OFDM中FFT处理器的设计及FPGA实现.pdf

总第45卷第511期电测与仪表VoI．45No．511
2,008年第o7期ElectricalMeasurement&IR,~t='mnentationJu1．2008

OFDM中FFT处理器的设计及FPGA实现

杨兴，谢志远
(华北电力大学电子与通信工程系，河北保定071003)

摘要：介绍了OFDM技术及其应用在电力线通信中的优势，并指出了FFT的高速实现在
OFDM中的关键性。针对OFDM中F丌的运算要求，研究了一种易于FPGA实现的FFT处理
单元的方案。该方案采用基2DIT_F丌算法以及单元结构的设计思路，给出了改进的基于
顺序处理的Fn结构。用VHDL语言对各个模块进行编程，并在QuartusII软件环境下综合
仿真，时序分析结果与MATLAB计算结果相比验证了设计的正确性，可以满足某些OFDM
系统的需求。
关键词：快速傅立叶变换；现场可编程门阵列；正交频分复用；超高速硬件描述语言；电力
线通信
中图分类号：TN76文献标识码：B文章编号：1001—1390(2008)07-0037-04

DesignandFPGAimplementationofFFTprocessorforOFDM

YANGXing，XIEZhi—yuan
(Dept．ofElectronic&CommunicationEngineering，NorthChinaElectricPower
University，Baoding071003，Hebei，China)

Abstract：TheOFDMtechnologyandthesuperiorityofitsapplicationinthepowerline

communicationwereintroduced．AndthecrucialnatureofFFI"highspeedrealizationinthe

OFDMwaspointedouttoo．InviewoftherequestofFFI"operationinOFDM．onemethodof

FFTprocessingunitwasstudiedwhichwaseasytorealizebasedonFPGA．Thisplanused

theradix一2DIT—FFI"algorithmaswellasthedesignmentalityofcellularstructure．Ithas

giventheimprovedFFTstructurebasedonthesequentialprocessing．andusedtheVHDLto
programeachmoduleandsimulatedcomprehensivelyundertheQuartusIIsoftware
environment．Theaccuracyofdesignhasbeenconfirmedbycomparisonbetweentheresultof

successionanalysisandthecalculatingresultofMATLAB．Itcansatisfythedemandofsome

OFDMsystems．
Keywords：FFT，FPGA，OFDM，VHDL，powerlinecommunication(PLC)

0引言其恶劣。因此人们围绕电力线信道特性、关键技术、实
通信技术的日益发展使得对宽带通信的要求越现方式以及OFDM技术等问题都进行了大量的研究，
来越高，同时对网络成本以及是否便捷、实用也提出其中OFDM技术应用于电力线通信倍受青睐。
了更高要求。近年来利用电力线传输语音、数据，进行在有限的频带资源下，OFDM技术频谱的利用率
数据交换处理、控制和监测，组成数据通信网，实现信高，抗多径和信号衰减能力强，可以解决电力线通信
息自动化受到了足够重视。电力网是覆盖范围最广的发展所遇到的关于信道环境恶劣的障碍。随着数字信
网络，不用铺设专门的通信线路，利用电力线作为高号处理技术的发展，可以利用FFT实现OFDM的调制
速数据通信的载体具有明显优势。然而，电力线设计和解调，大大简化系统实现的复杂度。但是面对
之初并非为了传输数据，用电设备的频繁开合以及电OFDM系统所需速度的日益提高，高速FFT处理器的
力网时变性和多分支的特点使得电力线信道环境极实现又成了OFDM技术进一步发展的瓶颈。目前实现

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2008年第07期ElectricalMeasurement＆InstrumentationJui．20吣

F丌处理器的通用方法主要是采用DSP、专用F丌'芯片
和FPGA。尽管DSP灵活性较大，但在高速处理的场