第1章 數字通信及FPGA概述 1
1.1 數字通信係統概述 2
1.1.1 數字通信的一般處理流程 2
1.1.2 本書討論的通信係統模型 4
1.1.3 數字通信的特點及優勢 5
1.1.4 數字通信的發展概述 7
1.2 數字通信中的幾個基本概念 10
1.2.1 與頻譜相關的概念 10
1.2.2 帶寬是如何定義的 13
1.2.3 采樣與頻譜搬移 16
1.2.4 噪聲與信噪比 19
1.3 FPGA的基礎知識 21
1.3.1 從晶體管到FPGA 21
1.3.2 FPGA的發展趨勢 24
1.3.3 FPGA的組成結構 26
1.3.4 FPGA的工作原理 30
1.4 FPGA與其他處理平颱的比較 31
1.4.1 ASIC、DSP及ARM的特點 32
1.4.2 FPGA的特點及優勢 33
1.5 XILINX器件簡介 34
1.5.1 XILINX器件概況 34
1.5.2 Spartan係列器件 36
1.5.3 Virtex係列器件 37
1.6 小結 39
參考文獻 39
第2章 設計語言及環境介紹 41
2.1 HDL語言簡介 42
2.1.1 HDL語言的特點及優勢 42
2.1.2 選擇VHDL還是Verilog 43
2.2 VHDL語言基礎 44
2.2.1 程序結構 45
2.2.2 數據類型 47
2.2.3 數據對象 50
2.2.4 運算符 50
2.2.5 VHDL語句 55
2.3 FPGA開發工具及設計流程 60
2.3.1 ISE開發套件 60
2.3.2 Modelsim仿真軟件 64
2.3.3 Synplicity綜閤軟件 66
2.3.4 FPGA設計流程 68
2.4 MATLAB軟件 70
2.4.1 MATLAB軟件簡介 70
2.4.2 常用的信號處理函數 73
2.5 MATLAB與ISE的數據交換 79
2.6 小結 80
參考文獻 80
第3章 FPGA實現數字信號處理基礎 81
3.1 FPGA中數的錶示 82
3.1.1 萊布尼茲與二進製 82
3.1.2 定點數錶示 83
3.1.3 浮點數錶示 84
3.2 FPGA中數的運算 87
3.2.1 加/減法運算 87
3.2.2 乘法運算 90
3.2.3 除法運算 92
3.2.4 有效數據位的計算 93
3.3 有限字長效應 95
3.3.1 字長效應的産生因素 95
3.3.2 A/D變換的字長效應 96
3.3.3 係統運算中的字長效應 97
3.4 FPGA中的常用處理模塊 99
3.4.1 乘法器模塊 99
3.4.2 除法器模塊 104
3.4.3 浮點運算模塊 107
3.4.4 濾波器模塊 109
3.4.5 數字頻率器模塊 111
3.5 小結 113
參考文獻 113
第4章 濾波器的MATLAB與FPGA實現 115
4.1 濾波器概述 116
4.1.1 濾波器的分類 116
4.1.2 濾波器的特徵參數 118
4.2 FIR與IIR濾波器的原理 118
4.2.1 FIR濾波器原理 118
4.2.2 IIR濾波器原理 120
4.2.3 IIR與FIR濾波器的比較 120
4.3 FIR濾波器的MATLAB設計 121
4.3.1 采用fir1函數設計 121
4.3.2 采用kaiserord函數設計 124
4.3.3 采用fir2函數設計 124
4.3.4 采用firpm函數設計 126
4.4 IIR濾波器的MATLAB設計 128
4.4.1 采用butter函數設計 128
4.4.2 采用cheby1函數設計 129
4.4.3 采用cheby2函數設計 130
4.4.4 采用ellip函數設計 130
4.4.5 采用yulewalk函數設計 131
4.4.6 幾種設計函數的比較 131
4.5 濾波器設計分析工具 133
4.6 FIR濾波器的FPGA實現 134
4.6.1 量化濾波器係數 134
4.6.2 FIR濾波器的實現結構 136
4.6.3 采用IP核實現FIR濾波器 140
4.6.4 MATLAB仿真測試數據 146
4.6.5 測試激勵的VHDL設計 147
4.6.6 FPGA實現後的仿真測試 149
4.7 IIR濾波器的FPGA實現 150
4.7.1 IIR濾波器的結構形式 150
4.7.2 量化級聯型結構的係數 153
4.7.3 級聯型結構的FPGA實現 156
4.7.4 FPGA實現後的測試仿真 160
