專利名稱：：用于3gpplte/4g無線通信的dft/idft變換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及數(shù)字信號(hào)處理及數(shù)字信息傳輸
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種適于3GPPLTE及4G無線通信上行鏈路中SC-FDMA(單載波頻分多址)所使用的DFT/IDFT(離散傅立葉變換/逆離散傅立葉變換)變換系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：目前的無線通信技術(shù)正在向4G演進(jìn)，其中LTE是3GPP組織向4G方向長期演進(jìn)的技術(shù)。雖然目前大多數(shù)無線通信標(biāo)準(zhǔn)采用OFDM(WiFi,802.16d,FlashOFDM)或者OFDMA(802.16e),但LTE選用的上行鏈路發(fā)送機(jī)制卻是最新的SC-FDMA(單載波頻分多址)，也稱為DFT-SpreadOFDM(DFT擴(kuò)展OFDM)。與傳統(tǒng)的OFDM相比，SC-FDMA作為上行鏈路的發(fā)送機(jī)制具有以下優(yōu)點(diǎn)1、信號(hào)具有良好的PAPR(峰值/平均功率比)，因?yàn)樗捎昧斯逃械膯屋d波結(jié)構(gòu)。PAPR在上行鏈路中非常重要，利用較低的PAPR,使得RFPA(射頻功率放大器)的操作可以獲得更高的效率，從而使手持設(shè)備(比如手機(jī))的電池壽命更長。2、SC-FDMA也具有OFDM多載波系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。請(qǐng)參見圖l,其為現(xiàn)有SC-FDMA發(fā)送單元的結(jié)構(gòu)圖。圖中負(fù)責(zé)數(shù)字信號(hào)處理的主要部分是DFT和IFFT,其中DFT是一種預(yù)編碼，其用以削減由于OFDM調(diào)制所導(dǎo)致的高PAPR。對(duì)于IFFT/FFT(快速傅立葉反變換/快速傅立葉變換)，其變換長度是2的整數(shù)次方(2"形式)，通常的radix-4/radix-2(基4/基2)結(jié)構(gòu)就可以高效處理而且技術(shù)也相當(dāng)成熟。而對(duì)于DFT部分，其變換長度不是2的整數(shù)次方，因此計(jì)算方法比IFFT更為復(fù)雜，其為實(shí)現(xiàn)SC-FDMA的關(guān)鍵算法。下面對(duì)DFT算法加以描述(DFT和IDFT可以通過對(duì)輸入數(shù)據(jù)取共軛，變換后再對(duì)輸出數(shù)據(jù)取共軛的簡單算法相互轉(zhuǎn)換，因此本發(fā)明對(duì)DFT的描述同樣適用于IDFT):為了敘述上的方便，本發(fā)明認(rèn)為DFT/FFT變換之前的輸入信號(hào)是時(shí)域信號(hào)，DFT/FFT變換之后的輸出信號(hào)為頻域信號(hào)。在實(shí)際數(shù)字信號(hào)處理過程中，任何信號(hào)都可以作DFT/FFT變換，并不只局限于時(shí)域信號(hào)。令[x(O)，x(1),■，jc(7V—1)]表示輸入時(shí)域信號(hào),[X(O),X(l),.，，-1)]表示DFT變換后的頻域信號(hào)，則^點(diǎn)DFT可以用下式表示LTE中的DFT預(yù)編碼器尺寸w取決于為指定用戶的上行鏈路數(shù)據(jù)發(fā)送分配的子信道數(shù)量，其以下式定義其中W是子載波的數(shù)量，6和c在TV《1320條件下都大于等于0(20MHz帶寬時(shí))。對(duì)于指定的用戶，7V范圍可以從12(a,b,c=0)到1296,總共有35個(gè)不同的選擇。不同子載波上的數(shù)據(jù)一起經(jīng)過調(diào)制^(更形成了單載波上行鏈路的發(fā)送數(shù)據(jù)。由公式(3)可見LTEDFT的變換點(diǎn)數(shù)iV不是2的整數(shù)次方，但是可以分解成若干個(gè)因子的積。理論上，如果變換點(diǎn)數(shù)可以分解成少量的小素?cái)?shù)因子，就可以高效地實(shí)現(xiàn)DFT。因此，現(xiàn)有的有關(guān)LTEDFT的實(shí)現(xiàn)方法都是將w分解成小的素?cái)?shù)因子2，3，5或相對(duì)素?cái)?shù)因子4，8，9，通過WFTA(Winograd傅立葉變換算法)計(jì)算這些小點(diǎn)數(shù)的DFT。在因子分解過程中，又涉及到Cooley-TukeyFFT算法和Good-Thomas素因子FFT算法等，然后經(jīng)過一系列重排序等步驟得到N點(diǎn)的DFT。相應(yīng)的，w點(diǎn)IDFT用下式表示:7V=12x2"365c《13205上述DFT算法雖然可以準(zhǔn)確高效地計(jì)算LTE上行鏈路用到的DFT,但是其存在著以下缺陷該DFT算法及變換系統(tǒng)的可擴(kuò)展性較差，其只限于可以按(3)式分解的變換點(diǎn)數(shù)見而對(duì)于不能按(3)式分解的任意變換點(diǎn)ILV的DFT則無能為力。因此，一旦通信標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生變化，采用了按其它因子分解或不能被分解的變換點(diǎn)數(shù)見以前所作的大部分工作都將4皮迫改變，從而不利于設(shè)計(jì)復(fù)用和移植。