用于lte的fft异步交叠变换装置及方法
【专利摘要】一种用于LTE的FFT异步交叠变换装置及方法，装置包括两个DSP运算单元以及一个公共存储器，公共存储器包括用于存储FFT中各点的点描述符、旋转因子存表、关联点描述以及辅DSP结束标识的存储单元，方法分为初始过程、异步交叠流水过程、终结过程：主DSP根据点数对FFT点进行整序，并触发辅DSP开始运算；异步交叠流水过程根据描述符设计，包括FFT点的数据部分和该点所处级和状态的描述，同时采用每级旋转因子存表和每级点运算的关联点描述，能够使得两个DSP单元不经过直接通信就能够完成高效的协同运算；最后根据结束标识来判断运算终结。通过以上方案的实施，可以低成本并且简易高效完成LTE要求的FFT点数运算。
【专利说明】用于LTE的FFT异步交叠变换装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及软件无线电领域，特别涉及一种基于双DSP结构的FFT异步交叠实现方法。
【背景技术】
[0002]随着高速无线网络的发展，采用0FDM(正交频分复用)的系统越来越多，而OFDM的实现采用了基于IFFT(逆向快速傅里叶变换)的生成方法。作为信号发送的逆向接收过程，FFT运算涉及到运算效率以及运算精度，是影响产品性能的关键指标。
[0003]一般方案的FFT的实现，出于时延要求，采用高速率的DSP(数字信号处理器)平台。根据所需计算的FFT点数，拆解成基2、基4或者混合基的模式分级处理，通过整序使得输出还原成原序。而每级所需的旋转因子通过存表或者实时计算实现。但是面对LTE (LongTerm Evolution,长期演进)应用场景的2048此类的大点数,常用的实现方案存在问题:
1.通用DSP只有基2或者基4加速器，大点数必须分解成多个小点，频繁来回调用小点模块实现，效率低，时延难以满足。
[0004]2.包含大点数的FFT解决方案的TI新型芯片价格比较昂贵，且新架构的研究需要损耗大量时间。
[0005]3.采用多个DSP实现的流水方案，要求DSP之间实时交互，且点计算中存储序位非常复杂。面对实时流水，对溢出的控制以及精度的补偿也需要繁琐的调整。
[0006]4.常用的方案在混合基组合上做变动，算法非常成熟，性能提升空间很小。面对输入点数的变化，也非常不灵活。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题是，克服现有技术缺陷，提出一种高效简易的双单元的通用DSP的异步交叠FFT实现方法。
[0008]本发明所采用的技术方案提供一种用于LTE的FFT异步交叠变换装置，包括两个DSP运算单元以及一个公共存储器，两个DSP运算单元分别记为主DSP和辅DSP，公共存储器包括用于存储FFT中各点的点描述符、旋转因子存表、关联点描述以及辅DSP结束标识的存储单兀；
所述点描述符包括点的描述部分和数据部分，描述部分包括级描述和运算状态描述，级描述为点运算所属级的标识，运算状态描述为当前所属级运算是否完成的标识；数据部分为点的数据信息，包括实部和虚部Q ；
所述旋转因子存表包括每级运算所需的旋转因子；
所述关联点描述包括点运算所依赖的前一级的关联点；
所述辅DSP结束标识为，辅DSP运算任务完毕设置的结束标识，主DSP运算任务完毕后根据该标识判断整体运算是否结束。
[0009]本发明还提供基于上述用于LTE的FFT异步交叠变换装置实现的FFT变换方法，包括以下步骤，
步骤I，起始部分，包括由主DSP根据点数对FFT中各点进行整序，并触发辅DSP开始运
算；
步骤2，异步交叠流水过程，包括由主DSP和辅DSP分别进行奇数级和偶数级的计算，各级的计算包括以FFT中所有点分别为计算点进行处理，实现方式为主DSP和辅DSP分别执行如下步骤，
步骤201，依次取一个计算点并查询计算点的点描述符，判断计算点是否满足运算条件，包括从级描述中得知计算点是否属于上一级，从运算状态描述中得知计算点在上一级是否已计算，
当计算点属于上一级且已计算时满足运算条件，将该计算点的级描述设为当前级，运算状态描述设为未计算，进入步骤202 ；
如果计算点不满足运算条件则循环等待直至条件满足；
步骤202，查询关联点描述，根据关联点的点描述符检查关联点状态，判定关联点是否满足运算条件，包括从级描述中得知关联点是否属于上一级，从运算状态描述中得知关联点在上一级是否已计算，
当关联点属于上一级且已计算时满足运算条件，进入步骤203 ；
如果关联点不满足运算条件则循环等待直至条件满足；
步骤203，查询旋转因子存表获取旋转因子；
步骤204，运算计算点，运算完成后设置计算点的描述符中描述部分，包括设置运算状态描述为当前级运算完毕；
步骤205，如果当前级中所有点运算完毕则转入步骤206，否则返回步骤201依次取下一个计算点进行运算；
步骤206，如果主DSP或辅DSP未计算完自己分配的级数则返回步骤201对下一级的计算点进行处理，如果辅DSP计算完毕则设置结束标识，而主DSP计算完毕则进入步骤3的运算终结过程；
