基于lte系統(tǒng)的fft/ifft變換裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域、通信領(lǐng)域，特別是設(shè)及基于LTE系統(tǒng)的FFT/IFFT變 換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] LTE系統(tǒng)采用了 15KHZ的子載波帶寬，通過(guò)設(shè)置不同子載波數(shù)目，更確切的說(shuō)是映 射為不同資源塊(PRB)數(shù)目實(shí)現(xiàn)1.4M化到20MHz可變的系統(tǒng)帶寬，LTE系統(tǒng)定義的6種不同的 系統(tǒng)帶寬。運(yùn)6種傳輸帶寬對(duì)應(yīng)的DFT/IDFT變換點(diǎn)數(shù)分別為128、256、512、1024、1536和 2048。針對(duì)LTE系統(tǒng)要求的運(yùn)六種變換點(diǎn)數(shù)，主流FPGA廠商例如XILINX公司和ALTERA公司均 提供了基于各自FFT/IFFTIP核的解決方案，但其共有的缺陷是無(wú)法只使用一個(gè)IP核滿足既 能同時(shí)實(shí)現(xiàn)運(yùn)六種傳輸帶寬的要求又能進(jìn)行塊浮點(diǎn)FFT/IFFT處理，專利《一種1536點(diǎn)的 FFT/IFFT實(shí)現(xiàn)方法及裝置》（【申請(qǐng)?zhí)枴?00910172964.3)提出了一種1536點(diǎn)FFT/IFFT實(shí)現(xiàn)方 法及裝置，無(wú)法支持塊浮點(diǎn)FFT/IFFT變換，而且需要使用并存儲(chǔ)1536個(gè)旋轉(zhuǎn)因子，運(yùn)無(wú)疑會(huì) 耗費(fèi)更多的存儲(chǔ)資源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明實(shí)施例的目的是提供基于LTE系統(tǒng)的FFT/IFFT變換裝置，W支持所有傳輸 帶寬的處理W及支持塊浮點(diǎn)FFT/IFFT變換。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：
[0005] 一種基于LTE的FFT/IFFT變換裝置，包括輸入兵鳥(niǎo)緩存單元、512點(diǎn)FFT/IFFT處理 單元、輸入控制單元、基r運(yùn)算單元和輸出端；
[0006] 其中，所述輸入控制單元用于：
[0007] 接收配置數(shù)據(jù)和第一序列P(m)，m = 0，l，2-N-1，N表示變換點(diǎn)數(shù)或序列的長(zhǎng)度;所 述配置數(shù)據(jù)至少包括N和變換標(biāo)志;其中，所述變換標(biāo)志的第一取值用于表征需要對(duì)所述第 一序列進(jìn)行正變換，所述變換標(biāo)志的第二取值用于表征需要對(duì)所述第一序列進(jìn)行反變換； [000引在所述N不大于512時(shí)，直接將所述第一序列p(m)輸入至所述512點(diǎn)FFT/IFFT處理 單元；
[0009] 在所述N大于512時(shí)，將所述第一序列p(m)輸入至所述輸入兵鳥(niǎo)緩存單元；
[0010] 在所述N大于512時(shí)，分r次從所述輸入兵鳥(niǎo)緩存單元中讀出p(m)發(fā)送至所述512點(diǎn) FFT/IFFT處理單元;r = N/512;其中，第i次從所述輸入兵鳥(niǎo)緩存單元中讀出的數(shù)據(jù)為:所述 p(m)位于r的正整數(shù)倍減r-i位置上的512點(diǎn)數(shù)據(jù)，1 < i < r;
[0011] 所述512點(diǎn)FFT/IFFT處理單元用于執(zhí)行變換長(zhǎng)度為2的η次幕的FFT/IFFT變換，1< η含9,其中：
[0012] 在所述Ν不大于512時(shí)，對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的FFT/IFFT變換，并將變換結(jié)果輸 出至所述輸出端;或者，
[0013] 在所述N大于512并且所述變換標(biāo)志為第一取值時(shí)，對(duì)所述輸入控制單元分r次輸 入的數(shù)據(jù)進(jìn)行r次FFT變換，得到r組變換結(jié)果;或者，
[0014] 在所述N大于512并且所述變換標(biāo)志為第二取值時(shí)，對(duì)所述輸入控制單元分r次輸 入的數(shù)據(jù)進(jìn)行r次IFFT變換，得到r組變換結(jié)果；
[0015] 其中，第i組變換結(jié)果中的512點(diǎn)數(shù)據(jù)為，所述p(m)位于r的正整數(shù)倍減r-i位置上 的512點(diǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)FFT或IFFT變換后的變換結(jié)果；
[0016] 所述基r運(yùn)算單元用于：
[0017] 在所述N大于512并且所述變換標(biāo)志為第一取值時(shí)，對(duì)所述r組變換結(jié)果進(jìn)行基r運(yùn) 算得到第二序列Y(m)，并將所述第二序列Y(m)輸出至所述輸出端，所述第二序列Y(m)為對(duì) 所述第一序列P(m)進(jìn)行正變換后的序列;或者，
