• 沒有找到結果。

應用於正交多頻通訊系統之具成本效益傅立葉轉換處理器設計

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "應用於正交多頻通訊系統之具成本效益傅立葉轉換處理器設計"

Copied!
119
0
0

加載中.... (立即查看全文)

全文

(1)      

(2)  . 

(3) . . . . . . . . . . . . . . . Cost-effective Fast Fourier Transform Processor Design for Orthogonal Multi-carrier Communication Systems  .  $. %.  &.  '. ! (. ). " *. #. +. ,. 5. 6. -. .. /. 0. 1. 2.  i. 3. 4.

(4)  . . . .  . . . . . . . . .

(5) . . . .  . . . Cost-effective Fast Fourier Transform Processor Design for Orthogonal Multi-carrier Communication Systems  $.  %.  &. ! '. ". Student:Zhao-Hong Lai #. (. ). *. +. ,Advisor: Dr. Hsiang-Feng Chi  - ./. 0123/ 4,5 4,67  A Thesis Submitted to Department of Communication Engineering College of Electrical Engineering and Computer Science National Chiao Tung University in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Science in Communication Engineering July 2004. . Hsinchu, Taiwan . . . .  ii. .

(6)  . . . . . . . . . . . . . . . .

(7). . . . . . . . 

(8). . . . . . . . . .  . . . . . . . . . 5. . 6. . 5. . 7. . 8. V. . Q. W. R. g. G. M. 9X. H. N. ;. :h. ". 9:;. (CDEF P. !. Y. k. %. &'(). &1. 2. 3. 4. \ l. ]. ^_. `. . . @. =. . A. B. &1. 3. &'((n)op m. 4. q. . . . . . . . . . +, OFDM -. >?. &. . . *. (VDSL)+ L 4. . . 2. T. r. .. CDEF 3. 4. (DVB-T)J IEEE 802.11a/g S3. [. j. $. =. 3. 4. Z. Ki. <. I. 3. #. .

(9).  . . . G. H. 3. N. &1. 3. #. 3. 4. (DAB)OCD 4. b. 2. (ADSL)JK 4. , OFDM $ U. (FFT/IFFT)". /0. I. >CDM 4 +T. %. E FFT/IFFT 6 a. s. $. %. /1. c+d,>e. 2. t:u. U. v. w. x. f. &y. z9 { T. . Z. ‚. _. <. =. }. 2. #. 2. 3. 4. ¬. ^a. . +€. ­. §b. s. C›. œ. %. &•. c:h. . & OFDMA ~ ). + †‡. ‘+OFDM $. t+¦ OFDM $ m. ~. C„ FFT/IFFT r ƒ. 1. &1. š& FFT/IFFT ƒ ™. ". |. ž. %. ’. M. ˆ. “. Q. R ”. +d,Ÿ f. E§¨. ©<. ª. «. , memory-based ® iii. ‰. Š. •. ^L . . ƒ. E+– g. :¡. =. 3. C‹Œ. ‹+X ¢. (> IEEE 802.16a) 4. .. ;. . 9Ž. 3. 4. £. ¤&_. &_. ¥. —.  ˜. L. =. ‘da. FFT/IFFT ¥. 9 ¯. /°. ±. B. ¢. .. £. ¤„.

(10) RFFT(Real valued FFT)/HS-IFFT(Hermitian Symmetric IFFT )" #. t9². ®. ¯. RFFT J HS-IFFT b. µ. a. :h. butterfly ™ i. À £. &". št¸ #. ¤&Ä. Ô. ¤&Ï Õ. ¢.  9@. Ð. ¹. t9©). Symmetric Å £. cZ. Ò. ". :— ». r. ˜. #. s t<. ‘+´{. memory-based ® Z. & butterfly ™ s. Q +½. FFT r Z. Ó. º. :*. Æ+Ȳ Ñ. l. ž. ¾Á Å. {. DÂ. Æ/b ©<. fixed point &Ô Õ. i. Ã. š+¼½ . t&f. CÅ. ÆÇ. &". #. j. É. ¾¢. 9µ. ,b. g + †". IFFT r B. ¯. Ê. s. Å. ¶. c:h #. ¤9. iv. ¿. l. t¿. <. m ¢. .. Æ/ Hermitian. +/ː›. z+ EË block scaling &É. ¤y. ·. ³.  B. Ì 6. Í Ò. Î Ó.

(11) Cost-effective Fast Fourier Transform Processor Design for Orthogonal Multi-carrier Communication Systems. Student:Zhao-Hong Lai . . . . . . Advisor: Dr. Hsiang-Feng Chi. Department of Communication Engineering National Chiao Tung University Hsinchu, Taiwan. Abstract In this thesis, we implement a multi-mode variable length RFFT(Real-value FFT)/HS-IFFT(Hermitian Symmetric IFFT) processor which based on memory-based architecture. Because there is only one butterfly process element in our hardware design, the architecture is area-efficient. By designing the address generators, the processor has the variable length character. This architecture has efficient computation for real-value FFT and Hermitian Symmetric IFFT. In order to improve the fixed point precision without increasing the word length, block scaling method is used.. v.

(12) . m ­. Ö. Ý. ¬. ‘y Õ. y. †,×. zÇ. †,ë ÷. ­. Q. Þ. ß. ´›. z‘&ø. Ø. ¹. l +Ù. à+ ì. í. ù. á. É . é. â. € ã. Q. Ú U. ) v. Û ¢. î.  +ê½. . Ñ À. Ü. &U. ,ä. àQ. ï 9ð ú. ². ½. & å. æ.  ½. û. . :h. „ñ+á. _ +© ½. . â p. . . çè. @. Z. Ëü. . &É. ò

(13). . .  9½ é +ê½. ¬. ó. p. àd•. ô <. ¬ õ. ­ ö]. &[. Õ. ý. S

(14). D:. ö. . ¤9 ¦þ +½.  ². . &ž. ñ+ (. µ @. ). ) 5. *. Ü. _. ¾+½. ½. 6. I.  q. Ú. U . &K. . Ë8 Ü. _. :u. L. ‘O

(15). . D&,. B + ½ J. O.  O. 7 Û. Ü. . Ë+. +. &A µ. &Û. ¾+<. Ê +½ @. {.  +›. †Û. &ò ©_. Ú. -. ,. .  -. ààÛ. ­. ‘Ç. . OÜ. !. " O#. J. . +ê½. ‘&9 ½. Ï O. &; CD. :. $ /. ‘ . . . . . ½. S:; . 0. %. . _. & 1. &. . &ž. ò + b. '.  +2. †©3. 4 O. ½. &. 9. 9. < E. .  O. = & 9X. 9. vi. ) +Ü :}. Ü. ;. <. £. &:} +½. > . ,6 F. G. @. ½. &?. & +Ü. ø Ü. ö H.

(16)   . . . . . . ............................................................................................1. . 1.1

(17). M. N. 1.2 [ \. ]. ^_. 1.3 ¬ ­. Q. R. ..........................................................................................................1 `. 3. (OFDM)O P 4. ..........................................................................................................5. DFT/IDFT  .  2.1 O. ...................................................................2. .....................................................................6. ..................................................................................................................6 2.2 Radix-2 FFT/IFFT S šT ..............................................................................6 P. 2.2.1 FFT S. ...........................................................................................6. šT. 2.2.2 IFFT S. .......................................................................................10. šT. 2.3 Radix-4 FFT/IFFT S 2.3.1 FFT S. ............................................................................13. šT. .........................................................................................13 2.3.2 Radix-4 IFFT S šT .........................................................................15 šT. 2.4 Radix-22 FFT S. ....................................................................................17. šT. 2.5 Split-Radix 2/4 FFT S 2.6 U. . ..........................................................................19. šT. ................................................................................................................21 ¬. FFT/IFFT

(18) .  3.1 O. ........................................................................22. ................................................................................................................22 3.2 Pipeline ® ¯ .................................................................................................22 P. 3.2.1 Multiple-Path Delay Commutator (MDC) Pipeline Architecture.......23 3.2.2 Single-Path Delay Feedback (SDF) Pipeline Architecture .................24 3.2.3 Convergent Block Floating Point Pipeline Architectures ...................26 3.2.4 › ž Pipeline ® ¯ &V W .................................................................29 3.3 Memory-based ® ¯ ......................................................................................30 3.4 U. . . ................................................................................................................33 ¬.  4.1 O. . . .  . . . FFT/IFFT

(19) . . ......................................35. ................................................................................................................35 4.2 Real-Value FFT(RFFT)/Hermitian Symmetric IFFT (HS- IFFT)S šT .....35 P. 4.2.1 RFFT S. šT. 4.2.2 HS-IFFT S. ......................................................................................35 šT. .................................................................................39. 4.3 Memory-Based Radix-2 X 4.3.1 Radix-2 DIT FFT " 4.3.2 Radix-2 DIT IFFT ". ¥. ¢ #. . t®. #. ¤ FFT/IFFT " £ ¯. t® vii. #. t®. ¯. ..................41. ...........................................................41 ¯ ..........................................................43.

(20) 4.3.3 X 4.3.4 Y ¥. Radix-2 DIT FFT/IFFT " Z. DÂ. t(DAG). Ã. . [. #. t®. CDÂ. Ã. ¯ . .........................................45 t(CAG)„\ ]. ..............47. 4.3.5 Conflict Free Memory Addressing......................................................53 4.3.6 Block Floating Point Memory-Based ® ¯ ........................................55 4.4 Memory-Based Raidx-4 X 4.5 Memory-Based _ 4.6 U. . . . . . . ¥. ¢. .. ¥. ¢. .. ¤ FFT/IFFT ® £. ¤ RFFT/HS-IFFT ® £. ¯. ¯. ..............................56 ..................................59. ................................................................................................................65 ¬.  .  . . 5.1 O. . .  . . FFT/IFFT   . . !. ........................................66. ..........................................................................66. ". ................................................................................................................66 5.2 Memory-Based Radix-2 _ ¥ ¢ . £ ¤ RFFT/HS-IFFT " # t‡ ˆ f g 66 P. 5.2.1 DAG J R_DAG ‡ 5.2.2 CAG J R_CAG ‡. ˆ. 5.2.3 _. ................................................................67. f. ˆ. g. ................................................................71. f. g. Radix-2 Butterfly " # t‡ ˆ f g ..........................................73 5.2.4 Radix-2 _ ¥ ¢ . £ ¤ RFFT/HS-IFFT ‡ ˆ ® ¯ ...........................76 5.3 Memory-Based Radix-4 _ ¥ ¢ . £ ¤ RFFT/HS-IFFT " # t‡ ˆ f g 78 ¥. 5.3.1 DAG J R_DAG ‡ 5.3.2 CAG J R_CAG ‡ 5.3.3 _. ˆ. ˆ. f f. ................................................................79 g. ................................................................81 g. Radix-4 Butterfly ™ št‡ ˆ f g ..........................................82 5.3.4 Radix-4 _ ¥ ¢ . £ ¤ RFFT/HS-IFFT ‡ ˆ ® ¯ ...........................85. 5.4 i. ¥.  ]. ÷. ‡. *. #. +. „ SQNR ] ÷. ..............................................................87. 5.4.2 Radix-4 ® ¯. „ SQNR ] ÷. ..............................................................94. ˆ. 5.6 U ¬. a. ˆ öb. _. ` c. a U. d. . ö™. šda. Clock Cycles C .................................98. ..................................................................................100. ..............................................................................................................103. $. 6.2 e 6. % ¬. -. ^. b. 6.1 U. ,.  ¯. 5.5 ‡. . ....................................................................................87. a. 5.4.1 Radix-2 ® 5.4.3 G. . ˆ. . &. ' (. ). ......................................................................104. ..............................................................................................................104 f. g......................................................................................................105. .................................................................................................106. viii.