4.8 小結 161
參考文獻 161
第5章 ASK調製解調技術的實現 163
5.1 ASK信號的調製解調原理 164
5.1.1 二進製振幅調製信號的産生 164
5.1.2 二進製振幅調製信號的解調 165
5.1.3 二進製振幅調製係統的性能 167
5.1.4 多進製振幅調製 168
5.2 ASK調製信號的MATLAB仿真 168
5.3 ASK調製信號的FPGA實現 171
5.3.1 FPGA實現模型及參數說明 171
5.3.2 ASK調製信號的VHDL設計 173
5.3.3 FPGA實現後的仿真測試 174
5.4 ASK解調技術的MATLAB仿真 176
5.5 ASK解調技術的FPGA實現 178
5.5.1 FPGA實現模型及參數說明 178
5.5.2 ASK信號解調的VHDL設計 178
5.5.3 FPGA實現後的仿真測試 180
5.6 符號判決門限的FPGA實現 182
5.6.1 確定ASK解調後的判決門限 182
5.6.2 判決門限模塊的VHDL設計 183
5.6.3 FPGA實現後的仿真測試 185
5.7 鎖相環位同步技術的FPGA實現 185
5.7.1 位同步技術的工作原理 185
5.7.2 位同步頂層模塊的VHDL設計 188
5.7.3 雙相時鍾信號的VHDL設計 190
5.7.4 鑒相模塊的VHDL設計 191
5.7.5 控製模塊的VHDL設計 193
5.7.6 分頻模塊的VHDL設計 195
5.7.7 FPGA實現後的仿真測試 195
5.8 ASK解調係統的FPGA實現及仿真 196
5.8.1 完整解調係統的VHDL設計 196
5.8.2 完整係統的仿真測試 198
5.9 小結 200
參考文獻 201
第6章 FSK調製解調技術的實現 203
6.1 FSK信號的調製解調原理 204
6.1.1 FSK信號的時域錶示 204
6.1.2 相關係數與頻譜特性 205
6.1.3 非相乾解調原理 207
6.1.4 相乾解調原理 208
6.1.5 解調方法的應用條件分析 210
6.2 FSK調製解調的MATLAB仿真 211
6.2.1 不同調製度的FSK信號仿真 211
6.2.2 非相乾解調FSK仿真 212
6.2.3 相乾解調FSK仿真 217
6.3 FSK調製信號的FPGA實現 220
6.3.1 FSK信號的産生方法 220
6.3.2 FSK調製信號的VHDL設計 221
6.3.3 FPGA實現後的仿真測試 223
6.4 FSK解調的FPGA實現 224
6.4.1 解調模型及參數設計 224
6.4.2 解調FSK信號的VHDL設計 225
6.4.3 FPGA實現後的仿真測試 229
6.5 MSK信號産生原理 231
6.5.1 MSK信號時域特徵 231
6.5.2 MSK信號頻譜特性 232
6.5.3 MSK信號的産生方法 233
6.6 MSK調製信號的FPGA實現 235
6.6.1 實例參數及模型設計 235
6.6.2 MSK調製信號的VHDL設計及仿真 235
6.7 MSK解調原理 237
6.7.1 延遲差分解調 237
6.7.2 平方環相乾解調 238
6.8 MSK解調的MATLAB仿真 239
6.8.1 仿真模型及參數說明 239
6.8.2 平方環解調MSK的MATLAB仿真 240
6.9 平方環的FPGA實現 242
6.9.1 鎖相環的工作原理 243
6.9.2 平方環的工作原理 246
6.9.3 平方環路性能參數設計 247
6.9.4 平方環的VHDL設計 249
6.9.5 FPGA實現後的仿真測試 253
6.10 MSK解調的FPGA實現 255
6.10.1 MSK解調環路參數設計 255
6.10.2 頂層模塊的VHDL設計 256
6.10.3 脈衝成形及解調模塊的VHDL設計 260
6.10.4 FPGA實現後的仿真測試 262
6.11 小結 264
參考文獻 265
第7章 PSK調製解調技術的實現 267
7.1 DPSK信號的調製解調原理 268
7.1.1 DPSK信號的調製原理 268
7.1.2 Costas環解調DPSK信號 269
7.1.3 DPSK調製解調的MATLAB仿真 271
7.2 DPSK解調的FPGA實現 274
7.2.1 環路性能參數設計 274
7.2.2 Costas環的VHDL設計 275
