KR20060073426A - Fast fourier transform processor in ofdm system and transform method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 고속 푸리에 변환 프로세서 및 그 변환 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fast Fourier transform processor and its conversion method in an orthogonal frequency division multiplexing system.
본 발명의 고속 푸리에 변환 프로세서는 특정된 데이터를 수신하여 제1 버터플라이 연산을 수행한 후 제1 버터플라이 연산된 데이터를 기초하여 제1 연산을 수행하고 제2 버터플라이 연산을 수행한다. 제2 버터플라이 연산된 데이터를 기초로 고정 입력 값에 이용한 제2 연산을 수행하고 나서 제3 버터플라이 연산을 수행한다. 그후, 제3 버터플라이 연산된 데이터를 기초로 가변 입력 곱셈에 기초한 제3 연산을 수행하고나서 제1 버터플라이 연산을 다시 반복 수행한다.The fast Fourier transform processor of the present invention receives the specified data, performs a first butterfly operation, and then performs a first operation based on the first butterfly calculated data and performs a second butterfly operation. The second butterfly operation is performed based on the second butterfly operation data, and then the third butterfly operation is performed. Thereafter, after performing the third operation based on the variable input multiplication based on the third butterfly calculated data, the first butterfly operation is repeatedly performed.
본 발명에 따르면, Radix- 알고리즘을 이용하는 고속 푸리에 변환 프로세서는 하드웨어 비용 및 전력 소모를 줄이며, 특히 트위들 팩터 생성에 관한 하드웨어의 면적을 효율적으로 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, Radix- 알고리즘에 사용에 따른 연산 속도의 증가로 인하여 MIMO Detecor 및 등화기의 신호 처리 시간이 발생되어 모뎀의 성능을 향상시키는 효과가 있다.According to the invention, Radix- Fast Fourier transform processors using algorithms reduce hardware cost and power consumption, and can effectively reduce the area of hardware, particularly with regard to tween factor generation. In addition, Radix- Due to the increase in the computational speed according to the algorithm, the signal processing time of the MIMO Detecor and the equalizer is generated, thereby improving the performance of the modem.
고속 푸리에 변환, FFT, 버터플라이 연산, OFDM, RADIX, DIF Fast Fourier Transform, FFT, Butterfly Arithmetic, OFDM, RADIX, DIF
Description
도 1은 종래 기술에 따른 Radix- 알고리즘을 사용한 FFT 내부 신호 흐름도이다. 1 is a Radix- according to the prior art. FFT internal signal flow using the algorithm.
도 2는 종래 기술에 따른 DIT방식을 이용한 FFT프로세서의 입력 데이터 처리 타이밍도이다.2 is an input data processing timing diagram of an FFT processor using a DIT method according to the prior art.
도 3은 일반적인 OFDM방식을 사용하는 수신기의 블록도이다.3 is a block diagram of a receiver using a general OFDM scheme.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 Radix- 알고리즘을 이용한 FFT 프로세서의 세부구성도이다.4 is a Radix- according to an embodiment of the present invention. Detailed diagram of FFT processor using algorithm.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 Radix- 알고리즘을 이용한 FFT 프로세서의 내부 신호 흐름도이다.5 is a Radix- according to an embodiment of the present invention. Internal signal flow diagram of an FFT processor using an algorithm.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 DIF방식을 이용하는 FFT 프로세서의 입력 데이터 처리 타이밍에 관한 블록도이다.6 is a block diagram of input data processing timing of an FFT processor using a DIF scheme according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 DIF방식의 FFT 프로세서의 세부 동작 방법을 도시한 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a detailed operation method of a DIF FFT processor according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 직교 주파수 분할 다중화 통신 시스템에서의 고속 푸리에 변환(FFT:Fast Fourier Transform) 프로세서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하 "OFDM"라 함.) 통신 시스템에서 DIF(Decimation In Frequency; 이하 "DIF"라 함)방식을 이용한 고속 푸리에 변환 프로세서 및 그 변환 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fast Fourier transform (FFT) processor in an orthogonal frequency division multiplexing communication system, and more particularly, orthogonal frequency division multiplexing (hereinafter referred to as "OFDM") communication system. The present invention relates to a fast Fourier transform processor using a DIF (Decimation In Frequency (DIF)) method and a conversion method thereof.
