用于lte的fft異步交疊變換裝置及方法
【專(zhuān)利摘要】一種用于LTE的FFT異步交疊變換裝置及方法，裝置包括兩個(gè)DSP運(yùn)算單元以及一個(gè)公共存儲(chǔ)器，公共存儲(chǔ)器包括用于存儲(chǔ)FFT中各點(diǎn)的點(diǎn)描述符、旋轉(zhuǎn)因子存表、關(guān)聯(lián)點(diǎn)描述以及輔DSP結(jié)束標(biāo)識(shí)的存儲(chǔ)單元，方法分為初始過(guò)程、異步交疊流水過(guò)程、終結(jié)過(guò)程：主DSP根據(jù)點(diǎn)數(shù)對(duì)FFT點(diǎn)進(jìn)行整序，并觸發(fā)輔DSP開(kāi)始運(yùn)算；異步交疊流水過(guò)程根據(jù)描述符設(shè)計(jì)，包括FFT點(diǎn)的數(shù)據(jù)部分和該點(diǎn)所處級(jí)和狀態(tài)的描述，同時(shí)采用每級(jí)旋轉(zhuǎn)因子存表和每級(jí)點(diǎn)運(yùn)算的關(guān)聯(lián)點(diǎn)描述，能夠使得兩個(gè)DSP單元不經(jīng)過(guò)直接通信就能夠完成高效的協(xié)同運(yùn)算；最后根據(jù)結(jié)束標(biāo)識(shí)來(lái)判斷運(yùn)算終結(jié)。通過(guò)以上方案的實(shí)施，可以低成本并且簡(jiǎn)易高效完成LTE要求的FFT點(diǎn)數(shù)運(yùn)算。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于LTE的FFT異步交疊變換裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軟件無(wú)線電領(lǐng)域，特別涉及一種基于雙DSP結(jié)構(gòu)的FFT異步交疊實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著高速無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，采用0FDM(正交頻分復(fù)用)的系統(tǒng)越來(lái)越多，而OFDM的實(shí)現(xiàn)采用了基于IFFT(逆向快速傅里葉變換)的生成方法。作為信號(hào)發(fā)送的逆向接收過(guò)程，F(xiàn)FT運(yùn)算涉及到運(yùn)算效率以及運(yùn)算精度，是影響產(chǎn)品性能的關(guān)鍵指標(biāo)。
[0003]一般方案的FFT的實(shí)現(xiàn)，出于時(shí)延要求，采用高速率的DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)平臺(tái)。根據(jù)所需計(jì)算的FFT點(diǎn)數(shù)，拆解成基2、基4或者混合基的模式分級(jí)處理，通過(guò)整序使得輸出還原成原序。而每級(jí)所需的旋轉(zhuǎn)因子通過(guò)存表或者實(shí)時(shí)計(jì)算實(shí)現(xiàn)。但是面對(duì)LTE (LongTerm Evolution,長(zhǎng)期演進(jìn))應(yīng)用場(chǎng)景的2048此類(lèi)的大點(diǎn)數(shù),常用的實(shí)現(xiàn)方案存在問(wèn)題:
1.通用DSP只有基2或者基4加速器，大點(diǎn)數(shù)必須分解成多個(gè)小點(diǎn)，頻繁來(lái)回調(diào)用小點(diǎn)模塊實(shí)現(xiàn)，效率低，時(shí)延難以滿足。
[0004]2.包含大點(diǎn)數(shù)的FFT解決方案的TI新型芯片價(jià)格比較昂貴，且新架構(gòu)的研究需要損耗大量時(shí)間。
[0005]3.采用多個(gè)DSP實(shí)現(xiàn)的流水方案，要求DSP之間實(shí)時(shí)交互，且點(diǎn)計(jì)算中存儲(chǔ)序位非常復(fù)雜。面對(duì)實(shí)時(shí)流水，對(duì)溢出的控制以及精度的補(bǔ)償也需要繁瑣的調(diào)整。
[0006]4.常用的方案在混合基組合上做變動(dòng)，算法非常成熟，性能提升空間很小。面對(duì)輸入點(diǎn)數(shù)的變化，也非常不靈活。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提出一種高效簡(jiǎn)易的雙單元的通用DSP的異步交疊FFT實(shí)現(xiàn)方法。
[0008]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案提供一種用于LTE的FFT異步交疊變換裝置，包括兩個(gè)DSP運(yùn)算單元以及一個(gè)公共存儲(chǔ)器，兩個(gè)DSP運(yùn)算單元分別記為主DSP和輔DSP，公共存儲(chǔ)器包括用于存儲(chǔ)FFT中各點(diǎn)的點(diǎn)描述符、旋轉(zhuǎn)因子存表、關(guān)聯(lián)點(diǎn)描述以及輔DSP結(jié)束標(biāo)識(shí)的存儲(chǔ)單兀；
