一種用於上行LTE之單載波分頻多工系統的可變長度快速傅立葉轉換處理器

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國

立

交

通

大

學

電機與控制工程學系

碩

士

論

文

一種用於上行 LTE 之單載波分頻多工系統的可變長度快速傅

立葉轉換處理器

A Variable FFT /IFFT Processor for SC-FDMA Systems over

Uplink LTE Applications

研究生：王星雅

指導教授：蔡尚澕教授

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一種用於上行 LTE 之單載波分頻多工系統的可變長度快速傅立葉轉

換處理器

A Variable FFT /IFFT Processor for SC-FDMA Systems over Uplink

LTE Applications

研究生：王星雅 Student：Hsing-Ya Wang 指導教授：蔡尚澕 Advisor：Shang-Ho Tsai 國立交通大學 電機與控制工程學系 碩士論文 A Thesis

Submitted to Institute of Electrical Control Engineering College of Electrical Engineering and Computer Science

National Chiao Tung University in partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of Master

in

Electrical and Control Engineering

May 2012

Hsinchu, Taiwan, Republic of China

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一種用於上行 L T E 之單載波分頻多工系統的可變長度快速傅立葉轉換處理器學生：王星雅指導教授：蔡尚澕國立交通大學電機與控制工程學系﹙研究所﹚碩士班摘要在這篇論文，我們介紹一個可以應用於 LTE 之單載波分頻多工系統中的可變長度快速傅立葉轉換器。這個 2048/1536/1024/512/256/128-point 可變長度快速傅立葉轉換是以 radix-2 、 radix-3及 3 radix-2 快速傅立葉轉換演算法，並且利用混和 radix 演算法去執行。為了在單載波分頻多工系統中利用單一個快速傅立葉轉換處理器同時處理傅立葉和反傅立葉運算，我們仔細地設計時間規畫。因此可以減少面積。為了能更完美地設計時間規劃，我們提出了每一級重新設定的控制和輸出重新排列時的早讀。我們利用 Xilinx FPGA Vertex5-XC5VLX110T-FF1136 去模擬操作在 100M 赫茲的快速傅立葉轉換處理器。

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A Variable FFT /IFFT Processor for SC-FDMA Systems over Uplink LTE Applications

Student：Hsing-Ya Wang Advisors：Dr. Shang-Ho Tsai

Department of Electrical and Control Engineering National Chiao Tung University

ABSTRACT

In this thesis, we present a variable FFT that can support multiple FFT/IFFT size for LTE SC-FDMA systems. The 2048/1024/512/128-point variable FFT is based on radix-2, radix-3 and radix-23 FFT algorithm, and we use mixed-radix algorithm to perform them. To handle both FFT and IFFT operations required in the SC-FDMA systems using only one FFT/IFFT processor, we carefully schedule the timing plan. As a result, the required area can be reduced. For the architecture, we propose a ripple-like ON/OFF stage control and an early access of reordering to implement our proposed timing plan. The proposed variable FFT processor is implemented using Xilinx FPGA Vertex5-XC5VLX110T-FF1136 at 100MHz operation frequency.

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誌

謝

最先要感謝的是我的指導教授蔡尚澕教授，在我眼中教授是通訊

設計領域的專業者同時是不吝於給學生任何幫助的老師，除了指導我

的專業研究，在我生活遇到瓶頸時能適時的給我幫助和鼓勵，讓我最

終能完成學業。老師不辭辛苦的帶領我們，也希望老師在忙碌之餘能

多愛惜自己的身體。也感謝我的口試委員:林源倍教授和簡鳳村教授的

指導使我的論文更加完整。

另外，感謝 815 實驗室的同學，課業上的幫助及意見的提供讓我

在修課上的疑惑能夠有很大的幫助。各個同學研究領域的專業知識讓

我的研究能適時得到靈感，也在研究生活中創造許多美好的回憶。

最後，我要感謝的是我偉大的母親，從小她就一直認真地栽培我，

當我遇到困難她會給我滿滿的關心與安慰，是我做所有事情的動力，

感謝她在背後的支持，是她成就了現在的我。

將此篇論文獻給所有關心我幫助我的人，感謝你們。

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0 20 40 60 80 100 0 0.5 1 n m a n g _{fixed−output1} floating−output1 0 20 40 60 80 100 0 0.5 1 n m a n g fixed−output2 floating−output2 0 20 40 60 80 100 0 0.5 1 n m a n g _{fixed−output3} floating−output3 0 20 40 60 80 100 0 0.5 1 n m a n g fixed−output4 floating−output4 0 20 40 60 80 100 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 n m a n g input fixed−output4 0 20 40 60 80 100 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 n m a n g input floating−output4

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0 20 40 60 80 100 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 n m a n g input fixed−output2 0 20 40 60 80 100 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 n m a n g input fixed−output4

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