數字頻率信號校正的FPGA實(shí)現
一般情況下,當旋轉的次數足夠大時(shí),Ki一般為常數。由于在實(shí)現時(shí),可在最終的計算結果中再乘以這一常數,所以,可以去掉式(3)中的Ki,這樣,迭代方程就僅含移位和加法運算,從而大大的簡(jiǎn)化了FPGA的實(shí)現復雜性。由于還需要一個(gè)方程決定di的符號,引入變量zi表示每次旋轉預定角度的累加值:
這樣,CORDIC算法的迭代方程可表示為:
其最終結果為:
在頻偏校正電路中,通常需要根據給定相位θ產(chǎn)生余弦信號cosθ和正弦信號sinθ。為了產(chǎn)生標準且無(wú)放大的正弦和余弦信號,可令輸入向量的y分量(即yo)為0,x分量(即xo)為1/An,這樣,式(6)就可簡(jiǎn)化為:
可見(jiàn),經(jīng)過(guò)上述處理就可將輸入相位zo轉換為標準的正弦和余弦信號。
用FPGA實(shí)現CORDIC算法,最常用的方法有迭代算法和基于流水線(xiàn)的算法。CORDIC迭代算法只有一級迭代單元,在系統時(shí)鐘的驅動(dòng)下,可將迭代單元的輸出作為本級的輸入,并通過(guò)同一級迭代完成計算。迭代算法的硬件開(kāi)銷(xiāo)很小,但完成一次CORDIC運算需要多個(gè)時(shí)鐘周期,其運算速度相對較慢。
在CORDIC流水線(xiàn)結構算法中,每一級CORDIC迭代運算都使用單獨的運算單元,當流水線(xiàn)填滿(mǎn)之后,每個(gè)時(shí)鐘周期都馬上會(huì )計算出一組結果,所以計算速度很快。
雖然流水線(xiàn)結構算法的計算速度很快,但其精度會(huì )受到流水線(xiàn)級數的限制。而要提高精度,就必須增加流水線(xiàn)級數,從而增大硬件開(kāi)銷(xiāo),因此,流水線(xiàn)級數的選擇要兼顧速度和精度的要求。
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