A Design of FFT/IFFT Core with R2SDF/R2SDC Hybrid Structure For Terrestrial DMB Modem

This paper describes a design of FFT/IFFT Core(FFT256/2k), which is an essential block in terrestrial DMB modem. It has four operation modes including 256/512/1024/2048-point FFT/IFFT in order to support the Eureka-147 transmission modes. The hybrid architecture, which is composed of R2SDF and R2SDC structure, reduces memory by $62\%$ compared to R2SDC structure, and the SQNR performance is improved by TS_CBFP(Two Step Convergent Block Floating Point). Timing simulation results show that it can operate up to 50MHz(a)2.5-V, resulting that a 2048-point FFT/IFFT can be computed in 41-us. The FFT256/2k core designed in Verilog-HDL has about 68,400 gates and 58,130 RAM. The average power consumption estimated using switching activity is about 113-mW, and the total average SQNR of over 50-dB is achieved. The functionality of the core was fully verified by FPGA implementation.

지상파 DMB 모뎀용 R2SDF/R2SDC 하이브리드 구조의 FFT/IFFT 코어 설계

본 논문에서는 지상파 DMB 단말기 모뎀의 핵심 기능블록으로 사용되는 FFT/IFFT 코어(FFT256/2k)를 설계하였다. 설계된 코어는 Eureka-147 전송 규격에 명시된 4가지 전송모드를 지원할 수 있도록 256/512/1204/2048점 FFT/IFFT를 선택적으로 수행하도록 설계되었다. R2SDF와 R2SDC 구조를 혼합하여 적용함으로써 메모리 용량을 최소화 하였으며, R2SDC 단일 구조로 구현한 경우에 비해 메모리 크기를 약 $62\%$ 감소시켰다. 또한 TS_CBFP(Two Step Convergent Block Floating Point)를 사용하여 SQNR를 향상시켰으며, 50MHz(a)2.5-V로 동작하는 경우 2048점 FFT/IFFT 연산에 $41-\;{\mu}s$가 소요되었다 Verilog-HDL로 설계된 코어는 $0.25-\;{\mu}m$ CMOS Cell 라이브러리로 합성한 결과 약 68,400개의 게이트와 58,130 비트의 메모리로 구현되었으며, switching activity를 산출하여 전력소모를 측정한 결과 2048점 FFT의 경우 113-mW의 전력을 소모하는 것으로 추정되었다. 설계된 코어를 FPGA에 구현하여 동작시킨 결과 정상 동작을 검증하였으며, 전체 평균 50-dB 이상의 SQNR 성능을 보였다.