所述點(diǎn)描述符包括點(diǎn)的描述部分和數(shù)據(jù)部分，描述部分包括級(jí)描述和運(yùn)算狀態(tài)描述，級(jí)描述為點(diǎn)運(yùn)算所屬級(jí)的標(biāo)識(shí)，運(yùn)算狀態(tài)描述為當(dāng)前所屬級(jí)運(yùn)算是否完成的標(biāo)識(shí)；數(shù)據(jù)部分為點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，包括實(shí)部和虛部Q ；
所述旋轉(zhuǎn)因子存表包括每級(jí)運(yùn)算所需的旋轉(zhuǎn)因子；
所述關(guān)聯(lián)點(diǎn)描述包括點(diǎn)運(yùn)算所依賴的前一級(jí)的關(guān)聯(lián)點(diǎn)；
所述輔DSP結(jié)束標(biāo)識(shí)為，輔DSP運(yùn)算任務(wù)完畢設(shè)置的結(jié)束標(biāo)識(shí)，主DSP運(yùn)算任務(wù)完畢后根據(jù)該標(biāo)識(shí)判斷整體運(yùn)算是否結(jié)束。
[0009]本發(fā)明還提供基于上述用于LTE的FFT異步交疊變換裝置實(shí)現(xiàn)的FFT變換方法，包括以下步驟，
步驟I，起始部分，包括由主DSP根據(jù)點(diǎn)數(shù)對(duì)FFT中各點(diǎn)進(jìn)行整序，并觸發(fā)輔DSP開(kāi)始運(yùn)
算；
步驟2，異步交疊流水過(guò)程，包括由主DSP和輔DSP分別進(jìn)行奇數(shù)級(jí)和偶數(shù)級(jí)的計(jì)算，各級(jí)的計(jì)算包括以FFT中所有點(diǎn)分別為計(jì)算點(diǎn)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)方式為主DSP和輔DSP分別執(zhí)行如下步驟，
步驟201，依次取一個(gè)計(jì)算點(diǎn)并查詢計(jì)算點(diǎn)的點(diǎn)描述符，判斷計(jì)算點(diǎn)是否滿足運(yùn)算條件，包括從級(jí)描述中得知計(jì)算點(diǎn)是否屬于上一級(jí)，從運(yùn)算狀態(tài)描述中得知計(jì)算點(diǎn)在上一級(jí)是否已計(jì)算，
當(dāng)計(jì)算點(diǎn)屬于上一級(jí)且已計(jì)算時(shí)滿足運(yùn)算條件，將該計(jì)算點(diǎn)的級(jí)描述設(shè)為當(dāng)前級(jí)，運(yùn)算狀態(tài)描述設(shè)為未計(jì)算，進(jìn)入步驟202 ；
如果計(jì)算點(diǎn)不滿足運(yùn)算條件則循環(huán)等待直至條件滿足；
步驟202，查詢關(guān)聯(lián)點(diǎn)描述，根據(jù)關(guān)聯(lián)點(diǎn)的點(diǎn)描述符檢查關(guān)聯(lián)點(diǎn)狀態(tài)，判定關(guān)聯(lián)點(diǎn)是否滿足運(yùn)算條件，包括從級(jí)描述中得知關(guān)聯(lián)點(diǎn)是否屬于上一級(jí)，從運(yùn)算狀態(tài)描述中得知關(guān)聯(lián)點(diǎn)在上一級(jí)是否已計(jì)算，
當(dāng)關(guān)聯(lián)點(diǎn)屬于上一級(jí)且已計(jì)算時(shí)滿足運(yùn)算條件，進(jìn)入步驟203 ；
如果關(guān)聯(lián)點(diǎn)不滿足運(yùn)算條件則循環(huán)等待直至條件滿足；
步驟203，查詢旋轉(zhuǎn)因子存表獲取旋轉(zhuǎn)因子；
步驟204，運(yùn)算計(jì)算點(diǎn)，運(yùn)算完成后設(shè)置計(jì)算點(diǎn)的描述符中描述部分，包括設(shè)置運(yùn)算狀態(tài)描述為當(dāng)前級(jí)運(yùn)算完畢；
步驟205，如果當(dāng)前級(jí)中所有點(diǎn)運(yùn)算完畢則轉(zhuǎn)入步驟206，否則返回步驟201依次取下一個(gè)計(jì)算點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)算；
步驟206，如果主DSP或輔DSP未計(jì)算完自己分配的級(jí)數(shù)則返回步驟201對(duì)下一級(jí)的計(jì)算點(diǎn)進(jìn)行處理，如果輔DSP計(jì)算完畢則設(shè)置結(jié)束標(biāo)識(shí)，而主DSP計(jì)算完畢則進(jìn)入步驟3的運(yùn)算終結(jié)過(guò)程；
步驟3，最后主DSP根據(jù)輔DSP的結(jié)束標(biāo)識(shí)來(lái)判斷運(yùn)算終結(jié)。
