A Variable-Length FFT/IFFT Processor for Multi-standard OFDM Systems

This paper describes a design of variable-length FFT/IFFT processor (VL_FCore) for OFDM-based multi-standard communication systems. The VL_FCore adopts in-place single-memory architecture, and uses a hybrid structure of radix-4 and radix-2 DIF algorithms to accommodate various FFT lengths in the range 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 VL_FCore synthesized with a $0.35-{\mu}m$ CMOS cell library has 23,000 gates and 32 Kbytes memory, and it can operate with 75-MHz@3.3-V clock. The 64-point and 8,192-point FFT's can be computed in $2.25-{\mu}s$ and $762.7-{\mu}s$, respectively, thus it satisfies the specifications of various OFDM-based systems.

다중표준 OFDM 시스템용 가변길이 FFT/IFFT 프로세서

다중 표준을 지원하는 OFDM 기반 통신 시스템용 가변길이 FFT/IFFT 프로세서 (VL_FCore)를 설계하였다. VL_FCore는 $N=64{\times}2^k\;(0{\leq}k{\leq}7)$의 8가지 길이의 FFT/IFFT를 선택적으로 연산할 수 있으며, in-place 방식의 단일 메모리 구조를 기반으로 FFT 길이에 따라 radix-4와 radix-2 DIF 알고리듬의 혼합구조가 적용된다. 중간 결과 값의 크기에 따른 2단계 조건적 스케일링 기법을 적용하여 메모리 크기 감소와 연산 정밀도 향상을 이루었다. 설계된 VL_FCore의 성능을 평가한 결과, 64점~8,192점 FFT 연산에 대해 평균 60 dB 이상의 SQNR 성능을 가지며, $0.35-{\mu}m$ CMOS 셀 라이브러리로 합성하여 23,000 게이트와 32 Kbytes의 메모리로 구현되었다. VL_FCore는 75-MHz@3.3-V의 클록으로 동작하며, 64점 FFT 연산에 $2.25-{\mu}s$, 8,192점 FFT 연산에 $762.7-{\mu}s$가 소요되어 다양한 OFDM 통신 시스템의 요구조건을 만족한다.