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基于FPGA的高速浮点fft/ifft处理器设计与实现

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中国科学院大学学报（中英文） 2015年第2期32卷 259-263页

作者：苏斌刘畅潘志刚中国科学院电子学研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

设计一种基于FPGA的改进的并行fft/ifft蝶形运算结构.该结构采用按时间抽选的fft基-2蝶形算法对IEEE单精度浮点数构成的复数进行8路并行处理.利用Xilinx ISE13.1软件完成fft/ifft处理器的设计,并在Virtex6硬件平台上进行验证.结果表明,... 详细信息

设计一种基于FPGA的改进的并行fft/ifft蝶形运算结构.该结构采用按时间抽选的fft基-2蝶形算法对IEEE单精度浮点数构成的复数进行8路并行处理.利用Xilinx ISE13.1软件完成fft/ifft处理器的设计,并在Virtex6硬件平台上进行验证.结果表明,利用这种8路并行结构设计的fft/ifft处理器可在合理利用硬件资源的同时提高运算速度及精度.

关键词： FPGA 单精度浮点 fft/ifft 基-2蝶形算法并行结构

昼夜过渡区低频一跳天波中不同模式区分及特性分析

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电子学报 2023年第7期51卷 1964-1969页

作者：周丽丽郑悦穆中林胡欣悦朱新月何立风陕西科技大学电子信息与人工智能学院陕西西安710021 空军工程大学航空航天工程学院陕西西安710038

昼夜混合路径条件下低频天波传播特性的研究对导航授时系统中应用模式拓展及低电离层参数反演均具有重要的研究意义.本文以地—电离层中100 kHz载频罗兰-C信号的时域有限差分(Finite Difference Time Domain,FDTD)仿真为前提,基于传统... 详细信息

昼夜混合路径条件下低频天波传播特性的研究对导航授时系统中应用模式拓展及低电离层参数反演均具有重要的研究意义.本文以地—电离层中100 kHz载频罗兰-C信号的时域有限差分(Finite Difference Time Domain,FDTD)仿真为前提,基于传统的过零检测和快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,fft)/逆快速傅里叶变换(Inverse Fast Fourier Transform,ifft)频谱相除算法,对昼夜混合信道(传播路径为东西取向)中地面接收的一跳天波进行模式区分及特性分析.给出了在白天至夜晚、夜晚至白天两种突变电离层下罗兰-C一跳天波中不同模式随收发距离的变化规律,同时给出了模式干涉区域优势场量的分布情况.结果表明,对于昼夜混合模型,一跳天波中存在来自不同高度及昼夜突跳边界反射的多种模式,基于传统方法检测的幅度相位存在不稳定干涉效应,模式界定困难,而基于fft/ifft频谱相除算法能够将主要模式进行细化区分,从而获得更高精度、更平稳的模式特性.

关键词：一跳天波波跳理论 FDTD fft/ifft 频谱相除算法昼夜模型

802.11n系统中fft/ifft处理器的设计与实现

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802.11n系统中FFT/IFFT处理器的设计与实现

作者：姜鑫电子科技大学

学位级别：硕士

802.11n系统采用了MIMO-OFDM技术,OFDM技术是利用fft/ifft来实现数据的正交调制和解调,fft处理器是OFDM系统中的核心数据处理单元,为了实现OFDM系统的广泛应用,设计基于802.11n系统的fft/ifft有着重要的实用价值和应用意义。本文首先... 详细信息

802.11n系统采用了MIMO-OFDM技术,OFDM技术是利用fft/ifft来实现数据的正交调制和解调,fft处理器是OFDM系统中的核心数据处理单元,为了实现OFDM系统的广泛应用,设计基于802.11n系统的fft/ifft有着重要的实用价值和应用意义。本文首先设计了一种应用于802.11n的64/128点fft/ifft处理器。采用基于存储器的单蝶形四路并行结构可以有效地实现对连续流的处理。不仅能实现64点和128点fft/ifft,而且位宽可以任意配置。采用了一种改进的混合基蝶形单元,可以实现基4和基2运算,和传统的4路并行方法相比,需要更少的硬件资源。数据运算采用了块浮点算法,增大了数据的动态范围,有效的解决了fft中运算溢出的问题,以接近定点格式的资源达到了更高的精度。在HJTC 0.18um CMOS工艺下完成综合、版图设计、静态时序分析和后仿真,投片面积为:2.04x1.96mm2,内核面积为:1.35x1.27mm2,内核最高工作频率可达300MHz。由仿真波形可以看出:完成64点fft/ifft运算只需48个时钟周期,完成128点fft/ifft运算只需128个时钟周期。接着设计了一种可配置高精度fft/ifft处理器。设计中采用了基于存储器的基4串行结构,降低了系统的复杂性,用一个复数乘法器的分时复用实现了基4蝶形运算,大大节省了资源。采用了一种改进的块浮点算法,有效避免了溢出问题并且提高了精度。运算点数可配置为64、256、1024,实部、虚部均为16bit数据,不仅可以实现fft运算,还可以实现ifft运算。在SMIC 0.13um CMOS工艺下综合内核面积为1.25x1.58mm2,最高频率为210MHz。仿真结果显示了本设计的高精度特性。

