[发明专利]基于LTE系统的FFT/IFFT变换装置及方法

摘要

本发明公开基于LTE系统的FFT/IFFT变换装置及方法，把LTE系统定义的六种变换点数分成两类：较小的变换点数(128、256、512)全部为2的整数次幂，直接进行相应的FFT/IFFT变换。较大的变换点数(1024、1536、2048)全部基于512点FFT或IFFT以及基r运算进行实现，结构简单，需要的乘法器和加法器资源少，与现有技术相比，既能同时支持六种传输带宽处理又能支持块浮点FFT/IFFT变换。而且执行1536点FFT/IFFT变换只需要使用并存储512个旋转因子，执行1024、1536、2048点FFT/IFFT变换总共只需要存储1536个旋转因子，减少了资源的占用。

主权项

1.一种基于LTE的FFT/IFFT变换装置，其特征在于，包括输入乒乓缓存单元、第一共轭处理单元、512点FFT/IFFT处理单元、输入控制单元、基r运算单元、第二共轭处理单元和输出端；其中，所述输入控制单元用于：接收配置数据和第一序列p(m)，m＝0,1,2...N‑1，N表示变换点数或序列的长度；所述配置数据至少包括N和变换标志；其中，所述变换标志的第一取值用于表征需要对所述第一序列进行正变换，所述变换标志的第二取值用于表征需要对所述第一序列进行反变换；在所述N不大于512时，直接将所述第一序列p(m)输入至所述512点FFT/IFFT处理单元；在所述N大于512并且所述变换标志为第一取值时，将所述第一序列p(m)输入至所述输入乒乓缓存单元；在所述N大于512并且所述变换标志为第二取值时，将所述第一序列p(m)输入至所述第一共轭处理单元，由所述第一共轭处理单元进行共轭处理后得到第二序列p*(m)，并输出至所述输入乒乓缓存单元；在所述N大于512时，分r次从所述输入乒乓缓存单元中读出p(m)或p*(m)发送至所述512点FFT/IFFT处理单元；r＝N/512；其中，第i次从所述输入乒乓缓存单元中读出的数据为：所述p(m)或p*(m)位于r的正整数倍减r‑i位置上的512点数据，1≤i≤r；所述512点FFT/IFFT处理单元用于执行变换点数为2的n次幂的FFT/IFFT变换，1≤n≤9，其中：在所述N不大于512时，根据变换标志对输入的数据进行相应的FFT/IFFT变换，并将变换结果输出至所述输出端；或者，在所述N大于512时，对所述输入控制单元分r次输入的数据进行r次FFT变换，得到r组变换结果，并将所述r组变换结果发送到所述基r运算单元；其中，第i组变换结果中的512点数据为，所述p(m)或p*(m)位于r的正整数倍减r‑i位置上的512点数据经FFT变换后的变换结果；所述基r运算单元用于：在所述N大于512并且所述变换标志为第一取值时，对所述r组变换结果进行基r运算得到第三序列Y(m)，并将所述第三序列Y(m)输出至上述输出端，所述第三序列Y(m)为对所述第一序列p(m)进行正变换后的序列；或者，在所述N大于512并且所述变换标志为第二取值时，对所述r组变换结果进行基r运算得到第四序列yy*(m)，并将yy*(m)乘以1/N得到第五序列y*(m)，将所述y*(m)输出至所述第二共轭处理单元；所述第二共轭处理单元用于，对输入的数据进行共轭处理得到第六序列y(m)，并输出至所述输出端，所述第六序列y(m)为对所述第一序列p(m)进行反变换后的序列；所述FFT/IFFT变换、基r运算和乘以1/N采用块浮点方式进行运算；所述块浮点方式以块浮点因子和尾数表示一个数据，所述第i组变换结果中的512点数据的块浮点因子相同；所述输出端为第三多路选择器；所述基r运算单元包括写控制单元、第一至第四乒乓缓存单元、旋转因子第一存储单元、旋转因子第二存储单元、旋转因子第三存储单元、读控制单元、第一旋转因子读控制单元、第一多路选择器、旋转因子相乘单元、块浮点处理单元、第一至第三复数相乘单元、第一至第三复数相加单元、第二多路选择器，其中：所述写控制单元用于：将所述r组变换结果中的第i组变换结果输出到所述第一至第四乒乓缓存单元中的第i乒乓缓存单元，1≤i≤r；所述旋转因子第一存储单元用于，存储512个第一旋转因子所述旋转因子第二存储单元用于，存储512