一种应用于FFT/IFFT的基4蝶形单元电路制造技术

一种应用于FFT/IFFT的基4蝶形单元电路，所述基4蝶形单元包括乘模块、加模块和控制模块，其中乘模块并行完成12个实数乘操作，其结果送给加模块；加模块对实数乘运算结果执行三个阶段的加/减法运算，控制模块控制加模块中加/减法器在各个阶段的操作数选择和操作符选择、运算结果的保存以及产生输出使能，通过复用2个加/减法器完成基4蝶形单元中的全部加/减法运算，大大地减少硬件资源。同时本实用新型专利技术在乘模块和加模块之间插入中间寄存器，构造乘模块和加模块在整体上的流水线处理结构，提高基4蝶形运算单元的运算速度，从而提高FFT/IFFT的处理速度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于数字信号与系统
，涉及快速傅里叶变换FFT以及快速傅立叶逆变换IFFT，以及基4蝶形电路，具体涉及采用基4算法或含有基4算法的分裂基算法的FFT/IFFT处理，为一种应用于FFT/IFFT的基4蝶形单元电路。
技术介绍
在现代无线通信中，频谱资源越来越紧缺，提高频谱利用率一直是人们关注的焦点之一，通信系统正采用比以前更加复杂的调制信号。正交频分复用OFDM是一种高效的多载波调制技术，具有非常高的频谱利用率。目前，OFMD广泛应用于非对称的数字用户环路 ADSL、ETSI标准的数字音频广播DAB、地面数字视频电视DVB-T、高清晰度电视HDTV、无线局域网WLAN等。OFDM利用离散傅立叶反变换和离散傅里叶变换(IDFT/DFT)代替多载波调制和解调的实现，即在发射端对待调制数据进行IFFT运算来实现调制，接收端对接收到的数据进行FFT运算实现解调，从而大大降低了系统实现的复杂度，因此调制解调的核心是快速傅立叶运算单元。在OFDM系统中，为了保证数据的精度，其核心模块FFT/IFFT运算的数据格式采用单精度浮点数或双精度浮点数。由于浮点数格式的加/减法运算的复杂度以及关键路径的延时远大于相同位数的定点数加/减法运算，而FFT/IFFT运算中需要进行大量的加法运算，使得需要大量的硬件资源，因此FFT/IFFT的实现可以通过减少浮点数加/减法器的数量来减少芯片面积。通常，FFT运算的处理长度为2n，可以通过基2蝶形来实现FFT/IFFT运算，而基4 蝶形只能实现长度为4n&FFT/IFFT运算，无法单独实现长度为128，512等非纩的？ 170^丁运算。但是基4蝶形与基2蝶形相比，其运算速度快，运算级数少，具有较大的优势，对于长度非4n的FFT/IFFT运算可以采用分裂基算法，即混合使用基2蝶形与基4蝶形结构以减少 FFT/IFFT级数和提高运算速度。因此采用基4算法或分裂基算法的FFT/IFFT处理单元具有较大的优势。关于FFT算法中的基4算法和分裂基算法可以参考《快速算法》(国防科技大学出版社，1993年12月)中的“基4-FFT算法”以及“分裂基算法”。目前基4蝶形结构往往采用加/减法器全并行结构来提高FFT/IFFT的处理速度， 但是需要大量的加/减法器。本技术提出了一种加/减法器全串行的基4蝶形单元电路，该结构通过对加/减法器的复用大大减少了加/减法器的数量，同时在电路中插入寄存器实现流水线结构，提高基4蝶形单元的处理速度。
技术实现思路
本技术要解决的问题为在FFT/IFFT处理系统中，采用基4算法或分裂基算法的FFT/IFFT处理单元具有较大的优势，但目前基4蝶形结构采用加/减法器全并行结构来提高FFT/IFFT的处理速度，需要大量的加/减法器。3本技术的技术方案为一种应用于FFT/IFFT的基4蝶形单元电路，FFT/IFFT 单元向基4蝶形单元电路提供输入使能信号、4路输入数据A、B、C、D以及旋转因子，基4蝶形单元电路包括一个加模块，一个乘模块和一个控制模块，一路输入数据A直接提供给加模块，其余输入数据B、C、D和旋转因子输入乘模块，乘模块的运算结果提供给中间寄存器组，再输出至加模块，控制模块输出控制信号至加模块，并在完成加/减法运算完成时输出使能信号至FFT/IFFT单元，加模块输出最终运算结果，乘模块还输出乘运算已完成信号至 FFT/IFFT单元、加模块、控制模块和中间寄存器组，其中加模块包括第一至第四4个数据选择器、第一加寄存器组、第二加寄存器组和加/减法器组，控制模块分别输出控制信号至各个数据选择器、加寄存器组和加/减法器组，中间寄存器组输出至第一数据选择器，输入数据A提供给第一加寄存器组，再进入第二数据选择器，第二加寄存器组输出至第三数据选择器，第一数据选择器、第二数据选择器和第三数据选择器的输出共同输入至第四数据选择器，第四数据选择器输出至加/减法器组，加/减法器组由2个加/减法器组成，分别输出加/减运算结果的实部和虚部，其运算结果还返回给第一加寄存器组和第二加寄存器组。第一数据选择器由4个3选1选择器构成，第二数据选择器由4个2选1选择器构成，第三数据选择器由4个4选1选择器构成，第四数据选择器由4个3选1选择器构成。