(21) . .   1.1  OFDM 

(22)  ................................................................................. 3 1.2  OFDM 

(23)  ..................................................................................... 3 1.3  (a) !!" #$&% (b) '()#*+,-.!!" #$ ......... 4 1.4 0/12 3'()#*+.,-45 .......................................................................... 4 2.1 067 # 2/!1!89 :;<#)=>?.@A7)# 2/1!89:;< BDC ...... 8 2.2 067! #2)E)F)89 :;!<B)C ...................................................................... 8 2.3 067 #*/!1!89 :;<#)=>?.@A7)#*/1!89:;< BDC .... 10 2.4 067! #*E)F)89 :;!<B)C .................................................................... 10 2.5 067!GH)# 2DE)F89:;< B)C .............................................................11 2.6 067!GH)#* E)F89:;< B)C ............................................................ 13 2.7  (a) Radix-4 FFT IJ butterfly % (b) Radix-4 butterfly K ................................ 14 2.8  16 7! radix-4 # 2)E)F89 :;!<B)C ..................................................... 14 2.9  (a) Radix-4 IFFT IJ butterfly % (b) Radix-4 butterfly K .............................. 16 2.10  16 7! radix-4 GH)# 2DE)F89 :;!< B)C ........................................... 16 2.11  16 7 radix-2 #*/!1!89 :;!<#)=BDC ............................................... 18 2.12  16 7! radix-2 #*E)F)89 :.;<BDC ................................................... 19 2.13  Split-radix 2/4 DIF IJ butterfly ...................................................................... 20 2.14  16 7 Split-radix 2/4 #*E)F)89 :.;< B)C ............................................ 20 3.1  16 7 R2MDC EDF89 :L!M+NOP ........................................................... 23 3.2  256 7 R4MDC E)F89:L!M-NOP ......................................................... 24 3.3  256 7 R4SDC EDF89 :L!M+NOP .......................................................... 24 3.4  16 7 R2SDF EDF89 :L!M+NOP ............................................................. 25 3.5  256 7 R4SDF EDF89 :L!M+NOP ........................................................... 26 3.6  16 7 R2 SDF EDF89 :L!M+NOP ............................................................ 26 3.7  16 7 radix-2 DIF FFT  BFP OPBDC ......................................................... 27 3.8  16 7 radix-2 DIF FFT  CBFP OPBDC ...................................................... 28 3.9  CBFP pipeline OP-QRD7 R2SDF E)F)89 :LM+NOP ...................... 29 3.10  16 7 DIT FFT B)C ........................................................................................ 31 3.11 TS!U!VW memory-bsed OPE)F89 :;!< L!M+NXY .......................... 32 3.12 0ZUV!W memory-bsed OPE)F89 :;!< L!M+NXY .......................... 32 4.1 \[D]^_ CFFT XY .................................................................................... 36 4.2 `Z[)]^_ CFFT abc LMXY ............................................................ 37 4.3 TS[)]^_ CFFT abc LMXY ............................................................ 38 4.4  Hermitian Symmetric ^_dDc LMa CIFFT XY ................................... 40 4.5  16 7 radix-2 DIT FFT efB)C ...................................................................... 41 2. 2. 2. ix.

(24) efg.h B)C .............................................................. 42 4.7  Memory-based OP- radix-2 FFT L!M+NXY ............................................. 42 4.8  16 7 radix-2 DIT IFFT e f!B)C ..................................................................... 44 4.9  16 7 radix-2 DIT IFFT e fg.h BDC ............................................................. 44 4.10  Memory-based OP radix-2 IFFT L!M+NXY .............................................. 45 4.11 `ZD4 memory-based OP  raidx-2 FFT/IFFT LM+NDXY .......................... 46 4.12  (a) iDjke f (b) #)=>l@mjkef ......................................................... 48 4.13  i : [ a, b] → j : [ b, a ]

(25) .......................................................................... 49 4.14 onpqrstNXY ...................................................................................... 50 4.15  16 7 raidx-2 DIT FFT/IFFT  CAG

(26)  .................................................... 50 4.16 vu!]!qrstNXY ...................................................................................... 51 4.17  32 7 #2)E)F)89 :;!<wyx3 twiddle factors

(27) ................................... 52 4.18  Radix-r FFT butterfly XY .............................................................................. 53 4.19  16 7 radix-2 FFT .Yz {D

(28)  ................................................................ 54 4.20  BFP memory-based OPZD4 radix-2 FFT/IFFT L!M+NDXY ................... 55 4.21  64 7 radix-4 DIT FFT efg.h BDC ............................................................ 57 4.22  64 7 radix-4 DIT IFFT e fgh B)C ........................................................... 58 4.23  BFP memory-based OPZD4 radix-4 FFT/IFFT L!M+NDXY ................... 59 4.24  RFFT/HS-IFFT XY ........................................................................................ 60 4.25  RFFT XY ....................................................................................................... 60 4.27  HS-IFFT XY .................................................................................................. 61 4.26 |bc LM+NBDC .............................................................................................. 62 4.28 \dDc LM+NBDC .............................................................................................. 63 4.29  BFP memory-based OP }4 RFFT/HS-IFFT L!M-NDXY ..................... 64 5.1  Radix-2 }4~ )€) RFFT/HS-IFFT L!M-NDXY ....................................... 66 5.2 ‚n3pq r!stNXY ........................................................................................ 67 5.3  k : [a, b, c] → address[ a, c, b] ƒDq„

(29) ....................................... 68 5.4  k : [a, b, c] → address[ a, c, b] )

(30)  ................................................... 68 5.5  Radix-2 DAG †‡OP .................................................................................... 68 5.6  Radix-2 R_DAG †‡OP ................................................................................ 69 5.7  Radix-2 UVWYz {XY .......................................................................... 70 5.8  Radix-2 UVWYz {XY .......................................................................... 71 5.9  Radix-2 u!]!q r!stNDXY .......................................................................... 71 5.10  Radix-2 R_CAG †‡OP .............................................................................. 72 5.11  Reduce coefficient memory size OP .............................................................. 73 5.12  Decoder ˆ3‰†)‡OP ....................................................................................... 73 5.13 o}4 raidx-2 butterfly e fN))RŠ ef4‹ .................................................. 74 4.6.  16 7. radix-2 DIT FFT. S3 , 5. shuffle shuffle. x.

(31) o}4 radix-2 butterfly e fNOP ...................................................................... 74 5.15  Single port UV!W timing diagram.................................................................. 75 5.16 Œ?.@ [)]ŽN.[D‘?.@ clock cycles ˆ.e f ’]e fOP ........ 75 5.17  Radix-2 butterfly “ ”•–3—!“™˜š•–)3›yœ ............................................. 76 5.18  Radix-2 }4~ €) RFFT/HS-IFFT W OP ......................................... 77 5.19  Radix-4 }4~ €) RFFT/HS-IFFT LM+NDXY ..................................... 78 5.20  Radix-4 DAG †‡OP .................................................................................. 79 5.21  Radix-4 R_DAG †‡OP .............................................................................. 80 5.22  Radix-4 UVW.Yz {)XY ........................................................................ 81 5.23  Radix-4 CAG †‡OP ................................................................................... 81 5.24  Radix-4 R_CAG †‡OP .............................................................................. 82 5.25  Basic radix-4 butterfly e fN ............................................................................. 83 5.26 o}4 radix-4 butterfly e fNž Ÿef4‹ .................................................. 84 5.27  Radix-4 butterfly “ ”•–3—!“™˜š•–)3›yœ ............................................. 85 5.28  Radix-4 }4~ €) RFFT/HS-IFFT }W OP ..................................... 86 5.29 v  f SQNR D

(32)  ......................................................................................... 87 5.30  FFT/IFFT “ ”!¡¢£ ¤¥ ž Ÿ£ ¤›+œ ..................................................... 89 5.31  FFT/IFFT “ ”!¡¢£ ¤¥ SQNR ›yœ ........................................................ 89 5.32  RFFT “ ”¡¢£ ¤D¥ ž ŸD£ ¤.›yœ ........................................................... 90 5.33  RFFT “ ”¡¢£ ¤D¥ SQNR ›yœ ............................................................... 90 5.34  HS-IFFT “ ”¡¢£ ¤D¥ž ŸD£ ¤›yœ ...................................................... 91 5.35  HS-IFFT “ ”¡¢£ ¤D¥ SQNR ›+œ .......................................................... 91 5.36 `¦§¨!„!€)©ª% FFT/IFFT “ ”¡¢£ ¤D¥ ž Ÿ£ ¤›+œ ..................... 92 5.37  FFT/IFFT ¦§¨„!€) SQNR ................................................................ 92 5.38  RFFT ¦§¨!„€) SQNR ....................................................................... 93 5.39  HS-IFFT ¦§¨!„!€) SQNR .................................................................. 93 5.40  FFT/IFFT “ ”!¡¢£ ¤¥ ž Ÿ£ ¤›+œ ..................................................... 95 5.41  FFT/IFFT “ ”!¡¢£ ¤¥ SQNR ›yœ ........................................................ 95 5.42 `¦§¨!„!€)©ª% FFT/IFFT “ ”¡¢£ ¤D¥ ž Ÿ£ ¤›+œ ..................... 96 5.43  FFT/IFFT ¦§¨„!€) SQNR ................................................................ 96 5.44  RFFT ¦§¨!„€) SQNR ....................................................................... 97 5.45  HS-IFFT ¦§¨!„!€) SQNR .................................................................. 97 5.46  RTL code «¬ ............................................................................................... 100 5.47  DSP development board, Stratix edition ............................................................ 102 5.48 ®­¯X‹ ............................................................................................................ 102 5.14. xi.