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述缺陷，本發(fā)明提出了一種新型數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中DFT算法及變換系統(tǒng)的可擴(kuò)展性較差，不利于設(shè)計(jì)復(fù)用和移植的問題本發(fā)明提出一種用于3GPPLTE/4G無線通信的DFT/IDFT變換系統(tǒng)，其中DFT變換系統(tǒng)包括用于對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行上采樣操作的前處理單元、使用流水線方式操作的可配置FFT處理單元、用于輸出最終DFT/IDFT變換結(jié)果的后處理單元及用以給所述前處理單元、可配置FFT處理單元及后處理單元提供控制信號(hào)的控制邏輯單元，所述前處理單元、可配置FFT處理單元及后處理單元依次相連，所述控制邏輯單元分別和所述前處理單元、可配置FFT處理單元及后處理單元相連；依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的系統(tǒng)，所述IDFT變換系統(tǒng)還包括用以對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行共軛操作的前共軛處理單元和后共軛處理單元，所述前共軛處理單元連接至所述前處理單元，而所述后共軛處理單元?jiǎng)t連接至所述后處理單元。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的系統(tǒng)，其前處理單元還包括循環(huán)重構(gòu)電路、可配置多相濾波器電路及插值電路，其中可配置多相濾波器電路的數(shù)據(jù)輸入端與循環(huán)重構(gòu)電路的數(shù)據(jù)輸出端相連，插值電路的數(shù)據(jù)輸入端與可配置濾波器的數(shù)據(jù)輸出端相連。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的系統(tǒng)，其可配置多相濾波器電路包括若千多路選擇器、運(yùn)算子電路、抽頭更新及數(shù)據(jù)選擇邏輯子電路、系數(shù)查找表，所述系數(shù)查找表連接至所述抽頭更新及數(shù)據(jù)選擇邏輯子電路，所述抽頭更新及數(shù)據(jù)選擇邏輯子電路用以更新抽頭系數(shù)及控制所述多路選擇器選擇輸入數(shù)據(jù)。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的系統(tǒng)，其可配置FFT處理單元包括若干依次串聯(lián)的基4和/或基2單元、若干用以選擇提供給各級(jí)基4/基2單元電路的輸入數(shù)據(jù)和最后一級(jí)的輸出數(shù)據(jù)的多路選擇器。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的系統(tǒng)，其可配置FFT處理單元還包括時(shí)鐘門控電路，所述時(shí)鐘門控電路對(duì)應(yīng)所述基4/基2單元，用以控制該些基4/基2單元的開啟和關(guān)閉。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的系統(tǒng)，其后處理單元包括頻域補(bǔ)償電路、數(shù)據(jù)抽取及預(yù)映射電路，所述頻域補(bǔ)償電路的輸出端連接至所述數(shù)據(jù)抽取及預(yù)映射電路的輸入端或者所述數(shù)據(jù)抽取及預(yù)映射電路的輸出端連接至所述頻域補(bǔ)償電路的輸入端。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所迷的系統(tǒng)，其后處理單元還包括緩存器，所述緩存器和所述數(shù)據(jù)抽取及預(yù)映射電路相連或者與頻域補(bǔ)償電路相連；所述緩存器是與權(quán)利1所要求的系統(tǒng)的后續(xù)系統(tǒng)如子載波映射(Sub-carrierMapping)共同使用的。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的系統(tǒng)，其頻域補(bǔ)償電路包括復(fù)數(shù)乘法器子電路、補(bǔ)償因子查找表及補(bǔ)償因子產(chǎn)生邏輯子電路，所述補(bǔ)償因子產(chǎn)生邏輯子電路設(shè)置在所述復(fù)數(shù)乘法器子電路和補(bǔ)償因子查找表之間。