[0018] 在所述N大于512并且所述變換標(biāo)志為第二取值時(shí)，對(duì)所述r組變換結(jié)果進(jìn)行基r運(yùn) 算得到第Ξ序列yy(m)，并將yy(m)乘Wl/r得到第四序列y(m)，將所述y(m)輸出至所述輸出 端，所述第四序列y(m)為對(duì)所述第一序列p(m)進(jìn)行反變換后的序列；
[0019] 所述512點(diǎn)FFT/IFFT處理單元采用塊浮點(diǎn)方式運(yùn)算，所述基r運(yùn)算單元采用塊浮點(diǎn) 方式進(jìn)行基r運(yùn)算和乘Wl/r的運(yùn)算;所述塊浮點(diǎn)方式W塊浮點(diǎn)因子和尾數(shù)表示一個(gè)數(shù)據(jù)， 所述第i組變換結(jié)果中的512點(diǎn)數(shù)據(jù)的塊浮點(diǎn)因子相同。
[0020] 一種基于LTE的FFT/IFFT變換裝置，包括輸入兵鳥(niǎo)緩存單元、512點(diǎn)FFT/IFFT處理 單元、輸入控制單元、基r運(yùn)算單元和輸出端；
[0021 ]其中，所述輸入控制單元用于：
[0022] 接收配置數(shù)據(jù)和第一序列p(m)，m = 0，l，2-N-l，N表示變換點(diǎn)數(shù)或序列的長(zhǎng)度;所 述配置數(shù)據(jù)至少包括N和變換標(biāo)志;其中，所述變換標(biāo)志的第一取值用于表征需要對(duì)所述第 一序列進(jìn)行正變換，所述變換標(biāo)志的第二取值用于表征需要對(duì)所述第一序列進(jìn)行反變換；
[0023] 在所述N不大于512時(shí)，直接將所述第一序列p(m)輸入至所述512點(diǎn)FFT/IFFT處理 單元；
[0024] 在所述N大于512時(shí)，將所述第一序列p(m)輸入至所述第一共輛處理單元，由第一 共輛處理單元對(duì)所述p(m)進(jìn)行共輛處理，得到經(jīng)共輛處理后的第一序列p*(m)，并將p*(m)輸 出至所述輸入兵鳥(niǎo)緩存單元；
[0025] 在所述N大于512時(shí)，分r次從所述輸入兵鳥(niǎo)緩存單元中讀出所述i/(m)發(fā)送至所述 512點(diǎn)FFT/IFFT處理單元;r = N/512;其中，第i次從所述輸入兵鳥(niǎo)緩存單元中讀出的數(shù)據(jù) 為:所述lAm)位于r的正整數(shù)倍減r-i位置上的512點(diǎn)數(shù)據(jù)，1含i <。
[00%]所述512點(diǎn)FFT/IFFT處理單元用于執(zhí)行變換長(zhǎng)度為2的η次幕的FFT/IFFT變換，1 < η含9,其中：
[0027]在所述Ν不大于512時(shí)，對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的FFT/IFFT變換，并將變換結(jié)果輸 出至所述輸出端;或者，
[00%]在所述N大于512并且所述變換標(biāo)志為第一取值時(shí)，對(duì)所述輸入控制單元分r次輸 入的P^m)進(jìn)行r次IFFT變換，得到r組變換結(jié)果，并發(fā)送到所述基r運(yùn)算單元;或者，
[0029] 在所述N大于512并且所述變換標(biāo)志為第二取值時(shí)，對(duì)所述輸入控制單元分r次輸 入的P^m)進(jìn)行r次FFT變換，得到r組變換結(jié)果，并發(fā)送到所述基r運(yùn)算單元；
[0030] 其中，第i組變換結(jié)果中的512點(diǎn)數(shù)據(jù)為，所述i/(m)位于r的正整數(shù)倍減r-i位置上 的512點(diǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)FFT或IFFT變換后的變換結(jié)果；
[0031] 所述基r運(yùn)算單元用于：
[0032] 在N大于512并且變換標(biāo)志為第一取值時(shí)，對(duì)輸入的r組變換結(jié)果進(jìn)行基r運(yùn)算，得 到的運(yùn)算結(jié)果再乘W512后構(gòu)成第二序列Y(m)，并將第二序列Y(m)輸出至第二共輛處理單 元，由第二共輛處理單元對(duì)第二序列Y(m)進(jìn)行共輛處理，得到經(jīng)共輛處理后的第二序列護(hù) (m)，并輸出至輸出端;或者，
[0033] 在N大于512并且上述變換標(biāo)志為第二取值時(shí)，對(duì)輸入的r組變換結(jié)果進(jìn)行基r運(yùn) 算，得到的運(yùn)算結(jié)果構(gòu)成第Ξ序列yy(m)，將第Ξ序列yy(m)乘W1/N后得到第四序列y(m)， 并將y(m)輸出至所述第二共輛處理單元進(jìn)行共輛處理，得到經(jīng)共輛處理后的第四序列 (m)，并輸出至所述輸出端；
