The discrete Fourier transform (DFT) is widely employed for multi-beam digital beamforming. The DFT can be efficiently implemented through the use of fast Fourier transform (FFT) algorithms, thus reducing chip area, power consumption, processing time, and consumption of other hardware resources. This paper proposes three new hybrid DFT 1024-point DFT approximations and their respective fast algorithms. These approximate DFT (ADFT) algorithms have significantly reduced circuit complexity and power consumption compared to traditional FFT approaches while trading off a subtle loss in computational precision which is acceptable for digital beamforming applications in RF antenna implementations. ADFT algorithms have not been introduced for beamforming beyond $N = 32$, but this paper anticipates the need for massively large adaptive arrays for future 5G and 6G systems. Digital CMOS circuit designs for the ADFTs show the resulting improvements in both circuit complexity and power consumption metrics. Simulation results show similar or lower critical path delay with up to 48.5% lower chip area compared to a standard Cooley-Tukey FFT. The time-area and dynamic power metrics are reduced up to 66.0%. The 1024-point ADFT beamformers produce signal-to-noise ratio (SNR) gains between 29.2--30.1 dB, which is a loss of $\le$ 0.9 dB SNR gain compared to exact 1024-point DFT beamformers (worst case) realizable at using an FFT.


翻译:离散的Fleier变换法(DFT)被广泛用于多波束数字波形。 DFT可以通过快速的Fourier变换算法(FFT)来高效实施,从而减少芯片面积、电耗、处理时间和其他硬件资源的消耗。本文建议了三种新的混合DFT 1024点DFT近似值及其各自的快速算法。这些近似DFT(ADFT)算法与传统的FFFT方法相比,大大降低了电路复杂度和电耗,同时交换了计算精确度的细微损失,而数字FFTT的精确度在FFT执行中是可以接受的。ADFT没有为超过$=320美元而引入ADFT的成型算法,但本文预计未来5G和6G系统需要大规模大型适应阵列。ADFTFT(AFFFF)的数码CS电路路程设计显示电路复杂度和电力消耗度测量度的改进。模拟结果显示,与标准FFFTFT值为48.5%-T2-TFT值为48.5%-T的低48.5-T值区域与标准相比,低于480-TFS-29。在10Bxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx上,在10xxxxxxx上将减少。

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