本發(fā)明又提出一種用于3GPPLTE/4G無線通信的DFT/IDFT變換方法，其中DFT變換方法包括如下步驟(1)前處理單元接收一塊W點(diǎn)數(shù)據(jù)[x(O)，x(2),'，x(W-1)],對(duì)其進(jìn)行上采樣率轉(zhuǎn)換，得到一肘=2￡，點(diǎn)數(shù)據(jù)的輸出；(2)可配置FFT處理單元接收所述前處理單元輸出的M=2i￡w點(diǎn)數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行長度為似的FFT變換，然后將變換后的數(shù)據(jù)輸出至后處理單元；(3)后處理單元對(duì)所述可配置FFT處理單元輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域補(bǔ)償、數(shù)據(jù)抽取及預(yù)映射處理后得到最終的DFT變換數(shù)據(jù)；而IDFT變換方法只需先對(duì)前處理單元的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行共軛操作，再對(duì)后處理單元的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行共軛操作即可得到IDFT變換數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過前處理單元的上釆樣操作、可配置FFT處理單元的流水線式FFT變換以及后處理單元的頻域補(bǔ)償、數(shù)據(jù)抽取及預(yù)映射操作后，不僅可以高效地計(jì)算LTE上4亍《連5^所使用的DFT/IDFT，經(jīng)過簡單擴(kuò)展就可以使用同一套系統(tǒng)計(jì)算任意點(diǎn)數(shù)的DFT/IDFT變換，所以其具有良好的可擴(kuò)展性以適應(yīng)未來的4G無線通信標(biāo)準(zhǔn)。另外可配置變換長度的FFT相對(duì)于固定變換長度的FFT而言，避免了使用大點(diǎn)數(shù)的FFT來計(jì)算小點(diǎn)數(shù)的FFT，從而提高了數(shù)據(jù)吞吐率；同時(shí)可以關(guān)閉不需要工作的部分，也節(jié)省了功耗。上述所需的優(yōu)點(diǎn)并不局限于在一個(gè)實(shí)施方案實(shí)施。圖1為現(xiàn)有SC-FDMA發(fā)送單元的結(jié)構(gòu)圖2為本發(fā)明一用于3GPPLTE/4G無線通信的DFT變換系統(tǒng)的頂層框架圖3為本發(fā)明一用于3GPPLTE/4G無線通信的IDFT變換系統(tǒng)的頂層框架圖4為本發(fā)明實(shí)施例一前處理單元的框圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例一可配置多相濾波器電路的結(jié)構(gòu)圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例的一可配置FFT處理單元的結(jié)構(gòu)圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例一后處理單元的結(jié)構(gòu)框圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例的一頻域補(bǔ)償電^^各的結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的核心在于通過對(duì)輸入的W點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行上采樣率轉(zhuǎn)換，得到2的整數(shù)次方M=2￡，點(diǎn)數(shù)據(jù)，然后對(duì)該M點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行流水線式的FFT處理，最后經(jīng)過頻域補(bǔ)償和數(shù)據(jù)抽取及預(yù)映射處理后得到DFT轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。以下結(jié)合附圖，具體說明本發(fā)明請(qǐng)參見圖2，其為本發(fā)明一用于3GPPLTE/4G無線通信的DFT變換系統(tǒng)的頂層框架圖。該系統(tǒng)包括前處理單元201、可配置FFT處理單元202、后處理單元203及控制邏輯單元204,其中前處理單元201、可配置FFT處理單元202和后處理單元203依次相連，而控制邏輯單元204則分別和前處理單元201、可配置FFT處理單元202及后處理單元203相連。本申請(qǐng)所稱連接是指電路間的電氣連接，可以是直接連接，也可以是間接連接，并不限于以何種具體的方式相連。該DFT變換系統(tǒng)的工作原理如下前處理單元201的輸入端接收輸入數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行上采樣率轉(zhuǎn)換后輸出至可配置FFT處理單元202，該輸入數(shù)據(jù)是復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，以塊為單位，每塊數(shù)據(jù)包含7V點(diǎn)數(shù)據(jù)，而iV取決于為指定用戶的上行鏈路數(shù)據(jù)發(fā)送分配的子信道數(shù)量，經(jīng)過前處理單元201的上采樣后得到一M-2"A'點(diǎn)數(shù)據(jù)的輸出，M二2丄朋為2的整數(shù)次方?？膳渲肍FT處理單元202接收前處理單元201輸出的M=2ZZW點(diǎn)數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行長度為M的FFT變換，然后將變換后的數(shù)據(jù)輸出至后處理單元203。最后經(jīng)后處理單元203對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域補(bǔ)償、數(shù)據(jù)抽取及預(yù)映射處理后得到最終的DFT變換數(shù)據(jù)。