디지털 통신 기술의 발전과 함께 고용량의 데이터를 고속으로 전송시킬 수 있는 기술의 필요성과 그에 따른 수요가 대두되면서 고속 통신 기술의 하나인 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 통신 기술이 일반적으로 사용되게 되었다. With the development of digital communication technology, the need and demand for a technology capable of transmitting high-capacity data at high speeds have risen, so that orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) communication technology, which is one of high-speed communication technologies, has become common.
OFDM은 전송하고자 하는 직렬 데이터를 병렬 데이터로 변환한 후 각각의 병렬 데이터를 다수의 부반송파에 실어 전송하는 방식으로, 이때 부반송파 사이에는 직교성(Orthogonality)이 존재한다. 이러한 이유로 사용하는 대역폭이 주파수 분할 다중화(FDM)방식에 비해 크게 줄어든다. 또한, 심볼의 길이가 늘어나기 때문에 다중 경로 페이딩 채널에 강한 특성을 갖는다. OFDM converts serial data to be transmitted into parallel data and transmits each parallel data on a plurality of subcarriers, and there is orthogonality between the subcarriers. For this reason, the bandwidth used is significantly reduced compared to frequency division multiplexing (FDM). In addition, since the length of the symbol is increased, it has a strong characteristic in the multipath fading channel.
OFDM 통신 시스템을 구현하기 위해서는 다수의 오실레이터와 필터가 필요하지만, IFFT(Inverse Fast Fourier Transformer)와 FFT로 대체 가능하다.Although many oscillators and filters are required to implement an OFDM communication system, they can be replaced by an inverse fast fourier transformer (IFFT) and an FFT.
FFT는 OFDM 방식을 사용하는 통신시스템에서 큰 비중을 갖는 설계 기술이며, 통신 시스템의 전력 소모량의 상당 부분을 사용하는 블록이다. 따라서, FFT를 설계 함에 있어 회로의 크기와 전력을 효율적으로 감소시키는 기술은 통신 시스템 전체를 효율적으로 구현함에 있어 중요한 역할을 한다.FFT is a design technique having a large weight in a communication system using an OFDM scheme, and a block using a large portion of the power consumption of the communication system. Therefore, in designing an FFT, a technique for efficiently reducing circuit size and power plays an important role in efficiently implementing an entire communication system.
FFT를 구현하는 방법에는 여러 가지 방법이 있으나 대표적으로 메모리를 사용하는 방식과 파이프라인 방식이 있다.There are many ways to implement FFT, but there are typical ways of using memory and pipeline.
메모리를 사용하는 방식에서는 하나의 Radix-r 프로세서를 사용하여 메모리에 저장된 입력 값들을 r개씩 읽어서 처리한 다음, 다시 메모리에 저장하는 동작을 계속 반복적으로 수행한다. 이때 처리하는 연산수는 (N/r)logrN가 된다. In the memory-using method, a single Radix-r processor is used to read and process r input values stored in the memory one by one, and then store them in the memory repeatedly. The number of operations to be processed is (N / r) logrN.
여기서 N은 FFT 하고자 하는 길이를 나타낸다. 이렇게 메모리를 이용하는 방식은 하드웨어적으로 비용이 적게 들고, 전력 소모가 작아지는 장점을 가지고 있지만, 파이프라인 방식에 비해 처리 속도가 늦다는 단점을 가진다. 따라서 이러한 구조는 FFT 처리 시간 면에서 여유가 있는 응용분야에 적합하다. 이러한 응용분야로는 디지털 오디오 방송(DAB)등이 있다.Where N represents the length to be FFTed. This method of using memory has the advantage of low cost and low power consumption in hardware, but has a disadvantage of slow processing speed compared to the pipeline method. Therefore, this structure is suitable for applications where there is a margin in terms of FFT processing time. Such applications include digital audio broadcasting (DAB).
한편, 파이프라인으로 구현하는 방식에서는 여러 개의 Radix-r 프로세서를 직렬로 배치하고 각각의 프로세서 사이에 버퍼를 삽입하여 각각의 프로세서가 동시에 처리하기 때문에 처리속도가 빠른 장점을 가진다. 이때, 파이프 라인에서 사용되는 연산수는 메모리를 이용하는 방식과 동일하다. On the other hand, in the pipeline implementation, multiple Radix-r processors are arranged in series, and a buffer is inserted between the processors, so that each processor processes the processor simultaneously. At this time, the number of operations used in the pipeline is the same as the method using the memory.
