应用于OFDM发射机的IFFT处理器和IFFT实现方法

摘要

本发明公开了一种针对OFDM发射机的IFFT（快速傅里叶反变换）处理器的设计方法，该IFFT处理器的最大特点是不使用乘法器，且结构简单，存储器占用量也很少。该发明的核心思想是将IFFT变换当中的每一支路的旋转因子项看成一个复数字正弦信号发生器，由两个DDS（直接数字频率合成）产生。再利用这些DDS的数字角频率成倍增长的特点，让它们共享同一个存储器组，从而大大减少系统的存储器占用量。另外，利用OFDM发射机的频域数据的实部和虚部取自相同的有限元素集合的特点，通过预先存储乘法结果的办法来省去乘法器的使用。进一步研究发现，该IFFT处理器还具有延时少、处理速度快、存储器占用量少、点数不受2ⁿ制约等特点。

主权项

一种应用于OFDM发射机的IFFT处理器，其特征在于，所述IFFT处理器包括r个由存储器组构成的bank，用来存储正弦幅度因子，该正弦幅度因子为sin函数一个周期内被均匀采样并被数字量化后的幅度因子，每个bank存有N个正弦幅度因子数据，这些bank分别叫bank1、bank2，...，bankr，这里N代表IFFT变换的点数，r由调制方式决定，第p个bank中存有的N个正弦幅度因子由公式n＝0,1,2,…,N‑1决定，这里的round函数表示求最接近于某个实数的整数，p∈[1,2,...,r]，表示bank的编号，A_p表示第p个bank应该乘以的倍率，r个bank所对应的倍率分别是A₁,A₂,...,A_r，这些倍率的取值与每个正弦幅度因子的位宽W有关，具体为所述IFFT处理器还包括N条支路，其中第1到N‑1条支路中的每条支路又包含4条子支路，每条子支路各使用一个单刀r抛开关用来从bank中选取数据，这样共有4(N‑1)个单刀r抛开关；所述IFFT处理器在一个统一的clk时钟的控制下执行，在每个clk的上升沿，第1到N‑1条支路中的每条支路的前两个单刀r抛开关用来从bank中选择恰当的正弦幅度因子以便送入第一加法器生成IFFT变换的实部，第1到N‑1条支路中的后两个单刀r抛开关用来选择恰当的正弦幅度因子以便放入第二加法器生成IFFT变换的虚部；第1到N‑1条支路中的第k条支路的4条子支路分别用来计算和这四个表达式中的乘法不是由硬件乘法器实现的，而是通过单刀r抛开关从恰当的bank的恰当的地址处挑选数据得到；上面式子中，A为统一正弦倍率因子，用来扩大sin和cos的旋转因子，以使其能够用整数表示，从而存入存储器；n是指时域采样数据编号，n＝0,1,2,…,N‑1表示每个clk的上升沿到来时，每条支路都会送出一个数据，k代表频域数据的编号，k＝0,1,2,…,N‑1；X_R(k)代表频域数据X(k)的实部，X_I(k)代表X(k)的虚部，它们的取值为集合{±(2p‑1)|p∈[1,2,...,r]}中的某个数；如果某条子支路中的X_R(k)或X_I(k)等于±(2p‑1)，p∈[1,2,...,r]，那么该子支路就应该从bankp中选取数据；第1到N‑1条支路的4个子支路确定从第几个bank中选取数据之后，在开始变换的第一个clk的上升沿还要确定从该bank的哪个起始地址选取数据，这些起始地址只可能是0、或者当中的一个；当该子支路的计算式中包含sin，且前面的系数为正时，起始地址为0；当子支路的计算式中包含sin，而前面的系数为负时，起始地址为当子支路的计算式中包含cos，而前面的所乘的系数为正时，起始地址为当子支路的计算式中包含cos，而前面的系数为负时，起始地址为当每条子支路的bank编号和起始地址确定之后，以后每来一个新的clk的上升沿，第k条支路的所有子支路在该bank中取数的地址自动增加k，如果地址编号超过N，则从该地址编号减去N后的地址取数，当所述IFFT处理器要对一组新的频域数据进行变换时，各子支路才能从不同的bank中取数；第0条支路为直流量，由2个单刀2r抛开关构成，第一个单刀2r抛开关用来选择X(0)的实部X_R(0)送入第一加法器，第二个单刀2r抛开关用来选择‑X(0)的虚部X_I(0)以送入第二加法器；每个加法器能在一个clk之内将所述第0至N‑1条支路选出的2N‑1个数据加到一起，分别形成此时刻IFFT变换结果的实部和虚部。