DFT和IDFT可以通過對(duì)輸入數(shù)據(jù)取共軛，變換后再對(duì)輸出數(shù)據(jù)取共軛的簡單算法相互轉(zhuǎn)換，因此本發(fā)明的IDFT變換系統(tǒng)只需在DFT變換系統(tǒng)中加入進(jìn)行取共軛操作的前共軛處理單元205和后共軛處理單元206,該前共軛處理單元205的輸入端用以接收輸入數(shù)據(jù)，其輸出端連接至前處理單元201，而后共軛處理單元206的輸入端則連接至后處理單元203的輸出端(請(qǐng)參見圖3)。為方便說明，以下僅針對(duì)DFT變換系統(tǒng)加以詳述。請(qǐng)參見圖4，其為本發(fā)明實(shí)施例一前處理單元的框圖，該前處理單元201的功能是接收一塊7V點(diǎn)數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行上采樣率轉(zhuǎn)換，得到M點(diǎn)數(shù)據(jù)的輸出，其由循環(huán)重構(gòu)電路401、可配置多相濾波器電路402及插值電路403依次串聯(lián)所構(gòu)成。本發(fā)明中的采樣率轉(zhuǎn)換關(guān)系是可以由設(shè)計(jì)者自行定義的，對(duì)于給定的見M的選擇需要綜合考慮可配置多相濾波器電路402設(shè)計(jì)的難易程度以及上采樣的倍數(shù)。如果似和W相差太小，則可配置多相濾波器電路402難以設(shè)計(jì)；如果M遠(yuǎn)大于7V,則上采樣倍數(shù)過大。針對(duì)LTEDFT的各種變換長度見發(fā)明人采用了如下表.l所指定的采樣率轉(zhuǎn)換關(guān)系，以求得到最佳的性能。但需要指出的是，本發(fā)明并不只限于該些變換長度iV和該種采樣率轉(zhuǎn)采樣率轉(zhuǎn)換關(guān)系也同樣適用。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表.lDFT/IDFT變換在本質(zhì)上是循環(huán)巻積，循環(huán)重構(gòu)電路401的功能就是將輸入數(shù)據(jù)循環(huán)化之后重新構(gòu)造出一組數(shù)據(jù)提供給后面的可配置多相濾波器電路402。假設(shè)輸入的一塊數(shù)據(jù)為W0),x(l)，x(2)，...，x(W-1)],經(jīng)過循環(huán)重構(gòu)電路401重構(gòu)后，該組數(shù)據(jù)即變?yōu)閇x(O),x(l)，x(2),'..，x(iV-1),x(O),x(l),..,x(C丄-1)〗，其中C丄取決于后續(xù)濾波器的階數(shù)，當(dāng)然，該組數(shù)據(jù)也可以將后面的重復(fù)數(shù)據(jù)放置在原來輸入數(shù)據(jù)序列的前部，即x(l)，...,x(C丄-1)，x(O),x(l),x(2),，x(JV-1)〗。由表.1可以知道由W到M的上采樣倍數(shù)均不是整數(shù)，因此通常的多相濾波器不能適用。本發(fā)明采用一個(gè)可配置多相濾波器電路402對(duì)循環(huán)重構(gòu)后的輸入信號(hào)進(jìn)行整數(shù)倍上采樣，而后通過插值電路403得到所需要M-2"w個(gè)輸出數(shù)據(jù)。請(qǐng)參見圖5,其為本發(fā)明實(shí)施例的可配置多相濾波器電路的結(jié)構(gòu)圖。該可配置多相濾波器電路402包括若干多路選擇器501、運(yùn)算子電路502、抽頭更新及數(shù)據(jù)選擇邏輯子電路503、系數(shù)查找表504。輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過若千延遲因子Z-1后，構(gòu)成一組新數(shù)據(jù)[x(")，jc(n-1)，...,x(n-尸+1)]。根據(jù)輸入信號(hào)符號(hào)率和系統(tǒng)時(shí)鐘頻率的不同，延遲因子Z-'對(duì)應(yīng)著不同數(shù)目的時(shí)鐘周期數(shù)，由此該可配置多相濾波器的運(yùn)算資源可以在不同的時(shí)鐘周期里進(jìn)行復(fù)用。輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過若干延遲因子Z-1由若干多路選擇器501進(jìn)行篩選，而該篩選過程則可以由抽頭更新及數(shù)據(jù)選擇邏輯子電路503進(jìn)行控制，使其在[x("),x("-1),'-.，x("-尸+l)]和Wn-1),x(n-2),..，x(n-P)]兩組數(shù)據(jù)中選取一組，其中尸是可配置多相濾波器所用的抽頭個(gè)數(shù)。經(jīng)過篩選后的數(shù)據(jù)將會(huì)通過運(yùn)算子電路502而得到整數(shù)倍上采樣的樣點(diǎn)y(yfc)，運(yùn)算子電路502包括若千乘法器505和加法器506,具體來說，即篩選后的^:據(jù)和濾波器的抽頭系^:[^,^,...,—，]對(duì)應(yīng)相乘，最后通過加法器506得到>#)的輸出。上述抽頭系數(shù)[^，1,...,>1^1]由圖5中的抽頭更新及數(shù)據(jù)選擇邏輯子電路503從系數(shù)查找表504中讀出來，讀出位置隨輸入數(shù)據(jù)在輸入塊中位置的變化而變化。