따라서, 이러한 구조는 짧은 FFT 처리 시간을 요구하는 응용분야에 적합하다. 이러한 응용분야로는 무선랜(WLAN) 및 현재 규격화가 진행 중인 대부분의 무선통신 시스템 등이 있다.Thus, this structure is suitable for applications requiring short FFT processing time. Such application fields include WLAN and most wireless communication systems that are currently being standardized.
종래의 FFT 프로세서 처리 방법으로는 대한민국 특허 출원 제 10-2002- 0074419호에 개시된 "메모리의 크기를 감소시킬 수 있는 고속 푸리에 변환 프로세서"가 있다. 이 종래의 기술은 일반적으로 FFT될 데이터 숫자 N에 대해 N/2워드에 해당하는 메모리의 크기를 N/16+1워드 크기의 메모리와 주소 발생기, 멀티플렉서 및 제어블록 등으로 구성된 트위들 펙터 생성기를 이용하여 하드웨어 구현에 있어 효율적인 면적으로 구현된 FFT 프로세서를 개시하고 있다.A conventional FFT processor processing method includes a "Fast Fourier Transform Processor capable of reducing the size of a memory" disclosed in Korean Patent Application No. 10-2002-0074419. This conventional technique generally uses a tween factor generator consisting of an N / 16 + 1 word size memory, an address generator, a multiplexer, and a control block for the N / 2 words of memory for the number N of data to be FFTed. The present invention discloses an FFT processor implemented with an efficient area in hardware implementation.
이러한 종래의 FFT 구현에 사용되어졌던 기술은 Radix- 방법으로, 수학적인 정의는 수학식 1과 같다.The technique used in this conventional FFT implementation is Radix- In a way, the mathematical definition is equal to equation (1).
여기서 는 트위들 팩터를 의미한다. 또한, H(k)는 수학식 2와 같다.here Means the tween factor. In addition, H (k) is the same as the equation (2).
여기서, x(n)은 FFT로 입력되는 데이터이다.Here, x (n) is data input to the FFT.
도 1은 종래 기술에 따른 Radix- 알고리즘을 사용한 FFT 내부 신호 흐름도이다. 1 is a Radix- according to the prior art. FFT internal signal flow using the algorithm.
도 1에 나타낸 바와 같이, 입력 데이터가 버터플라이 연산부(20)를 거친 후 제어부(30)에 의해 메모리(10)로 혹은 메모리 다음 단에 연결된 버터플라이 연산부(20)로 흘러간다. 128 포인트 FFT의 경우 이러한 버터플라이 연산을 일곱 번 거치게 된다. 버터플라이 연산부(20)를 거친 후 실수부와 허수부를 교환하거나, 트위들 팩터를 곱해주는 연산 등을 수행하게 된다. Radix- 알고리즘을 사용하는 경우, 트위들 팩터를 입력으로 받아 동작하는 곱셈기(40)가 3개가 존재하며 각각의 트위들 팩터는 제어부(30)의 제어에 의해 생성된다.As shown in FIG. 1, the input data passes through the butterfly operator 20 and then flows by the
FFT 연산은 크게 DIT(Decimation In Time; 이하 "DIT"라 함.)방식과 DIF(Decimation In Frequency)방식의 두 가지로 나눌 수 있다. DIT방식은 FFT 프로세서의 결과 값을 비트 리버스램(Bit Reverse RAM)에서 재 정렬하여 처리하는 방식이며, DIF 방식은 FFT 프로세서에서 한번에 처리할 신호만큼 기다렸다가 FFT 연산 처리를 하는 방식이다.The FFT operation can be divided into two types, a DIT (Decimation In Time) method and a DIF (Decimation In Frequency) method. In the DIT method, the result values of the FFT processor are rearranged in a bit reverse RAM and processed. In the DIF method, the FFT processor waits for a signal to be processed at a time and processes the FFT operation.
도 2는 종래 기술에 따른 DIT방식을 이용한 FFT프로세서의 입력 데이터 처리 타이밍도이다.2 is an input data processing timing diagram of an FFT processor using a DIT method according to the prior art.
