Дизайн-центр "Авлога"

Быстрое Преобразование Фурье (FFT)

Общее описание

 

Сложно-функциональный блок (далее - СФБ) Быстрого Преобразования Фурье (далее - БПФ) разработан на языке SystemVerilog и оптимизирован для использования в проектах разработки микросхем (ASIC style).

СФБ содержит:

  • набор конфигурационных регистров;
  • блок, выполняющий БПФ;
  • выходной буфер, выполняющий адресную бит-инверсную перестановку.

СФБ может использоваться при построении коммуникационных систем для дискретного преобразования входного вектора из временного домена в частотный (прямое БПФ) или обратно (обратное БПФ).

 

Ключевые характеристики

 

Основные характеристики:

  • Входные и выходные данные представлены в формате комплексных чисел, где компоненты re/im представлены значениями с фиксированной запятой в формате целых чисел со знаком. Разрядность данных задается при конфигурировании блока (compile-time) : 16, 20, 24;
  • Размер векторов задается при  конфигурировании блока (compile-time) : 64, 256, 1024, 4096;
  • Реализация БПФ имеет конвейерную структуру;
  • БПФ выполняется алгоритмом с прореживанием по частоте RADIX-4;
  • Масштабирование/нормализация результатов работы каждой стадии задаётся программно (run-time);
  • Тип преобразования (прямое или обратное БПФ) задаётся программно (run-time).

 

Качественные характеристики СФБ:

  • минимальный SNR ~132 dB;
  • усредненный SNR ~141 dB;
  • максимальная средне-квадратичная ошибка ~2.


Характеристики вычислялись для следующей конфигурации: размер входного вектора 4096,
разрядность данных 24-бита, входной вектор содержит одно-частотный сигнал. Для вычисления SNR и средне-квадратичной ошибки использовалось сравнение с результатами работы БПФ с
представлением данных в плавающей точке.

 

По результатам предварительного логического синтеза для техпроцесса TSMC 90nm максимальная частота составила ~250 MHz для БПФ-4096 и разрядности данных 16-бит.  При синтезе использовались следующие настройки:

  • input_delay/output_delay = 30%;
  • uncertainty = 10%.

 

По результатам верификации тестовое покрытие составило ~99%.

 

 

Оценка характеристик блока

 

Для оценки качественных характеристик блока (SNR, SFDR) предоставляется симуляционная модель блока.

 

Модификации

 

Возможна адаптация блока под требования клиента.

 

 

Регистрация реализации

 

Реализация СФБ внесена в Реестр программ для ЭВМ, регистрационный номер 2024617495.