系數(shù)查找表504的數(shù)據(jù)是預(yù)先計(jì)算好的，可以存放在ROM中，也可存放在RAM中以便動(dòng)態(tài)配置。循環(huán)輸入數(shù)據(jù)[x(O),x(2),.，x(iV-1)，x(O),;c(l),,，x(CZ—l)]經(jīng)過可配置多相濾波器電路402后便得到整數(shù)倍上采樣的樣點(diǎn)序列[y(0),Kl),…,3^),H，這些樣點(diǎn)數(shù)據(jù)在位置上靠近最終要得到的輸出數(shù)據(jù)，其經(jīng)過前處理單元201的最后一個(gè)模塊是插值電路403的插值操作后，即可以得到和表.l相對(duì)應(yīng)的采樣率的M點(diǎn)數(shù)據(jù)輸出。上述插值可以使用多種算法，在通常情況下簡單的線性插值就足夠了。上述的可配置多相濾波電^各402及插值電^各403是前處理單元201的主要運(yùn)算模塊。為簡化設(shè)計(jì)，對(duì)所有的DFT/IDFT變換點(diǎn)數(shù)，可配置多相濾波器的抽頭個(gè)數(shù)尸設(shè)置為固定值，同時(shí)系數(shù)查找表504的系數(shù)也固化在ROM中。接下來繼續(xù)介紹本發(fā)明中可配置FFT處理單元202的結(jié)構(gòu)及其工作原理。請(qǐng)參見圖6,其為本發(fā)明實(shí)施例的一可配置FFT處理單元的結(jié)構(gòu)圖。該可配置FFT處理單元202由若干基4單元和基2單元并配合若千多路選擇器601所構(gòu)成。這種結(jié)構(gòu)的可配置FFT處理單元202,其變換的最大長度為2048,這是為了和表.l的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)，根據(jù)表.1,對(duì)應(yīng)于不同的DFT變換長度W,相應(yīng)的FFT變換長度^=2，是不同的。因此本發(fā)明所使用的可配置FFT處理單元202的變換長度是可以配置的，相應(yīng)于LTE的上行鏈路，可配置FFT處理單元202的變換長度可以設(shè)置為16,32，64,128，256,512，1024，2048。為了實(shí)現(xiàn)上述可變換長度，在本實(shí)施例中可配置FFT處理單元202由5個(gè)基4單元和1個(gè)基2單元并配合4個(gè)多路選"ff器601所構(gòu)成，并且其結(jié)合方式也是由上述變換長度所決定的。采用基4單元作為基本處理模塊的好處是能夠節(jié)省乘法器的個(gè)數(shù)，由于全部由基4單元組成的FFT處理器只能處理變換長度為4"的FFT,所以需要在流水級(jí)的最后添加一個(gè)基2單元，以便能夠處理變換長度為2fc但不是4"的FFT。上述每個(gè)基4/基2單元都對(duì)應(yīng)著一個(gè)流水級(jí)，根據(jù)控制邏輯單元204給出的控制信息對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并根據(jù)若干時(shí)鐘門控單元602控制該些基4/基2單元的關(guān)閉和開啟。該些基4/基2單元內(nèi)部的資源包括蝶形運(yùn)算模塊、存放旋轉(zhuǎn)因子的查找表、用以實(shí)現(xiàn)Cooley-Tukey算法對(duì)應(yīng)的乘法器、以及存放輸入/輸出數(shù)據(jù)的緩存等。以變換長度為256的FFT為例，在這種情況下輸入數(shù)據(jù)x(")直接送到基4單元1,經(jīng)過基4單元1，2,3,4的處理后直接由基4單元4輸出變換后的比特反轉(zhuǎn)順序的數(shù)據(jù)，而基4單元0和基2單元?jiǎng)t不用工作，可以直接將其關(guān)閉以節(jié)省功耗。12可配置變換長度的FFT相對(duì)于固定變換長度的FFT而言，避免了使用大點(diǎn)數(shù)的FFT來計(jì)算小點(diǎn)數(shù)的FFT,從而提高了數(shù)據(jù)吞吐率；同時(shí)可以關(guān)閉不需要工作的部分，也節(jié)省了功耗。最后，我們對(duì)后處理單元203予以介紹，請(qǐng)參見圖7，其為本發(fā)明實(shí)施例一后處理單元的結(jié)構(gòu)框圖。該后處理單元203包括頻域補(bǔ)償電路701、數(shù)據(jù)抽取及預(yù)映射電路702和緩存器703,其中頻域補(bǔ)償電路701的輸出端連接至數(shù)據(jù)抽取及預(yù)映射電路702的輸入端，而數(shù)據(jù)抽取及預(yù)映射電路702的輸出端則連接至緩存器703的輸入端。后處理單元203從可配置FFT處理單元202接收Af=2"w點(diǎn)輸入數(shù)據(jù)，通過頻域補(bǔ)償電路701對(duì)FFT變換后的給定位置上數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域補(bǔ)償，然后通過數(shù)據(jù)抽取及預(yù)映射電路702抽取需要的頻率點(diǎn)的數(shù)據(jù)得到W點(diǎn)數(shù)據(jù)，這就是DFT變換的結(jié)果。在這里需要指出的是，頻域補(bǔ)償和數(shù)據(jù)抽取過程是相互獨(dú)立的，在實(shí)際處理過程中其順序是可以根據(jù)需要改變的，但其基本的原理是一致的，所以本實(shí)施例中僅以先頻域補(bǔ)償后數(shù)據(jù)抽取的順序予以介紹。