(33) . . .   1.1 `°!!¡+)w+x FFT LM+Nš;!<im—+n3p±!²F¤ ..................................... 2 2.1 `° ³f  f’´µš¶ ................................................................................ 21 3.1 `°¦§ pipeline OP WxD· µ3¶ ................................................................. 30 3.2 `°¦§ pipeline OP WD¸-¹)¤µ3¶ ............................................................. 30 3.3 Ti7)]EDF89:;<  pipeline OP ¥ memory-based OPyµš¶ ............... 33 4.1  32 7 #2)E)F)89 :;<!wyx twiddle factors œu ................................. 52 5.1  Radix-2 }4L!M-N»º¼)4‹ .............................................................................. 67 5.2  Radix-4 }4L!M-N»º¼)4‹ .............................................................................. 78 5.3 ¨!„!€D 16 q„D½i~ €)!•–3w+xUVWim .................................. 98 5.4 `°¦§š;!< 7)]¥e f4‹wyxD clock cycles ] .......................................... 99 5.5 `°!!¡+)w+x FFT LM+Nš;!<im—+n3p±!²F¤ ................................... 99 5.6 ‚¾4~ )€) RFFT/HS-IFFT L!M+N¦¿UVW†‡yÀ}]ÂÁ ................... 101 5.7 ‚¾4~ )€) RFFT/HS-IFFT L!M+NDD½!iº Ã*¤ ................................... 102. . xii.

(34) . . 1.1  . . . :;. . . J.  %.  Ã. # . g5. ”. . q v. {. \. ]. |. & ISI y. µ. }. L. q. ~. / Š. Ì. . ]. . 8. _. /„. &1. /1. 2. 2. $. à›. v. % +. . V. U. v. ‘. Ž. Q. W. c+d,>e u. f. &y. R. ž 4. &. 3. 4. M. g. :h. ". ) +¦. %. &å. Ë8. _. &a x. L. . ,¿. j + †2 =. Ç. <. öK1 <. K1. =. 2 2. k . & . (j (j. &. &u öy. _. #. $. %. . Ú ›. &Ž q. †. J‡. <. h. =. Œ. . &1. 2. 3. 4. (VDSL)+ 4. '(op. >? L. @. =. Z. [. j. \. k. ]. l. ^_. `. &. A. 3 q. ^~. %. r. %. 3. 4. T r.  + . €ËØ. E'. (Inverse Fast s. Ž. „‚. &‡. l. [. CDEF. 2. 4. &'((n)op m. $. q. B. &1. . . Ebert[2]å. % +OFDM $. &$. <. i. (DVB-T)J IEEE 802.11a/g S3 4. Y. _. çè. ˆ. C 1971 Weistein. V. 3. &Z. Q. ”. G. v. H. P 9. I. >CDM. 3. N. 4. 3. 4. , OFDM. 4 +T U. E FFT/IFFT 6 a. (FFT/IFFT)" s. #. b t:. z9 %. . ¦da. Ki.  O™. šà‚š Ok Ÿ. ‹. I. Ki. &™. 9ž. &w. €[1]+¦0. 9u. Š. 3. ;. Èda. Ú. M. t + †^~ %. å !. ‰. H N. _. /v. ‹n. $. (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,. ”. :;. G. FFT/IFFT &r. da 5. . $. `. ’. ˆ. . 9‹X. FFT/IFFT  OFDM $ ›. E+). (Fast Fourier Transform, FFT)öné s. (DAB)OCDP %. •. &7 . àCD. (ADSL)JK(CDEF. $. 6. i. 9. Fourier Transform, IFFT)6 ‚ Ž. m. s. ^_. Ž. „. ”. Ã. VLSI h. * +,. Q. (Ë. \ w. r. %. r. [.  1960 . `. † OFDM $. &'(). †,l. &[. z+ƒ. (op. 4. %. f 9r. «. ^_. $. P +X. OFDM)$ % [. #. J3 p. 5. z. ". ¬ o. 6. I. !. 0. „[. Ú. s. \. šà‚. ƒ. Œ. S. &“. . CŠ. Cö‚ ‡. R. ’. ‰. ˆ. R. – ‰. & FFT/IFFT ‡. ¨. Ä ˆ. . +Z ›. œ. b. j. ™. . Sa c® 1. å. .. ¦da. &[. ö. Ì +d,/Ë ‡. ]. šT. &› /0. ‹. œ. ¦®. _. Œ. ˛. +Ÿ FFT/IFFT r.  +S ¢. æ. \. ˜. 6 £. ¯. æ. ž +•(1.1)[3]å . (¤9:— Š. ök. ”. ž. +‹. . s ˆ ¯.  . &ƒ. C.  †. C. &f. + pipeline ®. 3. ¯. g.  ö.

(35) memory-based ® U. µ ¢.   £. &› ¦a. „r. s. ƒ. œ. ¯ +@ Z. +‹Ÿ@. :h Z. ñ+:;. C/¢. .. . . ¬. ­ O®. . ±. « O¯. <. v. Ú. †. . &:². FFT/IFFT " #. _. R. `. &". ¨. #. %. §¨. . „. ,. 9¼f. g. °. :h. êCD. !. tr. +›. ·. m. i. #. ‡. 1.2    

(36) (OFDM) _. Œ.  z. . 1. 2. $. %. ³. m. ¹9„. E_. Œ. ^¨. ‹¼. À. Z Á. U. & 1 / N )&—. ¤/³. @. #. Â. Ã. . 1. §³ î. 2. ¦·. Y. m Z. 2. . ]. µ. Ê !. ñ+_. I. z. À. Á. (Y. Ã. ™. ‚. SCD š´k. Z. Z. ‡. t. –. (j. !. %. a. +©. ª. «. # +FFT/IFFT ". ˆ. . . &¢. .. 2. (1. £. ¤. E9. ËÆ. ] ·. µ Œ. . ž. l. &¢ ¢. !. !. k. à1. Î. N »+r `. Nh l. ´Æ¦¢. §¾. ð 2. #. . ^~. Â. ÷. Z. OFDM $. ‘©/b. (Multi-path Delay Spread) d }. Interference, ISI)9². JY. EZ. ]. ˆ. ¢.  +Ÿ FFT/IFFT " 4. `. •. &´ÆY. &k. ‘&½. _. §¦E N h. ´Æ+¶. à++ Œ. K(1. s. Q. ¯. 9. U. j. 3. «. &^° <. ". . ª. & FFT/IFFT ¯. +È memory-based ®. &¡. &. #. ˜ +pipeline ® 6. b. ©<. M. µ. 4. /õ. FFT ". da. E&§. t+§¢. ‰. E¤. 4. „Q. R. š&3. E OFDM $. 3. !. K(™. ˆ. &+Ȧ•. ‘+FFT/IFFT ¦• b. . ,‡.  9². • 1.1¥+. ¦. Ú. º ². (1. ‚Ä. „‚&Ä. (. +>¸(1.1)d 2. ‚§¨ ¢. 2. ,¿. k. .. N »+ _. {. _. v. I. Å (Inter System Åñ+Š. ¨. Æ. l.

(37) OFDM 3 . Ë. Ì. 4. ËÍ. ¹+´² º. Ç. . ›. Î. Í ¨. ž. º. Ç. º. ‚&£. ¤Ò. º. Å9/Ë È. ‚¢. Ó. _. 2. OFDM º. C‘:h. Î. ‚&Ä. ‚(Guard Interval)Ç º. Î v. Å+Í. ›. ,¹. º. ›. . ‚&Ä. Åi. Extension) 6 Þ. • -. +› ·. Œ. œ. Ú. . Í. dÔ. Ä. !. Î. ! º. ‚&[. Ü. \. c. «. Ö. ·. &] Œ. . ^_ 6. Œ. Œ. . à. ². ‚›. á. . (Orthogonality)ê¸ Œ. . 1. 2. ¥. B. ^n &^~.  i. á À. \. ß å. Ç. . Á. OFDM º Ù. +§¨ [. \. à + † OFDM Â. «. Ã. . 9r Ç. Œ. ². &Ï. Ç . ‚&Ä ‚Ä. +/ËÉ Ð. À. Å ð. ·. (Cyclic Ý. . 1. Î. º. Ú. ¹x. ‚¹x. ¸. ¸. Ø. E^n. ‚›. \. ß. &. Å+>¸(1.3(a))d¹+‹ OFDM(Orthogonal Ä. Frequency Division Multiplexing) È U. E_. Ø Ñ. ¿. À. (Frequency Division Multiplexing, FDM)U `. ê·. Ð ¶. OFDM É. :h. 9. ¸ 1.2¥OFDM „Í. 4. z. / OFDM º !. ¸ 1.1¥OFDM „_. 1. I. C×. Û. Ê. (Cyclic Prefix)+>¸(1.2)d _. †. „‚›. Å+Z. Ñ _. ². „½. Ä. Ë. „µ –. . ². . +ƒ. Œ. ð. Ð. Å9Õ ½. (Inter-Carrier-Interfrernce, ICI)+ Œ. /Ï. Z. Ç. 1. A. É. j. &·. Ø Œ. . E· Š. Œ  †.  Cá. à. ² ›. +>¸(1.3(b))d¹9. 3. Ä. „‚&[ Å&Ï. ý. +X. \. « § .

(38) (a). Ò|ÓÔÎÍÕ×Ö\Ø ÕÌÙ Ú Û ÓÔÜÍÇÊÕ. ÄÆÅÈÇÊÉÌËÍÇÊÎÍÏÑÐ. (b) ¸ 1.3¥(a)1. Ú. b . c[ 6. \. ]. _. Œ. ^_. . `. 3. -. &%. [. Ö. B. -. ¢. ö DFT ¢. .. Y. 4. .. C+¸(1.4)/Ø †. &N h Î. 4. &·. $. {. % +µ. ].  . +(b)[ â. &É. B. U. \. + X k /ã Z. kh ¢. &N h Î. IFFT J FFT 6 b. ü. ]. ^_. `. 3. 4. &·. . . &[. E IDFT/DFT dà Ø. E IDFT/DFT & OFDM -. X k = DFT ( IDFT ( X k )) 9‹b å. {. . .. ¹x. çä. Ê. :h. [. X k /ã. ¸9¦. Y. Z. \. ^_. ]. \. ·. `. 3. c9. X k ,0 X k ,1 X k ,2. X k , N −1. ¸ 1.4¥æ. 8. Ð. _. . B è. ¢. à+ IDFT 4. X k , N −1. A. Œ. kh. X k ,0 X k ,1 X k ,2. @. â. E IDFT ö DFT. +Ø. ]. {. . 1. 2. . CDEF. 3. 4. G. I. + > C DM. 802.11a/g S3 4. . 3. N U. à‚[. +OFDM $ . H. Ã. Á. 3. 4. {. 4. %. \. ]. ’. ”. ^_. . `. /1. 3. 2. OFDM $ %. 6. 1 4. 2. . Q 9. ¥. V. (ADSL)JK(CDEF (DAB) O C D P. 4. R. G. W. ç. M. H. +<. N. I 3. 3 4. 4. =. Ð. è. . +>?. (VDSL)+L =. (DVB-T) J IEEE.