上述的应用于FFT/IFFT的基4蝶形单元电路的处理方法为，控制模块通过计数器计数的方式产生加模块中各个数据选择器的控制信号、加/减法器组的运算符和各个加寄存器组的使能信号，控制加模块中加/减法器的操作数选择、操作符选择和运算结果的保存，并产生输出使能；加模块在控制模块的控制下，对乘模块运算结果执行加/减法运算， 利用2个加/减法器完成基4蝶形运算的全部加/减法运算，得到最终运算结果；乘模块对输入数据B、C、D进行并行的实数乘法运算；当乘模块的乘运算完成信号有效时，控制模块开始工作，控制模块内部的计数器启动计数，根据计数器的计数值产生加模块需要的控制信号当计数值为0 2时，控制信号控制第四数据选择器选通第一数据选择器，控制第一数据选择器选择待运算数据，控制加/减法器组执行加法运算或减法运算，使能第一加寄存器组寄存加/减法器组的运算结果；当计数值为3 6时，控制信号控制第四数据选择器选通第二数据选择器，控制第二数据选择器选择待运算数据，控制加/减法器组执行加法运算或减法运算，使能第二加寄存器组寄存加/减法器组的运算结果；当计数值为7 10时，控制信号控制第四数据选择器选通数据选择器，控制数据选择器选择待运算数据，控制加/减法器组执行加法运算或减法运算，使输出使能有效。本技术为了减少FFT/IFFT中的基4蝶形单元中加/减法器的数量，提出一种应用于FFT/IFFT的基4蝶形单元电路结构，该结构能有效的减少加/减法器的数量，同时能提高处理速度。本技术中所实现的基4蝶形单元的数据格式为单精度浮点或双精度浮点数，具有较高的精度。本技术只需要2个加/减法器，通过对2个加/减法器的复用，减少了加/减法器的数量。按时间抽取的基4-FFT的推导公式为权利要求1.一种应用于FFT/IFFT的基4蝶形单元电路，FFT/IFFT单元向基4蝶形单元电路提供输入使能信号、4路输入数据A、B、C、D以及旋转因子，其特征是基4蝶形单元电路包括一个加模块(801)，一个乘模块(80 和一个控制模块(802)，一路输入数据A直接提供给加模块(801)，其余输入数据B、C、D和旋转因子输入乘模块(803)，乘模块(803)的运算结果提供给中间寄存器组(813)，再输出至加模块(801)，控制模块输出控制信号至加模块(801)， 并在完成加/减法运算完成时输出使能信号至FFT/IFFT单元，加模块(801)输出最终运算结果，乘模块(80 还输出乘运算已完成信号至FFT/IFFT单元、加模块(801)、控制模块 (802)和中间寄存器组(813)，其中加模块(801)包括第一至第四4个数据选择器、第一加寄存器组(804)、第二加寄存器组(80 和加/减法器组(810)，控制模块(80 分别输出控制信号至各个数据选择器、加寄存器组和加/减法器组，中间寄存器组(81 输出至第一数据选择器(806)，输入数据A提供给第一加寄存器组(804)，再进本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种应用于ＦＦＴ／ＩＦＦＴ的基４蝶形单元电路，ＦＦＴ／ＩＦＦＴ单元向基４蝶形单元电路提供输入使能信号、４路输入数据Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ以及旋转因子，其特征是基４蝶形单元电路包括一个加模块（８０１），一个乘模块（８０３）和一个控制模块（８０２），一路输入数据Ａ直接提供给加模块（８０１），其余输入数据Ｂ、Ｃ、Ｄ和旋转因子输入乘模块（８０３），乘模块（８０３）的运算结果提供给中间寄存器组（８１３），再输出至加模块（８０１），控制模块输出控制信号至加模块（８０１），并在完成加／减法运算完成时输出使能信号至ＦＦＴ／ＩＦＦＴ单元，加模块（８０１）输出最终运算结果，乘模块（８０３）还输出乘运算已完成信号至ＦＦＴ／ＩＦＦＴ单元、加模块（８０１）、控制模块（８０２）和中间寄存器组（８１３），其中加模块（８０１）包括第一至第四４个数据选择器、第一加寄存器组（８０４）、第二加寄存器组（８０５）和加／减法器组（８１０），控制模块（８０２）分别输出控制信号至各个数据选择器、加寄存器组和加／减法器组，中间寄存器组（８１３）输出至第一数据选择器（８０６），输入数据Ａ提供给第一加寄存器组（８０４），再进入第二数据选择器（８０７），第二加寄存器组（８０５）输出至第三数据选择器（８０８），第一数据选择器（８０６）、第二数据选择器（８０７）和第三数据选择器（８０８）的输出共同输入至第四数据选择器（８０９），第四数据选择器（８０９）输出至加／减法器组（８１０），加／减法器组（８１０）由２个加／减法器组成，分别输出加／减运算结果的实部和虚部，其运算结果还返回给第一加寄存器组（８０４）和第二加寄存器组（８０５）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张萌，周传海，吴建辉，时龙兴，丁小军，李红，戴亮，罗毅，周应栋，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：实用新型
国别省市：32