時(shí)域上兩個(gè)信號(hào)的循環(huán)巻積的DFT等于這兩個(gè)信號(hào)的DFT的乘積，設(shè)輸入信號(hào)表示為其DFT變換為，由可配置多相濾波電路402及插值電路403級(jí)聯(lián)而成的濾波器的響應(yīng)為AO)及相應(yīng)的DFT變換為,則以下關(guān)系成立=一)<-"^=導(dǎo))//(A:)(4)所以可配置FFT處理單元202的輸出必須進(jìn)行頻域補(bǔ)償才能得到輸入x(")的DFT變換^Y(",也就是下式=(5)請(qǐng)參見圖8,其為本發(fā)明實(shí)施例的一頻域補(bǔ)償電路的結(jié)構(gòu)圖。該頻域補(bǔ)償電路701包括復(fù)數(shù)乘法器子電路801、補(bǔ)償因子查找表802及補(bǔ)償因子產(chǎn)生邏輯子電路803,其中補(bǔ)償因子產(chǎn)生邏輯子電路803設(shè)置在所述復(fù)數(shù)乘法器子電路801和補(bǔ)償因子查找表802之間。補(bǔ)償因子產(chǎn)生邏輯子電路803從補(bǔ)償因子查找表802中讀取數(shù)據(jù)，產(chǎn)生補(bǔ)償因子之后送入復(fù)數(shù)乘法器子電路801與可配置FFT處理單元202輸出的結(jié)果相乘。上述補(bǔ)償因子查找表802中存放13的數(shù)值可以通過直接計(jì)算由可配置多相濾波電路402及插值電路403相級(jí)聯(lián)形成的復(fù)合濾波器的頻域響應(yīng)得到，也可以存放該頻率響應(yīng)的曲線擬合的系數(shù)以節(jié)省存^l空間。由于輸入的W點(diǎn)數(shù)據(jù)按照表.1進(jìn)行了上采樣，并經(jīng)過FFT變換之后產(chǎn)生了一些在其所能觀察到的頻謙范圍之外的頻域數(shù)據(jù)。因此，需要通過數(shù)據(jù)抽取及預(yù)映射電路702進(jìn)行頻域數(shù)據(jù)的抽取以獲得需要的數(shù)據(jù)，丟棄原來頻帶范圍之外的數(shù)據(jù)。另外，經(jīng)過可配置FFT處理單元202變換后的數(shù)據(jù)是按照比特反轉(zhuǎn)順序輸出的，要得到正常順序輸出的數(shù)據(jù)則必須使用一個(gè)額外的緩存器703以重新排序數(shù)據(jù)。本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)過程中，為了節(jié)省存儲(chǔ)資源，可以將子載波映射的部分處理和解比特反轉(zhuǎn)結(jié)合起來，將數(shù)據(jù)直接寫入用以子載波映射的存儲(chǔ)器703,這就是預(yù)映射處理過程。這樣，后處理單元203即得到了DFT變換的最終結(jié)果。在硬件實(shí)現(xiàn)上，本發(fā)明使用的主要資源是乘法器和存儲(chǔ)器(包括RAM和ROM)。采用抽頭數(shù)目為8的可配置多相濾波器和線性插值器，前處理單元201和后處理單元203均使用18位的定點(diǎn)運(yùn)算，可配置FFT處理器使用準(zhǔn)浮點(diǎn)運(yùn)算，計(jì)算結(jié)果和C語言模型的標(biāo)準(zhǔn)DFT的結(jié)果相比，其量化誤差SQNR可以達(dá)到60dB以上。3GPPLTE上行鏈路使用的最大帶寬為20MHz，如果我們使系統(tǒng)時(shí)鐘頻率達(dá)到120MHz,160MHz，200MHz或者240MHz,則每個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)(Symbol)對(duì)應(yīng)著若干個(gè)時(shí)鐘周期，相應(yīng)地則可以對(duì)系統(tǒng)硬件資源進(jìn)行多倍復(fù)用。表.2給出了采用抽頭數(shù)目為8的可配置多相濾波器和線性插值器，對(duì)應(yīng)不同時(shí)鐘頻率及不同復(fù)用倍數(shù)條件下的大致資源使用情況(不包括后處理單元與后面的子載波映射所共用的緩存)。<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表.2基于上述系統(tǒng)，本發(fā)明又提出一種用于3GPPLTE/4G無線通信的DFT/IDFT變換方法，該DFT變換方法包括如下步驟S110:前處理單元接收一塊W點(diǎn)數(shù)據(jù)W0),x(2),…,x(TV-l)]，對(duì)其進(jìn)行上采樣率轉(zhuǎn)換，得到一M二2^w點(diǎn)數(shù)據(jù)的輸出。具體來說又包括如下步驟Slll:循環(huán)重構(gòu)電路將輸入的7V點(diǎn)數(shù)據(jù)序列[;c(O),;c(l),x(2),,.-,-l)]進(jìn)行循環(huán)化重構(gòu)，得到輸出數(shù)據(jù)序列[x(O),;c(l)，x(2),...,x(W—1),x(O),x(l),'.',jc(CL-1)]，其中CL是重復(fù)數(shù)據(jù)的長度，也可以將后面的重復(fù)數(shù)據(jù)放置在原來輸入^據(jù)序列的前部；S112:可配置多相濾波器電路對(duì)循環(huán)重構(gòu)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行整數(shù)倍上采樣，將可配置多相濾波器的抽頭系數(shù)預(yù)先計(jì)算好存放在系數(shù)查找表中，由抽頭更新及數(shù)據(jù)選擇邏輯子電路提供給各子運(yùn)算電路，抽頭更新和數(shù)據(jù)選擇邏輯子電路選擇數(shù)據(jù)延遲線上兩組相鄰的輸入數(shù)據(jù)之一提供給運(yùn)算子電路，運(yùn)算子電路通過運(yùn)算后得到整數(shù)倍上采樣的樣點(diǎn)序列[飛飛…,飛…-〗。