7.2.3 FPGA實現後的仿真測試 279
7.3 DQPSK信號的調製解調原理 279
7.3.1 QPSK信號的調製原理 279
7.3.2 雙比特碼元差分編解碼原理 281
7.3.3 DQPSK信號解調原理 282
7.3.4 DQPSK調製解調的MATLAB仿真 285
7.4 DQPSK調製信號的FPGA實現 288
7.4.1 差分編/解碼的VHDL設計 288
7.4.2 DQPSK調製信號的VHDL設計 292
7.5 DQPSK解調的FPGA實現 296
7.5.1 極性Costas環的VHDL設計 296
7.5.2 FPGA實現後的仿真測試 300
7.5.3 調整跟蹤策略獲取良好的跟蹤性能 301
7.5.4 完整的DQPSK解調係統設計 302
7.5.5 DQPSK解調係統的仿真測試 306
7.6 /4 QPSK調製解調原理 306
7.6.1 /4 QPSK信號的調製原理 306
7.6.2 匹配濾波器與成形濾波器 308
7.6.3 /4 QPSK信號的差分解調原理 313
7.6.4 /4 QPSK調製解調的MATLAB仿真 314
7.7 /4 QPSK調製解調的FPGA實現 318
7.7.1 基帶編碼的VHDL設計 318
7.7.2 差分解調的VHDL設計 321
7.7.3 FPGA實現後的仿真測試 326
7.8 小結 326
參考文獻 327
第8章 QAM調製解調技術的實現 329
8.1 QAM信號的調製解調原理 330
8.1.1 QAM調製解調係統組成 330
8.1.2 差分編碼與星座映射 331
8.1.3 QAM調製解調的MATLAB仿真 333
8.2 QAM編/解碼的FPGA實現 336
8.2.1 編碼映射的VHDL設計 337
8.2.2 解碼模塊的VHDL設計 339
8.2.3 FPGA實現後的仿真測試 341
8.3 QAM載波同步的FPGA實現 341
8.3.1 QAM載波同步原理 341
8.3.2 載波同步頂層模塊的VHDL設計 344
8.3.3 鑒相模塊的VHDL設計 348
8.3.4 FPGA實現後的仿真測試 352
8.4 插值算法位同步技術原理 354
8.4.1 位同步技術分類及組成 354
8.4.2 內插濾波器原理及結構 356
8.4.3 Gardner誤差檢測算法 358
8.4.4 環路濾波器與數控振蕩器 359
8.5 插值算法位同步技術的MATLAB仿真 360
8.5.1 設計環路濾波器係數 361
8.5.2 分析位定時算法MATLAB仿真程序 361
8.5.3 完整的QAM位定時算法仿真 366
8.6 插值算法位同步技術的FPGA實現 368
8.6.1 頂層模塊的VHDL設計 368
8.6.2 插值濾波模塊的VHDL設計 370
8.6.3 誤差檢測及環路濾波器模塊的VHDL設計 373
8.6.4 數控振蕩器模塊的VHDL設計 375
8.6.5 FPGA實現後的仿真測試 376
小結 378
參考文獻 379
第9章 擴頻調製解調技術的FPGA實現 381
9.1 擴頻通信的基本原理 382
9.1.1 擴頻通信的概念 382
9.1.2 擴頻通信的種類 383
9.1.3 直擴係統工作原理 385
9.2 直擴調製信號MATLAB仿真 387
9.2.1 僞碼序列的産生原理 387
9.2.2 MATLAB仿真直擴調製信號 388
9.3 直擴信號調製的FPGA實現 391
9.3.1 僞碼模塊的VHDL設計 392
9.3.2 擴頻調製模塊的VHDL設計 393
9.4 僞碼同步的一般原理 396
9.4.1 滑動相關捕獲原理 397
9.4.2 延遲鎖相環跟蹤原理 398
9.5 僞碼同步算法設計及仿真 399
9.5.1 同步算法設計 399
9.5.2 捕獲及跟蹤門限的MATLAB仿真 401
9.6 僞碼同步的FPGA實現 403
9.6.1 頂層模塊的VHDL設計 403
9.6.2 僞碼産生模塊的VHDL設計 406
9.6.3 相關積分模塊的VHDL設計 408
9.6.4 僞碼相位調整模塊的VHDL設計 409
9.6.5 FPGA實現後的仿真測試 411
9.7 直擴解調係統的FPGA實現 413
9.7.1 Costas載波環的VHDL設計 413
9.7.2 FPGA實現後的仿真測試 418
9.8 小結 420
參考文獻 420
· · · · · · (收起)