도 2에 나타낸 바와 같이, 종래 기술에 따른 DIT방식을 사용하는 경우 FFT 프로세서 내부의 입력 버퍼(50)에 네 번째 OFDM 심볼이 쌓이기 시작할 때 MIMO 디텍터(Detector)로 FFT프로세서 연산이 끝난 데이터가 출력된다.As shown in FIG. 2, when the DIT method according to the related art is used, when the fourth OFDM symbol starts to accumulate in the
이러한, 종래 기술에 따른 DIT 방식은 FFT 프로세서의 결과 값을 재 정렬하 여 사용하기 때문에 FFT 프로세서의 포인트 수가 큰 경우 또는 FFT 프로세서의 신호처리 지연이 짧아야하는 경우에 처리 속도가 늦어지는 문제점이 발생한다.Since the DIT method according to the prior art realigns the result values of the FFT processor, a problem occurs that the processing speed becomes slow when the number of points of the FFT processor is large or when the signal processing delay of the FFT processor should be short. .
또한 종래의 RADIX-의 알고리즘을 이용하여 구현한 FFT 프로세서는 하드웨어적으로 곱셈기의 면적이 85%정도를 점유하여 하드웨어상 장치의 크기가 커지는 문제점이 발생한다. In addition, conventional RADIX- In the FFT processor implemented using the algorithm of the hardware, the area of the multiplier occupies about 85% in hardware, causing a problem in that the size of the device on the hardware increases.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는 처리속도를 증가시키고 하드웨어 크기를 줄일 수 있는 고속 푸리에 변환(FFT) 프로세서 및 그 변환 방법을 제공하기 위한 것이다.Accordingly, an object of the present invention to solve the above problems is to provide a fast Fourier transform (FFT) processor and a conversion method that can increase the processing speed and reduce the hardware size.
전술한 기술과제를 해결하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 고속 푸리에 변환(FFT) 프로세서는,A fast Fourier transform (FFT) processor according to an aspect of the present invention for solving the above technical problem,
직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 DIF(Decimation In Frequency)방식의 고속 푸리에 변환 프로세서로서,A Fast Fourier Transform Processor of Decimation In Frequency (DIF) Method in Orthogonal Frequency Division Multiplexing System,
다수의 데이터를 입력받아 순차적으로 저장하는 입력버퍼; 상기 입력버퍼에 저장된 데이터에 기초하여 트위들 팩터를 이용한 Radix-연산을 수행하는 버터플라이 연산기; 상기 버터플라이 연산기의 특정 연산에 따라 곱셈 연산을 수행하는 다수의 곱셈기; 상기 다수의 곱셈기의 연산을 위한 특정 주소를 갖는 다수의 트위들 팩터를 저장하는 트위들 팩터 저장부; 및 데이터 흐름에 관한 제어를 하며, 상 기 입력버퍼로부터 전달 받은 데이터에 기초하여 상기 트위들 팩터 저장부의 트위들 팩터값을 읽어 상기 다수의 곱셈기로 제공하는 메모리 제어신호 생성부를 포함한다.An input buffer that receives a plurality of data and stores the data sequentially; Radix- using a tween factor based on the data stored in the input buffer A butterfly calculator for performing operations; A plurality of multipliers for performing multiplication operations according to a specific operation of the butterfly operator; A tweet factor storage unit for storing a plurality of tweet factors having specific addresses for the operation of the plurality of multipliers; And a memory control signal generation unit configured to control data flow and read a tweet factor value of the tweet factor storage unit based on the data received from the input buffer and provide the plurality of multipliers to the multiplier.