S113:插值器電路接收經(jīng)過可配置濾波器電路整數(shù)倍上采樣后的數(shù)據(jù)，進(jìn)行插值操作，得到M二2，點(diǎn)適合FFT變換的數(shù)據(jù)，其中M和丄D7V的數(shù)值由控制邏輯單元確定，可以預(yù)先制定一個(gè)表以得到M和iV的對(duì)應(yīng)關(guān)系。S120:可配置FFT處理單元接收所述前處理單元輸出的似=2￡潔點(diǎn)數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行長度為似的FFT變換，然后將變換后的數(shù)據(jù)輸出至后處理單元。具體來說該可配置FFT處理單元可以由若干基4單元和基2單元相串接并配合若干多路選擇器所構(gòu)成。每個(gè)基4/基2單元都對(duì)應(yīng)著一個(gè)流水級(jí)，根據(jù)控制邏輯單元給出的控制信息對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并根據(jù)若干時(shí)鐘門控單元控制這些基4/基2單元的關(guān)閉和開啟。這些基4/基2單元內(nèi)部的資源包括蝶形運(yùn)算模塊、存放旋轉(zhuǎn)因子的查找表、用以實(shí)現(xiàn)Cooley-Tukey算法對(duì)應(yīng)的乘法器、以及存放輸入/輸出數(shù)據(jù)的緩存等。S130:后處理單元對(duì)所述可配置FFT處理單元輸出的^:據(jù)進(jìn)行頻域補(bǔ)償、數(shù)據(jù)抽取及預(yù)映射處理后得到最終的DFT變換數(shù)據(jù)，需要指出的是，頻域補(bǔ)償和數(shù)據(jù)抽取過程是相互獨(dú)立的，在實(shí)際處理過程中其順序是可以根據(jù)需要改變的，但其基本的原理是一致的。具體來說，又可以分為如下步驟S131:頻域補(bǔ)償電路中的補(bǔ)償因子產(chǎn)生邏輯子電路從補(bǔ)償因子查找表中讀取數(shù)據(jù)，產(chǎn)生補(bǔ)償因子之后送入復(fù)數(shù)乘法器子電路與步驟S120中可配置FFT處理單元輸出的結(jié)果相乘，并將相乘后的結(jié)果輸入至數(shù)據(jù)抽取及預(yù)映射電路；S132:數(shù)據(jù)抽取及預(yù)映射電路對(duì)S131的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域數(shù)據(jù)的抽取以獲得需要的數(shù)據(jù)，并丟棄原來頻帶范圍之外的數(shù)據(jù)；S133:進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)映射處理，即將子載波映射的部分處理和解比特反轉(zhuǎn)結(jié)合起來，將數(shù)據(jù)直接寫入用以子載波映射的存儲(chǔ)器。本發(fā)明通過前處理單元的上釆樣操作、可配置FFT處理單元的流水線式FFT變換以及后處理單元的頻域補(bǔ)償、數(shù)據(jù)抽取及預(yù)映射才乘作后，不僅可以高效地計(jì)算LTE上行鏈路所使用的DFT/IDFT，同時(shí)具有良好的可擴(kuò)展性以適應(yīng)未來的4G無線通信標(biāo)準(zhǔn)。另外可配置變換長度的FFT相對(duì)于固定變換長度的FFT而言，避免了使用大點(diǎn)數(shù)的FFT來計(jì)算小點(diǎn)數(shù)的FFT，從而提高了數(shù)據(jù)吞吐率；同時(shí)可以關(guān)閉不需要工作的部分，也節(jié)省了功耗。以上公開的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，但本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。權(quán)利要求1、一種用于3GPPLTE/4G無線通信的DFT/IDFT變換系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括用于對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行上采樣操作的前處理單元、使用流水線方式操作的可配置FFT處理單元、用于輸出最終DFT/IDFT變換結(jié)果的后處理單元及用以給所述前處理單元、可配置FFT處理單元及后處理單元提供控制信號(hào)的控制邏輯單元，所述前處理單元、可配置FFT處理單元及后處理單元依次相連，所述控制邏輯單元分別和所述前處理單元、可配置FFT處理單元及后處理單元相連。2、如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述IDFT變換系統(tǒng)還包括用以對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行共軛操作的前共軛處理單元和后共軛處理單元，所述前共軛處理單元連接至所述前處理單元，而所述后共軛處理單元?jiǎng)t連接至所述后處理單元。