步骤3，最后主DSP根据辅DSP的结束标识来判断运算终结。
[0010]本发明所提供技术方案首先解决成本问题，在通用DSP上实现；其次解决流水面对的复杂度问题，采用新型数据结构方案，调度起来更加简易；最后解决运算效率问题，采用异步的流水方案，既拥有流水的效率，同时采用异步实现简化操作。通过以上方案的实施，可以低成本并且简易高效完成LTE要求的FFT点数运算。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明实施例的系统结构图。
[0012]图2为本发明实施例的点描述符结构图。
[0013]图3为本发明实施例的双DSP单元结构工作原理图。
[0014]图4为本发明实施例的级单位点的具体计算过程。
[0015]图5为本发明实施例的流程图。
[0016]【具体实施方式】
以下结合附图和实施例对本发明的基于双DSP结构的交叠流水运算方法进行说明。[0017]本发明包括装置方案结构以及算法流程两个部分:
该方案采用单位划分的双DSP单元结构，利用异步交叠流水的方式实现高效的FFT运算。各单元结构将每级的点运算作为基本的计算单位；异步实现是将点数据以及点运算的描述组合成点描述符，按照固定位置存储在公共存储空间。
[0018]图1是实施例的装置结构图。本方案的结构包括两个DSP运算单元以及一个公共存储器。硬件实施非常简易。两个DSP运算单元分别记为主DSP和辅DSP，公共存储器用于提供公共存储空间，里面划分固定地址作为存储单元用来存储点描述符、旋转因子存表、关联点描述以及辅DSP结束标识。具体实施时，主DSP和辅DSP可各用一个或多个DSP芯片实现。
[0019]所述点描述符为，每点对应的点运算相关信息，具体实施时可采用指针索引的包含描述部分和数据部分的结构体存储。其中描述部分包括级描述和运算状态描述，级描述为点运算所属级的标识；运算状态标识为当前所属级运算是否完成的标识。数据部分即相应点的数据信息，包括实部(I)和虚部(Q)，实施时可采用16位定点存储即16I+16Q。描述部分在前，数据部分在后，采用连续存储。
[0020]所述旋转因子存表为，对每级点运算所需的旋转因子
【权利要求】
1.一种用于LTE的FFT异步交叠变换装置，其特征在于:包括两个DSP运算单元以及一个公共存储器，两个DSP运算单元分别记为主DSP和辅DSP，公共存储器包括用于存储FFT中各点的点描述符、旋转因子存表、关联点描述以及辅DSP结束标识的存储单元； 所述点描述符包括点的描述部分和数据部分，描述部分包括级描述和运算状态描述，级描述为点运算所属级的标识，运算状态描述为当前所属级运算是否完成的标识；数据部分为点的数据信息，包括实部和虚部Q ； 所述旋转因子存表包括每级运算所需的旋转因子； 所述关联点描述包括点运算所依赖的前一级的关联点； 所述辅DSP结束标识为，辅DSP运算任务完毕设置的结束标识，主DSP运算任务完毕后根据该标识判断整体运算是否结束。
2.根据权利要求1所述用于LTE的FFT异步交叠变换装置实现的FFT变换方法，其特征在于:包括以下步骤， 步骤I，起始部分，包括由主DSP根据点数对FFT中各点进行整序，并触发辅DSP开始运算； 步骤2，异步交叠流水过程，包括由主DSP和辅DSP分别进行奇数级和偶数级的计算，各级的计算包括以FFT中所有点分别为计算点进行处理，实现方式为主DSP和辅DSP分别执行如下步骤， 步骤201，依次取一个计算点并查询计算点的点描述符，判断计算点是否满足运算条件，包括从级描述中得知计算点是否属于上一级，从运算状态描述中得知计算点在上一级是否已计算， 当计算点属于上一级且已计算时满足运算条件，将该计算点的级描述设为当前级，运算状态描述设为未计算，进入步骤202 ； 如果计算点不满足运算条件则循环等待直至条件满足； 步骤202，查询关联点描述，根据关联点的点描述符检查关联点状态，判定关联点是否满足运算条件，包括从级描述中得知关联点是否属于上一级，从运算状态描述中得知关联点在上一级是否已计算， 当关联点属于上一级且已计算时满足运算条件，进入步骤203 ； 如果关联点不满足运算条件则循环等待直至条件满足； 步骤203，查询旋转因子存表获取旋转因子； 步骤204，运算计算点，运算完成后设置计算点的描述符中描述部分，包括设置运算状态描述为当前级运算完毕； 步骤205，如果当前级中所有点运算完毕则转入步骤206，否则返回步骤201依次取下一个计算点进行运算； 步骤206，如果主DSP或辅DSP未计算完自己分配的级数则返回步骤201对下一级的计算点进行处理，如果辅DSP计算完毕则设置结束标识，而主DSP计算完毕则进入步骤3的运算终结过程； 步骤3，最后主DSP根据辅DSP的结束标识来判断运算终结。
【文档编号】H04L27/26GK103685127SQ201310701900
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】张骞 申请人:武汉虹信通信技术有限责任公司