基于FPGA的可变点FFT处理器的设计与实现.rar

快速傅立叶变换（FFT）是离散傅立叶变换（DFT）的一种快速算法，是数字信号处理的核心技术之一，现已广泛应用于语音、音频、图像处理、信息系统、控制和仪表、地质勘探、航空航天、生物医学设计等领域。不同的应用场合，需要不同性能的FFT处理器，特别是具有下一代移动通信（4G）背景的基于可变点FFT的OFDM和OFDMA技术的出现，使可变点FFT处理器的研究具有重要的现实意义。 本文基于FPGA采用基-16和基-2/4/8按频率混合抽选的混合基算法，设计实现了可交点的FFT处理器。本设计具有如下特点：其一采用两级基-4蝶形运算单元优化实现了基-16蝶形运算单元，解决了直接将基-16蝶形运算公式转化到硬件中结构复杂和占用硬件过多的问题；其二采用一级基-4蝶形运算单元和一级基-2蝶形运算单元，实现了可变基-r蝶形运算单元（r=2，4，8）；其三根据不同点数的FFT计算特点，通过不同初始值、步长、按规律排列的计数器设计实现了可变点FFT处理器中的地址发生及控制单元；其四在FFT处理器中利用级联处理结构和模块化的思想，采用高效复数乘法器和乒乓结构RAM，提高了处理速度并实现了FFT处理器运算的点数可变。本设计以FPGA芯片CycloneⅡEP2C50U484C8为硬件平台，以QuartusⅡ为软件平台，利用VHDL硬件描述语言，实现了能够满足IEEE802.16e OFDMA系统中FFT变换点数分别为128、512、1024和2048的四种要求的可变点的FFT处理器。对所设计的FFT处理器用QuartusⅡ软件综合后时钟频率达到了100MHZ以上，满足了实时信号处理的要求；用ModelSim仿真软件及Matlab软件进行了仿真测试结果验证了该设计的正确性。由于采用级联结构和模块化的思想，所设计的FFT处理器可以很方便地拓展到多种点数为2的整数次幂的应用场合。

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