3、如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述前處理單元包括循環(huán)重構(gòu)電路、可配置多相濾波器電路及插值電路，其中可配置多相濾波器電路的數(shù)據(jù)輸入端與循環(huán)重構(gòu)電路的數(shù)據(jù)輸出端相連，插值電路的數(shù)據(jù)輸入端與可配置濾波器的凌t據(jù)輸出端相連。4、如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可配置多相濾波器電路包括若千多路選擇器、運(yùn)算子電路、抽頭更新及數(shù)據(jù)選擇邏輯子電路、系數(shù)查找表，所述系數(shù)查找表連接至所述抽頭更新及數(shù)據(jù)選擇邏輯子電路，所述抽頭更新及數(shù)據(jù)選擇邏輯子電路用以更新抽頭系數(shù)及控制所述多路選擇器選擇輸入數(shù)據(jù)。5、如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可配置FFT處理單元包括若干依次串聯(lián)的基4和/或基2單元、若干用以選擇提供給各級(jí)基4/基2單元電路的輸入數(shù)據(jù)和最后一級(jí)的輸出數(shù)據(jù)的多路選擇器。6、如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可配置FFT處理單元還包括時(shí)鐘門控電路，所述時(shí)鐘門控電路對(duì)應(yīng)所述基4/基2單元，用以控制該些基4/基2單元的開啟和關(guān)閉。7、如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述后處理單元包括頻域補(bǔ)償電路、數(shù)據(jù)抽取及預(yù)映射電路，所述頻域補(bǔ)償電路的輸出端連接至所述數(shù)至所述頻域補(bǔ)償電路的輸入端。8、如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述后處理單元還包括緩存器，所述緩存器和所述數(shù)據(jù)抽取及預(yù)映射電路相連或者與頻域補(bǔ)償電路相連，所述緩存器是與權(quán)利1所要求的系統(tǒng)的后續(xù)系統(tǒng)共同使用的。9、如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述頻域補(bǔ)償電路包括復(fù)數(shù)乘法器子電路、補(bǔ)償因子查找表及補(bǔ)償因子產(chǎn)生邏輯子電路，所述補(bǔ)償因子產(chǎn)生邏輯子電路設(shè)置在所述復(fù)數(shù)乘法器子電路和補(bǔ)償因子查找表之間。10、一種用于3GPPLTE/4G無線通信的DFT/IDFT變換方法，其特征在于，所述DFT變換方法包括如下步驟(1)前處理單元接收一塊iV點(diǎn)數(shù)據(jù)[x(O),x(l),x(2)，，;c(7V，對(duì)其進(jìn)行上采樣率轉(zhuǎn)換，得到一M^2，點(diǎn)數(shù)據(jù)的輸出，變換長度7V按照LTE標(biāo)準(zhǔn)的要求有35種可能的取值，M和7V的關(guān)系可以預(yù)先制定成表；(2)可配置FFT處理單元接收所述前處理單元輸出的Af二2iW點(diǎn)數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行長度為M的FFT變換，然后將變換后的數(shù)據(jù)輸出至后處理單元；(3)后處理單元對(duì)所述可配置FFT處理單元輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域補(bǔ)償、數(shù)據(jù)抽取及預(yù)映射處理后得到最終的DFT變換數(shù)據(jù)；所述IDFT變換方法只需先對(duì)前處理單元的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行共軛操作，再對(duì)后處理單元的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行共軛操作即可得到IDFT變換數(shù)據(jù)。全文摘要一種用于3GPPLTE/4G無線通信的DFT/IDFT變換系統(tǒng)，包括前處理單元、可配置FFT處理單元、后處理單元及控制邏輯單元，其中前處理單元、可配置FFT處理單元及后處理單元依次相連，而控制邏輯單元分別和前處理單元、可配置FFT處理單元及后處理單元相連。本發(fā)明通過前處理單元的上采樣操作、可配置FFT處理單元的流水線式FFT變換以及后處理單元的頻域補(bǔ)償、數(shù)據(jù)抽取及預(yù)映射操作后即可得到所需要的DFT/IDFT變換結(jié)果。因此本發(fā)明不僅可以高效地計(jì)算LTE上行鏈路所使用的DFT/IDFT，同時(shí)具有良好的可擴(kuò)展性以適應(yīng)未來的4G無線通信標(biāo)準(zhǔn)。文檔編號(hào)H04L27/26GK101465834SQ20091004518公開日2009年6月24日申請(qǐng)日期2009年1月12日優(yōu)先權(quán)日2009年1月12日發(fā)明者呂正德申請(qǐng)人:呂正德