(39) 1.3  m. ¬. ­. p. 0. q. Ú. r. öc. /b. s ë. ". , memory-based ®. c:h. #. t+¦é. 9ã. ì. í. ê. Ù. . €. . ½. ". #. ¾P. t&S. î. ¯. /°. šT O®. Ë:—. µ. ž. ”. (Discreat Fourier Transform, DFT)&'(op S. šT. + . c®. ¯. b Å. Æ/b S. . šT &_. ü. V. ¦™. ". #. ð. CÅ. Æ& FFTO2 î. ¢. t&i. ¤9ã. / pipeline ® ò. .. Ì. ¯ Å. . í. ¯.  9µ. _ Ê. ¥. ¢. .. £. +§ã. ¯. f. q. r 0. <. ¥. ¢. .. g Oi.  ]. j. šæ. i. g. ñ. ž. s. ". ¯. /0. Ú. 9ã. v. #. t®. ¤ RFFT/HS-IFFT " öí. ü. h. U. 5. ¬. öe. ÷ O‡ Ã. ˆ. op. b. c. q. & FFT/IFFT " Ÿ. ó. í. Æ/ Hermitian Symmetric Å ¯. ¤'((n)o £. r. s. (Fast Fourier Transform, FFT) s. J memory-based ®. ¤ RFFT/HS-IFFT r £. &_. E6. §å. §, memory-based ®. +„Ê. memory-based ® ÷. šï. +]. P ¥. W. ±. 6. #. ƒ ¯. &f. €. t‡. §ô. @. Æ& IFFT d. +6. f. 9ã. t&‡. Ù. #. g

(40). ˆ. g9. b. í. :h 0 cöc. Ú. k. ˆ. 2. Ì. E& ‡. ˆ. a. õ ë + ]. î.

(41) DFT/IDFT   .  2.1   8. _. CD. !. ". #. Transform, DFT):u &¸ 8. à _. šT. 3. S. £. FFT S. šT. `. &æ. ç+ã. Ã. &ù. ". 8. _. #. É. C6. ÷. ³. b. b. &U. ¢. E6. ¦g. ›. Z. ´{. &·. ”6 s. †. ¤/ N „Å C<. i. šT. +¸. í. Æ+„Ê. §P. Ú. ð. Ì. T. ¢. ,§u. ¦S. šT. &. Æ&æ. Ã. op. ². šT. Š. Ç. µ. ž. Ÿ. û. . «. r. f. ø. s. €Ë. &ï. ð. Jg. š&. ´<. i. ¤. j. &S. š&g. šï. + FFT S. šT. DFT ™ û. q. q. b. C§u. ¤9:h. ·. Ã. &+r. :S. C. (Discrete Fourier s. ECæ. FFT(IFFT)S î. `. šT. radix-22 J split-radix 2/4 S[4][5][6]9 . op. q. r. š9FFT(IFFT)S. &™. (Decimation-in-frequency, DIF)&S Æ9m. Å. r. Ò. b. T. šï. /ü. U. ÷. à(Decimation-in-time, DIT)&S ]. q †™. d. cà+ú. šT +r. §”£ U. r. op. c9. #. q. šÊ T. t‘b. Ã. ‹+:h. h. Å. `. 9<. (FFT)S s. ” 9–. †C¦™. šT. T. ‘+æ. šÊ. &·. _. &“.  O ( N log N ) + . m. /. Ú. ¨. ¶. `. 8. r ¶. op. :ñ. çl. q. &°. S§.  +'(Q.  VLSI  Z. 4. v. ¾§ Eú. O( N 2 ) þ ä. 3. . :—. /'(op. ž. . S. 4. šT. % +¼½. ¤ý. _. #. ’. š DFT &S. j +„. (¤<. ?. ". '(g. Ji. ð. !. ö. Å æ. Ã. µ. Ê. §³. Æ&r. s. +. ›. V. <. +¸. q ž. W. r. š]. 0. ñ. . B. 8. &]. Æ x[n]  Å. :ñ. X [k ] ” s. çl. . / ]. ]. çl. ]. 8. ^ _. B +> raidx-2Oraidx-4O î. +. &g. šT. šT. op. &:;. s. ›. ž. S. šT. &g. šï. ð. ¤9. 2.2 Radix-2 FFT/IFFT   2.2.1 FFT  . Decimation-in-time  „. ½. C+X šT. š DFT à+K¤&i. ¾g. &]. h. 2 ç. i +ï U. °. ³. ¢. ý. ]. çg. šl. C W Nkn = e − j ( 2π / N ) kn &@. C Z. j. æ. Ã. Å. Æ x[n] ] l. 8 6. _. `. A. 8. Å. «. _ . .  u. Æ+¼A. DFT g. «. &`. ”. „/]. Ø. š‹†. EC+‹S àS. šT. 9.

(42) :h. ¤/ N &æ £. X [k ] = Á. N −1. X [k ] =. Æ x[n] +¦æ Å. x[n ]W Nnk , k = 0,1,2,. n =0. § x[n] ] {. Ã. l. N 2 −1 n =0. Cƒ. J. Cƒ. Ã. oØ. q. , N −1 0. h. ». r. s. ¢. W N = e − j ( 2π. ¦. ]. +½. ,•¹/¥. ¾¢. x[2n + 1]W N(2 n +1)k , k = 0,1,2,. n =0. (2.1). ,†C¥. N 2 −1. x[2n]W N2 nk +. N). , N −1. (2.2).

(43) g[n] = x[2n] ´ h[n] = x[2n + 1] +È¥ N 2 −1. X [k ] =. g[n] W N2 nk +. n =0. =. N 2 −1. N 2 −1. h[n] W N(2 n +1)k. n=0. N 2 −1. g[n] W Nnk2 + W Nk. n=0. n =0. = G[k ] + W Nk H [k ]. G[k ] J H [k ] ]. ¦. ò. / x[n] „. Cƒ. N 2 −1. X [k + N 2] =. n=0. J. & N 2ƒ. Cƒ. g[n] W Nnk2 − W Nk. = G[k ] − W Nk H [k ] ¸(2.1)/ . i. ¸9ž. ƒ #. „]. àæ. +½. ¾¢. Ã. op ,. q . r ³. s. ]. çl. N 2ƒ. &æ. h[n] W Nnk2. 0. Ã. op. q. r. s. 9. N 2 −1. h[n] W Nnk2. n =0. h. Ã. æ. (2.3). ó. op. ƒ. &]. q. r. àæ. (2.4). s. ¶. ]. Ã. op. çl. 0. q. h. r. ƒ. s. &. C/. N 4 ƒ &æ à op q r s + þ ] çÑ ï +È¢ †] à'(op q r s 9Ñ ¸(2.2) /. ƒ. „]. à'(op. q. r. s. . i. ¸9. :h. £. ¤/ N „ radix-2 DIT FFT &g. šï. ð. ¤>Ñ. d¹¥. M ( N ) = ( N / 2) log 2 N. (2.5). A( N ) = N log 2 N ¦. + M (N ) J A(N ) ] ò. Š. •ï. Cú. T. Jï. 7. (2.6) CÌ. T. &h. C9.

(44) W80 W81 W82 W83. ¸ 2.1¥ ƒ. ]. àæ. Ã. op. q. r. s. ]. çl. 0. h. ó. ƒ. &]. àæ. Ã. op. q. r. s. . i. ¸. W80 W80 W82. W80. W80 W81. W80. W80. ¸ 2.2¥ ƒ. W80. W82. W82. W83. „]. à'(op. q. r. s. . i. ¸. . Decimation-in-frequency  à& FFT S. šT. U. ¾. €Å. Æ X [k ] ]. ] ½ A :h. /] £. ¢. ³ ^S. 2. šT. N −1 n =0. 2. Ì. Å çl. Æ x[n] ] 8. _. ·. çl Å. 8. Å. Æ& DFT 6. '(g. š DFT+X. _. Æ6. `. ñ. ™. š9ž –. FFT S. 9. ¤/ N &æ. X [k ] =. ³. Ã. Å. Æ x[n] +¦æ. x[n ]W Nnk , k = 0,1,2,. Ã. oØ. , N −1 8. q. r ¦. s. ¢. ,•¹/¥. W N = e − j ( 2π. N). (2.7). Q + šT.

(45) §¦ x[n] ] l. 0. . +È¥ N 2 −1. X [k ] =. x[n]W Nnk +. n =0 N 2 −1. =. n=0. x[n]W. N −1. x[n]W Nnk. n= N 2. + (− 1). nk N. k. N 2 −1. x[n + N 2]W. n =0. (2.8) nk N. X [k ] & Cƒ J Cƒ ] ò /¥. ¦. X [2r ] = =. N 2 −1 n=0 N 2 −1 n=0. =. n =0. x[n + N 2]W N2 nr. N 2 −1 n=0. x[n + N 2]W Nnr2. (2.9). (x[n] + x[n + N 2])WNnr2. N 2 −1 n =0. x[n]W NnW N2 nr + (− 1). N 2 −1. =. x[n]W Nnr2 +. N 2 −1. 2r. N 2 −1 n=0. X [2r + 1] =. x[n]W N2 nr + (− 1). n=0. N 2 −1. 2 r +1. n=0. x[n + N 2]W Nn W N2 nr. N 2 −1. x[n]W NnW Nnr2 −. x[n + N 2]W NnW Nnr2. n=0. (2.10). N 2 −1. =. (x[n] − x[n + N 2])WNnWNnr2. n=0.

(46) g [n ] = x[n] + x[n + N 2] O h[n ] = ( x[n ] − x[n + N 2])W Nn +È¥. X [2r ] =. . ¸(2.3)/ i. ¸9ž. ƒ. N 2 −1. n=0. n =0. ^æ. g [n]W Nnr2 ´ X [2r + 1] = Ã. # +½. ¾Š. s. ¸(2.4)/. 9Ñ. ¢. op ,™. q ]. r. s. ]. àæ. (op. q. :h. ¤/ N „ radix-2 DIF FFT ¿ £. r. „]. N 2 −1. ƒ. çl. „]. Ã. op. 0. h. q. r. ó s. ^'(op. <. DIT  ™. h[n]W Nnr2. q. ƒ. &]. :–. . ž. r. s. &g. (2.11) ^æ. þ . ] i. šï. ò. Š. •ï. Cú. T. Jï. 9. q. r †]. ¸9. ð. ¤¥. (2.12). A( N ) = N log 2 N + M (N ) J A(N ) ]. op. ç+È¢. M ( N ) = ( N / 2) log 2 N. ¦. Ã. (2.13) CÌ. T. &h. C9. s. & ^'.