본 발명의 다른 특징에 따른 고속 푸리에 변환(FFT) 방법은,A fast Fourier transform (FFT) method according to another aspect of the present invention,
직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 DIF(Decimation In Frequency)방식에 따른 고속 푸리에 변환 방법으로서,A fast Fourier transform method according to the DIF (Decimation In Frequency) method in an orthogonal frequency division multiplexing system,
a) 특정 데이터를 수신하여 제1 버터플라이 연산을 수행하는 단계; b) 상기 제1 버터플라이 연산된 데이터에 기초하여 특정된 제1 연산을 수행하고, 상기 제1 연산의 결과에 기초하여 제2 버터플라이 연산을 수행하는 단계; c) 상기 제2 버터플라이 연산된 데이터에 기초하여 고정 입력 값을 이용하여 특정된 제2 연산을 수행하고, 상기 제2 연산의 결과에 기초하여 제3 버터플라이 연산을 수행하는 단계; 및 d) 상기 제3 버터플라이 연산된 데이터에 가변 입력 곱셈 연산을 수행하여 특정된 제3 연산을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 특정 데이터에 대한 고속 푸리에 변환이 완료될 때까지 상기 a) 단계 내지 d) 단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.a) receiving specific data to perform a first butterfly operation; b) performing a specified first operation based on the first butterfly calculated data, and performing a second butterfly operation based on a result of the first operation; c) performing a specified second operation using a fixed input value based on the second butterfly calculated data, and performing a third butterfly operation based on the result of the second operation; And d) performing a variable input multiplication operation on the third butterfly-operated data to perform a specified third operation, until the fast Fourier transform on the specific data is completed. d) repeating the steps.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사 한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted for simplicity of explanation, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.
이제 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 시스템에서 Radix-을 이용한 DIF방식의 FFT 프로세서 및 그 동작 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Now Radix- in an OFDM system according to an embodiment of the present invention A DIF type FFT processor and an operation method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 일반적인 OFDM방식을 사용하는 수신기의 블록도이다.3 is a block diagram of a receiver using a general OFDM scheme.
도 3에 나타낸 바와 같이, 일반적으로 사용되는 OFDM방식의 수신기는 수신 프론트 엔드 블록(100), FFT 프로세서(200), MIMO 디텍터(300), 수신 데이터 처리 블록(400) 및 등화기(500)를 포함한다.As shown in FIG. 3, a commonly used OFDM receiver includes a reception
일반적으로 안테나를 통해 수신된 신호는 수신 프론트 엔드 블록(Rx Front End Block)(100)들을 지나서 FFT 프로세서(200)로 입력되게 된다. FFT 프로세서(200)는 입력되는 신호를 기초로 FFT연산을 실행하여 그 결과 값을 MIMO 디텍터(Multiple-Input, Multiple-Output Detector)(300)로 전송한다.In general, the signal received through the antenna is input to the
MIMO 디텍터(300)는 입력된 신호를 분리하여 다중 처리를 한 후 수신 데이터 처리 블록(400)으로 전송한다.The
이때, FFT 프로세서(200)는 DIF방식으로 동작되어 입력 버퍼에 저장된 데이터는 정상적인 순서로 메모리에 저장되고 FFT 연산이 끝난 후 메모리로부터 역순으로 출력된다.At this time, the
등화기(500)는 고속 전송시 급격히 증가하는 심볼간 간섭의 보상을 위해 FFT프로세서(200)의 신호를 보상하는 역할을 한다.The
이상에서 일반적으로 사용되는 OFDM방식의 수신기의 신호전송에 대하여 설명하였다. 일반적으로 OFDM방식은 주파수 효율이 높고, 간단한 단일탭 등화기로 고속 전송시 급격히 증가하는 심볼간 간섭의 보상이 가능하며 FFT를 사용하여 고속으로 구현할 수 있기 때문에 고속 데이터 무선 통신을 위한 전송방식으로 이용되어진다.In the above, the signal transmission of the receiver of the OFDM method generally used has been described. In general, the OFDM method has high frequency efficiency, and can compensate for the rapidly increasing symbol-to-symbol interference during high-speed transmission with a simple single tap equalizer. Since the FFT can be implemented at high speed, it is used as a transmission method for high-speed data wireless communication. Lose.
다음은 본 발명의 실시 예에 따라 Radix- 알고리즘을 사용하여 FFT연산을 수행하는 FFT 프로세서의 세부구성에 대해 설명한다.Next is Radix- according to an embodiment of the present invention. The detailed configuration of the FFT processor that performs the FFT operation using the algorithm will be described.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 Radix- 알고리즘을 이용한 FFT 프로세서의 세부 구성을 도시한 블록도이다.4 is a Radix- according to an embodiment of the present invention. A block diagram showing a detailed configuration of an FFT processor using an algorithm.
