專(zhuān)利名稱(chēng)：非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶環(huán)線系統(tǒng)中的離散傅里葉變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶環(huán)線(Asymmetrical Digital Subscriber Loop，簡(jiǎn)稱(chēng)ADSL)系統(tǒng)中的離散傅里葉變換(DFT)裝置。
ADSL系統(tǒng)中DMT系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如

圖1所示，箭頭方向是數(shù)據(jù)的傳輸方向。在調(diào)制方向，需發(fā)送的信號(hào)經(jīng)過(guò)比特分配、星座編碼和增益調(diào)整后，經(jīng)離散傅里葉逆變換(I-DFT)進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的信號(hào)再經(jīng)過(guò)加循環(huán)前綴和削波處理后發(fā)送出去；在解調(diào)方向，接收的信號(hào)先經(jīng)過(guò)時(shí)域均衡和去循環(huán)前綴，通過(guò)離散傅里葉正變換(F-DFT)進(jìn)行解調(diào)，然后進(jìn)行頻域均衡、星座解碼和比特解配。實(shí)際上，解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程，其中離散傅里葉變換DFT(I-DFT、F-DFT)是完成256個(gè)信道調(diào)制解調(diào)的關(guān)鍵所在。根據(jù)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ANSIT1.413的規(guī)定，一個(gè)幀周期為68/69*250≈246μs，進(jìn)行一次512點(diǎn)DFT處理的時(shí)間必須小于一個(gè)幀周期。
目前的DFT裝置為了提高運(yùn)算速度，一般多采用并行處理的方式，即將N點(diǎn)的DFT的每個(gè)蝶形運(yùn)算單元同時(shí)進(jìn)行運(yùn)算。如果采用常規(guī)的時(shí)間抽取(DIT)或頻率抽取(DIF)方法進(jìn)行N點(diǎn)FFT蝶形運(yùn)算，則需要6Nlog22N個(gè)實(shí)數(shù)加法器和4Nlog22N個(gè)實(shí)數(shù)乘法器，這樣會(huì)占用相當(dāng)大的硬件資源，是硬件實(shí)現(xiàn)的一大弊端。為了節(jié)省硬件，美國(guó)專(zhuān)利6,157,938“FAST FOURIER TRANSFORMDEVICE AITH PARALLEL LATTICE ARCHITECTURE”提出了一種新的快速傅里葉變換裝置。圖2是上述快速傅里葉變換裝置在DMT系統(tǒng)中的示意圖，它將并行的N個(gè)頻域數(shù)據(jù)通過(guò)共軛轉(zhuǎn)換成為2N個(gè)數(shù)據(jù)，再經(jīng)過(guò)快速傅里葉逆變換(IFFT)運(yùn)算獲得2N個(gè)數(shù)據(jù)，然后將其并串轉(zhuǎn)換成時(shí)域數(shù)據(jù)，通過(guò)傳輸通道后的2N個(gè)時(shí)域數(shù)據(jù)流經(jīng)串并轉(zhuǎn)換，再對(duì)串并轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT)運(yùn)算，以獲得前N個(gè)頻域數(shù)據(jù)。圖3是上述美國(guó)專(zhuān)利提出的IFFT的結(jié)構(gòu)圖，乘法處理模塊1對(duì)N個(gè)數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行乘法處理，分別獲得兩組數(shù)據(jù)MDCT和MDST，然后經(jīng)過(guò)電路擴(kuò)展模塊2和左移模塊后，得到2N個(gè)經(jīng)過(guò)IFFT的數(shù)據(jù)。由此得知，采用該美國(guó)專(zhuān)利處理IFFT需要4(N-1)個(gè)實(shí)數(shù)乘法器和[5(N-1)+2]個(gè)實(shí)數(shù)加法器，仍然需要較多的硬件資源。在ADSL系統(tǒng)中，由于DMT涉及的模塊非常多，如何節(jié)省硬件資源成為最重要的問(wèn)題之一，而現(xiàn)有技術(shù)并不能很好地滿足要求，因此迫切需要適合ADSL系統(tǒng)的DFT裝置，以達(dá)到有效控制硬件資源和實(shí)時(shí)快速完成調(diào)制解調(diào)的目的。
