北方工业大学信息学院 戴 澜 皮义强

随着5G等先进通信技术的快速发展，系统对FFT的精度和成本开销要求越来越高。本文提出了一种定点递归结构的高精度低开销1024点FFT设计方法：设计了一种简单有效的地址产生方案对蝶形运算单元所需数据的无等待访问，使蝶形单元在每个运算阶段都处于高利用率状态；提出了一种新颖的定点算法，在保留定点运算结构简单、资源消耗少等特点的基础上有效得提高了结果的精度。使用MATLAB进行仿真分析，输出信噪比为64.4dB，基于SMIC 130nm标准单元库对处理器进行综合，在PVT条件为SS/1.08V/125℃下，面积为36.34kGE，吞吐量为1.50Gbps。

快速傅里叶变换（FFT）是离散傅里叶变换（DFT）的一种快速算法。FFT实现了数字信号的实时处理，并在超声、雷达、通信等领域得到了广泛的应用。不同的应用场景对FFT的功能需求各有侧重，在OFDM应用中，FFT的精度和硬件开销对系统性能有着更加显著的影响。目前，FFT运算的数据格式可以分为定点、浮点和块浮点三种类型，浮点运算在三种方式中精度最高，但电路结果较为复杂且吞吐率低，定点运算在硬件上最容易实现，往往不需要对输入待计算数据做任何处理，但在移位、截位等操作后会引入误差，尤其在多次进行此类操作后，误差将不断累积而造成输出结果精度的大幅降低。

在ASIC的结构实现方面，FFT主要有递归结构、级联结构、并行结构和阵列结构等，并行结构和阵列结构运算速度块，但控制复杂，资源消耗多，适用于对速度要求很高的场景。……