Common Sub-expression Sharing을 사용한 저면적 FFT 프로세서 구조

Abstract

이 논문에서는 저면적 256-point FFT 구조를 제안한다. 저면적 구현을 위하여 CSD(Canonic Signed Digit) 곱셈기 방식을 채택하여 구현하였다. CSD 곱셈기 방식을 효율적으로 적용하기 위해서는 곱셈연산의 가지 수가 적어야 하는데, 여러 알고리즘을 조사한 결과 Radix-<TEX>$4^2$</TEX> 알고리즘이 곱셈연산의 가지 수가 적음을 발견하였다. 따라서 제안 구조는 Radix-<TEX>$4^2$</TEX> DIF 알고리즘과 CSD 곱셈기 방식을 사용하였다. 즉 Radix-<TEX>$4^2$</TEX> 알고리즘을 사용하여 4개의 스테이지에서 사용되는 곱셈연산의 가지 수를 최소화한 후에 각각의 곱셈연산 블록은 CSD 곱셈기를 사용하여 구현하였다. CSD 곱셈기 구현에서 공통패턴을 공유하여 덧셈기의 수를 줄일 수 있는 CSS(Common Sub-expression Sharing) 기술을 사용하여 구현면적을 더욱 감소시켰다. 제안된 FFT 구조를 Verilog-HDL 코딩 후 합성하여 구현한 결과, Radix-4를 사용한 구조와 비교하여 복소 곱셈기 부분의 29.9%의 cell area 감소를 보였고 전체적인 256-point FFT 구조에 대한 비교에서는 12.54% cell area 감소를 보였다. In this paper, a low-area 256-point FFT structure is proposed. For low-area implementation CSD(Canonic Signed Digit) multiplier method is chosen. Because multiplication type should be less for efficient CSD multiplier application to the FFT structure, the Radix-<TEX>$4^2$</TEX> algorithm is chosen for those purposes. After, in the proposed structure, the number of multiplication type is minimized in each multiplication block, the CSD multipliers are applied for implementation of multiplication. Furthermore, in CSD multiplier implementation, cell-area is more reduced through common sub-expression sharing(CSS). The Verilog-HDL coding result shows 29.9% cell area reduction in the complex multiplication part and 12.54% cell area reduction in overall 256-point FFT structure comparison with those of the conventional structure.