專利名稱：一種實(shí)現(xiàn)基4 fft/ifft計(jì)算的fft處理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)基4 FFT/IFFT計(jì)算的FFT處理器。
背景技術(shù)：
數(shù)字處理技術(shù)的發(fā)展使得廣播從模擬方式向數(shù)字方式過(guò)渡成為一種趨勢(shì)。 目前，部分無(wú)線廣播已經(jīng)采用了數(shù)字傳輸，其它的正準(zhǔn)備采用數(shù)字傳輸方式。 數(shù)字音頻廣播采用了正交頻分多路復(fù)用(OFDM)技術(shù)，其中采用的FFT處理 器可以處理長(zhǎng)度為256、 512、 1024、 2048四種數(shù)字音頻廣播(DAB)信號(hào)？
通常，用基2算法來(lái)處理長(zhǎng)度為2n的DAB信號(hào)的FFT運(yùn)算，如256、 512、 1024、 2048等；用基4的算法來(lái)處理長(zhǎng)度為4n的DAB信號(hào)的FFT運(yùn)算，如256、 1024等?；?算法和基4算法相比，運(yùn)算速度慢。但是，基4算法不能處理長(zhǎng) 度為512、 2048等非4"的數(shù)據(jù)。
為解決上述問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中，如2004年08月11日公開(kāi)的，公開(kāi)號(hào)為 CN1520071A，名稱為"含有FFT處理器的數(shù)字音頻廣播接收器及其操作方法" 的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)公開(kāi)了一種含F(xiàn)FT處理器的數(shù)字音頻廣播接收 器，如圖1所示，包括地址發(fā)生器，用于生成預(yù)定個(gè)數(shù)的寫(xiě)地址和讀地址；快 速FFT處理器，用于重復(fù)FFT模式的數(shù)據(jù)，生成預(yù)定個(gè)數(shù)的數(shù)據(jù)，并利用預(yù)定 個(gè)數(shù)的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)快速FFT;以及控制器，用于根據(jù)FFT處理器的操作，控制地 址發(fā)生器生成寫(xiě)地址和讀地址。預(yù)定個(gè)數(shù)是4096個(gè)，并且FFT處理器使用4096 個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)快速付里葉變換。這樣，利用重復(fù)FFT模式的數(shù)據(jù)生成的4096個(gè) 數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)基于基4的運(yùn)算，對(duì)于2048、 1024、 256和512不同長(zhǎng)度的DAB信 號(hào)可以用結(jié)構(gòu)相同的FFT處理器進(jìn)行處理，從而簡(jiǎn)化了它的硬件結(jié)構(gòu)和FFT的 運(yùn)算控制。
但上述的基4算法的FFT處理器只能處理基4輸入數(shù)據(jù)的FFT計(jì)算，不能 同時(shí)處理基4輸入數(shù)據(jù)的IFFT計(jì)算。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種實(shí)現(xiàn)基4 FFT/IFFT計(jì)算 的FFT處理器。
為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)基4FFT/IFFT計(jì)算的FFT處理 器，包括FFT蝶形運(yùn)算單元和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其特征在于，還包括
一個(gè)數(shù)據(jù)交換單元，用于接收FFT蝶形運(yùn)算單元輸出的四點(diǎn)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)；
如果當(dāng)前進(jìn)行的是IFFT計(jì)算，則數(shù)據(jù)交換單元工作，數(shù)據(jù)交換單元將四點(diǎn) 計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)中的第二點(diǎn)數(shù)據(jù)與第四點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，交換后的計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù) 存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；
如果當(dāng)前進(jìn)行的是FFT計(jì)算，則數(shù)據(jù)交換單元不工作，四點(diǎn)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù) 不進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，F(xiàn)FT蝶形運(yùn)算單元直接將四點(diǎn)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 中。 '
本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
按時(shí)間抽取的基4 FFT計(jì)算推導(dǎo)公式為-
U + ,p + OF2/ + ZW3/
c'=爿-5『+ ，2" - w3p
iT =」-W『-W + j曹" (1) 按時(shí)間抽取的基4 IFFT計(jì)算推導(dǎo)公式為 yf = +彥〃 + ，2/7 +服3/
5" = /4 — 一 c『2〃 + /d『V
n 5『+c『2"-鮮3/7
zr-^+^『-OF2"，3p (2)
其中，a仏c、 d為蝶形運(yùn)算單元的四點(diǎn)輸入數(shù)據(jù)，,、5'、 c'、 z)'為蝶形運(yùn) 算單元輸出的四點(diǎn)FFT計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)，t、 5"、 c"、 w是蝶形運(yùn)算單元輸出的四 點(diǎn)IFFT計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)，ff = e-w 。
如式(1) (2)所示，從兩式中可以看出，F(xiàn)FT計(jì)算中的Z、 b'、 c'、 d'分別和 IFFT計(jì)算中的Z、 ZT、 c"、 S"結(jié)構(gòu)相同。在本發(fā)明中，利用這一關(guān)系，用相同的 電路結(jié)構(gòu)，即同一FFT蝶形運(yùn)算單元，實(shí)現(xiàn)了FFT和IFFT計(jì)算在進(jìn)行IFFT
計(jì)算時(shí).，多了一個(gè)數(shù)據(jù)交換過(guò)程，即數(shù)據(jù)交換單元將FFT蝶形運(yùn)算單元輸出的
