[发明专利]基于多模可重构FFT的窄带通信信号处理方法

说明书

本发明公开了一种基于多模可重构FFT的窄带通信信号处理方法，包括以下步骤：S1、用户进行模式配置，选择FFT或IFFT工作模式；S2、对N个窄带通信系统的输入数据进行重排序，并写入存储器；S3、进行多级迭代的FFT蝶形运算；S4、将完成全部FFT计算的数据按照自然顺序进行输出。本发明可以兼容NB‑IoT系统和GPS系统等多模窄带系统，同时可以根据协议需求动态调整FFT点数和系统频率，以满足不同场景下的模块吞吐率需要；此外，本发明还提出了一种基于混合基的蝶形单元，在少量增加面积开销的前提下极大提升了计算速度，从而提高了模块吞吐率。

技术领域

本发明属于通信数字信号处理领域，特别涉及一种基于多模可重构FFT的窄带通信信号处理方法。

背景技术

快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)作为核心技术之一，已被广泛应用于雷达、无线通信等数字信号处理领域。随着物联网技术在数据收集与万物互联等方面的广泛应用，物联网芯片也面临场景多元化、需求多样化等挑战，这也要求物联网芯片内部的数字信号处理单元具备更高的灵活性。以本发明所涉及到的NB-IoT和GPS两种窄带通信系统为例：

NB-IoT系统：

(1)在OFDM数据通路场景下，需要进行32～128点FFT计算以满足时频转换需求；

(2)在小区搜索场景下，需要进行NPSS同步和NSSS同步两个计算过程。NPSS同步过程中需要在一个OFDM符号内对本地NPSS序列以及接收NPSS信号进行互相关计算，NSSS同步则需要对本地理想NSSS序列与接收信号中的NSSS序列在频域进行相关性检测并取其最大值。在上述两个信号同步过程中，均需要使用128～2048点FFT计算其频域相关性。

GPS系统：在GPS系统下，目前比较常用的卫星信号捕获方法为并行码相位空间搜索捕获算法，该方法对码相位的搜索做了并行化，利用频域的乘法和时域卷积的关系，可以通过FFT来完成循环自相关的功能，从而达到并行码相位的搜索的目的。该场景需要进行512～2048点FFT计算卫星信号与本地序列的互相关函数。

目前，FFT在工程中的主要实现方式为专用ASIC芯片。相比DSP和FPGA实现，ASIC有成本及功耗更低、性能更强等优点，但其不可编程特性导致固定点数的FFT芯片并不具备可重构特性，只能适用于专用场景。

基于上述分析，目前在FFT相关研究方面，主要存在以下不足：缺少兼容多模窄带系统的FFT硬件加速器，如果多模系统采用多种专用FFT芯片，会导致成本和功耗的增加；在物联网领域缺少支持可重构特性的FFT硬件加速器，从而导致系统在面对不同场景需求时灵活性较低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以根据协议需求动态调整FFT点数和系统频率，以满足不同场景下的模块吞吐率需要，在少量增加面积开销的前提下极大提升了计算速度，从而提高了模块吞吐率的基于多模可重构FFT的窄带通信信号处理方法。所述FFT实现方法支持FFT和IFFT两种计算模式，同时每种模式下都支持32～2048多点数的计算。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于多模可重构FFT的窄带通信信号处理方法，包括以下步骤：

S1、用户进行模式配置，选择FFT或IFFT工作模式；

S2、对N个窄带通信系统的输入数据进行重排序，并写入存储器；

S3、进行多级迭代的FFT蝶形运算；

S4、将完成全部FFT计算的数据按照自然顺序进行输出。

进一步地，所述步骤S2具体过程如下：

S21、将N个窄带通信系统的输入数据按照自然顺序规则进行编码，编码规则具体为：