关键词： fft/ifft 块浮点可配置无冲突地址生成

基于fft/ifft的轮速信号采集与处理技术研究

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基于FFT/IFFT的轮速信号采集与处理技术研究

作者：王瑞林燕山大学

学位级别：硕士

精确的轮速信号是主动安全性控制系统的基础，控制系统用轮速数据计算汽车速度、车轮滑移率/滑转率、横摆角速度等重要参量，而这些参量都是控制系统产生控制命令的依据。然而当汽车高速时，轮速信号受空间电磁场的干扰、车辆的振动以... 详细信息

精确的轮速信号是主动安全性控制系统的基础，控制系统用轮速数据计算汽车速度、车轮滑移率/滑转率、横摆角速度等重要参量，而这些参量都是控制系统产生控制命令的依据。然而当汽车高速时，轮速信号受空间电磁场的干扰、车辆的振动以及轮速传感器本身精度等的影响，最后微控制器获取的轮速脉冲信号可能失真。因此需要对采集到的轮速信号进行滤波处理，消除噪声信号干扰，还原出真实的轮速信号。本文分析了轮速信号产生噪声的原因及特点，从传统硬件滤波电路，时域滤波和频域滤波三个方面，对比滤波效果，证明基于fft/ifft曲线拟合频域滤波方法效果较好。为实现轮速信号实时处理，采用单片机编程实现频域滤波，其算法包括fft模块、曲线拟合模块、ifft模块。fft模块将复杂的轮速信号转换到频域，有利于分析噪声信号频谱特点，确定信号处理方法。曲线拟合模块根据噪声信号宽频低能量正常信号窄频高能量的特点，确立合适的截止频率和通频带，对通频带内的信号予以保留，对截止频率外的频谱曲线进行曲线拟合，恢复正常信号的频谱曲线。ifft模块则将处理好的频域数据还原为时域信号，并将其输出，供主动安全系统控制器使用。研究结果证明基于fft/ifft曲线拟合滤波程序运行稳定，能有效滤除叠加在轮速信号上的噪声，还原出真实的轮速脉冲信号，满足主动安全性控制系统对轮速信号的精确要求。

关键词： fft/ifft 轮速信号频域滤波曲线拟合

具有fft/ifft和CAN通讯功能的轮速信号处理模块设计

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具有FFT/IFFT和CAN通讯功能的轮速信号处理模块设计

作者：王华宾燕山大学

学位级别：硕士

间接式胎压监控系统（TPMS）、防抱死制动系统（ABS）、驱动防滑系统（ASR）、横摆控制系统（AYC）、电子稳定程序控制系统（ESP）和动力学稳定性控制系统（DSC）都要利用处理之后的轮速信号来计算车速、加/减速度、车轮滑转率、横摆角... 详细信息

间接式胎压监控系统（TPMS）、防抱死制动系统（ABS）、驱动防滑系统（ASR）、横摆控制系统（AYC）、电子稳定程序控制系统（ESP）和动力学稳定性控制系统（DSC）都要利用处理之后的轮速信号来计算车速、加/减速度、车轮滑转率、横摆角速度或者不足转向量等参数。高速时的轮速信号噪声也是上述控制系统面临的共同难题。本论文设计制作了轮速信号处理模块，该模块包括中央处理模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、CAN通讯模块、串口通讯模块和稳压模块，实现了轮速信号的采集、处理与发送。用CodeWarrior5.0软件编制了单片机程序，对轮速信号进行采集，然后对轮速信号进行快速傅里叶变换（fft）后在频域里进行“滤波”，再进行傅里叶逆变换（ifft），并根据处理好的轮速信号计算出脉冲个数和轮速，最后传送到CAN总线上。本论文用VisualBasic6.0软件制作了上位机程序，并通过USBCAN-II双路智能CAN接口卡实现上位机程序与CAN总线的连接，实时监控CAN总线上脉冲个数和轮速的变化。经实车试验表明，轮速信号经过轮速信号处理模块之后，采集到的脉冲个数与理论脉冲个数非常接近，基本消除了干扰信号。