(47) W80. W81 W82 W83. ¸ 2.3¥ ƒ. ]. ^æ. Ã. op. q. r. s. ]. çl. 0. h. ó. ƒ. &]. ^æ. Ã. op. q. r. s. . i. ¸. W80 W80 W82. W80. W80 W81. ¸ 2.4¥. W80. W82. W80. W83. W82. ƒ. „]. ^'(op. W80. q. r. s. . i. ¸. 2.2.2 IFFT  . Decimation-in-time  :h. £. ¤/ N &æ. x[n ] = ö]. N −1 k =0. Ã. Å. Æ X [k ] +¦né. X [k ]W N− nk , n = 0,1,2,. à FFT :–. +Á. {. § X [k ] ] l. æ. Ã. oØ. , N −1 Cƒ. 10. q. ¦. J. Cƒ. r. s. ¢. ,•¹/¥. W N = e − j ( 2π 0. h. ». ]. N). +½. (2.14) ¾¢. ,†C¥.

(48) x[n] =. N 2 −1 k =0. N 2 −1. X [2k ]WN− 2 nk +. k =0. X [2k + 1]W N−( 2 k +1)n , n = 0,1,2,. , N −1. (2.15).

(49) G[k ] = X [2k ] ´ H [k ] = X [2k + 1] +È¥. x[n] =. N 2 −1 k =0. G[k ] W N−2 nk +. N 2 −1. =. k =0. N 2 −1 k =0. H [k ] W N−( 2 k +1)n. G[k ] W N− nk2 + W N− n. N 2 −1 k =0. = g [n] + W N− n h[n]. H [k ] W N− nk2. (2.16). g [n ] J h[n] ] ò / X [k ] „ Cƒ J Cƒ & N 2 ƒ né æ à op q r s 9. ¦. N 2 −1. x[n + N 2] =. G[k ] W. k =0. − nk N 2. −W. N 2 −1. −n N. k =0. H [k ] W N− nk2. = g [n] − W h[n]. (2.17). −n N. ½. é. ¾¢. ,. Ã. op. æ. /. ƒ. „né. § N 2ƒ . q ]. r. s +. &né. þ. ]. æ. çÑ. à'(op. q. Ã. op. q. r. ï +È¢ r. s. . i. s. ¶. †né. ]. ]. çl. 0. h. C/ N 4 ƒ ƒ. à'(op. q. r. s 9Ñ. &n ¸(2.5). ¸9. W80 W80 W8−2. W80. W80 W8−1. W80. W80. ¸ 2.5¥. :h. ¦. ƒ. W80. W8−2. W8−2. W8−3. „né. ]. £. ¤/ N „ radix-2 DIT IFFT &g. à'(op. + M (N ) J A(N ) ] ò. šï. ð. q. r. s. . i. ¸. ¤/¥. M ( N ) = ( N / 2) log 2 N. (2.18). A( N ) = N log 2 N. (2.19). Š. •ï. Cú. T. Jï 11. CÌ. T. &h. C9.

(50) . Decimation-in-frequency  :h. ¤/ N &æ £. x[n ] =. N −1 k =0. Æ X [k ] +¦æ Å. Ã. X [k ]W N− nk , n = 0,1,2, +§¦ X [k ] ]. ^ FFT :–. ö]. Ã. N 2 −1. x[n] =. k =0. 0. . r. s. ¢. ,•¹/¥. W N = e − j ( 2π. ¦. N). (2.20). +È¥ N −1. X [k ]W N− nk. k =N 2. X [k ]WN− nk + (− 1). k =0. q. , N −1. X [k ]W N− nk +. N 2 −1. =. l. oØ. (2.21). N 2 −1. n. X [k + N 2]W N− nk. k =0. x[n] & Cƒ J Cƒ ] ò /¥. ¦. N 2 −1. x[2r ] =. k =0. =. X [k ]W N− 2 kr + (− 1). N 2 −1 k =0. =. N 2 −1. N 2 −1 k =0. X [k + N 2]W N− kr2. (2.22). ( X [k ] + X [k + N 2])WN− kr2. X [k ]W N− k W N− 2 kr + (− 1). k =0. N 2 −1. =. k =0. X [k + N 2]W N− 2 kr. N 2 −1 k =0. x[2r + 1] =. X [k ]WN− kr2 +. N 2 −1. 2r. k =0. 2 r +1. N 2 −1 k =0. X [k + N 2]W N− k W N− 2 kr. X [k ]WN− k W N− kr2 −. N 2 −1 k =0. X [k + N 2]W N− k W N− knr 2. (2.23). =. N 2 −1 k =0. ( X [k ] − X [k + N 2])WN− kWN−kr2.

(51) G[k ] = X [k ] + X [k + N 2] O H [k ] = ( X [k ] − X [k + N 2])W N− k +È¥. x[2r ] = ž. § N 2ƒ. # +¢. Ã. op ƒ. :h. ¦. q. „né. r. ^æ. N 2 −1. k =0. k =0. &né. s + ]. N 2 −1. Ã. þ. ] op. G[k ]WN− kr2 ´ x[2r + 1] = æ. Ã. çÑ q. op. q. r. ï +È¢ r. s. . i. s. + M (N ) J A(N ) ]. . ]. †né. ]. çl. 0. h. ^'(op. (2.24). C/ N 4 ƒ ƒ. q. r. s 9Ñ. &né. šï. ð. ¤¥. M ( N ) = ( N / 2) log 2 N. (2.25). A( N ) = N log 2 N. (2.26). ò. Š. •ï. Cú. T. Jï 12. CÌ. T. &h. C9. æ. ¸(2.6)/. ¸9. ¤/ N „ radix-2 DIF IFFT &g £. . H [k ]W N− kr2.

(52) W80. W80 W8−2. W80. W80 W8−1. ¸ 2.6¥. W80. W8−2. W80. W8−3. W8−2. ƒ. „né. ]. W80. ^'(op. q. r. s. . i. ¸. 2.3 Radix-4 FFT/IFFT  2.3.1 FFT  Decimation-in-time  Ÿ DFT &2. radix-2 S :h. Ì. šT. Å 6. g. ¤/ N &æ £. X [k ] =. N −1 n =0. C N / 4 &. ƃ. š9² Ã. &° /¦O. m. ¾Š. x[n ]W Nnk , k = 0,1,2,. butterfly ™. š9Ñ. T. ¢. †,Ñ. à ( N = 4 v ) +„ É. ¢. Æ x[n] +¦æ Å. Raidx-2 DIT &ü. >ž. ñ+½. þ. ,› Ã. op. œ. ©< q. r. , N −1. ¦. ó. EÑ. B. +Ø. s. i. ½. ¾. & radix-4 S j. ¢. –. ,›. šT. 6. œ g. E š9. B. +½. N). ¾¢. (2.27) ,†C radix-4. ¸ 2.7(a)/ radix-4 DIT FFT butterfly „¸¹+Ñ. ¸ 2.7(b). ¸9. X [k ]. = F1 [k ] + W Nk F2 [k ] + W N2 k F3 [k ] + W N3k F4 [k ]. X [k + N / 4] = F1 [k ] − jW F2 [k ] − W F3 [k ] + jW F4 [k ]. (2.28). k N. 2k N. 3k N. (2.29). k N. 2k N. 3k N. (2.30). X [k + 2 N / 4] = F1 [k ] − W F2 [k ] + W F3 [k ] − W F4 [k ]. X [k + 3 N / 4] = F1 [k ] + jW Nk F2 [k ] − W N2 k F3 [k ] − jW N3k F4 [k ]. ¦. ¢. ,•¹/¥. W N = e − j ( 2π Æó. U. (2.31). f 1[m] = x[4m] O f 2 [m] = x[4m + 1] O f 3 [m] = x[4m + 2] O f 4 [m] = x[4m + 3] ´. F1 [k ] O F2 [k ] O F3 [k ] O F4 [k ] ] ò /¦op q r s 9 13.

(53) ž. § F1 [k ] O F2 [k ] O F3 [k ] ö F4 [k ] S N / 4 ƒ. # +¢. ]. . þ. ]. çÑ. à'(op. † radix-4 ]. ï +È¢ q. r. s. . i. à'(op. q. &æ. Ã. op. q. r. s 9Ñ ¸(2.8)/ r. s öƒ. . . ]. „ radix-4. ¸9. F1 [k ]. WN0. X [k ]. F2 [k ]. WNk. X [k + N / 4]. F3 [k ]. WN2k. F4 [k ]. WN3k. F1 [k ]. X [k ]. 0. F2 [k ]. X [k + N / 4]. k 2k 3k. F3 [k ]. X [k + 2N / 4]. X [k + 2N / 4]. F4 [k ]. X [k + 3N / 4]. X [k + 3N / 4]. (a). (b).  2.7(a) Radix-4 FFT  . butterfly(b) Radix-4 butterfly . . x[0]. X [0]. x[1]. X [ 4]. x[2]. X [8]. x[3]. X [12]. x[4]. X [1]. x[5]. X [5]. x[6]. X [9]. x[7]. X [13]. x[8]. X [ 2]. x[9]. X [6]. x[10]. X [10]. x[11]. X [14]. x[12]. X [3]. x[13]. X [7 ]. x[14]. X [11]. x[15]. X [15].  2.816 . ç+.  radix-4 . 14. .

(54). . . .

(55) . .  N  radix-4 DIT FFT . . .  M ( N )  A( N ) . . . . . . . . . M ( N ) = (3N / 8) log 2 N. (2.32). A( N ) = (3N / 2) log 2 N. (2.33). . . !. ". #. . !. $. #. . . !. %. 2.3.2 Radix-4 IFFT  Decimation-in-time  . . . N . x[n ] =. N −1 k =0. &. '. (. X [k ]W N− nk , n = 0,1,2,. / radix-4 DIT FFT  <. . x[n]  * + & '

(56) , ). 0. 1. 2. 3. , N −1 ). 4. 5. . 6. W N = e − j ( 2π . 7. ,. -. x[n].  N). radix-4 . 89.  2.9(a) radix-4 DIT IFFT butterfly .. %3. .. x[n + N / 4] = f 1 [n] + jW. f 2 [n ] − W. x[n + 2 N / 4] = f1 [n] − W. f 2 [n ] + W. −n N. f 3 [n ] − jW. −2 n N. f 3 [n ] − W. −2n N. :.  2.9(b). 3. = f 1 [n ] + W N− n f 2 [n ] + W N−2 n f 3 [n ] + W N−3n f 4 [n] −n N. (2.34). −3 n N −3 n N. f 4 [n]. f 4 [n]. x[n + 3 N / 4] = f 1 [n ] − jW N− n f 2 [n ] − W N− 2 n f 3 [n] + jW N−3n f 4 [n ]. butterfly ; =. %. (2.35) (2.36) (2.37) (2.38). F1[k ] = X [4k ] > F2 [k ] = X [4k + 1] > F3 [k ] = X [4k + 2] > F4 [k ] = X [4k + 3] ?. . . f 1[n] > f 2 [n] > f 3 [n] > f 4 [n]   * +

(57) % @. A , FG. H. f 1 [ n ] > f 2 [ n] > f 3 [ n] / f 4 [ n] C N / 4   * + & '

(58) D E  F3.  radix-4 * . . . . B. . . . +. I J. 8 radix-4 * ,. . .

