tailieunhanh - Thiết kế FFT 2048-điểm trên FPGA dựa trên thuật toán CORDIC xoay góc thích nghi với độ chính xác dấu chấm động đơn

Ở bài báo này, thiết kế FFT 2048-điểm dựa trên thuật toán CORDIC xoay góc thích nghi với độ chính xác dấu chấm động đơn được thực thi trên FPGA. Thiết kế được xây dựng và kiểm tra trên chip FPGA Stratix V của Altera. Thực nghiệm trên FPGA cho tần số tối đa 102,55 MHz, hiệu suất 8424,382 FFTs/s, có nghĩa trong một giây thiết kế này sẽ thực thi được khoảng 8424 lần 2048-điểm FFT, tài nguyên tiêu tốn là ALUTs và thanh ghi. Kết quả cho ra độ chính xác 5,889E-06 sai số toàn phương trung bình (Mean-Square-Error - MSE). | Science & Technology Development, Vol 20, Thiết kế FFT 2048-điểm trên FPGA dựa trên thuật toán CORDIC xoay góc thích nghi với độ chính xác dấu chấm động đơn • • • • Trương Thị Như Quỳnh Võ Thị Phương Thảo Hoàng Trọng Thức Lê Đức Hùng Trường Đại Học khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM (Bài nhận ngày 26 tháng 12 năm 2016, nhận đăng ngày 30 tháng 10 năm 2017) TÓM TẮT Ở bài báo này, thiết kế FFT 2048-điểm dựa trên thuật toán CORDIC xoay góc thích nghi với độ chính xác dấu chấm động đơn được thực thi trên FPGA. Thiết kế được xây dựng và kiểm tra trên chip FPGA Stratix V của Altera. Thực nghiệm trên FPGA cho tần số tối đa 102,55 MHz, hiệu suất 8424,382 FFTs/s, có nghĩa trong một giây thiết kế này sẽ thực thi được khoảng 8424 lần 2048-điểm FFT, tài nguyên tiêu tốn là ALUTs và thanh ghi. Kết quả cho ra độ chính xác 5,889E-06 sai số toàn phương trung bình (Mean-Square-Error - MSE). Từ khóa: FFT, CORDIC xoay góc thích nghi, dấu chấm động đơn MỞ ĐẦU Năm 1965, Cooley và Tukey lần đầu tiên giới thiệu về mô hình Fast Fourier Transform (FFT) [1], một phương pháp tính nhanh của Discrete Fourier Transform (DFT). Ngày nay, biến đổi FFT và biến đổi ngược IFFT được xem là cốt lõi và được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền thông và xử lý tín hiệu số. Các ứng dụng có thể kể đến như WiMax [2], 3GGPLTE [3], trong hệ thống truyền thông đa phương tiện MIMO [4], CDMA [5], hay xử lý tín hiệu SAR trong các ứng dụng ra-đa. Tuy nhiên, thuật toán FFT truyền thống không đủ để đáp ứng các yêu cầu cao như hiện nay. Thuật toán FFT dấu chấm tĩnh truyền thống cho tỉ lệ lỗi thấp, tốc độ cao và chi phí thấp. Bên cạnh đó, khi thực hiện chúng sẽ bỏ qua các bit có trọng số thấp nhất (Least Significant Bit - LSB) trong tính toán. Điều này phù hợp với các ứng dụng không đòi hỏi độ chính xác cao như các hệ thống về âm thanh, truyền thông DVB-T/DVB, WLAN [6]. Tuy nhiên, các hệ thống ngày nay Trang 172 không chỉ cần độ chính xác cao mà còn đòi hỏi miền dữ liệu lớn như các hệ thống