本發(fā)明所述離散傅里葉變換裝置，包括1個(gè)雙口RAM、旋轉(zhuǎn)因子模塊、時(shí)序控制模塊、讀寫(xiě)地址產(chǎn)生模塊和蝶形運(yùn)算模塊；所述雙口RAM受所述讀寫(xiě)地址產(chǎn)生模塊的控制，對(duì)所述蝶形運(yùn)算模塊的中間運(yùn)算數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫(xiě)；所述旋轉(zhuǎn)因子模塊用于存放蝶形運(yùn)算過(guò)程中所需的旋轉(zhuǎn)因子W2N±k，通過(guò)所述讀寫(xiě)地址產(chǎn)生模塊讀取，輸出至所述蝶形運(yùn)算模塊；所述時(shí)序控制模塊用于控制所述讀寫(xiě)地址產(chǎn)生模塊的讀寫(xiě)，并控制每個(gè)模塊的工作時(shí)序；所述讀寫(xiě)地址產(chǎn)生模塊受所述時(shí)序控制模塊控制，讀取所述雙口RAM和外部的雙口RAM A中的數(shù)據(jù)，以及所述旋轉(zhuǎn)因子模塊中的旋轉(zhuǎn)因子給所述蝶形運(yùn)算模塊，并控制計(jì)算結(jié)果寫(xiě)入所述雙口RAM和外部的雙口RAM C中；所述蝶形運(yùn)算模塊用于進(jìn)行蝶形計(jì)算，所得計(jì)算結(jié)果在所述讀寫(xiě)地址產(chǎn)生模塊的控制下寫(xiě)入所述雙口RAM和外部的雙口RAM C中。
本發(fā)明所述離散傅里葉變換裝置，采用串行處理的方式，只需用較少的硬件便可實(shí)現(xiàn)，比現(xiàn)有的DFT裝置節(jié)省511個(gè)復(fù)數(shù)乘法器和多個(gè)加法器，從而解決了硬件資源緊張的問(wèn)題；另外利用系統(tǒng)的共軛對(duì)稱(chēng)性，采用厄米特算法使512點(diǎn)離散傅里葉變換的計(jì)算進(jìn)一步簡(jiǎn)化，減小近50％的運(yùn)算量，節(jié)省了運(yùn)算時(shí)間，降低了功耗。
圖2是美國(guó)專(zhuān)利6,157,938的FFT(I-FFT、F-FFT)在DMT系統(tǒng)中的示意圖。
圖3是圖2中FFT的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本發(fā)明離散傅里葉變換裝置在DMT系統(tǒng)中的示意圖。
圖5是本發(fā)明離散傅里葉變換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是圖4中離散傅里葉逆變換(I-DFT)裝置的處理流程圖。
圖7是圖4中離散傅里葉正變換(F-DFT)裝置的處理流程圖。
圖8是預(yù)處理過(guò)程中所用蝶形運(yùn)算規(guī)律的示意圖。
圖9是快速傅里葉逆變換各級(jí)的蝶形運(yùn)算規(guī)律示意圖。
圖10是圖5中蝶形運(yùn)算模塊13的電路圖。
圖11是圖10中蝶形運(yùn)算單元300的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
ADSL系統(tǒng)中的DMT系統(tǒng)包括調(diào)制和解調(diào)兩個(gè)方向，如圖1所示。在調(diào)制方向，將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)先進(jìn)行比特分配，按信道的傳輸性能不同將不同比特的數(shù)據(jù)分配到256個(gè)信道上，在對(duì)經(jīng)比特分配后的數(shù)據(jù)進(jìn)行星座編碼，然后對(duì)其進(jìn)行增益調(diào)整，再將信號(hào)經(jīng)過(guò)I-DFT調(diào)制到256個(gè)信道上，再經(jīng)過(guò)加循環(huán)前綴、削波等處理后發(fā)送出去；在解調(diào)方向，將接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)時(shí)域均衡后去循環(huán)前綴，將256個(gè)信道的信號(hào)經(jīng)F-DFT處理解調(diào)出來(lái)，再對(duì)其進(jìn)行頻域均衡、星座解碼、比特解配等處理完成DMT的解調(diào)。從上述過(guò)程可以看出，解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程。