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명은 Radix- 알고리즘을 이용한 FFT 프로세서로써, 입력버퍼(250), RAM(270), 버터플라이(BF)연산기(260), 트위들 팩터 저장부(280), 가변 입력 곱셈기(240), 고정 입력 곱셈기(230), 어드레스 컨트롤러(210)를 포함한다.As shown in Fig. 4, the present invention relates to Radix-. As an FFT processor using an algorithm, an
입력 버퍼(250)는 N개의 데이터를 입력받아 순차적으로 저장하는 역할을 한다.The
입력 버퍼(250)에 저장된 데이터는 정상적인 순서로 메모리(RAM)(270)에 저장되고, FFT 연산이 끝난 후 메모리(RAM)(270)로부터 비트열 역순으로 출력된다.The data stored in the
어드레스 컨트롤러(210)는 메모리(RAM)(270)와 버터플라이 연산기(260)의 입 출력 주소값을 생성해 주는 역할을 수행한다.The
버터플라이 연산기(260)는 입력버퍼(250)로부터 데이터를 하나씩 읽어 들여 Radix- 의 알고리즘을 이용한 연산 처리를 한다.The
RAM(270)은 버터플라이 연산기(260)를 통해 입력되는 데이터를 저장하는 역할을 한다.The
트위들 팩터 저장부(280)는 메모리 제어신호 생성부(295)의 요청에 의하여 메모리 제어신호 생성부(295)에 저장된 데이터 값에 해당하는 주소의 데이터를 제공한다.The tweed
이때, 트위들 팩터 저장부(280)는 16개의 FFT 포인트 값을 저장하는 제1 트위들 팩터 저장부(도시되지 않음)와 128개의 FFT포인트 값을 저장할 수 있는 제2 트위들 팩터 저장부(도시되지 않음)를 포함한다.In this case, the tweed
메모리 제어신호 생성부(295)는 FFT프로세서(200) 내부의 데이터 흐름에 관한 모든 제어를 하며, 입력버퍼(250)로부터 전달 받은 데이터를 기초로 트위들 팩터 저장부(280)의 트위들 팩터값을 읽어 가변 입력 곱셈기(240)로 제공한다.The memory
고정 입력 곱셈기(230)는 고정된 하나의 입력값을 입력으로 갖는 곱셈기로, 쉬프트 앤드 애드 형태로 풀어서 구현되어지며, 고정된 입력값을 기초로 버터플라이 연산기(260)의 출력값과 곱셈을 하는 역할을 한다.The fixed
가변 입력 곱셈기(240)는 메모리 제어신호 생성부(280)로부터 입력받은 트위들 팩터를 기초로 버터플라이 연산기(260)의 출력 값과 곱셈하는 역할을 한다. The
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 Radix- 알고리즘을 이용한 FFT 프로세서 내부의 신호 흐름도이다.5 is a Radix- according to an embodiment of the present invention. A signal flow diagram inside an FFT processor using an algorithm.
도 5에 나타낸 바와 같이, FFT 프로세서(200)는 입력버퍼(250)에서 입력되는 순차적인 데이터를 기초로 Radix- 알고리즘에 의한 신호 처리를 하게 된다.As shown in FIG. 5, the
입력 데이터가 제1 버터플라이 연산기(260-1)에 의한 연산을 거쳐 메모리 제어신호 생성부(295)에 의해 메모리(RAM)(270-1)에 저장되는 동시에 제2 버터플라이 연산기(260-2)에 의한 연산을 위해 입력된다. 128포인트 FFT의 경우 이러한 버터플라이 연산을 일곱 번 거치게 되며, 버터플라이 연산기(260)에서 버터플라이 연산을 거친 후 실수부와 허수부를 교환하여 연산하거나, 트위들 팩터를 곱해주는 연산 등을 수행하게 된다.The input data is stored in the memory (RAM) 270-1 by the memory
이때, 실수부와 허수부를 교환하는 연산은 메모리 제어신호 생성부(295)에서 메모리 저장 값을 Real(실수)과 Imaginary(허수)에 해당하는 값을 교환한 후 Imaginary(허수)로 변환된 값을 부호 변환하여 저장하는 연산을 말한다.At this time, the operation of exchanging the real part and the imaginary part exchanges a value stored in the memory
Radix-알고리즘을 사용하는 경우에 FFT프로세서(200)는 트위들 팩터를 입력으로 받아 동작하는 가변 입력 곱셈기(240)를 2개가 포함한다. Radix- In the case of using an algorithm, the
또한, 2개의 고정 입력 곱셈기(230)는 고정된 하나의 입력 값을 가지며, 쉬프트 앤드 애드(Shift And Add)형태로 풀어서 구현되어 하드웨어 비용 및 전력 소모 측면에서 종래 기술에 비해 상당한 이득을 얻게 된다.In addition, the two fixed
상기 Radix- 알고리즘에 대한 수학적인 정의는 수학식 3과 같다.Radix- The mathematical definition of the algorithm is shown in
여기서, 는 트위들 팩터를 의미한다. 또한, T(k)는 수학식 4와 같다.here, Means the tween factor. In addition, T (k) is the same as the equation (4).