(59). +.  N  radix-4 DIT IFFT .  M ( N )  A( N ) .  . .  . .

(60). %3. (2.10)K. % . . . . M ( N ) = (3N / 8) log 2 N. (2.39). A( N ) = (3N / 2) log 2 N. (2.40). . . !. ". #.  15. !. $. #. . . !. %. L.

(61) f1 [n]. WN−0. x[n]. f 2 [n]. WN− n. x[n + N / 4]. f 3 [n]. WN−2 n. f 4 [n]. WN−3n. f1 [n] f 2 [n ]. x[n + N / 4]. −n − 2n − 3n. f 3 [n]. x[n + 2N / 4]. x[n ]. 0. x[n + 2N / 4]. x[n + 3N / 4]. f 4 [n]. x[n + 3N / 4]. (a)  2.9(a) Radix-4 IFFT . (b) . butterfly(b) Radix-4 butterfly . X [0]. x[0]. X [1]. x[4]. X [ 2]. x[8]. X [3]. x[12]. X [ 4]. x[1]. X [5]. x[5]. X [6]. x[9]. X [7 ]. x[13]. X [8]. x[2]. X [9]. x[6]. X [10]. x[10]. X [11]. x[14]. X [12]. x[3]. X [13]. x[7]. X [14]. x[11]. X [15]. x[15].  2.1016  radix-4 .

(62). 16. . . . . . . . . .

(63) 2.4 Radix-22 FFT  . . .  N  . N −1. X [k ] = '. (. )*. n =0. . x[n]    !    " # $%  . x[n ]W Nnk , k = 0,1,2,. DIF , +. . -.. N). (2.41). N N n1 + n 2 + n3 1 k = k1 + 2k 2 + 4k 3 23 2 4. 0 n =. /. & W N = e − j ( 2π. , N −1. (. )(2.41)4. X [k1 + 2k 2 + 4k ] =. N −1 1 4. N. 1. n3 = 0 n2 = 0 n1 = 0. =. N −1 1 4. 6. ". twiddle factor W N 7 1. &;. N n2 + n3 k1 4. WN. N n2 + n3 4. (2.42). (2 k 2 + 4 k3 ). N N N N n 2 + n3 = x n 2 + n3 + (−1) k1 x n 2 + n3 + 4 4 4 2. & B Nk1 / 2. 5. N n 2 + n3 W N 4. B Nk1 / 2. n3 = 0 n2 = 0. N. ( n1 + n2 + n3 ) (k1 + 2 k 2 + 4 k) N N n1 + n 2 + n3 W N 2 4 2 4. x. <. =. >. ". ?. N n2 + n3 4. ( k1 + 2 k 2 + 4 k3 ). 7. (2.43). 8)(2.44)9. /. )(2.42). 2:. )(2.45)@. n2 = 0 N. n2 + n3. WN 4. ( k1 + 2 k 2 + 4 k3 ). N. = W NN n2 k3 W N4 = (− j ). X [k1 + 2k 2 + 4k ] =. N −1 4 n3 = 0. n2 ( k1 + 2 k 2 ). W Nn3 ( k1 + 2 k 2 )W N4 n3k3. n2 ( k1 + 2 k 2 ). W. n3 ( k1 + 2 k 2 ) N. W. [H (k , k , n )W 1. 2. 3. (2.44). 4 n3 k3 N. n3 ( k1 + 2 k 2 ) N. ]W. n3 k 3 N/4. (2.45). & BF I. {. }. H (k1 , k 2 , n3 ) = x[n3 ] + (−1) x[n3 + N / 2] + (− j ) k1. {x[n. ( k1 + 2 k 2 ). BF I 3. }. + N / 4] + (−1) k1 x[n3 + 3N / 4]. BF II. (2.46) A. )(2.46)" (. -(2.11)I  . .  .  .  . . J . .  H (k1 , k 2 , n3 ) " B. 8 BFC BFD.  radix-22 K " 7. (2.11)M N. . . . /. (2.12)@ 17. OP.  ".  ?. . . I. / J. E. F.  butterflies G. 8L. L K.  radix-22 K. H.  .  .

(64) . . .  N  radix-22 DIF FFT H . ]. ^. _. `. a. -. b. c. W. X. R. . . M ( N ) = (3N / 8) log 2 N. (2.47). A( N ) = N log 2 N. (2.48). & M (N ) C A(N ) S. Radix-22 ,. -Q. Y. 2$Q Z. [. T. U. .. CQ. C radix-4 ,. radix-2  butterfly d e. T -.. V. . .  \. Q. T. @ T. U. .. H. -Q. @. W160 W162 W164 W166. W160 W161 W162 W163 −j. W160. −j. W163. −j. W166. −j. W169.  2.1116  radix-22 K . 18. . . . . . /. . . . R. . .

(65) −j 0 16. W. W162. W164 W166. −j. W160 W161 W162 W163. −j. 0 16. −j. W. −j. W163. −j. W166. −j. W169. −j.  2.1216  radix-22 K. . . . . . . . . 2.5 Split-Radix 2/4 FFT  5. 6. ". i. #. l. . f. A. m G. /. t. X ( 2r ) =. radix-2 DIF / 7. n. ?. Ou. o %. p. H. -Q. R. &g  @q. T r. K. h. i. j. radix-4 DIF /. &k.  split-radix 2/4 DIF ,. )s. X (4 s + 1) = X (4 s + 3) =. h. @. ( x[n] + x[n + 2 N / 4]) W Nnr/ 2. (2.49). N / 4 −1 n=0. K. -.  . N / 4 −1 n =0. T. [ x[n] − x[n + 2 N / 4] − j ( x[n + N / 4] − x[n + 3 N / 4])] W NnW N4 ns. (2.50). N / 4 −1 n =0. [ x[n] − x[n + 2 N / 4] + j ( x[n + N / 4] − x[n + 3 N / 4])] W N3nW N4 ns (2.51). & 0 ≤ r ≤ N / 2 − 1 1 0 ≤ s ≤ N / 4 − 1 @(2.13) split-radix 2/4 DIF butterfly  %. (2.14) 16  Split-Radix 2/4 K. 19. . . . . . . . @.

(66) WNn WN3n. W41.  2.13Split-radix 2/4 DIF . butterfly . W80 W81 −j. W80. −j. W83. W160 W161 W162 −j. W163. −j. W160. −j. W163. −j. W166. −j. W169.  2.1416  Split-radix 2/4 K. 20. −j. . . . . . . . .

(67) . . .  N  radix-22 DIF FFT H . -Q. R. . . M ( N ) = [(3log 2 N − 2) × N + 2 × (−1)log2 N ] / 9. (2.52). A( N ) = N log 2 N. (2.53). & M (N ) C A(N ) S. 2$Q. T. U. .. CQ. T. V. .. . T. @. 2.6  X. . v. ~. &5. Q. . H. R. x. ‰. . ”.  [. ˜. @ Š. . w . š. x. . . y . - FFT ‹ Œ. ". " G. -Q. radix  FFT C IFFT , {. . 6 . H. z . $(2.1)&5. fixed radix p o. ™. €. 6. #. # Ž R. . B. . H. . . . •. z.  –.  o. Y. |. y. ,. G @$(2.1)ƒ. -‚. high-radix [ †. -.. ‘. o. p. @q. U. .. Q. R. , . -. -. '. split-radix , ’. fixed radix G Ž. @. N2. N2 −N. ( N / 2) log 2 N. N log 2 N. (3N / 8) log 2 N. (3 N / 2) log 2 N. N log 2 N. [(3log 2 N − 2) × N + 2 × (−1)log 2 N ] / 9. N log 2 N.  2.1. . 21. .

(68). u Y. „. ‡. -.. split-radix o. (3 N / 8) log 2 N. }. —. “. ˆ. [. `.

(69) FFT/IFFT  .  3.1  . . . . .  . . A. . . B. . ). C. FFT K. . # .  . *. +. ,. -. .. DE LM1. 2. T. /. F. 0. G. UV. 1. H. W. 2. I. *. . 34. J. X. . #. . 5. !. 6. DK. 7. 8. . YZ[ X. ". 1. 9. k. l. w. /. m. . K. 8. a3b. 9. p~. T. U[12]œT. ¡. £. ¤ . €. 2  3#. q(. h. po. ’.

(70). g. n radix-r butterfly o N. LMP1. ¢. f. radix-r butterfly o N. . R. o. ¥. “. R. n¨. †. ‡. ”. ˆ‰. •. U*. 3#. T. 2. 2. Š. ‡. ‹Œ. r. x. ˜. N. ˆ‰. o. . }. m. y. V. d. z. ™š. `. R. {. O. •. . –. ‹Œ. . K. `. €. . =>?0. PQ. R.  ‚. H. }. *. 8. @. S. d. k. . 9. . R. e. }. . ž. u. . YV. v. . . a4. . block scaling /. . j. fixed point „. a4. Y'. . . R. t >0. pƒ.  ‘ T. . Ÿ.  pipeline-based LM¦ memory-based LM§ S. . <. a3bc. s. |. Ž. ›. Š. ;. (. U>i memory-based LM: T. U*. & '. 6. LM>N.  throughput rate>0 s. —. †. 1. %. Y pipeline-based LM] memory^ \. pq*. o. –. . $. :. -based LM[5][7][8][9][10][11]>Pipeline-based LM_ throughput rate d. #.  . •. ™#. –. D¨. > ?. >. 3.2 Pipeline   3. . . . . 8. 9. pK. [5][8][9]>«. YœLM¬. . °‡. ;. =>~ A K. #. <. K. . k. t. k. ƒ. ¶. c. 1 x. 2. T. t. ±. ². q# V. pipeline LM?º. A. . a4. ·. £. K. delay-commutator LM½. _. . D´bµ. >¡ ». . ©. N. . R. S. ¨.  throughput ratex e. =œLMK. DLMic . . ¸ '.  |. ¹. . N. o /. V. e. i† n*. ­. ®.. pipeline LM¨ /. q* ‡. . ƒ. }. K. x.  0. . bk. K . . > pipeline LM* ¼. z.  G. . 1. 8 H. . . 2 /. YZ[. ™Y delay-feedback LM>ZLM# 22. e. ' . X. ¯. y . DIF FFT qF /. ³. ?#. ª. . . bK ³. E. ±.  @. 9. pPQ. . §. ™#. D. N. Y. D 8. 3b.

