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应用于MIMO-OFDM系统的FFT处理器的研究与设计

作　者: 张丽
导　师: 邹雪城
学　校: 华中科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: FFT/IFFT IEEE 802.16e MIMO-OFDM 高吞吐量
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 20次
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内容摘要

随着移动通信和无线技术的迅速发展,人们对信息传输速率和传输质量的要求不断提高。MIMO-OFDM技术结合了OFDM和MIMO技术的优势,能够大大增加信道容量,提高信息传输率和可靠性,并能有效对抗信道的频率选择性衰落,这项技术已经应用在IEEE 802.16e标准的物理层,来提供无线宽带接入服务。FFT处理器是MIMO-OFDM系统中的核心模块之一,其功能是实现OFDM调制,完成系统各个子载波上的数据调制。FFT处理器所采用算法和硬件实现的优劣直接影响到MIMO-OFDM系统芯片的性能以及成本。针对基于IEEE 802.16e标准的MIMO-OFDM系统,论文提出了一种高吞吐量、支持4路并行数据路径的256点流水线型IFFT/FFT处理器。首先,本文简介了各种FFT算法和常见的FFT处理器结构,通过深入的分析和比较,选择Cooley-Tukey基-4算法作为FFT处理器的实现算法,采用了流水线结构来设计本文的FFT处理器,并引入部分并行处理,提高了处理器的吞吐率。其次,本文对FFT处理器进行了详细设计,包括蝶形运算单元、存储单元、数据重整单元、地址产生单元、主控单元等子模块的设计和优化。最后,用RTL级实现了处理器,并进行了功能仿真和综合。本文设计的处理器采用TSMC 0.13μm工艺在Synopsys Design Compiler下进行了综合,得到该处理器最大工作频率为123 MHz,面积为2.16 mm2。当处理器工作频率为64MHz时,吞吐量达到82.9 Mbps,这已满足系统所规定的吞吐率需求。该处理器完成256点复数FFT运算需要260个时钟周期。仿真和综合结果表明,本文设计的FFT处理器完全可以满足基于IEEE 802.16e标准的MIMO-OFDM系统的要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-16
  1.1 研究背景  8-12
  1.2 国内外进展  12-14
  1.3 选题意义  14
  1.4 本文所做工作及论文结构  14-16
2 FFT/IFFT 算法介绍  16-30
  2.1 DFT 算法  16-17
  2.2 FFT 算法  17-29
  2.3 本课题所采用的算法  29-30
  2.4 本章小结  30
3 FFT/IFFT 处理器设计  30-51
  3.1 引言  30-31
  3.2 传统FFT 结构介绍  31-35
  3.3 FFT/IFFT 处理器整体结构设计  35-39
  3.4 FFT 处理器的单元模块设计  39-49
  3.5 FFT 处理器中的数据处理  49-50
  3.6 本章小结  50-51
4 仿真与综  51-56
  4.1 功能仿真  51-53
  4.2 综合结果  53-54
  4.3 性能分析  54-55
  4.4 本章小结  55-56
5 总结与展望  56-58
致谢  58-59
参考文献  59-62

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