圖2和圖3是美國(guó)專(zhuān)利的結(jié)構(gòu)示意圖，已經(jīng)在前面詳細(xì)介紹過(guò)，可以看出，該專(zhuān)利采用了并行處理的方式來(lái)完成IFFT(FFT)的處理過(guò)程，需要較多的硬件資源。
圖4是本發(fā)明在DMT系統(tǒng)中的示意圖，經(jīng)過(guò)增益調(diào)整后的頻域數(shù)據(jù)X(k)依次存入增益調(diào)整RAM中，當(dāng)256個(gè)信道的數(shù)據(jù)都完成增益調(diào)整后，依次讀出X(k)、X(N-k)進(jìn)行512點(diǎn)I-DFT運(yùn)算，其中N＝512/2＝256，表示信道數(shù)。計(jì)算所得到的時(shí)域信號(hào)輸出至加循環(huán)前綴RAM中緩存，完成256個(gè)信道的數(shù)據(jù)調(diào)制。調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)傳輸通道進(jìn)行傳輸。在接收側(cè)，去循環(huán)前綴后的一幀時(shí)域數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，依次讀出去循環(huán)前綴RAM中的時(shí)域數(shù)據(jù)進(jìn)行F-DFT運(yùn)算，最后所得到的頻域信號(hào)輸出至頻域均衡RAM中，完成256個(gè)信道的數(shù)據(jù)解調(diào)。
圖5是本發(fā)明離散傅里葉變換裝置的結(jié)構(gòu)圖，包括雙口RAM 12、旋轉(zhuǎn)因子模塊14、時(shí)序控制模塊10、讀寫(xiě)地址產(chǎn)生模塊11和蝶形運(yùn)算模塊13。由于每一級(jí)的每個(gè)蝶形運(yùn)算都適用于同址運(yùn)算這一規(guī)律，所以只需采用1個(gè)雙口RAM 12就可以完成對(duì)蝶形運(yùn)算中間數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)。旋轉(zhuǎn)因子模塊14是存儲(chǔ)蝶形運(yùn)算中所需旋轉(zhuǎn)因子W2N±k的，在讀寫(xiě)地址產(chǎn)生模塊11的控制下向蝶形運(yùn)算模塊13輸出。時(shí)序控制模塊10在前級(jí)輸入雙口RAM A的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，啟動(dòng)讀寫(xiě)地址產(chǎn)生模塊11開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)，同時(shí)還控制每個(gè)模塊的工作時(shí)序。讀寫(xiě)地址產(chǎn)生模塊11受到時(shí)序控制模塊10的控制，在不同時(shí)刻讀出不同RAM中不同地址的數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)因子模塊14中相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)因子，并將蝶形運(yùn)算結(jié)果寫(xiě)入相應(yīng)的RAM中。蝶形運(yùn)算模塊13根據(jù)數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)因子進(jìn)行蝶形運(yùn)算。讀寫(xiě)地址產(chǎn)生模塊11和蝶形運(yùn)算模塊13還與外部的雙口RAM A和雙口RAM C相連。
雙口RAM A是前級(jí)輸入數(shù)據(jù)的緩存，在調(diào)制方向雙口RAM A是圖4中的增益調(diào)整RAM，在解調(diào)方向雙口RAM A是圖4中的去循環(huán)前綴RAM。雙口RAMC是存儲(chǔ)DFT運(yùn)算到最后一級(jí)的運(yùn)算結(jié)果，在調(diào)制方向雙口RAM C是圖4中的加循環(huán)前綴RAM，在解調(diào)方向雙口RAM C是圖4中的頻域均衡RAM。
由于解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程，所以調(diào)制用的I-DFT和解調(diào)用的F-DFT可以采用上述圖5所示的相同的結(jié)構(gòu)，只是在處理的流程上有所不同。下面將具體介紹I-DFT和F-DFT的處理過(guò)程。