(71) delay-commutator LMc k. t. s. 0. E. c. ¾.  throughput ratei delay-feedback LM ƒ e. K. . '. /. ³. K. . >. 3.2.1 Multiple-Path Delay Commutator (MDC) Pipeline Architecture œT. U¿. 0. £. ¯. È. ƒ. nÂ. U>œ¨ k. t. £. E. Ã. e. ÁÂ. É. *. À Ê. (. Ã. ­. m. ­. ‘. ‘. {. Ë. Ì. Ä r nÅ X. . Â. Á butterfly o. ÍÀ.  throughput rate~ e. (r² Ã. pu. qk. Ï. radix-r PÆ A. œr Ð. . m. Î. ]4. – Ñ. )? Ç. . T. pÒ. K. . >. Radix-2 MDC ´b radix-2 FFT PQ £. À. ÁÂ. Ã. X. ÄZnÅ. >Ö(3.1)YN. n¬. n butterfly o È. . R2MDC ƒ. Š. ‹Ô Õ. É. v. pipeline LM× c. p]4. Ñ. N ­. ‘. R. Ë. z Ì. /. ³. . p¦ 3 / 2 N − 2 nÛ. Äp log 2 N n radix-2 butterfly o. Ö 3.116 a R2MDC  . . . . 8. 9. Á butterfly o. Í%. Y 50%Ú Ù.  pipeline 1 Ó. a R2MDC  Ø. p'. nd.  k. . 8. 9. LM> po. p>°. log 2 N − 2 n4 ¯. Ü. . 2. p>. pLMÖ. Radix-4 MDC R4MDC LMÝ µ â. . p'. ¯ /. K ³. j. . . 25%0 c. o. p¦ 5 / 2 N − 4 nÛ . . . . 9. x. ß. n N a FFT ià R4MDC LMc. N. qk. R2MDC LMÞ. . 8. 9. ã´E k Ü. ¯. ¿. ¯. #. D 8. 3 radix #. R2MDC LM. e >œLMÈ. n butterfly o. o. . D>´b. á. p]4. Ñ. i . 3 log 4 N − 3 n4 Äp log 4 N n radix-4 butterfly p>Ö(3.2)YN. p>. 23. n¬. c. pipeline LM 256 a R4MDC.

(72) Ö 3.2256 a R4MDC  . . . . 8. 9. pLMÖ. Radix-4 Single-Path Delay Commutator Radix-4 Single-path Delay Commutator ƒ P radix-4 butterfly o o. j. j 0. Yå. radix-4 butterfly o ¨. k. pš. è. é. 4. N Ñ. n4 p'. Ñ. 5 / 2N − 4 î. X. N. ³. E. Ÿ. e. ê. . . nÀ. ë. n¬ . nš. qk. 4. È. Ñ. p4 £. p(È. n butterfly o N. ç. p. Y log 4 N − 1  ì. qk. Þ. Û. Ü. p n4. í. pipeline L M  256 a Radix-4 9. . (. œLME. 8. Ö 3.3256 a R4SDC . )' H. c. . U radix-4 £ ä.  radix-4 butterfly o. Uæ. 75% >0 m. Single-path Delay Commutator . N. *. *. 2 N − 2 > Ö (3.3) Y N ï. /. p°N. p3Í© /. '. . p>. . . 8. 9. pLMÖ. 3.2.2 Single-Path Delay Feedback (SDF) Pipeline Architecture ¡. ·. £. ¸. pipeline LM½ ¹. Feedback(SDF)T UœT U¿. ¯. Ê. £. À. ÁÂ. Ã. 9 >SDF LMc. p8 É. ƒ. o. Íqø. (. É. À. õ H. U* Ê. e. N. ñ. Â. ö Ã. ™K. . /. b#. ­ ò. 5 Ü. ù. ó . Û ÷. Â. 1. 2. U>œT. Y Single-path Delay. Uð. D radix FFT >œLM8 Ü. '. T. p­ /. ³. ‘. Ë. (100%)¦. Y digit-reversed(À. 24. Ì. ÍÕ e. 4. ÁÂ. Ã. ô Ñ. v. 9. butterfly o p'. /. T . ³ . Y in-order)>.

(73) Radix-2 SDF R2SDF ¿ {. '. /. ¯. Û. ƒ. Ü. ˆ?3È. l. /. ñ. ò. n°. œLM*. >4 . ó. Ñ. Û. Ü. pPú. >Butterfly o. p ì. pqœLMq' D>~. 5. £. j /. Û. ±. c. Ü. p'. /. î. Ü. p'. ‰. X. À. Ü. ï. j. N − 1 nÛ k. Radix-2 Single-path Delay feedback  . Ö 3.416 a R2SDF . . . . . . þ. r. N. nñ H. n¬. m. ò. 5. Š. pÏ. 9. . ì. ü. c. ó. ý. Û. ‹É. Ü. Ê. p. 4. Ð. . k. ¯. Ñ. ƒ . pipeline LM× c. ³. ] R2MDC ã. pn4. Ü. 8. 4. pÀ. p Butterfly o. Y 50%>Ö(3.4)YN ³. /. H. Butterfly o. ní Ñ. pn4. Û. p£. N. 4. û. _. Ø. a. . Y R4SDF LMƒ. . p>. 8. 9. pLMÖ. Radix-4 SDF R4SDF LM. D. {. radix-4 butterfly 8 nÀ. T. U*. H. Ü. ñ. 4 . . þ. . ò Ñ. ©. 9. Ü. pˆ?

(74). p' ï. û. q butterfly 8. pPo Û. c. U] R2SDF LMã T. . / n‡. . ³. †. . N. Y 75%>á. p‡. '. nÀ. 9 H. >«. Š. pc ‹É. å Ê. nÀ. H. 4. Š Ñ. po. iradix-4 butterfly o /. ³ . 25%>qk K. ‹£. ° œ. . pã´E w. . k. ¯. log 4 N − 1 n4 Äplog 4 N n radix-4 butterfly o p¦ N − 1 nñ ò 5 ó Û p>Ö(3.5)YN. . Ü . . . . 8. 9. n¬. c. pipeline LM 256 a Radix-4 Single-path Delay feedback. p>. 25.

(75) Ö 3.5256 a R4SDF  . . . . 8. 9. pLMÖ. Radix-22 SDF @. radix-22 DIF FFT  A. M>œLM butterfly 8. BF2o . N Ñ. p. 4. Ñ. £. ZÀ. Á0. À po. ±. ë. p'. 9. «. H. ³. /. m. 4. N. nd. þ 9. ñ. Ñ. ò. R. 5. p. p4. [. R2SDF  R22SDF L. ó. Û. Ü H. Š. N. ‹. . w. p¦ N − 1 nñ. É. Y Ê. 4. >œLM. 5. ó. Û. Ä. p>Ö(3.6)YN Ü. a Radix-22 Single-path Delay feedback  Ø. ¯. H. Y log 4 N − 1 n4 . ò. nÀ k. R2SDF LMû. K. ° BF2¦. pˆ½. À ì. ] R4SDF D(75%)qk †. pipeline LM× c. Ü. 3 BF28 c. m. U BF2 BF23È. Z™. p log 2 N n radix-2 butterfly o ¬. (. ° N. Yj. œLM' /. pc. *. . . . . n 8. 9. p>. Ö 3.616 a R22SDF  . . . . 8. 9. pLMÖ. 3.2.3 Convergent Block Floating Point Pipeline Architectures N. O P1 8. 9

(76). pipeline FFT 8. PQ 2 >á. T. p_ . i ¯.  . . . . 9 «. 3b. UY3 pipeline FFT È. p_ . z. E. _. R. S. Y fixed point Œ Í• n°†. –. ‡. 26. . ¨ . }.  >N. ˆ‰. . ƒ. fixed point LM /.  q fixed point FFT c. ™* Œ. „. . r }. m. ~. e . 6. 7. œ. 6 .

(77) . . q(. #.  k. B. †. T. ‡ l. ‹². T. À. H. ˆ‰. Uƒ. œ[. m. /. Œ. [. .  }. }. UX. £. T. DX. ±. À. UY'. Pø #. ÁŒ. . (. â #. }. ! >½. N. ™š. block scaling T /. £. D block $. Ä#. floating point ". floating point ". q3#. Œ. e. –. 6. 7. >B. £ .

(78). 0. UÀ. ÁŠ.  scaling factor. ã´. '. 6. U[12]>Block scaling.  fixed point . ?& %. •. È. ›. Ÿ. Z™ Block scaling m. Y Block Floating Point (BFP) ] Convergent Block Floating Point \. (CBFP)> Block Floating Point (BFP)œT $. %. ". # ). £.  block $ È.  scaling factor ÍÕ ÁœT T. U# 0. factorƒ 4. UPš ­. FFT LMÀ. ›. •. £ –. qc. È qo. no. %. À. H. H É. *. Ê. _. Ò H. m 3. N. Š À. H. ‹ *. +. H ,. scaled P‘. }. 6 7. . . . N. 1. 2. n block. bDN (. P. >Ö(3.7)Y 16 a radix-2 DIF FFT N. o. latency Ê. V. ãD{. b pipeline FFT LM« Y BFP 3 /. 5. ƒ. 3.  scaling factorB £ ±. N. m. n. /. qk.  scaling. . W160. W160. W160 W160. W164. W160. W166. W164. W160. W160. W161. W160. W162. W160. W163. W164. W164. W160. W165. W162. W166. W164. W160. W167. W166. W164. W160. W160. Ö 3.716 a radix-2 DIF FFT BFP LMÔ 27. W160. Ö. >~. œ. pipeline W. W160. W162. . À. >. W164. È.

(79) ‚. ¯. Ò. È. n6. LMPQ Mš. œT ä. Í. Uƒ. #. *. *. (. . m. . >q8c.  radix-2 FFT Y.. Õ

(80). À. ¬. È. c. Á>É. nÀ. ÍÕ H. FFT N. c. Ê. ½. N. ™*. radix-2 È £. :. <. %. . . ¬. m. 4 n. œT. U8. (. Í*.  scaled² £. c. N. n?. >Ö (3.9) YN /. H. . 0. *. .. Single-path Delay feedback  . 9. . c . í. %. ­. U¿. N :. 1. _. scaled‘. Í. 9 2. X.  butter Í ‘. ¨. D scaling factor À. = >m. ¯. *. H >. :. < . ;. . block FFT . 2.  scaling factor>Ö(3.8)Y 16 a radix-2 DIF. CBFP pipeline LM× c. . #. U> œT. % É Ê. block $ . ;. ¬. (. n¬ . H. 3 pipeline FFT L /. H. À. block $ . ;. D scaling factor À #. block $ n.. ƒ. D scaling factor À #. œZn¬. % á $.  scaling factor´ pipeline FFT. qk. Y Convergent Block Floating Point (CBFP)T T. ÄZn. N. 8. 9. Ø. a Radix-2. p>. W160 W160 W160. W164. W160 W160. W162 W164. W160. W166. W164. W160. W160 W161. W160. W162. W160. W163. W164. W164. W160. W165. W162. W166. W164. W160. W167. W166. W164. W160. W160. Ö 3.816 a radix-2 DIF FFT CBFP LMÔ. 28. W160. Ö.

