[发明专利]3780点离散傅立叶变换处理器

说明书

技术领域

本发明涉及一种正交频分复用(OFDM)系统，尤其涉及一种使用Good-Tukey算法与大Winograd离散傅立叶变换(WFTA)算法结合的3780点DFT处理器。

背景技术

中国地面数字多媒体广播(DMB-T)系统采用了OFDM技术，在7.56MHz带宽内提供3780个子载波。因此，3780点IFFT/FFT被用来实现调制/解调，其实现框图如图9所示。对于硬件实现来说，3780点IFFT/FFT是一个复杂而又关键的工作。尽管现有的文献和专利已经提出一些实现方案，但新的方法的需求仍然迫切，为了在性能上有更大的提高。

在现有的3780点DFT硬件实现算法中，对比文件1的方案具有代表性和可行性(参见CN1348141A)。该方案使用了小N-WFTA算法。它首先利用Cooley-Tukey算法，将3780分解成63×60(或者60×63)；接着分三个阶段实现3780点DFT：

1.计算63点DFT。

2.将第一个阶段输出的结果乘以旋转因子；

3.计算60点DFT。

对比文件1的计算流程如图10所示。对于63点和60点DFT采用小N-WFTA算法和PFA算法(Good-Thomas prime factor algorithm)实现。63可以分解成互质因子9和7的乘积，因此63点DFT可以利用PFA算法结合9-WFTA和7-WFTA实现。同理，60点DFT可以利用PFA算法结合5-WFTA、4-WFTA和3-WFTA算法实现。同时可以看到，在该方案中使用多个缓存(Cache)。

但是，对比文件1的实现方案具有以下不足：

首先，为实现WFTA，S和T矩阵变换需要大量累加逻辑，C矩阵变换需要至少一个乘法逻辑单元。在对比文件1的方案中，每个WFTA模块，包括9、7、5、4和3点，都是独立的实现的，因此实现逻辑资源复用是相当困难的，特别是累加逻辑。为实现流水线操作，至少需要3个复数乘法器。众所周知，复数乘法逻辑单元相当耗费逻辑资源。

其次，小N-WFTA和PFA相结合的算法需要太多循环操作。以60-WFTA为例，它需要20次3-WFTA运算，15次4-WFTA运算，12次5-WFTA运算，总共达47次循环运算。这里流水线操作不能使用，因此处理时延是非常大。

最后，在各个WFTA模块间都需要缓存(Cache)存储临时运算结果数据，因而缓存的读写操作也会使处理时延大大增加。

发明内容

因此，为了解决上述技术问题，本发明提出了一种3780点离散傅利叶变换DFT处理器，包括：60点大N Winograd离散傅立叶变换模块，用于执行60点大N Winograd离散傅立叶变换；旋转因子乘法模块，用于对经过60点DFT处理之后的数据进行旋转因子乘法运算；以及63点大N Winograd离散傅立叶变换模块，用于从旋转因子乘法模块输出的数据执行63点大N Winograd离散傅立叶变换。

根据本发明的离散傅立叶变换处理器适合于硬件实现(FPGA，ASIC)，并且可以应用到中华人民共和国数字电视标准(GB 2600-2006)中，以实施正交频分多载波调制/解调。

附图说明

图1示出了根据本发明的处理器实施方案1

图2示出了根据本发明的处理器实施方案2

图3示出了根据本发明的累加-乘处理器(AMP)原理框图

图4示出了可配置二输入加法器的方框图及其真值表

图5示出了利用AMP实现WFTA算法的实施过程

图6示出了矩阵参数的存储与产生原理(T₆₃)

图7.示出了系统硬件实现的原理框图

图8示出了根据本发明实现3780点DFT的流程图

图9示意地示出了3780点FFT/IFFT在DMB系统中的应用

图10示出了现有技术方案的实现原理框图

具体实施方式

本发明的方案致力于降低硬件逻辑资源消耗和减少处理时延。方案包含两个基本思想：

1.利用大N-WFTA算法代替小N-WFTA和PFA相结合的方法，避免中间计算结果缓存和减少循环处理次数，从而减少处理时延；

2.提出一种新的累加-乘处理器结构(AMP：accumulate-multiplyprocessor)，它主要由一个加法树(Adder Tree)和一个复数乘法器组成。所有大N-WFTA以及旋转因子乘法都借助AMP实现。