根據(jù)ADSL系統(tǒng)中對(duì)2N點(diǎn)DFT的處理時(shí)序要求ADSL系統(tǒng)中DFT可用頻率為35.328MHZ，最大512點(diǎn)DFT應(yīng)在68/69*250us內(nèi)完成。如果采用2N點(diǎn)DIF或DIT的FFT方式，則需要經(jīng)過(guò)Nlog22N次碟形運(yùn)算，那么512點(diǎn)FFT運(yùn)算就需要2304次的蝶形運(yùn)算。
本發(fā)明根據(jù)系統(tǒng)的時(shí)頻域數(shù)據(jù)特點(diǎn)采用厄米特對(duì)稱(chēng)算法，可使運(yùn)算量減少一倍。厄米特對(duì)稱(chēng)算法的公式見(jiàn)式(1)。xc(n)=x(2n)+i·x(2n+1)]]>=12NΣk=0N-1{[X(k)+X*(N-k)]+j[X(k)-X*(N-k)]·W2N-k}·WN-nk---(1)]]>其中，xc(n)是時(shí)域數(shù)據(jù)序列，其實(shí)部為連續(xù)輸入的時(shí)域數(shù)據(jù)的偶序列x(2n)，虛部為連續(xù)輸入的時(shí)域數(shù)據(jù)的奇序列x(2n+1)，其中n＝0、1、2、3...N-1；X(k)是頻域數(shù)據(jù)序列，其中k＝0、1、2、3...N-1；N表示所調(diào)制的總信道數(shù)，等于256；X*表示共軛數(shù)據(jù)；W2N-k和WN-nk是旋轉(zhuǎn)因子。
由式(1)可得在調(diào)制方向進(jìn)行I-DFT處理時(shí)，X(k)轉(zhuǎn)換成X′(k)的運(yùn)算公式(2)和(3)X′(k)=[X(k)+X*(N-k)]+j[X(k)-X*(N-k)]·W2N-k---(2)]]>X′(N-k)={[X(k)+X*(N-k)]-j[X(k)-X*(N-k)]·W2N-k}*---(3)]]>在調(diào)制方向，I-DFT處理包括兩個(gè)步驟，預(yù)處理和IFFT蝶形運(yùn)算，即先將頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，用X(k)、X(N-k)進(jìn)行128次蝶形運(yùn)算得到X′(k)、X′(N-k)，再對(duì)其進(jìn)行256點(diǎn)IFFT的8級(jí)(128*8次)蝶形運(yùn)算，即可得到時(shí)域信號(hào)，這樣完成512點(diǎn)I-DFT只需要進(jìn)行1152次蝶形運(yùn)算，完成512點(diǎn)I-DFT只需要65us，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于ADSL系統(tǒng)的時(shí)序要求。
圖6即是圖4中I-DFT裝置的處理流程圖，總共需要經(jīng)過(guò)9級(jí)運(yùn)算，即stage＝1、2、3、4、5、6、7、8、9。第1級(jí)(stage＝1)運(yùn)算是將頻域的256個(gè)數(shù)據(jù)X(k)經(jīng)過(guò)預(yù)處理完成X(k)到X′(k)的轉(zhuǎn)換，即依次完成式(2)和式(3)的128次蝶形運(yùn)算；從第2級(jí)至第9級(jí)(stage＝2～9)是256點(diǎn)IFFT的八級(jí)運(yùn)算，在完成X(k)到X′(k)轉(zhuǎn)換的預(yù)處理后得到數(shù)據(jù)X1(m)，進(jìn)入IFFT運(yùn)算的第一級(jí)，經(jīng)過(guò)128次蝶形運(yùn)算后得到X2(m)，進(jìn)入IFFT的第二級(jí)，依次進(jìn)入第三級(jí)、第四級(jí)直至第八級(jí)，得到時(shí)域數(shù)據(jù)X(n)，這樣就完成了256個(gè)信道的調(diào)制。
同樣，由式(1)可得到解調(diào)方向進(jìn)行F-DFT處理時(shí)，X′(k)轉(zhuǎn)換成X(k)的運(yùn)算公式見(jiàn)式(4)和式(5)X(k)=14{[X′(k)+X′*(N-k)]-j[X′(k)-X′*(N-k)]·W2Nk---(4)]]>X(N-k)=14{X′(k)+X′*(N-k)]+j[X′(k)-X′*(N-k)]·W2Nk}*---(5)]]>這樣，在解調(diào)方向，F(xiàn)-DFT處理也包括兩個(gè)步驟，F(xiàn)FT蝶形運(yùn)算和后處理，即先對(duì)時(shí)域數(shù)據(jù)進(jìn)行256點(diǎn)FFT的8級(jí)(128*8次)蝶形運(yùn)算得到X(k)、X′(N-k)，再根據(jù)式(4)和式(5)對(duì)其進(jìn)行后處理得到X(k)、X(N-k)，這樣完成512點(diǎn)F-DFT只需要1152次碟形運(yùn)算，完成512點(diǎn)F-DFT同樣只需要65us，滿足ADSL系統(tǒng)的時(shí)序要求。
