應用於正交分頻多工系統之高效率記憶體的管線式快速傅立葉轉換處理器

Abstract

在本論文中，提出一個應用在寬頻正交分頻多工(OFDM)系統具有高輸出量和低複雜度的快速傅立葉處理器以及一個應用在數位多媒體-地面(DMB-T)系統具有低記憶體成本的快速傅立葉處理器。我們提出一個新的索引進位演算法經由使用較短的字元長度而達到減少關鍵路徑延遲和硬體成本。並且加上混合基數多條路徑延遲回授的架構，我們所提出應用在寬頻OFDM系統的快速傅立葉處理器便可以達到高輸出量以及低硬體成本。根據分析，索引進位演算法可以比之前的進位演算法至少省下11%的記憶體使用量。並且，設計一個可以提供1.2 Gsample/s的2048點快速傅立葉處理器測試晶片，使用UMC 90奈米製程，其晶片面積為0.97mm2。這個測試晶片可以提供超過32.7dB的SQNR效能以支援16-QAM的訊號調變並且在300 MHz的工作頻率之下，其消耗功率為117 mW。比起在相同輸出量以及相同SQNR效能使用固定小數點的快速傅立葉轉換處理器，大約可以省下26%的晶片面積以及28%的消耗功率。此外，我們也提出新的短質數點傅立葉轉換的架構，這個架構可以讓互質的質數點傅立葉轉換串接時不需使用額外的暫存器來重新調整輸入資料的順序。我們使用這個新的架構來建立一個應用在DMB-T系統的3780點快速傅立葉轉換處理器。這個處理器在記憶體成本上比起先前3780點快速傅立葉轉換處理器[27]的設計省下約56.3%。並且，設計一個3780點的快速傅立葉處理器測試晶片，使用UMC 90奈米製程，其晶片面積為0.81mm2。這個測試晶片可以提供大約45dB的SQNR效能以支援64-QAM的訊號調變並且在10 MHz的工作頻率之下，其消耗功率為4.81 mW。