基于WFTA和PFA的3780点FFT处理器设计与实现

本文主要探讨了在DMB-T（地面数字多媒体/电视广播）系统中，3780点的快速傅里叶变换（FFT）处理器的设计与硬件实现。由于常规的基-2和基-4算法不适用于处理3780这个非基数，作者提出了一种创新方法，即采用Winograd小数点离散傅立叶变换（DFT）算法，结合窗口函数FFT算法（WFTA）和素因子算法（PFA）。通过将3780分解为7×9×5×4×3这五级流水线结构，实现了高效的硬件实现。 首先，DMB-T系统依赖于TDS-OFDM技术，它利用3780个子载波进行数字电视信号的传输，其中FFT模块是关键组件。现有的基于基-2和基-4的FFT算法虽成熟，但不适用于处理3780这个特殊的点数。因此，研究人员针对这一特性设计了一种新的策略，即通过WFTA和PFA将3780分解成更易于处理的部分，如63×60，然后进一步细化为7×9×3×5×4的结构，便于硬件并行处理。 文章深入研究了这种分解方法和流水线设计，重点在于Winograd算法的应用，这是一种优化的小数点DFT算法，能够在保持计算精度的同时减少硬件资源消耗。作者在Stratix II EP2S90F1020C5这样的FPGA平台上进行了实际的硬件实现，以验证算法的可行性和性能。 在硬件实现过程中，作者不仅关注了算法的性能，还考虑了系统的功耗、延迟和吞吐量等关键指标，以确保其在实际应用中能够满足TDS-OFDM系统的信噪比要求。通过对整个系统进行功能仿真和分析，结果表明，提出的3780点FFT硬件设计不仅提高了计算效率，还能满足DMB-T系统对于高效率和高质量信号处理的需求。 这篇研究不仅深化了对特殊点数FFT处理的理解，也为其他类似应用场景提供了有价值的参考，尤其是在资源有限的嵌入式系统和硬件实现中。通过这种方法，作者展示了如何巧妙地利用现有算法和技术来解决特定问题，推动了FFT处理器在地面数字电视广播领域的前沿发展。