圖7是圖4中F-DFT裝置的處理流程圖，總共也需要經(jīng)過(guò)9級(jí)運(yùn)算，即stage＝1、2、3、4、5、6、7、8、9，首先經(jīng)過(guò)256點(diǎn)FFT的八級(jí)運(yùn)算(stage＝1～8)將時(shí)域數(shù)據(jù)X(n)轉(zhuǎn)換成X′(k)，即圖中的x8(m)，然后進(jìn)行后處理完成式(4)和式(5)的128次蝶形運(yùn)算，將256個(gè)數(shù)據(jù)X′(k)轉(zhuǎn)換成頻域數(shù)據(jù)X(k)，從而完成了256個(gè)信道的信號(hào)解調(diào)。
圖8是說(shuō)明預(yù)處理過(guò)程中蝶形運(yùn)算規(guī)律的示意圖。預(yù)處理過(guò)程是完成式(2)和式(3)的運(yùn)算，由于X′(k)和X′(N-k)的值是X(k)和X(N-k)組成一個(gè)蝶形運(yùn)算單元運(yùn)算所得，故N＝256時(shí)，有X(0)和X(256)、X(1)和X(255)、X(2)和Z(254)、……、Z(128)和Z(128)共129個(gè)蝶形運(yùn)算，其中X(0)和X(256)是零頻子信道和奈奎斯特頻率子信道，其數(shù)據(jù)及結(jié)果均是0，不進(jìn)行蝶形運(yùn)算，因此只需128個(gè)蝶形運(yùn)算即可得X′(1)～X′(255)的值。
后處理過(guò)程中的蝶形運(yùn)算規(guī)律與預(yù)處理過(guò)程中的相同，只是方向相反，即圖8中的箭頭反向。而后處理是完成式(4)和式(5)的運(yùn)算，從X′(k)獲得X(k)，同理每次X′(k)和X′(N-k)組成蝶形運(yùn)算單元，得到X(k)和X(N-k)的值，X′(0)和X′(256)、X′(1)和X′(255)、X′(2)和X′(254)、……、直到X′(128)和X′(128)共129個(gè)蝶形運(yùn)算，其中X′(0)和X′(256)的結(jié)果作0處理，因此也只需128個(gè)蝶形運(yùn)算即可得到X(0)～X(255)的值。
圖9是以16點(diǎn)IFFT為例說(shuō)明256點(diǎn)IFFT各級(jí)的蝶形運(yùn)算規(guī)律。對(duì)于N＝2M點(diǎn)IFFT(FFT)來(lái)說(shuō)，共需要經(jīng)過(guò)M級(jí)蝶形運(yùn)算，而每一級(jí)又有N/2個(gè)蝶形運(yùn)算單元，各級(jí)的蝶形運(yùn)算單元的組成規(guī)律是反序讀出數(shù)據(jù)進(jìn)行第一級(jí)蝶形運(yùn)算，其中反序是指對(duì)數(shù)據(jù)序列號(hào)k＝[a∶b]轉(zhuǎn)換成k反＝[b∶a]，k＝0、1、2、……、127，將預(yù)處理的每一次蝶形運(yùn)算結(jié)果反序?qū)懭腚p口RAM12的相應(yīng)地址中，每個(gè)X′(2k)反)和X′((2k+1)反)即組成一個(gè)蝶形運(yùn)算單元，所得的運(yùn)算結(jié)果為x1(2k)和x1(2k+1)的值，即經(jīng)過(guò)X(0)和X(128)、X(64)和X(192)、……、X(127)和X(255)共128次蝶形運(yùn)算，且每次蝶形運(yùn)算的結(jié)果分別按順序存入雙口RAM12的相應(yīng)地址中；第二級(jí)也有128個(gè)蝶形運(yùn)算單元，分成64組，每組有兩個(gè)蝶形運(yùn)算單元x1(4k)和x1(4k+2)與x1(4k+1)和x1(4k+3)，其中k＝0、7、2、……、63，分別得到蝶形運(yùn)算的結(jié)果x2(4k)和x2(4k+2)與x2(4k+1)和x2(4k+3)，每次蝶形運(yùn)算的結(jié)果分別按順序存入雙口RAM12的相應(yīng)地址中；第三級(jí)也有128個(gè)蝶形運(yùn)算單元，將其分成32組，每組有4個(gè)蝶形運(yùn)算單元x2(16k)和x2(16k+4)、x2(16k+1)和x2(16k+5)、x2(16k+2)和x2(16k+6)、x2(16k+3)和x2(16k+7)，其中k＝0、7、2、……、31，分別得到蝶形運(yùn)算的結(jié)果x3(16k)和x3(16k+4)、x3(16k+1)和x3(16k+5)、x3(16k+2)和x3(16k+6)、x3(16k+3)和x3(16k+7)，每次蝶形運(yùn)算的結(jié)果分別按順序存入雙口RAM12的相應(yīng)地址中；依次類(lèi)推，直到第八級(jí)128個(gè)蝶形運(yùn)算單元只有1組128個(gè)蝶形運(yùn)算單元，即x8(k)和x8(k+128)，其中k＝0、1、2、……、127，分別得到蝶形運(yùn)算后的時(shí)域數(shù)據(jù)xc(n)和xc(n+128)，其中n＝k，將蝶形運(yùn)算的結(jié)果分別按順序存入加循環(huán)前綴RAM的相應(yīng)地址中。
