全并行结构FFT在FPGA上的高速实现

"全并行结构FFT的FPGA实现" 全并行结构的快速傅立叶变换（FFT）在数字信号处理领域中具有重要的应用，特别是在实时处理高速数据流的场合。FFT是一种高效的算法，用于计算离散傅立叶变换（DFT），其计算量远小于直接计算DFT。在本文中，作者提出了一个基于Field-Programmable Gate Array（FPGA）的全并行结构FFT设计方法，具体是利用Altera公司的FPGA器件——Cyclone V系列的器件来实现。 设计的关键在于充分利用FPGA中的硬件资源，如乘法器、逻辑单元和存储器。在FPGA上实现FFT，通常会采用蝶形结构，这种结构可以将复杂的DFT运算分解为一系列简单的复数乘法和加法操作。全并行结构意味着所有的计算步骤在同一时钟周期内同时进行，大大提高了运算速度。文中提到的设计方法采用了流水线技术，使得每个时钟周期能处理一部分数据，从而实现快速处理大量数据。 为了实现这个设计，作者采用了硬件描述语言Verilog，结合图形输入工具，如Quartus II，进行设计输入、综合、编译和布局布线。使用Modelsim进行功能仿真，而Synopsys的VCS工具则用于时序仿真，以验证设计的正确性和性能。实验结果显示，该设计能够在单个时钟周期内完成N点FFT运算，达到了非常高的运算速率，例如#/#+6 Giga samples per second（Gsps），这使得它非常适合处理高速ADC（Analog-to-Digital Converter）采集的数据。 此外，文章还强调了在FPGA上实现FFT的优势，包括灵活性、可重配置性和高效率。由于FPGA的特性，这种设计可以根据不同的应用需求进行优化，适应不同大小的N点FFT，并且可以轻松地调整以适应不同的系统时钟频率。 关键词：快速傅立叶变换，Cyclone V，联合仿真，全并行 中图分类号：L/]/#[#][#] 文献标识码：9 文章编号：#[#]%_%]^_[$&#[#]^_ 收稿日期：#[#]%_%]^_[%'\_[#'\_ 修订日期：#[#]%_%]^_[%a\_[%a^_ 作者简介：王旭东，男，博士研究生，#[#]a"$年#[$]%月生；刘渝，联系人，男，教授，博士生导师。 这篇论文详细介绍了如何在FPGA上实现全并行结构的FFT，强调了设计方法、实现工具和验证过程，以及最终实现的高性能运算速度，这对于需要高速实时处理傅立叶变换任务的工程应用具有很高的参考价值。