A variable-length FFT/IFFT processor design using single-memory architecture

단일메모리 구조의 가변길이 FFT/IFFT 프로세서 설계

This paper describes a design of variable-length FFT/IFFT processor for OFDM-based communication systems. The designed FFT/IFFT processor adopts the in-place single-memory architecture, and uses a hybrid structure of radix-4 and radix-2 DIF algorithms to accommodate FFT lengths of $N=64{\times}2^k$ ($0{\leq}k{\leq}7$). To achieve both memory size reduction and the improved SQNR, a two-step conditional scaling technique is devised, which conditionally scales the intermediate results of each computational stage. The performance analysis results show that the average SQNR's of 64~8,192-point FFT's are over 60-dB. The processor synthesized with a $0.35-{\mu}m$ CMOS cell library can operate with 75-MHz@3.3-V clock, and 64-point and 8,192-point FFT's can be computed in $2.55-{\mu}s$ and $762.7-{\mu}s$, respectively, thus it satisfies the specifications of wireless LAN, DMB, and DVB systems.

본 연구에서는 OFDM 기반 통신 시스템을 위한 가변길이 FFT/IFFT 프로세서를 설계하였다. 설계된 FFT/IFFT 프로세서는 $N=64{\times}2^k$ ($0{\leq}k{\leq}7$)의 8가지 크기에 대해 FFT/IFFT 연산이 가능하며, in-place 방식의 단일 메모리 구조를 기반으로 FFT 길이에 따라 radix-4와 radix-2 DIF 알고리듬의 혼합구조가 적용된다. 메모리 감소와 연산 정밀도 향상을 위해, 중간결과 값의 크기에 따른 2단계 조건적 스케일링 기법을 적용하여 설계되었다. 설계된 가변길이 FFT/IFFT 프로세서의 성능을 평가한 결과, 64점~8,192점 FFT 연산의 경우 평균 60-dB 이상의 정밀도를 가지며, $0.35-{\mu}m$ CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과 75-MHz@3.3-V의 클록주파수로 동작 가능한 것으로 평가되었다. 64점 FFT 연산에 $2.55-{\mu}s$가 소요되고, 8,192점 FFT 연산에 $762.7-{\mu}s$가 소요되어 OFDM 기반의 무선 랜, DMB, DVB 시스템의 요구조건을 만족한다.