Han, Wei;Erdogan, Ahmet T.;Arslan, Tughrul;Hasan, Mohd.
ETRI Journal
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v.30
no.3
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pp.451-460
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2008
Recently, the power consumption of integrated circuits has been attracting increasing attention. Many techniques have been studied to improve the power efficiency of digital signal processing units such as fast Fourier transform (FFT) processors, which are popularly employed in both traditional research fields, such as satellite communications, and thriving consumer electronics, such as wireless communications. This paper presents solutions based on parallel architectures for high throughput and power efficient FFT cores. Different combinations of hybrid low-power techniques are exploited to reduce power consumption, such as multiplierless units which replace the complex multipliers in FFTs, low-power commutators based on an advanced interconnection, and parallel-pipelined architectures. A number of FFT cores are implemented and evaluated for their power/area performance. The results show that up to 38% and 55% power savings can be achieved by the proposed pipelined FFTs and parallel-pipelined FFTs respectively, compared to the conventional pipelined FFT processor architectures.
This paper presents the architecture design of a high-speed, low-complexity 128-point radix-$2^4$ FFT processor for ultra-wideband (UWB) systems. The proposed high-speed, low-complexity FFT architecture can provide a higher throughput rate and low hardware complexity by using 2-parallel data-path scheme and single-path delay-feedback (SDF) structure. This paper presents the key ideas applied to the design of high-speed, low-complexity FFT processor, especially that for achieving high throughput rate and reducing hardware complexity. The proposed FFT processor has been designed and implemented with the 0.18-m CMOS technology in a supply voltage of 1.8 V. The throughput rate of proposed FFT processor is up to 1 Gsample/s while it requires much smaller hardware complexity.
The third-party FFT IP cores available in today's markets do not provide the desired speed demands for optical communication. This study deals with the design and implementation of a 256-point Radix-4 100 Gbit/s FFT, where computational steps are reconsidered and optimized for high-speed applications, such as radar and fiber optics. Alternative methods for FFT implementation are investigated and Radix-4 is decided to be the optimal solution for our fully parallel FPGA application. The algorithms that we will implement during the development phase are to be tested on a Xilinx Virtex-6 FPGA platform. The proposed FFT core has a fully parallel architecture with a latency of nine clocks, and the target clock rate is 312.5 MHz.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.52
no.3
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pp.75-81
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2015
This paper proposed the new eight-parallel MDC FFT processor using the eight-parallel MDC architecture and the efficient scheduling scheme. The proposed FFT processor supports the 256-point FFT based on the modified radix-$2^6$ FFT algorithm. The proposed scheduling scheme can reduce the number of complex multipliers from eight to six without increasing delay buffers and computation cycles. Moreover, the proposed FFT processor can be used in OFDM systems required high throughput and low hardware complexity. The proposed FFT processor has been designed and implemented with a 90nm CMOS technology. The experimental result shows that the area of the proposed FFT processor is $0.27mm^2$. Furthermore, the proposed eight-parallel MDC FFT processor can achieve the throughput rate up to 2.7 GSample/s at 388MHz.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.36
no.3C
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pp.175-182
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2011
This paper presents a novel eight-parallel 128/256-point mixed-radix multi-path delay commutator (MRMDC) FFT/IFFT processor for orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) systems. The proposed FFT architecture can provide a high throughput rate and low hardware complexity by using an eight-parallel data-path scheme, a modified mixed-radix multi-path delay commutator structure and an efficient scheduling scheme of complex multiplications. The efficient scheduling scheme can reduce the number of complex multipliers at the second stage from 88 to 40. The proposed FFT/IFFT processor has been designed and implemented with the 90nm CMOS technology. The proposed eight-parallel FFT/IFFT processor can provide a throughput rate of up to 27.5Gsample/s at 430MHz.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.8
no.3
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pp.570-576
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2004
In this paper, we design the IFFT/FFT (Inverse fast Fourier Transform/Fast Fourier Transform) modules for IEEE 802.11a-1999, which is a standard of the High-speed Wireless LAN using the OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). The designed IFFT/FFT is the 64-point FFT to be compatible with IEEE 802.11a and the pipelined architecture which needs neither serial-to-parallel nor parallel-to-serial converter. We compare four types of IFFT/FFT modules for the hardware complexity and operation : R22SDF (Radix-2 Single-path Delay feedback), the R2SDF (Radix-2 Single-path Delay feedback), R2SDF (Radix-4 Single-path Delay Feedback), and R4SDC (Radix-4 Single-path Delay Commutator). In order to minimize the error, we design the IFFT/FFT module to operate with additional decimal parts after butterfly operation. In case of the R22SDF, the IFFT/FFT module has 44,747 gate counts excluding RAMs and the minimized error rate as compared with other types. And we know that the R22SDF has a small hardware structure as compared with other types.
This paper proposes the architecture of UWB OFDM communication system. More high data rate is requested in the 128-point FFT/IFFT of the UWB OFDM communication system than the conventional communication systems. So, the proposed architecture uses pipeline and parallel architecture. For a highly efficient architecture, the optimal clipping power and the input quantization bits are found in simulation. The hardware complexity of the proposed architecture is presented is consideration of Adder, Register and Complex Multiplier.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.12
no.12
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pp.2140-2145
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2008
We design and synthesize a 128-point FFT processor for multi-band OFDM, which can be applied to a UWB transceiver. The structure of a 128-point FFT processor is based on a Radix-2 FFT algorithm and a R2SDF pipeline architecture. The algorithm is efficiently modeled in VHDL and the result is simulated using Modelsim. Finally, they are synthesized on Xilinx Vertex-II FPGA, and an operational frequency of 18.7MHz has been obtained. It is expected that the proposed 128-point FFT processor can be applied to an entire FFT block as one of parallel processed FFTs. In order to obtain the enhanced maximum frequency of operation, we design the FFT module consisting of four 128-point FFT processors for parallel process. As a result, we achieve the performance requirement of computing the FFT module in multi-band OFDM symbol timing in 90nm ASIC process.
In this paper, we present a fast Fourier transform (FFT) processor with four parallel data paths for multiband orthogonal frequency-division multiplexing ultra-wideband systems. The proposed 128-point FFT processor employs both a modified radix-$2^4$ algorithm and a radix-$2^3$ algorithm to significantly reduce the numbers of complex constant multipliers and complex booth multipliers. It also employs substructure-sharing multiplication units instead of constant multipliers to efficiently conduct multiplication operations with only addition and shift operations. The proposed FFT processor is implemented and tested using 0.18 ${\mu}m$ CMOS technology with a supply voltage of 1.8 V. The hardware- efficient 128-point FFT processor with four data streams can support a data processing rate of up to 1 Gsample/s while consuming 112 mW. The implementation results show that the proposed 128-point mixed-radix FFT architecture significantly reduces the hardware cost and power consumption in comparison to existing 128-point FFT architectures.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.46
no.2
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pp.15-23
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2009
This paper presents a novel high-speed, low-complexity flexible 128/64-point $radix-2^4$ FFT/IFFT processor for the applications in high-throughput MIMO-OFDM systems. The high radix multi-path delay feed-back (MDF) FFT architecture provides a higher throughput rate and low hardware complexity by using a four-parallel data-path scheme. The proposed processor not only supports the operation of FFT/IFFT in 128-point and 64-point but can also provide a high data processing rate by using a four-parallel data-path scheme. Furthermore, the proposed design has a less hardware complexity compared with traditional 128/64-point FFT/IFFT processors. Our proposed processor has a high throughput rate of up to 560Msample/s at 140MHz while requiring much smaller hardware expenditure satisfying IEEE 802.11n standard requirements.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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