[0034] 所述512點(diǎn)FFT/IFFT處理單元采用塊浮點(diǎn)方式運(yùn)算，所述基r運(yùn)算單元采用塊浮點(diǎn) 方式進(jìn)行基r運(yùn)算、乘W512和乘W1/N的運(yùn)算;所述塊浮點(diǎn)方式W塊浮點(diǎn)因子和尾數(shù)表示一 個(gè)數(shù)據(jù)，所述第i組變換結(jié)果中的512點(diǎn)數(shù)據(jù)的塊浮點(diǎn)因子相同。在本發(fā)明實(shí)施例中，把LTE 系統(tǒng)定義的六種變換點(diǎn)數(shù)分成兩類:較小的變換點(diǎn)數(shù)α28、256、512，也即N不大于512)全部 為2的整數(shù)次幕，直接進(jìn)行相應(yīng)的FFT/IFFT變換。較大的變換點(diǎn)數(shù)α024、1536、2048，也即N 大于512)全部基于512點(diǎn)FFT或IFFT進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，需要的乘法器和加法器資源少。本 發(fā)明實(shí)施例可同時(shí)支持六種傳輸帶寬又能支持塊浮點(diǎn)FFT/IFFT變換，與現(xiàn)有技術(shù)相比，減 少了資源的占用。
【附圖說(shuō)明】
[0035] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所 需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施 例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可W根據(jù)運(yùn)些附圖 獲得其他的附圖。
[0036] 圖1-4為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于LTE系統(tǒng)的FFT/IFFT變換裝置示例性結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 本發(fā)明所基于的技術(shù)原理如下：
[003引令待進(jìn)行離散傅里葉變換(DFT)的序列x(n)的長(zhǎng)度N = 51巧r，序列索弓|n = r*m+ no,其中，ni = 0，l，2, . . .511，n0 = 0，l，2，. . .r-1;令變換后的序列X化）的長(zhǎng)度N=巧51，2索 弓|k = 51巧ki+ko,其中ki = 0，l，2, . . .r-l，k0 = 0，l，2, . . .511，令N分別等于1024U536和 2048代入DFT關(guān)系式
展開(kāi)得到1024、1536、2048點(diǎn)的DFT關(guān)系式分 別為下列公式(1)-(3)所示：
[0039]
[0040] 其中ki = 0，l;k〇 = 0，l，2,. . .511
[0041]
[0044] 其中ki = 0，l，2,3;k〇 = 0，l，2,. . .511
[0045] 上述公式(1)-(3)中，[]內(nèi)表示一個(gè)512點(diǎn)的DFT變換。
[0046] 統(tǒng)觀公式（1)-(3)，均包含512點(diǎn)的DFT。并且，1024點(diǎn)和2048點(diǎn)的DFT計(jì)算均需要 512個(gè)旋轉(zhuǎn)因子，2048點(diǎn)的DFT計(jì)算還需要512個(gè)旋轉(zhuǎn)因子巧，1536點(diǎn)的DFT計(jì)算需 要512個(gè)旋轉(zhuǎn)因子。也即，對(duì)于較大的變換點(diǎn)數(shù)（1024/1536/2048)，其正變換可通過(guò) 512點(diǎn)的FFT處理+基r處理實(shí)現(xiàn)。
[0047] 至于反離散傅里葉變換（IDFT)，可將N點(diǎn)DFT的結(jié)果X(k)表示為X(k)=Rk+j*Ik， 點(diǎn)=化1，2，.并一，.1其中化為X化)的實(shí)部，Ik為X(k)的虛部;記X化)的共輛為X*化），X*化） =化-j*Ik，k = 0，l，2，...N-l，將X化)代入IDFT關(guān)系式
得到公式 (4)：
[0049]對(duì)上述X*(k)進(jìn)行DFT，并將變換結(jié)果乘得到公式巧）： (巧
[(Κ)加]
[0051]比較公式（4)和公式（5)，兩個(gè)式子的左邊相等，右邊互為共輛關(guān)系，因此可W得 到:對(duì)于輸入長(zhǎng)度為N的序列X化），k = 0，l，2,. . .N-1欲求IDFT，可W先將X化)取共輛得到X* 化），再將滬化)進(jìn)行N點(diǎn)的DFT，最后將變換結(jié)果乘W1/N后再取共輛得到時(shí)域信號(hào)x(n)。 [0化2] 也即，IDFT可通過(guò)DFT實(shí)現(xiàn)。
[0化3] 同樣令待進(jìn)行IDFT的序列X化）的長(zhǎng)度N=51巧r;序列索引k =巧ki+ko,其中，ki = 0,l,2,...511，k〇 = 0,l,2,.. .r-l;令變換后序列索弓|n = 512*ni+n〇,其中111 = 0,1,2,...1·- l，n〇 = 0，l，2, . . .511，代入公式(5)則1024、1536、2048點(diǎn)IDFT的關(guān)系式可轉(zhuǎn)化為下列公式 (6)-(8):
[0057]其中，山=〇，1，2;11〇 = 0，1，2...511
[0化引