여기서, H(n)은 FFT 프로세서로 입력되는 데이터이다.Here, H (n) is data input to the FFT processor.
상기 수학식 3 및 4에 나타낸 바와 같이, Radix- 알고리즘은 Radix- 알고리즘을 수학적으로 한번 더 해석하여 하드웨어 구조를 최적화하여 준다.As shown in
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 DIF방식을 이용하는 FFT 프로세서의 입력 데이터 처리 타이밍에 관한 블록도이다.6 is a block diagram of input data processing timing of an FFT processor using a DIF scheme according to an embodiment of the present invention.
도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따라서 Radix-을 이용하는DIF방식의 FFT프로세서(200)는 내부의 입력 버퍼(250)에 세 번째 OFDM 심볼이 쌓이 기 시작할 때 MIMO 디텍터(300)로 FFT 연산이 끝난 데이터를 출력한다.As shown in Figure 6, Radix- according to an embodiment of the present invention. The
FFT 입력 데이터의 FFT연산 완료 시점이 1 OFDM 심볼만큼 빨라짐으로 인하여MIMO 디텍터(300) 및 등화기(500)가 신호 처리에 사용할 시간이 발생되어 모뎀의 성능이 향상된다.Since the FFT operation completion time point of the FFT input data is increased by 1 OFDM symbol, the time required for the
이하, 첨부한 도 7을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 DIF방식의 FFT 프로세서의 세부 동작 방법에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, a detailed operation method of a DIF FFT processor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 7.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 FFT 프로세서(200)의 입력 버퍼(250)는 수신 프론트 앤드 블록(100)으로부터 입력 데이터를 수신한다(S100).First, the
이때, 수신된 입력 데이터 중 FFT 포인트 수의 절반에 해당하는 64개 포인트가 RAM(270)에 저장되는 동시에 순차적으로 버터플라이 연산기(260)로 전송된다.At this time, 64 points corresponding to half of the number of FFT points among the received input data are stored in the
다음, 버터플라이 연산기(260)는 전송 받은 데이터를 Radix- 알고리즘에 기초한 연산처리를 하여 메모리 제어신호 생성부(295)로 전송한다(S101).Next, the
계속하여, 메모리 제어신호 생성부(295)는 RAM(270)에 저장된 입력 데이터에 기초하여 -j 연산을 수행하고(S102), 그 결과 값을 버터플라이 연산기(260)로 전송한다.Subsequently, the memory
버터플라이 연산기(260)는 입력된 데이터에 기초한 Radix- 알고리즘에 의한 연산을 한 후 연산된 결과 값을 RAM(270)에 저장한다(S103).The
이때, 버터플라이 연산을 위해 버터플라이 연산기(260)로 전송된 입력 데이터는 입력 데이터의 절반인 32개 포인트가 RAM(270)에 저장된다.In this case, 32 points, which are half of the input data, are stored in the
다음, 고정 입력 곱셈기(230)는 상기 연산된 결과값에 고정 입력값을 곱하여 다음의 버터플라이 연산기(260)로 전송한다(S104).Next, the fixed
다음의 버터플라이 연산기(260)로 전송된 입력 데이터 중 입력 데이터의 절반인 16개 포인트가 RAM(270)에 저장된다.Sixteen points, which are half of the input data, of the input data transmitted to the
그 후, 버터플라이 연산기(260)는 입력된 데이터에 기초한 Radix- 알고리즘에 의한 연산을 한 후 연산된 결과 값을 RAM(270)에 저장한다.The
계속하여, 가변 입력 곱셈기(240)는 상기 연산된 결과 값에 가변 입력 값인 트위들 팩터를 곱하여 버터플라이 연산기(260)로 전송한다.Subsequently, the
여기서, 트위들 팩터는 제1 및 제2 트위들 팩터 저장부(도시되지 않음)에 저장된 다수의 특정 값으로, 메모리 제어호 생성부(295)에 의해 결정된다. Here, the tweet factor is a plurality of specific values stored in the first and second tweet factor factor storages (not shown), and is determined by the memory
