[发明专利]正交频分复用系统中可重配置快速傅里叶变换的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于FPGA(现场可编程门阵列)的可重配置快速傅里叶变换(FFT)的实现方案，属于通信技术领域。

背景技术

为了摆脱局域网中烦琐的布线工作，无线局域网(WLAN)应运而生，他是无线通信与局域网技术相结合的产物。IEEE802.11系列WLAN标准到目前为止主要包括21个标准，其中IEEE802.11a标准工作在5GHz频段上，使用OFDM调制技术，可支持54Mbps的传输速率。其物理层OFDM调制子载波数为64。在时域，通过逆快速傅里叶变换(IFFT)可以产生OFDM波形

随着Internet的迅速普及和多媒体技术的飞速发展，用户对带宽的要求越来越高。宽带无线接入系统(BWA)以其投资少见效快等优势，正在逐步受到电信行业的青睐。目前，以IEEE802.16系列标准为基础的WiMAX技术的BWA技术中最热门的话题，因为该技术面向城域级应用，能满足固定、游牧、便携、和移动等不同场景的宽带数据业务需求。且在2007年10月，国际电信联盟(ITU)宣布批准WiMAX成为移动无线标准，这将为WiMAX技术的发展和商用起到巨大的推动作用。IEEE802.16系列标准对宽带无线接入系统的空中接口物理层和MAC层进行了规范。IEEE802.16标准物理层采用正交频分复用(OFDM)调制，其子载波为256。

WiFi是局域网(LAN)接入技术，其信号半径只有几百米远，。WiMAX的是城域网(MAN)接入技术，其无线信号传输距离最远可达50km。WiMAX与WiFi将能够有效地相互结合和互补。

1992年5月，在美国电信系统会议上，MITRE公司的Joe Mitola首次明确提出了软件无线电(SDR)的概念。软件无线电是一种实现无线通信的新思路，其核心思想是以通过可重配置的基带、射频等终端硬件资源，通过各种可定制、可替代、可转换的组建化模块的控制，实现对多种无线接口技术的支持，即多模/变模终端的概念。

FPGA是Filed Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列。FPGA是在CPLD的基础上发展起来的新型高性能可编程逻辑器件，它一般采用SRAM工艺，也有一些专用器件采用Flash工艺或反熔丝工艺等。FPGA的集成度很高，其器件密度从数万系统门到数千万系统门不等，可以完成极其复杂的时序与组合逻辑电路功能，适用于高速、高密度的高端数字逻辑电路设计领域。FPGA的基本组成部分有可编程输入/输出单元、基本可编程逻辑单元、嵌入式快RAM、丰富的布线资源、底层嵌入功能单元、内嵌专用硬核等。

可重配置系统物理层采用FPGA为平台，实现对WiFi和WiMAX技术物理层的支持，该可重配置系统物理层的核心就是一个可重配置为64点和256点的FFT/IFFT模块。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种正交频分复用系统中可重配置快速傅里叶变换的方法，在硬件上实现代码的复用，从而节约FPGA的资源，提高效率。

技术方案：本发明的正交频分复用系统中可重配置快速傅里叶变换的方法，基于正交频分复用的使用内插和抽取的方法实现可重配置为64点和256点的快速傅里叶正反变换，该方法由三个模块组成，数据预处理模块、FFT/IFFT模块、数据后处理模块，其实现的方法为：

数据预处理模块：根据重配置标志信号，若该信号指示进行64点FFT/IFFT，则接收64个数据，并在每个数据中间内插3个全零数据，组装成一组256点的数据；若该信号指示进行256点FFT/IFFT，则接收256个数据直接组成一组256点的数据；

FFT/IFFT模块：

步骤1：先将待FFT/IFFT的数据取共扼，

步骤2：将取共轭后的数据分为四组，

步骤3：然后进行以下三步：①由同一组中分出的四组中，每组取一个数据，②从数据表中读出相应的复指数据值，③蝶形运算；

步骤4：进行蝶形运算是否结束的判断，若否，则返回步骤2；若是，则进行每组数据个数是否为4的判断，若是，则共扼、倒序；若否，则每组数据进一步分为四组，然后返回步骤2；其中所用的旋转因子由CORDIC算法产生并处理。

数据后处理模块：首先接收FFT/IFFT模块输出的数据暂存，然后根据重配置标志信号，若该信号指示为64点FFT/IFFT，则顺序输出前64个数据，否则输出全部256个数据。

对数据取共轭的方法为：将待FFT/IFFT数据的虚部乘以-1。