关键词： CAN总线 fft/ifft 轮速信号处理模块上位机程序

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基于fft/ifft的弱信号捕获方法研究

电子设计工程 2016年第5期24卷 126-129页

作者：袁先举卢艳娥贵州大学大数据与信息工程学院贵州贵阳550025 中国科学院重庆绿色智能技术研究院北斗导航中心重庆400714

为了缩短捕获时间,提高对微弱信号的检测能力,利用fft/ifft方法代替传统时域串行相干累积,相干累积之后的处理,提出采用各个相干累积值相乘取模的方法提升检测量,最后进行门限比较。该方法在提高信噪比的同时且计算量更少,平方损耗小。... 详细信息

为了缩短捕获时间,提高对微弱信号的检测能力,利用fft/ifft方法代替传统时域串行相干累积,相干累积之后的处理,提出采用各个相干累积值相乘取模的方法提升检测量,最后进行门限比较。该方法在提高信噪比的同时且计算量更少,平方损耗小。仿真实验表明,检测量提升比非相干方法快,检测概率比非相干大,门限设置范围更广,可用于捕获GPS和北斗等GNSS卫星微弱信号。

关键词：微弱信号捕获提升检测量相干值相乘 fft/ifft

64点基-4 fft/ifft的FPGA实现

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电子技术（上海） 2008年第4期35卷 37-39页

作者：江斌黄华灿华侨大学信息科学与工程学院

文章通过采用三级流水线设计方式的基-4碟形单元,实现了按时间抽取的.位长为8bit的64点复数fft/ifft的设计。并且通过simulink仿真,采用VHDL语言描述,最后通过Quartus得以验证。

关键词： fft/ifft 基-4碟形单元 FPGA

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分布式MIMO抗时延算法

传感器与微系统 2014年第6期33卷 137-139,146页

作者：丁永强张嵩孙玉雪王广聪任志河刘玉广空军工程大学航空航天工程学院空军第一航空学院空军工程大学信息与导航学院 95437部队空军后勤部司令部 94923部队

在分布式的多输入多输出(MIMO)系统中,由于天线分开配置,并不能保证所有天线的信号同时到达目的节点,这样对于采用空时分组码STBC编码的系统来说,系统的正交性不能保证,严重影响了系统的性能。设计了一种对抗天线之间相对时延的算法,该... 详细信息

在分布式的多输入多输出(MIMO)系统中,由于天线分开配置,并不能保证所有天线的信号同时到达目的节点,这样对于采用空时分组码STBC编码的系统来说,系统的正交性不能保证,严重影响了系统的性能。设计了一种对抗天线之间相对时延的算法,该算法通过对数据进行ifft/fft处理和加循环前缀的处理,使得系统具有了一定的对抗天线间相对时延的能力。仿真表明:在时延小于循环前缀长度的条件下,STBC可以正确译码,性能与理想同步情况下几乎一致。

关键词：分布式多输入多输出时延 fft/ifft 误差传递

802.16e系统变长可配置fft的设计与实现

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微电子学与计算机 2008年第11期25卷 1-4页

作者：亓中瑞张浩邱昕刘壹陈杰中国科学院微电子研究所北京100029

针对IEEE 802.16e OFDMA系统中变长子载波数目的特点,提出了一种高速变长可配置fft/ifft的整体结构,并创新性的提出了一种基于流水线的蝶型单元分支结构.该设计可以满足IEEE 802.16e OFDMA系统中所有fft/ifft变长点数的系统要求,并可方... 详细信息

针对IEEE 802.16e OFDMA系统中变长子载波数目的特点,提出了一种高速变长可配置fft/ifft的整体结构,并创新性的提出了一种基于流水线的蝶型单元分支结构.该设计可以满足IEEE 802.16e OFDMA系统中所有fft/ifft变长点数的系统要求,并可方便的将其拓展到多种变长fft/ifft的具体应用场合.通过该结构设计出的fft/ifft模块已成功通过了Stratix II EP2S180 FPGA的实际验证并顺利应用于IEEE 802.16d OFDM系统的接收机原型中.

关键词： fft/ifft 变长可配置 IEEE 802.16e OFDM