[0010]本發(fā)明所提供技術(shù)方案首先解決成本問(wèn)題，在通用DSP上實(shí)現(xiàn)；其次解決流水面對(duì)的復(fù)雜度問(wèn)題，采用新型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方案，調(diào)度起來(lái)更加簡(jiǎn)易；最后解決運(yùn)算效率問(wèn)題，采用異步的流水方案，既擁有流水的效率，同時(shí)采用異步實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化操作。通過(guò)以上方案的實(shí)施，可以低成本并且簡(jiǎn)易高效完成LTE要求的FFT點(diǎn)數(shù)運(yùn)算。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的點(diǎn)描述符結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的雙DSP單元結(jié)構(gòu)工作原理圖。
[0014]圖4為本發(fā)明實(shí)施例的級(jí)單位點(diǎn)的具體計(jì)算過(guò)程。
[0015]圖5為本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。
[0016]【具體實(shí)施方式】
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的基于雙DSP結(jié)構(gòu)的交疊流水運(yùn)算方法進(jìn)行說(shuō)明。[0017]本發(fā)明包括裝置方案結(jié)構(gòu)以及算法流程兩個(gè)部分:
該方案采用單位劃分的雙DSP單元結(jié)構(gòu)，利用異步交疊流水的方式實(shí)現(xiàn)高效的FFT運(yùn)算。各單元結(jié)構(gòu)將每級(jí)的點(diǎn)運(yùn)算作為基本的計(jì)算單位；異步實(shí)現(xiàn)是將點(diǎn)數(shù)據(jù)以及點(diǎn)運(yùn)算的描述組合成點(diǎn)描述符，按照固定位置存儲(chǔ)在公共存儲(chǔ)空間。
[0018]圖1是實(shí)施例的裝置結(jié)構(gòu)圖。本方案的結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)DSP運(yùn)算單元以及一個(gè)公共存儲(chǔ)器。硬件實(shí)施非常簡(jiǎn)易。兩個(gè)DSP運(yùn)算單元分別記為主DSP和輔DSP，公共存儲(chǔ)器用于提供公共存儲(chǔ)空間，里面劃分固定地址作為存儲(chǔ)單元用來(lái)存儲(chǔ)點(diǎn)描述符、旋轉(zhuǎn)因子存表、關(guān)聯(lián)點(diǎn)描述以及輔DSP結(jié)束標(biāo)識(shí)。具體實(shí)施時(shí)，主DSP和輔DSP可各用一個(gè)或多個(gè)DSP芯片實(shí)現(xiàn)。
[0019]所述點(diǎn)描述符為，每點(diǎn)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)運(yùn)算相關(guān)信息，具體實(shí)施時(shí)可采用指針?biāo)饕陌枋霾糠趾蛿?shù)據(jù)部分的結(jié)構(gòu)體存儲(chǔ)。其中描述部分包括級(jí)描述和運(yùn)算狀態(tài)描述，級(jí)描述為點(diǎn)運(yùn)算所屬級(jí)的標(biāo)識(shí)；運(yùn)算狀態(tài)標(biāo)識(shí)為當(dāng)前所屬級(jí)運(yùn)算是否完成的標(biāo)識(shí)。數(shù)據(jù)部分即相應(yīng)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，包括實(shí)部(I)和虛部(Q)，實(shí)施時(shí)可采用16位定點(diǎn)存儲(chǔ)即16I+16Q。描述部分在前，數(shù)據(jù)部分在后，采用連續(xù)存儲(chǔ)。
[0020]所述旋轉(zhuǎn)因子存表為，對(duì)每級(jí)點(diǎn)運(yùn)算所需的旋轉(zhuǎn)因子
【權(quán)利要求】
