用于lte的fft異步交疊變換裝置及方法
【專利摘要】一種用于LTE的FFT異步交疊變換裝置及方法，裝置包括兩個DSP運算單元以及一個公共存儲器，公共存儲器包括用于存儲FFT中各點的點描述符、旋轉因子存表、關聯點描述以及輔DSP結束標識的存儲單元，方法分為初始過程、異步交疊流水過程、終結過程：主DSP根據點數對FFT點進行整序，并觸發輔DSP開始運算；異步交疊流水過程根據描述符設計，包括FFT點的數據部分和該點所處級和狀態的描述，同時采用每級旋轉因子存表和每級點運算的關聯點描述，能夠使得兩個DSP單元不經過直接通信就能夠完成高效的協同運算；最后根據結束標識來判斷運算終結。通過以上方案的實施，可以低成本并且簡易高效完成LTE要求的FFT點數運算。
【專利說明】用于LTE的FFT異步交疊變換裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及軟件無線電領域，特別涉及一種基于雙DSP結構的FFT異步交疊實現方法。
【背景技術】
[0002]隨著高速無線網絡的發展，采用0FDM(正交頻分復用)的系統越來越多，而OFDM的實現采用了基于IFFT(逆向快速傅里葉變換)的生成方法。作為信號發送的逆向接收過程，FFT運算涉及到運算效率以及運算精度，是影響產品性能的關鍵指標。
[0003]一般方案的FFT的實現，出于時延要求，采用高速率的DSP(數字信號處理器)平臺。根據所需計算的FFT點數，拆解成基2、基4或者混合基的模式分級處理，通過整序使得輸出還原成原序。而每級所需的旋轉因子通過存表或者實時計算實現。但是面對LTE (LongTerm Evolution,長期演進)應用場景的2048此類的大點數,常用的實現方案存在問題:
1.通用DSP只有基2或者基4加速器，大點數必須分解成多個小點，頻繁來回調用小點模塊實現，效率低，時延難以滿足。
[0004]2.包含大點數的FFT解決方案的TI新型芯片價格比較昂貴，且新架構的研究需要損耗大量時間。
[0005]3.采用多個DSP實現的流水方案，要求DSP之間實時交互，且點計算中存儲序位非常復雜。面對實時流水，對溢出的控制以及精度的補償也需要繁瑣的調整。
[0006]4.常用的方案在混合基組合上做變動，算法非常成熟，性能提升空間很小。面對輸入點數的變化，也非常不靈活。
【發明內容】
[0007]本發明要解決的技術問題是，克服現有技術缺陷，提出一種高效簡易的雙單元的通用DSP的異步交疊FFT實現方法。
[0008]本發明所采用的技術方案提供一種用于LTE的FFT異步交疊變換裝置，包括兩個DSP運算單元以及一個公共存儲器，兩個DSP運算單元分別記為主DSP和輔DSP，公共存儲器包括用于存儲FFT中各點的點描述符、旋轉因子存表、關聯點描述以及輔DSP結束標識的存儲單兀；
所述點描述符包括點的描述部分和數據部分，描述部分包括級描述和運算狀態描述，級描述為點運算所屬級的標識，運算狀態描述為當前所屬級運算是否完成的標識；數據部分為點的數據信息，包括實部和虛部Q ；
所述旋轉因子存表包括每級運算所需的旋轉因子；
所述關聯點描述包括點運算所依賴的前一級的關聯點；
所述輔DSP結束標識為，輔DSP運算任務完畢設置的結束標識，主DSP運算任務完畢后根據該標識判斷整體運算是否結束。
[0009]本發明還提供基于上述用于LTE的FFT異步交疊變換裝置實現的FFT變換方法，包括以下步驟，
步驟I，起始部分，包括由主DSP根據點數對FFT中各點進行整序，并觸發輔DSP開始運
算；
步驟2，異步交疊流水過程，包括由主DSP和輔DSP分別進行奇數級和偶數級的計算，各級的計算包括以FFT中所有點分別為計算點進行處理，實現方式為主DSP和輔DSP分別執行如下步驟，
步驟201，依次取一個計算點并查詢計算點的點描述符，判斷計算點是否滿足運算條件，包括從級描述中得知計算點是否屬于上一級，從運算狀態描述中得知計算點在上一級是否已計算，
當計算點屬于上一級且已計算時滿足運算條件，將該計算點的級描述設為當前級，運算狀態描述設為未計算，進入步驟202 ；
如果計算點不滿足運算條件則循環等待直至條件滿足；
步驟202，查詢關聯點描述，根據關聯點的點描述符檢查關聯點狀態，判定關聯點是否滿足運算條件，包括從級描述中得知關聯點是否屬于上一級，從運算狀態描述中得知關聯點在上一級是否已計算，
當關聯點屬于上一級且已計算時滿足運算條件，進入步驟203 ；
如果關聯點不滿足運算條件則循環等待直至條件滿足；
步驟203，查詢旋轉因子存表獲取旋轉因子；
步驟204，運算計算點，運算完成后設置計算點的描述符中描述部分，包括設置運算狀態描述為當前級運算完畢；
步驟205，如果當前級中所有點運算完畢則轉入步驟206，否則返回步驟201依次取下一個計算點進行運算；
步驟206，如果主DSP或輔DSP未計算完自己分配的級數則返回步驟201對下一級的計算點進行處理，如果輔DSP計算完畢則設置結束標識，而主DSP計算完畢則進入步驟3的運算終結過程；
步驟3，最后主DSP根據輔DSP的結束標識來判斷運算終結。