또한, 버터플라이 연산기(260)로 전송된 입력 데이터 중 절반인 8개 포인트가 RAM(270)에 저장된다.In addition, eight points, which are half of the input data sent to the
그 후, 버터플라이 연산기(260)는 입력된 데이터에 기초한 Radix- 알고리즘에 의한 연산을 한 후 연산된 결과 값을 RAM(270)에 저장한다.The
그리고 나서, 메모리 제어신호 생성부(295)는 상기 RAM(270)에 저장된 입력 데이터에 기초하여 -j 연산을 수행하고(S108), 그 결과 값을 버터플라이 연산기(260)로 전송한다.Then, the memory
계속하여, 버터플라이 연산기(260)는 입력된 데이터에 기초한 Radix- 알고리즘에 의한 연산을 한 후 연산된 결과 값을 RAM(270)에 저장한다.Subsequently, the
이 때, 버터플라이 연산기(260)로 전송된 입력 데이터 중 절반인 4개 포인트가 RAM(270)에 저장된다.At this time, four points, which are half of the input data transmitted to the
그 후, 버터플라이 연산기(260)는 입력된 데이터에 기초한 Radix- 알고리즘에 의한 연산을 한 후 연산된 결과 값을 RAM(270)에 저장한다.The
그리고 나서, 고정 입력 곱셈기(230)는 상기 연산된 결과값에 고정 입력값을 곱하여 버터플라이 연산기(260)로 전송한다.The fixed
이 때, 버터플라이 연산기(230)로 전송된 입력 데이터 중 절반인 2개 포인트가 RAM(270)에 저장된다.At this time, two points, which are half of the input data transmitted to the
다음, 버터플라이 연산기(230)는 입력된 데이터에 기초한 Radix- 알고리즘에 의한 연산을 한 후 연산된 결과 값을 RAM(270)에 저장한다.Next, the
그리고, 가변 입력 곱셈기(240)는 상기 연산된 결과 값에 가변 입력 값인 트위들 팩터를 곱하여 버터플라이 연산기(260)로 전송한다.In addition, the
여기서, 트위들 팩터는 제1 및 제2 트위들 팩터 저장부에 저장된 다수의 특정 값으로, 메모리 제어신호 생성부(295)에 의해 결정된다. Here, the tweet factor is a plurality of specific values stored in the first and second tweet factor factor storages, and is determined by the memory
이 때, 버터플라이 연산기(260)로 전송된 입력 데이터 중 절반인 1개 포인트가 RAM(270)에 저장된다.At this time, one point, which is half of the input data transmitted to the
다음, 버터플라이 연산기(260)는 입력된 데이터에 기초한 Radix- 알고리즘에 의한 연산을 한 후 연산된 결과 값을 RAM(207)에 저장하고, 연산된 결과 값을 MIMO 디텍터(300)로 전송함으로써, 본 발명의 실시예에 따른 DIF방식의 FFT 처리가 완료된다.Next, the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 그 외의 다양한 변경이나 변형이 가능하다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited thereto, and various other changes and modifications are possible.
본 발명에 따르면, Radix-을 이용한 DIF방식의 FFT 프로세서는 Radix-알고리즘을 수학적으로 한번 더 해석한 Radix- 알고리즘을 이용하여 하드웨어 비용 및 전력 소모를 줄이며, 특히 트위들 팩터 생성에 관한 하드웨어의 면적을 효율적으로 감소시킬 수 있는 효과가 있다.According to the invention, Radix- The DIF FFT processor using Radix- Radix- One More Mathematical Interpretation of Algorithms Algorithms can be used to reduce hardware cost and power consumption, and in particular, to effectively reduce the area of hardware related to the tween factor generation.
또한, Radix- 알고리즘에 사용에 따른 연산 속도의 증가로 인하여 MIMO 디텍터 및 등화기가 모뎀 성능 향상을 위한 신호 처리에 사용할 시간이 발생하는 효과가 있다.In addition, Radix- Due to the increase in the computational speed according to the algorithm, the MIMO detector and equalizer takes time to be used for signal processing to improve modem performance.
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