A single-memory based FFT/IFFT core generator for OFDM modulation/demodulation

OFDM 변복조를 위한 단일 메모리 구조의 FFT/IFFT 코어 생성기

This paper describes a core generator (FFT_Core_Gen) which generates Verilog HDL models of 8 different FFT/IFFT cores with $N=64{\times}2^k$($0{\leq}k{\leq}7$ for OFDM-based communication systems. The generated FFT/IFFT cores are based on in-place single memory architecture, and use a hybrid structure of radix-4 and radix-2 DIF algorithm to accommodate various FFT lengths. To achieve both memory reduction and the improved SQNR, a conditional scaling technique is adopted, which conditionally scales the intermediate results of each computational stage, and the internal data and twiddle factor has 14 bits. The generated FFT/IFFT cores have the SQNR of 58-dB for N=8,192 and 63-dB for N=64. The cores synthesized with a $0.35-{\mu}m$ CMOS standard cell library can operate with 75-MHz@3.3-V, and a 8,192-point FFT can be computed in $762.7-{\mu}s$, thus the cores satisfy the specifications of wireless LAN, DMB, and DVB systems.

본 논문에서는 OFDM 기반의 통신 시스템용 FFT/IFFT 코어 생성기(FFT_Core_Gen)를 구현하였다. FFT_Core_Gen은 $N=64{\times}2^k$($0{\leq}k{\leq}7$)의 8가지 FFT/IFFT 코어의 Verilog-HDL 코드를 생성한다. 생성되는 FFT/IFFT 코어는 in-place 방식의 단일 메모리 구조를 기반으로 하며, FFT 길이에 따라 radix-4와 radix-2 DIF 알고리듬의 혼합 구조가 적용된다. 또한, 메모리 감소와 연산 정밀도 향상을 위하여 중간 결과값의 크기에 따른 조건적 스케일링이 연산 stage 단위로 적용되도록 하였으며, 내부 데이터와 격자계수는 각각 14비트를 사용한다. FFT_Core_Gen에서 생성되는 FFT/IFFT 코어의 연산 정밀도는 최소 58-dB (N=8,192)에서부터 최대 63-dB (N=64)의 SQNR을 갖는다. 생성되는 코어를 $0.35-{\mu}m$ CMOS 표준 셀로 합성한 결과 75-MHz@3.3-V의 속도로 동작 가능하여 64점 FFT 연산에 $2.55-{\mu}s$가 소요되고, 8192점 FFT 연산에 $762.7-{\mu}s$가 소요되어 OFDM 기반의 무선 랜, DMB, DVB 시스템의 요구조건을 만족한다.