[0010]本發明所提供技術方案首先解決成本問題，在通用DSP上實現；其次解決流水面對的復雜度問題，采用新型數據結構方案，調度起來更加簡易；最后解決運算效率問題，采用異步的流水方案，既擁有流水的效率，同時采用異步實現簡化操作。通過以上方案的實施，可以低成本并且簡易高效完成LTE要求的FFT點數運算。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明實施例的系統結構圖。
[0012]圖2為本發明實施例的點描述符結構圖。
[0013]圖3為本發明實施例的雙DSP單元結構工作原理圖。
[0014]圖4為本發明實施例的級單位點的具體計算過程。
[0015]圖5為本發明實施例的流程圖。
[0016]【具體實施方式】
以下結合附圖和實施例對本發明的基于雙DSP結構的交疊流水運算方法進行說明。[0017]本發明包括裝置方案結構以及算法流程兩個部分:
該方案采用單位劃分的雙DSP單元結構，利用異步交疊流水的方式實現高效的FFT運算。各單元結構將每級的點運算作為基本的計算單位；異步實現是將點數據以及點運算的描述組合成點描述符，按照固定位置存儲在公共存儲空間。
[0018]圖1是實施例的裝置結構圖。本方案的結構包括兩個DSP運算單元以及一個公共存儲器。硬件實施非常簡易。兩個DSP運算單元分別記為主DSP和輔DSP，公共存儲器用于提供公共存儲空間，里面劃分固定地址作為存儲單元用來存儲點描述符、旋轉因子存表、關聯點描述以及輔DSP結束標識。具體實施時，主DSP和輔DSP可各用一個或多個DSP芯片實現。
[0019]所述點描述符為，每點對應的點運算相關信息，具體實施時可采用指針索引的包含描述部分和數據部分的結構體存儲。其中描述部分包括級描述和運算狀態描述，級描述為點運算所屬級的標識；運算狀態標識為當前所屬級運算是否完成的標識。數據部分即相應點的數據信息，包括實部(I)和虛部(Q)，實施時可采用16位定點存儲即16I+16Q。描述部分在前，數據部分在后，采用連續存儲。
[0020]所述旋轉因子存表為，對每級點運算所需的旋轉因子
【權利要求】
1.一種用于LTE的FFT異步交疊變換裝置，其特征在于:包括兩個DSP運算單元以及一個公共存儲器，兩個DSP運算單元分別記為主DSP和輔DSP，公共存儲器包括用于存儲FFT中各點的點描述符、旋轉因子存表、關聯點描述以及輔DSP結束標識的存儲單元； 所述點描述符包括點的描述部分和數據部分，描述部分包括級描述和運算狀態描述，級描述為點運算所屬級的標識，運算狀態描述為當前所屬級運算是否完成的標識；數據部分為點的數據信息，包括實部和虛部Q ； 所述旋轉因子存表包括每級運算所需的旋轉因子； 所述關聯點描述包括點運算所依賴的前一級的關聯點； 所述輔DSP結束標識為，輔DSP運算任務完畢設置的結束標識，主DSP運算任務完畢后根據該標識判斷整體運算是否結束。
2.根據權利要求1所述用于LTE的FFT異步交疊變換裝置實現的FFT變換方法，其特征在于:包括以下步驟， 步驟I，起始部分，包括由主DSP根據點數對FFT中各點進行整序，并觸發輔DSP開始運算； 步驟2，異步交疊流水過程，包括由主DSP和輔DSP分別進行奇數級和偶數級的計算，各級的計算包括以FFT中所有點分別為計算點進行處理，實現方式為主DSP和輔DSP分別執行如下步驟， 步驟201，依次取一個計算點并查詢計算點的點描述符，判斷計算點是否滿足運算條件，包括從級描述中得知計算點是否屬于上一級，從運算狀態描述中得知計算點在上一級是否已計算， 當計算點屬于上一級且已計算時滿足運算條件，將該計算點的級描述設為當前級，運算狀態描述設為未計算，進入步驟202 ； 如果計算點不滿足運算條件則循環等待直至條件滿足； 步驟202，查詢關聯點描述，根據關聯點的點描述符檢查關聯點狀態，判定關聯點是否滿足運算條件，包括從級描述中得知關聯點是否屬于上一級，從運算狀態描述中得知關聯點在上一級是否已計算， 當關聯點屬于上一級且已計算時滿足運算條件，進入步驟203 ； 如果關聯點不滿足運算條件則循環等待直至條件滿足； 步驟203，查詢旋轉因子存表獲取旋轉因子； 步驟204，運算計算點，運算完成后設置計算點的描述符中描述部分，包括設置運算狀態描述為當前級運算完畢； 步驟205，如果當前級中所有點運算完畢則轉入步驟206，否則返回步驟201依次取下一個計算點進行運算； 步驟206，如果主DSP或輔DSP未計算完自己分配的級數則返回步驟201對下一級的計算點進行處理，如果輔DSP計算完畢則設置結束標識，而主DSP計算完畢則進入步驟3的運算終結過程； 步驟3，最后主DSP根據輔DSP的結束標識來判斷運算終結。
【文檔編號】H04L27/26GK103685127SQ201310701900
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月19日 優先權日:2013年12月19日
【發明者】張騫 申請人:武漢虹信通信技術有限責任公司