个第一旋转因子所述旋转因子第三存储单元用于，存储512个第一旋转因子所述读控制单元用于：分r次同时向第一至第r乒乓缓存单元的相同地址空间发出读指令以读出所述r组变换结果，将读出的r组变换结果发送到所述块浮点处理单元，以及控制所述第一旋转因子读控制单元每次读取第一旋转因子的时刻；在第j次读取中被读出的r组变换结果，用于计算Y(m)或y*(m)的第512(j‑1)+1～512j位置上的数据，1≤j≤r；所述第一旋转因子读控制单元用于：控制所述旋转因子第一存储单元、旋转因子第二存储单元、旋转因子第三存储单元中第一旋转因子的读取，并将读取的第一旋转因子输出到所述旋转因子相乘单元；所述第一多路选择器用于，从多个第二旋转因子中选择一个第二旋转因子输出到所述旋转因子相乘单元；所述第二旋转因子包括W20、W21、W30、W31、W32、W40、W41、W42、W43、W22和W23；所述旋转因子相乘单元用于，将所述第一旋转因子和第二旋转因子进行复数相乘运算得到第一计算结果G和第二计算结果H，并将第一计算结果G和第二计算结果H分别输出到所述第一复数相乘单元和第二复数相乘单元；块浮点处理单元：用于对输入的所述r组变换结果进行块浮点处理得到r组处理结果，并将所述r组处理结果发送到第一复数相乘单元和第一、二复数相加单元；在N＝1024时，所述块浮点处理单元的第一输出端输出第一组处理结果，第四输出端输出第二组处理结果，第二输出端和第三输出端输出0；在N＝1536时，所述块浮点处理单元的第二输出端输出0，第一输出端、第三输出端和第四输出端分别输出第一至第三组处理结果；在N＝2048时，所述块浮点处理单元的第一至第四输出端分别输出第一至第四组处理结果；所述第一复数相乘单元用于，将所述旋转因子相乘单元输出的第一计算结果G分别与所述块浮点处理单元的第二输出端和第四输出端输出的处理结果进行复数相乘，得到第一复数相乘结果和第二复数相乘结果，并将所述第一复数相乘结果发送到第一复数相加单元，将所述第二复数相乘结果发送到所述第二复数相加单元；所述第一复数相加单元用于，将所述块浮点处理单元的第一输出端输出的处理结果与所述第一复数相乘单元输出的第一复数相乘结果进行复数相加，得到第一复数相加结果，并将第一复数相加结果发送到所述第三复数相加单元；所述第二复数相加单元用于，用于将所述块浮点处理单元的第三输出端输出的处理结果与所述第一复数相乘单元输出的第二复数相乘结果进行复数相加，得到第二复数相加结果，并将所述第二复数相加结果发送到第二复数相乘单元；所述第二复数相乘单元用于，将所述第二复数相加单元输出的第二复数相加结果与所述旋转因子相乘单元输出的所述第二计算结果H进行复数相乘，得到第三复数相乘结果，并将所述第三复数相乘结果发送到所述第三复数相加单元；所述第三复数相加单元用于，对所述第一复数相加单元输出的第一复数相加结果和所述第二复数相乘单元输出的第三复数相乘结果进行复数相加，得到第三复数相加结果，并将所述第三复数相加结果发送到所述第三复数相乘单元；所述第二多路选择器用于，在N＝1024、1536或2048并且变换标志为第一取值时，将1发送到所述第三复数相乘单元；在N＝1536，并且变换标志为第二取值时，将1/3发送到所述第三复数相乘单元；在N＝1024或2048并且变换标志为第二取值时，将1发送到所述第三复数相乘单元；所述第三复数相乘单元用于，将所述第二多路选择器的输出数据和所述第三复数相加单元输出的第三复数相加结果进行复数相乘，得到第四复数相乘结果，在N＝1024、1536或2048，并且变换标志为第一取值时，将所述第四复数相乘结果发送到所述第三多路选择器；在N＝1024、1536或2048，并且变换标志为第二取值时，将第四复数相乘结果发送到所述第二共轭处理单元；所述第二共轭处理单元用于，对输入的数据进行共轭处理输出至所述第三多路选择器；所述第三多路选择器用于，当N＝128、256或512时，将512点FFT/IFFT处理单元的输出结果进行输出；当N＝1024、1536或2048并且变换标志为第一取值时将第三复数相乘单元的输出结果进行输出；当N＝1024、1536或2048并且变换标志为第二取值时，将第二共轭处理单元的输出结果进行输出。