(81) Ö 3.9CBFP pipeline LM×. CBFP ` š. › 6. >ê. a3b* '. ‘. µ. scaled ï 7. Ï. Ð. . 0.  ­. †.  À ‘. À. 3#. @. Á6. À. £. H. 7. ±. ‡ Ë. Œ. . Ê *. 5 †. latency E H. ‡. a R2SDF  Ø. }. Ž. •. –. . . . CBFP E ’. . o }. . . . 8. . ±. 3:. À. 9. N. H. pLMÖ. 6. 7. 6. nª. ø. £. ã´ CBFP k. >~.

(82). (. À. A. Á. B. J. . >. 3.2.4  Pipeline      £. . ´¡ C. ·. q¥. ™ pipeline FFT 8. . pLMradix-2 multiple-path delay 9. commutator D radix-4 multiple-path delay commutator D radix-2 single-path delay feedbackDradix-4 single-path delay feedbackDradix-22 single-path delay feedback   CBFP pipeline LM radix-2 single-path delay feedback Ò pDbutterfly o *  0. . . K.  . LMPE x. ¡. '. /. p¦Û. ‡. pqk. delay feedback LM ' F. / –. CBFP LM*. LM†. Ü. ³. E. 4. ì. '. ›. ³. delay commutator LM. fixed point • –. c. 1.5 I>. 29. . e. K. . Ñ. . (3.1)](3.2)°. >í. delay commutator LMqk. { delay commutator ¬ š. /. LM

(83). '. /. K ³. . k. e >~. t. û. . v. .  throughput rate>œG H. .  ~. ã´Ï. Ð. . k. t. Þ. á.

(84) 2(log 4 N − 1). 4 log 4 N. 3N / 2 − 2. 3(log 4 N − 1). 8 log 4 N. 5N / 2 − 4. log 4 N − 1. 3 log 4 N. 2N − 2. 2(log 4 N − 1). 4 log 4 N. N −1. 2(log 4 N − 1). 4 log 4 N. 3N / 2 − 2. log 4 N − 1. 8 log 4 N. N −1. log 4 N − 1. 4 log 4 N. N −1.  3.1.  3.2. . . pipeline  . pipeline . . .

(85). . . . . 3.3 Memory-based  . . . . pipeline     . memory-based  butterfly ). +. 3 DIT FFT 4. L)%MN. ?. f. A g. R. i. ). B. P-.D. *. #. . $. 1%6 butterfly ). +. N. )%.E. CD Q N. radix-r butterfly ) . h. 5. .(A @. O. ". .  memory-based   [10][11]  .

(86). %&. . ,-./ radix-r butterfly0. *. butterfly >. !. . . * %j. +. O. F. P/ -.O. *. ;. <. +. 8. ". I.  radix-r . %1(3.10) 16 :. .D. ;. <. . =. ;. [. \.  memory-based k. ] l. ^. @ .. _. ` m. U. n. a.  K. V WX bc. . (9 J <.  pipeline T S. Z. . %9.  butterfly GH -.R. (. 1(3.10)/2. -.7. P% Y. 30. '. o. d #. e .

(87) p. q. r. s. %t. . u. vq. r. s. l. .. . split-radix vq . x. y. r. s. w. l. .. %. . fixed radix . . W160 W160. W164. W160. W160 W162. W160. W160. W160. W164. W164. W166. W160 W161. W160. W160. W160. W162. W164. W163 W160. W164. W162. W165. W160. W164. W166. W164. W166. W167. W160. W160. 1 3.1016 3 DIT FFT 4. z pipeline . { %memory-based |. 6 radix-r butterfly ) ‰. j. Š. –. —. *. +. -.%‹Œ. o. ). *. ˜. ¨. ¡ }. O. ~. . ¯. ©. ª«. 1C  . ³. Ÿ. ’¢ in-place £ o. . ´. µ. }. ~ ]. Ž. . €. ¶. ¬. -.. i R. P%| /­. €. }. }. z . ~. ’¥. £. butterfly -.+. }. . ~. ›. © ®. . %š. ¤. ®. o. ~. ¦. . . ,. . ‘. FFT -.‚ % €. }. }. ~. ’(. . °. ±. ~. }. ~. ” €. }. ž ~. • %/Y . -.G§. ˆ. . %. } _. ‚. /€. memory-based . ~ }. ‡. . ,. }. †. . R. }. -.%1(3.12)  31. ~. . “. butterfly -.+ A. o. ’Š. œ. ª%1(3.11)R P¡. 1.  twiddle factor „, . ƒ-./.  FFT h ™. memory-based ‰ ~. :. 5. ~. ². i. €. ® %. -.. memory-based .

(88) O }. ¯ ~. 1Z. ·. . ] %¢ in-place £ ¸. T. . ¹. 1 3.11R }. ~. 1 3.12 . . ¼. ,¥. %. o ‡. °. memory-bsed c. P. 1.. b N  FFT h i. A. Ó. ¿. o. ¦. Ë. ‡ T. À. /. 6}. ~. Ç. C%¤. È. Â. ‡. À. high-radix %N. Ò. 2.X. ~ Y. . d. memory-bsed c. ƒÄ 2 N × log r N ƒÅ. O. ~. 6. ¦. e. d. f. e. g. f. /. }. ~. . g. 2r ƒ} A. Æ. O. P. ,Ë. T.  Ì. i. h. ~. ). i. *. *. ). +. *. O. +. ¯. O. 1. ¯. 1. +. ‡. À. ,E. ,¥ %Â. Ã. Á. /Y. o. Ñ. }. ~. ­. ®. Ô. Õ. ‡. }. 32. ~. T. É. ³. !. ". 6-.Æ. *.  . clock cycle Ä $‡. À. k.  memory based FFT/IFFT ) . clock cycle ÄÉ /. h. À. ƒÄ%ÍÎ. kÏÐ. Ñ. b Ð.  . N × log N  radix-r butterfly r r ½. b N  memory based FFT/IFFT ). ,¥ %6} Ê. ~. }. . }. a. -.a. À +. ».  radix-r butterfly -.¾. .%W: . º. PR. /. Â. clock cycle Ä. 6.

(89) Ð. Ñ. }. ~. ­. ®. Ô. multiple-port } }. ~. Ö. . Ÿ. . Û. ~. Á. Ý. Õ. O. V. P°. ,!. ". Ê. %. %ÍN. O. . P϶. ( r ) single-port } ±. . ~. Y. . ×. ,!. Ø. ". €. ®. º. Ù. Ð. . ‡. V. Ö . . Ê. rÖ ®.  O. R. . . . P%š’Ú Ü. À. r ¨. . 3.4   Š. Þ. ß. ˆ%‹Œà. á. ". â. °. ã. . “. . ,x. FFT/IFFT l y. .. %Ÿ. . . pipeline z memory-based  Pipeline ‰ å%SDF / %N . Ð. ' Ñ. k. ). *. ˜. í. Þ. P,÷ t. .R. S. D %! ". `. ~. º. i. %. 3Äc. d. ». é. Ÿ. e. ›. f. . g. . h. u. . ×. ø Ø. ð. ñ Ú. pipeline . b%ÍÎ Ï` ÷. ø. º. W.

(90). -.ð. ñ. d. $. *. +. ,æ.  Memory-based . ç. . 6-.%. h. . (buffer),. . €. Y. o. Z. [. \. Š.  clock. V. pipeline z memory-based  i. %N êë. i. ‹Œ. b FFT/IFFT -.%Í6 a. S. ì. 3Ä%W memory-based  i. ‚. .  pipeline z memory-based . . ñ. €. D. ƒë. å throughput rate î o. bÚ. k6-.R. y %6ˆ MDC  throughput rate. P,x. 3Äh. 3ā%pipeline ð. ĺ O. •. %pipeline # B. z@. O.  radix-r butterfly ). } h.  3.3º. -.(3.3)º . ™. ~. ”. Á. %6ˆè. }.  S. cycle Ä,E. o. -.R.  MDC ä SDF ° Ÿ. #. . S. b|. Ïû. b%Í. ›. ò. ù} ü  33. ~. Ì V. ó. %. /). $Š ý. _. X. }. * . ~. A. ô. Ñ ,!. Ð S. ö. i. ˆ%Í« õ. ö Ð. ï. h. Ñ. S. | a. ú. ö. h. S ô. a õ. 3. b `. a. %. % CBFP. bD. " Ck. i. o. ˆþ.

(91) $ throughput rate Wº ’  ñ. ×. Ø. m %. 3Äî. n j W. Š. ï. 6-.R . Ð. Ñ. }. (0 ADSLþVDSL vî. ,¥. ~. S. .  . Ï €. b. 34. ö. 3Ä`. S.  a. bD. º %. CÐ . ï. )%memory-based Ñ %t. !. ". BFP O. P,÷. $ ø. ð.

(92) . . . . . . FFT/IFFT

(93) . 4.1   å throughput rate î. Å. Š. . å throughput rate . VDSL vî ï. $.

(94). %Ík. )%A . þåð.

(95). ¡. %Š . . x. y. . . Ú ).  *.  . .

(96). x. e. @. W. y. f. g. .x. . . @. .. `. O h. P. i. ). 3Ä. ,!. ". Æ . bc. *. p +. . .. b FFT/IFFT þradix-4  . %ù. b RFFT/ HS-IFFT . £. Â. ` !. d.  . e. . f. ß  ) . !. ". à. Ú . i. á. *. á.  . +. C. Ú . ú. k .  * . . 3%. ). Þ. W. +. N. ) ). . *. ). *. *. O. +. k. P%W| Ä FFT . x. Hermitian Symmetric IFFT  *. . %N. a. " .

(97). n Þ. h. %t. Æ . v. g. 6. m.  . . `

參考文獻

相關文件

掌握MDM系統 / 資訊素養課程 推行反轉教室教學 4 運用Google classroom教學 2017/5/4.. 2010-11年度 起步 階段. 計劃

As we shall see in Section 30.2, if we choose “complex roots of unity” as the evaluation points, we can produce a point-value representation by taking the discrete Fourier transform

溫度轉換 自行設計 溫度轉換 自行設計 統計程式 簡單 簡單 統計程式.

首先,在前言對於為什麼要進行此項研究,動機為何?製程的選擇是基於

首先考慮針對 14m 長之單樁的檢測反應。如圖 3.14 所示為其速 度反應歷時曲線。將其訊號以快速傅立葉轉換送至頻率域再將如圖

Singleton,”A methd for computing the fast Fourier Transform with auxiliary memory and limited high-speed storage”, IEEE Trans. Audio

In this paper, a two-step communication cost modification (T2CM) and a synchronization delay-aware scheduling heuristic (SDSH) are proposed to normalize the

本研究探討空氣流量及轉爐石量對於 Chlorella sp.生長之表面物 化特及釋出有機物性質影響,可透過傅立葉轉換紅外線光譜(Fourier transform