)級剪枝FFT實現(xiàn)的優(yōu)化提供了足夠的靈活性。
　　 最后本文設(shè)計并實現(xiàn)了通