四點(diǎn)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)中的第二點(diǎn)數(shù)據(jù)與第四點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，從而既簡(jiǎn)化了硬件
設(shè)計(jì)又減小了芯片面積，最關(guān)鍵的是可以在同一個(gè)FFT處理器上實(shí)現(xiàn)FFT和 IFFT計(jì)算。


圖1是一種現(xiàn)有技術(shù)的FFT處理器結(jié)構(gòu)圖2是本發(fā)明FFT處理器一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)圖3是圖2所示的FFT蝶形運(yùn)算單元的一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)圖4是16點(diǎn)的基4算法的FFT信號(hào)流圖。
具體實(shí)施例方式
為更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更為詳細(xì)描述。 需要提醒注意的是，盡管相似部件出現(xiàn)在不同附圖中，但它們被賦予相似的附 圖標(biāo)記。在以下的描述中，當(dāng)采用的已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許會(huì)淡化本 發(fā)明的主題內(nèi)容時(shí)，這些描述在這兒將被忽略。 '
圖1是一種現(xiàn)有技術(shù)的FFT處理器結(jié)構(gòu)圖?，F(xiàn)有技術(shù)的FFT處理器在背景 技術(shù)中已有描述，在此不再贅述。
圖2是本發(fā)明FFT處理器一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)圖。在本實(shí)施例中，存 儲(chǔ)器地址控制單元605，控制輸入數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)因子在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM 601及旋 轉(zhuǎn)因子存儲(chǔ)器ROM603中的存放位置；FFT蝶形運(yùn)算單元602每次從數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 器RAM 601中取四點(diǎn)數(shù)據(jù)，從旋轉(zhuǎn)因子存儲(chǔ)器ROM 603中取出相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)因 子，進(jìn)行蝶形運(yùn)算。
在本實(shí)施例中，所述的FFT處理器通過(guò)一控制信號(hào)IFFT一on控制數(shù)據(jù)交換 單元606是否工作，同時(shí)控制蝶形運(yùn)算單元602將計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)交 換單元606還是存儲(chǔ)器RAM 601。
如果當(dāng)前進(jìn)行的是.IFFT計(jì)算，則控制信號(hào)IFFT—on有效，數(shù)據(jù)交換單元606 工作，蝶形運(yùn)算單元602將四點(diǎn)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)交換單元606，數(shù)據(jù)交 換單元606將四點(diǎn)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)中的第二點(diǎn)結(jié)果數(shù)據(jù)與第四點(diǎn)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行交 換，交換后的計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM601中；
如果當(dāng)前進(jìn)行的是FFT計(jì)算，則控制信號(hào)IFFT—on無(wú)效，數(shù)據(jù)交換單元606 不工作，蝶形運(yùn)算單元602將四點(diǎn)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)傳遞給存儲(chǔ)器RAM601，直接 將四點(diǎn)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中RAM 601。
當(dāng)計(jì)算N二4"點(diǎn)數(shù)據(jù)的FFT/IFFT變換時(shí)，共需要n級(jí)迭代運(yùn)算，每一級(jí)需 要進(jìn)行N/4次的蝶形運(yùn)算；當(dāng)n級(jí)迭代運(yùn)算進(jìn)行完之后就得到了 N點(diǎn)數(shù)據(jù)的 FFT/IFFT變換結(jié)果。從圖4的信號(hào)流圖可以看出，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)是按照自然順序 輸入時(shí)，F(xiàn)FT/IFFT變換結(jié)果數(shù)據(jù)是亂序的。整序模塊604實(shí)現(xiàn)將結(jié)果數(shù)據(jù)整序 為自然順序。
在計(jì)算IFFT運(yùn)算時(shí)，多了一個(gè)數(shù)據(jù)交換過(guò)程，控制信號(hào)IFFT_on用來(lái)控制 數(shù)據(jù)交換單元606是否工作。當(dāng)進(jìn)行IFFT運(yùn)算時(shí)，控制信號(hào)IFFT—on信號(hào)有效， 數(shù)據(jù)交換單元606工作，將四點(diǎn)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)中的第二點(diǎn)數(shù)據(jù)與第四點(diǎn)數(shù)據(jù)交 換后輸出，從而既簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)又減小了芯片面積，最關(guān)鍵的是可以在同一 個(gè)FFT處理器上實(shí)現(xiàn)FFT和IFFT計(jì)算。
圖3是圖2所示的FFT蝶形運(yùn)算單元的一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)圖。從公
式(1)或(2)中可知，在進(jìn)行四點(diǎn)蝶形運(yùn)算時(shí)，除輸入數(shù)據(jù)A外，其他三點(diǎn)
數(shù)據(jù)都需要和旋轉(zhuǎn)因子進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘。在本實(shí)施例中，復(fù)數(shù)相乘采用CORDIC
算法實(shí)現(xiàn)。B、 C、 D三點(diǎn)輸入數(shù)據(jù)采用CORDIC算法實(shí)現(xiàn)和對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)因子 WP、W^、WSP相乘后結(jié)合輸入數(shù)據(jù)A進(jìn)行加減運(yùn)算得到四點(diǎn)蝶形運(yùn)算結(jié)果數(shù)據(jù)。
