FPGA实现OFDM通信——FFT与IFFT(1)——C语言实现N点FFT

OFDM中调制使用IFFT,解调使用IFFT,在OFDM实现系统中,FFT和IFFT时必备的关键模块。在使用Xilinx的7系列FPGA(KC705)实现OFDM系统时,有以下几种选择:
(1)在Vivado中调用官方的FFT的IP核(AXI-Stream总线);
(2)在Vivado HLS中调用官方的FFT的IP核(内部FFT通信AXI-Stream总线),可以自己增加外部封装接口类型;
(3)Verilog编写FFT,很复杂,找到了一个1024点的并行流水线的,但是资源耗费太大,8192点时很难满足,不采用;
(4)使用HLS用C语言自己编写FFT,程序比较简单,开发快,但是我需要100M时钟下跑8192点FFT的时钟时序约束不够,跑不到100M;

最后还是选择使用HLS里面调用FFT的库,并且根据我们的项目需要,对其外部输入输出封装成一个AXI-Master接口,并且在Devcpp里面使用C语言实现(不考虑延时和资源消耗等)对比结果,发现基本一致。

本节主要讲Devcpp里的实现结果。

1.定义计算点数和复数类型
FPGA实现OFDM通信——FFT与IFFT(1)——C语言实现N点FFT_第1张图片
2.计算
(1)初始化蝶形因子;
(2)比特反转,变址运算;
(3)FFT蝶形循环计算;
(4)计算功率,输出结果;
在这里插入图片描述
3.结果验证
以100Hz的sin函数作为输入信号,幅值-1~1,输出功率最大值在p[100],趋近于1。
FPGA实现OFDM通信——FFT与IFFT(1)——C语言实现N点FFT_第2张图片

4.计算IFFT
(1)将输入的复数取共轭;
(2)调用FFT;
(3)对输出的数据取共轭;
完成。

最初始的sin信号如下:
FPGA实现OFDM通信——FFT与IFFT(1)——C语言实现N点FFT_第3张图片

经过FFT之后,对结果取共轭,并且缩小N点(8192)倍,再次调用FFT,对输出取共轭,得到IFFT结果如下:
FPGA实现OFDM通信——FFT与IFFT(1)——C语言实现N点FFT_第4张图片FPGA实现OFDM通信——FFT与IFFT(1)——C语言实现N点FFT_第5张图片

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