随着5G时代的到来,人类的通信需求的延迟更低,场景更多。5G新基建是我国未来经济建设新风口。5G通信速度越来越快,传输带宽也越来越宽。目前各类通信技术发展中需解决的问题有很多,传输宽带是有限的,如何充分高效地利用有限的频带是一个重要的点。最新的5G NR(new radio)和IEEE802.11ax协议,它们的核心技术是正交频分复用技术(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing),它采用多个频谱相互重叠且相互正交的子载波进行信息传输,与传统的调制方式相比系统中的频谱利用率被提高了。其中FFT处理器是OFDM的计算核心,其运算结果直接关系到OFDM性能。而5G时代对OFDM系统中大点数FFT处理器具有新的要求,如低延时、高信噪比。而目前OFDM系统中大点数FFT处理器具有高延时、低信噪比的低性能,无法满足5G时代的需求。因此大点数低延时且高信噪比的高性能FFT处理器的研究对OFDM系统的设计和优化具有重要意义。本文首先介绍了OFDM系统的基本原理和经典架构,通过MATLAB软件仿真了OFDM发射和接收部分,同时分析了OFDM中FFT的需求,对FFT进行了定点仿真。设计了一种OFDM系统中高性能FFT ASIC(专用集成电路,Application Specific Integrated Circuit),可完成4096点的定点FFT运算,通过对比不同算法复杂度及硬件结构对性能的影响,采用了按频率抽取的基8 FFT算法和递归架构来实现该处理器。对FFT电路实现划分为6个子模块:计数控制模块、状态控制模块、地址产生模块、蝶形计算模块、旋转因子寻址模块以及改进的可变位宽模块。设计中首先对传统递归架构进行了改进,使用了7个ROM来存储旋转因子,使蝶形运算在1个周期完成,使蝶形运算不再空置。在对完成基8运算,进行了自适应整体截位方法的可变位宽单元设计,它是结合了截低位和高位饱和算法,在使用了自适应整体截位设计后信噪比达到46.3112d B,相对于截取低位算法和高位饱和算法得到的信噪比更高,双口RAM逻辑资源节省了42.9%。完成了子模块功能仿真。通过fixed定点C的FFT函数出来的结果和本设计的FFT处理器的结果输出进行对比,测试了RTL功能仿真,验证了其正确性。为了证明本设计的高性能指标,低延时和高信噪比。通过功能仿真延时结果与普通递归架构、相关文献比较,延迟2096个cycle相对较优,验证了低延时。在频率为100MHz的FPGA上运行时间为102.88?s。把RTL测试结果与MATLAB浮点函数FFT进行对比,在正弦波15MHz频点,150MHz采样率的单个加噪声的正弦波的情况下信噪比为53.98d B;在1200振幅宽带信号的情况下信噪比为44.68d B,性能较好,验证了高信噪比。通过synopsys的Design Compiler进行逻辑综合和静态时序分析(STA,Static Timing Analysis),最后得到的面积为0.46mm~2,功耗为95.03m W且满足STA的要求,验证了低面积和可行性。实验结果表明,本文设计的OFDM系统中高性能FFT处理器在延时上,信噪比上都满足了OFDM系统中高性能FFT处理器的要求。论文提出的OFDM系统高性能FFT ASIC设计,对进一步研究FFT处理器具有重要的意义。