基于FPGA的移位寄存器流水線結(jié)構(gòu)FFT處理器

　　0 引言

　　快速傅里葉變換(FFT)在雷達(dá)、通信和電子對(duì)抗等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。近年來(lái)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)的飛速發(fā)展，與DSP技術(shù)相比，由于其并行信號(hào)處理結(jié)構(gòu)，使得FPGA能夠很好地適用于高速信號(hào)處理系統(tǒng)。由于Altera等公司研制的FFT IP核，價(jià)錢昂貴，不適合大規(guī)模應(yīng)用，在特定領(lǐng)域中，設(shè)計(jì)適合于自己領(lǐng)域需要的FFT處理器是較為實(shí)際的選擇。

　　本文設(shè)計(jì)的FFT處理器，基于FPGA技術(shù)，由于采用移位寄存器流水線結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了兩路數(shù)據(jù)的同時(shí)輸入，相比傳統(tǒng)的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，提高了蝶形運(yùn)算單元的運(yùn)算效率，減小了輸出延時(shí)，降低了芯片資源的使用。在OFDM系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，因它可以采用快速傅里葉變換，能方便快捷地實(shí)現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)，故結(jié)合MIMO技術(shù)，設(shè)計(jì)的FFT處理器結(jié)構(gòu)，可以很好地應(yīng)用于2根天線的MIMO-OFDM系統(tǒng)中。

　　1 FFT處理的應(yīng)用及DIF FFT算法原理

　　圖1給出一個(gè)2根天線MIMO-OFDM系統(tǒng)中FFT的使用?？焖俑道锶~變換算法基本上分為兩大類：時(shí)域抽取(DIT)和頻域抽取(DIF)，這里設(shè)計(jì)的FFT處理器采用基-2 DIF算法。

　　對(duì)于N點(diǎn)序列x(N)，其傅里葉變換

　　將x(n)分成上、下兩部分，得：

　　這樣將兩個(gè)N點(diǎn)的DFT分成兩個(gè)N／2點(diǎn)的DFT，分的方法是將x(k)按序號(hào)k的奇、偶分開(kāi)。通過(guò)這種方式繼續(xù)分下去，直到得到兩點(diǎn)的DFT。采用DIF方法設(shè)計(jì)的FFT，其輸入是正序，輸出是按照奇偶分開(kāi)的倒序。