256點(diǎn)FFT各級(jí)的蝶形運(yùn)算規(guī)律與256點(diǎn)IFFT各級(jí)的蝶形運(yùn)算規(guī)律相同，只是由于F-DFT與I-DFT的處理流程不同，而造成FFT的第一級(jí)讀數(shù)據(jù)和最后第八級(jí)寫(xiě)數(shù)據(jù)有所不同。FFT的第一級(jí)運(yùn)算是從去循環(huán)前綴RAM中反序讀出數(shù)據(jù)，每個(gè)xc((2n)反)和xc((2n+1)反)組成一個(gè)蝶形運(yùn)算單元，所得運(yùn)算結(jié)果為x1(2k)和x1(2k+1)的值，即經(jīng)過(guò)xc(0)和xc(128)、xc(64)和xc(192)、……、xc(127)和xc(255)共128次蝶形運(yùn)算；FFT的第八級(jí)運(yùn)算是將結(jié)果存入雙口RAM12中，蝶形運(yùn)算結(jié)果x8(k)和x8(k+128)(其中k＝0、1、2、……、127)即是數(shù)據(jù)X′(k)和X′(k+128)，將每次蝶形運(yùn)算的結(jié)果分別存入雙口RAM12的相應(yīng)地址中，待下一級(jí)的后處理。其它各級(jí)運(yùn)算都與IFFT運(yùn)算相同。
圖10給出了蝶形運(yùn)算模塊13的結(jié)構(gòu)圖，包括選擇器301、選擇器302和蝶形運(yùn)算單元300，選擇器301接收來(lái)自雙口RAM A或雙口RAM 12的數(shù)據(jù)，并輸出給蝶形運(yùn)算單元300，旋轉(zhuǎn)因子模塊14中的旋轉(zhuǎn)因子也送至蝶形運(yùn)算單元300進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果經(jīng)選擇器302輸出給雙口RAM C或雙口RAM 12。當(dāng)開(kāi)始I-DFT或F-DFT的第一級(jí)(stage＝1)運(yùn)算時(shí)，從雙口RAM A(增益調(diào)整RAM或去循環(huán)前綴RAM)中讀取數(shù)據(jù)，而其它各級(jí)(stage＝2～9)運(yùn)算則從雙口RAM12中讀取數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)二選一選擇器301輸出Xl(m1)口Xl(m2)，其中Xl(m1)口Xl(m2)是代表第l級(jí)的數(shù)據(jù)，經(jīng)蝶形運(yùn)算單元300的運(yùn)算得到第l+1級(jí)運(yùn)算結(jié)果Xl+1(m1)和Xl+1(m2)，其結(jié)果再經(jīng)過(guò)一個(gè)二選一選擇器302將數(shù)據(jù)存入雙口RAM12或雙口RAM C中，其中級(jí)數(shù)stage＜9時(shí)的各級(jí)運(yùn)算結(jié)果存入雙口RAM12中，級(jí)數(shù)stage＝9的運(yùn)算結(jié)果存入雙口RAM C(加循環(huán)前綴RAM或頻域均衡RAM)中，其中m1和m2是指每一級(jí)的蝶形運(yùn)算單元的兩輸入數(shù)據(jù)的序列號(hào)。
圖11是圖10中蝶形運(yùn)算單元300的結(jié)構(gòu)圖，蝶形運(yùn)算單元300包括1個(gè)共軛器3001，3個(gè)選擇器3003、3004、3005，2個(gè)加法器3007、3008，2個(gè)減法器3006、3009和1個(gè)復(fù)數(shù)乘法器3002。選擇器301輸出兩個(gè)數(shù)據(jù)Xl(m1)和Xl(m2)，其中Xl(m1)分別進(jìn)入加法器3007和減法器3009；Xl(m2)經(jīng)過(guò)共軛器3001后輸出的數(shù)據(jù)與Xl(m2)進(jìn)入選擇器3003，當(dāng)stage＝1時(shí)，選擇器3003輸出Xl(m2)的共軛數(shù)據(jù)，當(dāng)stage＞1時(shí)，選擇器3003輸出Xl(m2)。