Design of area and power efficient FFT pipeline algorithms for OFDM systems

Résumé

La Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales (OFDM) es una técnica de modulación empleada en numerosos sistemas de comunicación. Las principales ventajas de esta modulación son su gran eficiencia espectral, que permite una elevada tasa de datos, y su robustez frente al multitrayecto. La demodulación y modulación OFDM recaen en la transformada rápida de Fourier o FFT y su inversa o IFFT, respectivamente. Es importante realizar un diseño optimizado de la FFT y la IFFT, ya que estos dos algoritmos se encuentran entre los elementos de mayor complejidad computacional en un sistema de comunicación OFDM. El objetivo principal de este trabajo de investigación es la mejora del proceso de diseño de la FFT para los sistemas de comunicación OFDM. Este trabajo se ha centrado en las arquitecturas en pipeline ya que ofrecen un buen equilibrio área-consumo-velocidad. Generalmente, los algoritmos de FFT se expresan mediante sumatorios o diagramas de flujo. Estas representaciones no ayudan al diseñador a entender el algoritmo de manera rápida y son difíciles de relacionar con su implementación hardware. En 2007 se propone una notación matricial que permite una representación unificada de los algoritmos de FFT. Además, esta notación proporciona al diseñador una visión rápida de la implementación. En este trabajo de investigación, se ha revisado y extendido esta propuesta como una representación compacta que mejora el proceso de diseño de la FFT. Se han derivado nuevas expresiones generales para diferentes algoritmos de FFT y arquitecturas en pipeline. El proceso de diseño de una FFT desde su notación matricial hasta su implementación hardware se ha llevado a cabo para dos sistemas OFDM diferentes: DVB-T2 y MB-OFDM UWB. Los cores resultantes son eficientes en área y consumo.