[논문]동적 스케일링에 기반한 낮은 복잡도의 2048 포인트 파이프라인 FFT 프로세서

김지훈

doi:10.7471/ikeee.2021.25.4.697

동적 스케일링에 기반한 낮은 복잡도의 2048 포인트 파이프라인 FFT 프로세서
2048-point Low-Complexity Pipelined FFT Processor based on Dynamic Scaling 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.25 no.4, 2021년, pp.697 - 702

김지훈 (Dept. of Electrical and Information Eng., SeooulTech)

초록
AI-Helper

고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)은 다양한 응용처에서 널리 사용되는 주요 신호처리 블록이다. 일반적으로 1024 포인트 이상의 긴 FFT 처리의 경우 높은 SQNR(Signal-to-Quantization Ratio)를 유지하면서도 낮은 하드웨어 복잡도의 구현이 매우 중요하다. 본 논문에서는 낮은 복잡도의 FFT 알고리즘과 간단한 동적스케일링 기법을 제시한다. 이를 통해 2048 포인트 FFT연산에 대해서 널리 알려진 radix-2 알고리즘에 비해 곱셉기의 수를 절반으로 줄일 수 있으며, 또한 twiddle factor를 저장하기 위해 필요한 테이블의 크기를 radix-2 및 radix-2² 알고리즘에 비해 각각 35% 및 53%로 축소할 수 있다. 그리고 내부 데이터의 폭을 점진적으로 늘리지 않고서도 55dB 이상의 높은 SQNR을 달성하는 것을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Fast Fourier Transform (FFT) is a major signal processing block being widely used. For long-point FFT processing, usually more than 1024 points, its low-complexity implementation becomes very important while retaining high SQNR (Signal-to-Quantization Noise Ratio). In this paper, we present a low-complexity FFT algorithm with a simple dynamic scaling scheme. For the 2048-point pipelined FFT processing, we can reduce the number of general multipliers by half compared to the well-known radix-2 algorithm. Also, the table size for twiddle factors is reduced to 35% and 53% compared to the radix-2 and radix-22 algorithms respectively, while achieving SQNR of more than 55dB without increasing the internal wordlength progressively.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. Signal flow graphs of 16-point FFT. (a) Radix-2² algorithm and (b) the proposed algorithm. 그림 1. 16 포인트 FFT에 대한 Signal flow graph 비교 (a) radix-2² 알고리즘 및 (b) 제안하는 알고리즘
$Fig. 2. Low-complexity constant multiplier for <TEX>$W_{2048}^{1}$</TEX>. 그림 2. <TEX>$W_{2048}^{1}$</TEX> 곱셈기에 대한 낮은 복잡도 구현$ 그림 Fig. 2. Low-complexity constant multiplier for $W_{2048}^{1}$. 그림 2. $W_{2048}^{1}$ 곱셈기에 대한 낮은 복잡도 구현
그림 Fig. 3. SDF pipeline architecture for the proposed 2048-point FFT processor. 그림 3. 제안하는 2048 포인트 FFT 프로세서의 SDF 파이프라인 구조
표 Table 1. Hardware complexity comparison for 2048-point FFT. 표 1. 2048 포인트 FFT에 대한 하드웨어 복잡도 비교
표 Table 2. Data scaling configuration. 표 2. 데이터 스케일링 기법
그림 Fig. 4. (a) Multiply unit with simple dynamic scaling and (b) data format with tag value. 그림 4. (a) 간단한 동적 스케일링 기법을 포함한 butterfly 곱셈기 및 (b) tag값을 포함한 데이터 포맷
그림 Fig. 5. Butterfly unit with tag processing. 그림 5. Tag값을 고려한 butterfly 연산기
표 Table 3. SQNR and internal data bitwidth. 표 3. 각 스테이지별 비트폭 및 SQNR

참고문헌 (8)

S. He and M. Torkelson, "Design and Implementation of a 1024-point pipeline FFT processor," in Proc. IEEE Custom Integrated Circuits. Conf., pp.131-134, 1998. DOI: 10.1109/CICC.1998.694922
S. He and M. Torkelson, "Designing pipeline FFT processor for OFDM (de)modulation," in Proc. IEEE URSI Int. Symp. Signals, Syst. Electron., pp. 257-262, 1998. DOI: 10.1109/ISSSE.1998.738077
L. Pang, et al., "Design and Implementation of High Performance FFT Processor with Radix-2 k Algorithm," in Proc. IEEE International Conference on Signal, Information and Data Processing, 2019. DOI: 10.1109/ICSIDP47821.2019.9173055
J. W. Cooley and J. W. Tukey, "An algorithm for the machine computation of the complex Fourier series," Math. Computation. vol.19, pp.297-301, 1965. DOI: 10.1090/S0025-5718-1965-0178586-1

상세보기
I. C. Park, W. H. Son, and J. H. Kim., "Twiddle Factor Transformation for Pipelined FFT Processing," in Proc. IEEE International Conference on Computer Design, 2007. DOI: 10.1109/ICCD.2007.4601872
T. Nguyen and H. Lee, "Shared CSD complex constant multiplierfor parallel FFT processors," in Proc. International SoC Design Conference, 2015. DOI: 10.1109/ISOCC.2015.7401648
Y. W. Lin, H. Y. Liu and C. Y. Lee, "A 1-GS/s FFT/IFFT Processor for UWB Applications," IEEE J. Solid-State Circuits, vol.40, no.8, pp.1726-1735, 2005. DOI: 10.1109/JSSC.2005.852007

상세보기
David Elam and Cesar Iovescu, "A Block Floating Point Implementation for an N-Point FFT on the TMS320C55x DSP," Application Report, SPRA948, Texas Instruments, 2003.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증