數(shù)據(jù)Xl(m1)和選擇器3003的輸出數(shù)據(jù)同時(shí)在加法器3007和減法器3009中進(jìn)行復(fù)數(shù)加減運(yùn)算，減法器3009輸出的差與對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)因子在復(fù)數(shù)乘法器3002中進(jìn)行相乘，所得的復(fù)數(shù)乘積再與加法器3007的輸出分別在加法器3008和減法器3006中進(jìn)行復(fù)數(shù)加減運(yùn)算，所得的和再與加法器3007的結(jié)果送到選擇器3004中，所得的差與復(fù)數(shù)乘法器3002的結(jié)果送到選擇器3005中，當(dāng)stage＝1時(shí)，選擇器3005輸出Xl+1(m1)等于加法器3008的結(jié)果，選擇器3005輸出Xl+1(m2)等于減法器3006的結(jié)果；當(dāng)stage＞1時(shí)，選擇器3004輸出Xl+1(m1)等于加法器3007的結(jié)果，選擇器3005輸出Xl+1(m2)等于復(fù)數(shù)乘法器3002的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶環(huán)線系統(tǒng)中的離散傅里葉變換裝置，其特征在于，包括1個(gè)雙口RAM(12)、旋轉(zhuǎn)因子模塊(14)、時(shí)序控制模塊(10)、讀寫(xiě)地址產(chǎn)生模塊(11)和蝶形運(yùn)算模塊(13)；所述雙口RAM(12)受所述讀寫(xiě)地址產(chǎn)生模塊(11)的控制，對(duì)所述蝶形運(yùn)算模塊(13)的中間運(yùn)算數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫(xiě)；所述旋轉(zhuǎn)因子模塊(14)用于存放蝶形運(yùn)算過(guò)程中所需的旋轉(zhuǎn)因子W2N±k，通過(guò)所述讀寫(xiě)地址產(chǎn)生模塊(11)讀取，輸出至所述蝶形運(yùn)算模塊(13)；所述時(shí)序控制模塊(10)用于控制所述讀寫(xiě)地址產(chǎn)生模塊(11)的讀寫(xiě)，并控制每個(gè)模塊的工作時(shí)序；所述讀寫(xiě)地址產(chǎn)生模塊(11)受所述時(shí)序控制模塊(10)控制，讀取所述雙口RAM(12)和外部的雙口RAM A中的數(shù)據(jù)，以及所述旋轉(zhuǎn)因子模塊(14)中的旋轉(zhuǎn)因子給所述蝶形運(yùn)算模塊(13)，并控制計(jì)算結(jié)果寫(xiě)入所述雙口RAM(12)和外部的雙口RAM C中；所述蝶形運(yùn)算模塊(13)用于進(jìn)行蝶形計(jì)算，所得計(jì)算結(jié)果在所述讀寫(xiě)地址產(chǎn)生模塊(13)的控制下寫(xiě)入所述雙口RAM(12)和外部的雙口RAM C中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶環(huán)線系統(tǒng)中的離散傅里葉變換裝置，其特征在于，所述蝶形運(yùn)算模塊(13)還包括選擇器(301)、選擇器(302)和蝶形運(yùn)算單元(300)，選擇器(301)接收來(lái)自雙口RAM A或雙口RAM(12)的數(shù)據(jù)，輸出給蝶形運(yùn)算單元(300)，旋轉(zhuǎn)因子模塊(14)中的旋轉(zhuǎn)因子也送至蝶形運(yùn)算單元(300)用于計(jì)算，計(jì)算結(jié)果經(jīng)選擇器(302)輸出給雙口RAM C或雙口RAM(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶環(huán)線系統(tǒng)中的離散傅里葉變換裝置，其特征在于，所述蝶形運(yùn)算單元(300)包括1個(gè)共軛器(3001)，3個(gè)選擇器(3003、3004、3005)，2個(gè)加法器(3007、3008)，2個(gè)減法器(3006、3009)和1個(gè)復(fù)數(shù)乘法器(3002)；選擇器(301)輸出兩個(gè)數(shù)據(jù)Xl(m1)和Xl(m2)，其中數(shù)據(jù)Xl(m1)分別進(jìn)入加法器(3007)和減法器(3009)，數(shù)據(jù)Xl(m2)經(jīng)過(guò)共軛器(3001)后的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)Xl(m2)進(jìn)入選擇器(3003)中；數(shù)據(jù)Xl(m1)和選擇器(3003)的輸出數(shù)據(jù)同時(shí)在加法器(3007)和減法器(3009)中進(jìn)