[发明专利]一种实现3780点FFT/IFFT的方法及其处理器

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)处理器，尤其涉及一种用于中国地面传输的数字多路电视、高清晰度电视固定和移动广播业务的调制系统。

背景技术

2006年8月，国家标准管理委员会公布中国数字电视地面广播传输系统标准GB20600-2006《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》，即DMB-TH标准。该标准采用时域同步正交频分复用（TDS-OFDM）分别对信号进行调制和解调，其中通过综合考虑多种因素而设计出来的3780点子载波数，亦不同于DVB-T标准中的基2或基4的蝶形算法，在实际应用中具有一定的独创性和新颖性。

常用的实现3780点FFT的方法有两种。一种是内插成4096点FFT，这种方法把3780点FFT通过内插得到4096点，再利用各种基2或基4算法做4096点的FFT，再通过抽取得到3780点FFT。以基4算法为例，由于4096=4⁶，所以需要6级FFT单元。该方法的缺点主要有，一方面由于该方法没有做准确的3780点FFT，前后分别采用了内插器和抽取器，所以必然会带来误差，且这样做采样速率会发生改变，在OFDM系统中将增加同步的复杂度；另一方面由DFT性质可知，有限长序列补零之后，不影响频谱的特性，只是增加了频谱的抽样点数，同时也增加了运算量，运算效率约为92.4%。第二种方法是利用混合基算法实现3780点FFT。根据混合基算法，把3780点做如下分解：3780=7*9*3*4*5，其中7点、9点、3点、4点、5点的FFT采用WFTA算法计算，而各点之间用混合基级联，但不足之处是系统每两级间都要进行混序和引入旋转因子，增加算法的运算量和复杂度，导致硬件设计时消耗更多资源。

为了克服前面两种实现3780点FFT的缺点，本发明结合混合基算法、素因子算法和WFTA算法的优点，在混合基算法的基础上，利用素因子算法消除级与级之间的旋转因子，同时采用WFTA算法减少小点N的DFT运算量。

发明内容

本发明的目的是提出一种实现3780点FFT/IFFT的方法及其处理器，其能同时实现OFDM的调制和解调，其不仅能够精确的计算3780点的IFFT/FFT，而且该方法简单，降低硬件实现的复杂度和芯片的资源利用。

本发明的一种实现3780点FFT/IFFT的方法，其特征在于：该方法是将3780点FFT分为三层，顶层用混合基法分解3780点，中间层用素因子算法分解63点和60点FFT，底层用WFTA算法完成7点、9点、3点、4点、5点的FFT计算。

本发明采用综合分解法实现3780点FFT/IFFT处理器（见图1所示），就是把3780点FFT分为三层，顶层用混合基法分解3780点，中间层用素因子算法分解63点和60点FFT，底层用WFTA算法完成7点、9点、3点、4点、5点的FFT计算。这样不仅减少算法复杂度，而且极大地减少了运算量，在资源利用上占有相当大的优势。

本发明设计的3780点FFT/IFFT处理器由以下单元组成（见图2所示）：

1、倍频器11，将输入的时钟进行倍频，倍频后的时钟提供给其他模块处理数据使用。

2、输入共轭单元12，对系统的输入进行调整，即对输入数据取共轭。

3、RAM单元13，输入的数据在时钟同步下存入RAM单元13，在控制单元17的控制下进行数据的读写操作。

4、WFTA运算单元14，主要进行7点，9点，3点，4点以及5点等各级FFT运算。且对数据重新排序，保证原址运算，减小操作时间，节约存储空间的开销。

5、旋转因子运算15，对9点WFTA的输出数据进行旋转因子的相乘。

6、选择器16，选择WFTA运算单元14或者旋转因子运算单元15的输出数据作为RAM单元13数据的输入。

7、控制单元17，控制各个模块协同工作。它给定RAM单元13的读写地址和读写控制，控制选择器16正确选择输入作为输出，控制N点WFTA运算单元14之间正确切换。

8、输出共轭单元18，对系统的输出进行调整，即对输出数据取共轭。与输入共轭单元12一起能够同时实现OFDM调制和解调。

本发明提出的3780点FFT/IFFT处理器，通过图2所示的电路结构，并对每一级运算后有效数据位进行重新定制，用存储器流水线架构，在保证数据处理实时性的同时节省存储资源。

附图说明

图1是综合分解法的层次图。

图2是3780点的IFFT的硬件实现框图。