其中，"^"^>"~用來(lái)實(shí)現(xiàn)和y的相乘，即實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)的實(shí)虛部交換。
圖4是16點(diǎn)的基4算法的FFT信號(hào)流圖。圖中，輸入數(shù)據(jù)是按照自然順序 輸入的。N=16=42，所以需要進(jìn)行2級(jí)的迭代運(yùn)算，每一級(jí)需要進(jìn)行1^/4=16/4=4 次蝶形運(yùn)算。計(jì)算輸出結(jié)果是亂序的。
盡管上面對(duì)本發(fā)明說(shuō)明性的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但應(yīng)當(dāng)清楚，本發(fā)明 不限于具體實(shí)施方式
的范圍，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，只要各種變 化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易 見(jiàn)的， 一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
權(quán)利要求
1、一種實(shí)現(xiàn)基4 FFT/IFFT計(jì)算的FFT處理器，包括FFT蝶形運(yùn)算單元和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其特征在于，還包括一個(gè)數(shù)據(jù)交換單元，用于接收FFT蝶形運(yùn)算單元輸出的四點(diǎn)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)；如果當(dāng)前進(jìn)行的是IFFT計(jì)算，則數(shù)據(jù)交換單元工作，數(shù)據(jù)交換單元將四點(diǎn)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)中的第二點(diǎn)數(shù)據(jù)與第四點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，交換后的計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；如果當(dāng)前進(jìn)行的是FFT計(jì)算，則數(shù)據(jù)交換單元不工作，四點(diǎn)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)不進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，F(xiàn)FT蝶形運(yùn)算單元直接將四點(diǎn)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)基4 FFT/IFFT計(jì)算的FFT處理器，其特征 在于，所述的FFT處理器通過(guò)一控制信號(hào)控制數(shù)據(jù)交換單元是否工作，同時(shí)控 制蝶形運(yùn)算單元將計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)交換單元還是存儲(chǔ)器。如果當(dāng)前進(jìn)行的是IFFT計(jì)算，則控制信號(hào)有效，數(shù)據(jù)交換單元工作，蝶形 運(yùn)算單元將四點(diǎn)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)交換單元，數(shù)據(jù)交換單元將四點(diǎn)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)中的第二點(diǎn)結(jié)果數(shù)據(jù)與第四點(diǎn)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，交換后的計(jì)算結(jié)果 數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；如果當(dāng)前進(jìn)行的是FFT計(jì)算，則控制信號(hào)無(wú)效，數(shù)據(jù)交換單元不工作，蝶 形運(yùn)算單元將四點(diǎn)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)傳遞給存儲(chǔ)器，直接將四點(diǎn)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種實(shí)現(xiàn)基4 FFT/IFFT計(jì)算的FFT處理器，包括FFT蝶形運(yùn)算單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器以及一個(gè)用于接收FFT蝶形運(yùn)算單元輸出的四點(diǎn)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)交換單元；如果進(jìn)行的是IFFT計(jì)算，則數(shù)據(jù)交換單元工作，將四點(diǎn)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)中的第二點(diǎn)數(shù)據(jù)與第四點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，交換后的計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；如果進(jìn)行的是FFT計(jì)算，則數(shù)據(jù)交換單元不工作，四點(diǎn)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)不進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，F(xiàn)FT蝶形運(yùn)算單元直接將四點(diǎn)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。在本發(fā)明中，用同一FFT蝶形運(yùn)算單元，實(shí)現(xiàn)了FFT和IFFT計(jì)算，從而既簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)又減小了芯片面積，最關(guān)鍵的是可以在同一個(gè)FFT處理器上實(shí)現(xiàn)FFT和IFFT計(jì)算。
文檔編號(hào)H04H40/27GK101354701SQ20081004607
公開(kāi)日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2008年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月16日
發(fā)明者翔 謝, 霍永青 申請(qǐng)人:四川虹微技術(shù)有限公司