行復(fù)數(shù)加減運(yùn)算，減法器(3009)輸出的差與對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)因子在復(fù)數(shù)乘法器(3002)中進(jìn)行相乘，所得的復(fù)數(shù)乘積再與加法器(3007)的輸出分別在加法器(3008)和減法器(3006)中進(jìn)行復(fù)數(shù)加減運(yùn)算，所得的和與加法器(3007)的結(jié)果送到選擇器(3004)中，所得的差與復(fù)數(shù)乘法器(3002)的結(jié)果送到選擇器(3005)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶環(huán)線系統(tǒng)中的離散傅里葉變換裝置，其特征在于，所述選擇器(301、302)均是二選一選擇器，根據(jù)運(yùn)算級(jí)數(shù)stage控制其輸出結(jié)果；當(dāng)進(jìn)行級(jí)數(shù)stage＝1的第一級(jí)運(yùn)算時(shí)，選擇器(301)輸出雙口RAM A中的數(shù)據(jù)，而其它各級(jí)運(yùn)算，即級(jí)數(shù)stage＝2～9時(shí)，選擇器(301)輸出雙口RAM(12)中的數(shù)據(jù)；當(dāng)級(jí)數(shù)stage＜9時(shí)，選擇器(302)將計(jì)算結(jié)果輸出至雙口RAM(12)中，當(dāng)級(jí)數(shù)stage＝9時(shí)，選擇器(302)將計(jì)算結(jié)果存入雙口RAM C中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶環(huán)線系統(tǒng)中的離散傅里葉變換裝置，其特征在于，所述選擇器(3003、3004、3005)均是二選一選擇器，根據(jù)運(yùn)算級(jí)數(shù)stage控制其輸出結(jié)果；當(dāng)級(jí)數(shù)stage＝1時(shí)，選擇器(3003)輸出Xl(m2)的共軛數(shù)據(jù)，當(dāng)stage＞1時(shí)，選擇器(3003)輸出數(shù)據(jù)Xl(m2)；當(dāng)stage＝1時(shí)，選擇器(3004)輸出Xl+1(m1)等于加法器(3008)的結(jié)果，選擇器(3005)輸出Xl+1(m2)等于減法器(3006)的結(jié)果；當(dāng)stage＞1時(shí)，選擇器(3004)輸出Xl+1(m1)等于加法器(3007)的結(jié)果，選擇器(3005)輸出Xl+1(m2)等于復(fù)數(shù)乘法器(3002)的結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明提供了ADSL系統(tǒng)中的離散傅里葉變換裝置，可以用于256個(gè)信道的調(diào)制和解調(diào)，完成512點(diǎn)的DFT(I－DFT和F－DFT)處理，包括1個(gè)雙口RAM12、旋轉(zhuǎn)因子模塊14、時(shí)序控制模塊10、讀寫(xiě)地址產(chǎn)生模塊11和蝶形運(yùn)算模塊13；在前級(jí)輸入雙口RAM A的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，時(shí)序控制模塊10啟動(dòng)讀寫(xiě)地址產(chǎn)生模塊11開(kāi)始讀寫(xiě)數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)因子，蝶形運(yùn)算模塊13根據(jù)數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)因子進(jìn)行蝶形運(yùn)算，中間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在雙口RAM12中；本發(fā)明采用串行處理的方式，只需用較少的硬件便可實(shí)現(xiàn)，解決了硬件資源緊張的問(wèn)題；另外采用厄米特算法使離散傅里葉變換的計(jì)算進(jìn)一步簡(jiǎn)化，減小近50％的運(yùn)算量。
文檔編號(hào)H04M11/06GK1464690SQ02112188
公開(kāi)日2003年12月31日 申請(qǐng)日期2002年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月19日
發(fā)明者高芳, 李建宇 申請(qǐng)人:深圳市中興通訊股份有限公司