1.一種用于LTE的FFT異步交疊變換裝置，其特征在于:包括兩個(gè)DSP運(yùn)算單元以及一個(gè)公共存儲(chǔ)器，兩個(gè)DSP運(yùn)算單元分別記為主DSP和輔DSP，公共存儲(chǔ)器包括用于存儲(chǔ)FFT中各點(diǎn)的點(diǎn)描述符、旋轉(zhuǎn)因子存表、關(guān)聯(lián)點(diǎn)描述以及輔DSP結(jié)束標(biāo)識(shí)的存儲(chǔ)單元； 所述點(diǎn)描述符包括點(diǎn)的描述部分和數(shù)據(jù)部分，描述部分包括級(jí)描述和運(yùn)算狀態(tài)描述，級(jí)描述為點(diǎn)運(yùn)算所屬級(jí)的標(biāo)識(shí)，運(yùn)算狀態(tài)描述為當(dāng)前所屬級(jí)運(yùn)算是否完成的標(biāo)識(shí)；數(shù)據(jù)部分為點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，包括實(shí)部和虛部Q ； 所述旋轉(zhuǎn)因子存表包括每級(jí)運(yùn)算所需的旋轉(zhuǎn)因子； 所述關(guān)聯(lián)點(diǎn)描述包括點(diǎn)運(yùn)算所依賴的前一級(jí)的關(guān)聯(lián)點(diǎn)； 所述輔DSP結(jié)束標(biāo)識(shí)為，輔DSP運(yùn)算任務(wù)完畢設(shè)置的結(jié)束標(biāo)識(shí)，主DSP運(yùn)算任務(wù)完畢后根據(jù)該標(biāo)識(shí)判斷整體運(yùn)算是否結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于LTE的FFT異步交疊變換裝置實(shí)現(xiàn)的FFT變換方法，其特征在于:包括以下步驟， 步驟I，起始部分，包括由主DSP根據(jù)點(diǎn)數(shù)對(duì)FFT中各點(diǎn)進(jìn)行整序，并觸發(fā)輔DSP開(kāi)始運(yùn)算； 步驟2，異步交疊流水過(guò)程，包括由主DSP和輔DSP分別進(jìn)行奇數(shù)級(jí)和偶數(shù)級(jí)的計(jì)算，各級(jí)的計(jì)算包括以FFT中所有點(diǎn)分別為計(jì)算點(diǎn)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)方式為主DSP和輔DSP分別執(zhí)行如下步驟， 步驟201，依次取一個(gè)計(jì)算點(diǎn)并查詢計(jì)算點(diǎn)的點(diǎn)描述符，判斷計(jì)算點(diǎn)是否滿足運(yùn)算條件，包括從級(jí)描述中得知計(jì)算點(diǎn)是否屬于上一級(jí)，從運(yùn)算狀態(tài)描述中得知計(jì)算點(diǎn)在上一級(jí)是否已計(jì)算， 當(dāng)計(jì)算點(diǎn)屬于上一級(jí)且已計(jì)算時(shí)滿足運(yùn)算條件，將該計(jì)算點(diǎn)的級(jí)描述設(shè)為當(dāng)前級(jí)，運(yùn)算狀態(tài)描述設(shè)為未計(jì)算，進(jìn)入步驟202 ； 如果計(jì)算點(diǎn)不滿足運(yùn)算條件則循環(huán)等待直至條件滿足； 步驟202，查詢關(guān)聯(lián)點(diǎn)描述，根據(jù)關(guān)聯(lián)點(diǎn)的點(diǎn)描述符檢查關(guān)聯(lián)點(diǎn)狀態(tài)，判定關(guān)聯(lián)點(diǎn)是否滿足運(yùn)算條件，包括從級(jí)描述中得知關(guān)聯(lián)點(diǎn)是否屬于上一級(jí)，從運(yùn)算狀態(tài)描述中得知關(guān)聯(lián)點(diǎn)在上一級(jí)是否已計(jì)算， 當(dāng)關(guān)聯(lián)點(diǎn)屬于上一級(jí)且已計(jì)算時(shí)滿足運(yùn)算條件，進(jìn)入步驟203 ； 如果關(guān)聯(lián)點(diǎn)不滿足運(yùn)算條件則循環(huán)等待直至條件滿足； 步驟203，查詢旋轉(zhuǎn)因子存表獲取旋轉(zhuǎn)因子； 步驟204，運(yùn)算計(jì)算點(diǎn)，運(yùn)算完成后設(shè)置計(jì)算點(diǎn)的描述符中描述部分，包括設(shè)置運(yùn)算狀態(tài)描述為當(dāng)前級(jí)運(yùn)算完畢； 步驟205，如果當(dāng)前級(jí)中所有點(diǎn)運(yùn)算完畢則轉(zhuǎn)入步驟206，否則返回步驟201依次取下一個(gè)計(jì)算點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)算； 步驟206，如果主DSP或輔DSP未計(jì)算完自己分配的級(jí)數(shù)則返回步驟201對(duì)下一級(jí)的計(jì)算點(diǎn)進(jìn)行處理，如果輔DSP計(jì)算完畢則設(shè)置結(jié)束標(biāo)識(shí)，而主DSP計(jì)算完畢則進(jìn)入步驟3的運(yùn)算終結(jié)過(guò)程； 步驟3，最后主DSP根據(jù)輔DSP的結(jié)束標(biāo)識(shí)來(lái)判斷運(yùn)算終結(jié)。
【文檔編號(hào)】H04L27/26GK103685127SQ201310701900
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】張騫 申請(qǐng)人:武漢虹信通信技術(shù)有限責(zé)任公司