數字調制解調技術(shù)的MATLAB與FPGA實(shí)現 Xilinx/VHDL版簡(jiǎn)介，目錄書(shū)摘

本書(shū)以Xilinx公司的FPGA為開(kāi)發(fā)平臺，采用MATLAB及VHDL語(yǔ)言為開(kāi)發(fā)工具，詳細闡述數字通信調制解調技術(shù)的FPGA實(shí)現原理、結構、方法以及仿真測試過(guò)程，并通過(guò)大量工程實(shí)例分析FPGA實(shí)現過(guò)程中的具體技術(shù)細節。主要包括設計語(yǔ)言及環(huán)境介紹、FPGA實(shí)現數字信號處理基礎、濾波器的FPGA實(shí)現、ASK調制解調技術(shù)的FPGA實(shí)現、FSK調制解調技術(shù)的FPGA實(shí)現、PSK調制解調技術(shù)的FPGA實(shí)現、QAM調制解調技術(shù)的FPGA實(shí)現以及DSSS信號調制解調技術(shù)的FPGA實(shí)現等內容。

杜勇，四川省廣安市人，高級工程師。1999年于湖南大學(xué)獲電子工程專(zhuān)業(yè)學(xué)士學(xué)位，2005年于國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲信息與通信工程專(zhuān)業(yè)碩士學(xué)位。主要從事數字信號處理、無(wú)線(xiàn)通信以及FPGA應用技術(shù)研究。發(fā)表學(xué)術(shù)論文十余篇，出版數字濾波器的MATLAB與FPGA實(shí)現、數字通信同步技術(shù)的MATLAB與FPGA實(shí)現、數字調制解調技術(shù)的MATLAB與FPGA實(shí)現、鎖相環(huán)技術(shù)原理及FPGA實(shí)現等多部著(zhù)作。

第1章　數字通信及FPGA概述 （1）
1．1　數字通信系統概述 （2）
1．1．1　數字通信的一般處理流程 （2）
1．1．2　本書(shū)討論的通信系統模型 （4）
1．1．3　數字通信的特點(diǎn)及優(yōu)勢 （5）
1．1．4　數字通信的發(fā)展概述 （7）
1．2　數字通信中的幾個(gè)基本概念 （9）
1．2．1　與頻譜相關(guān)的概念 （9）
1．2．2　帶寬是如何定義的 （12）
1．2．3　采樣與頻譜搬移 （15）
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(fā)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與其他處理平臺的比較 （31）
1．4．1　ASIC、DSP及ARM的特點(diǎn) （32）
1．4．2　FPGA的特點(diǎn)及優(yōu)勢 （33）
1．5　Xilinx器件簡(jiǎn)介 （34）
1．5．1　Xilinx器件概況 （34）
1．5．2　Spartan系列器件 （36）
1．5．3　Virtex系列器件 （37）
1．6　FPGA信號處理板CXD301 （39）
1．7　小結 （40）
參考文獻 （40）
第2章　設計語(yǔ)言及環(huán)境介紹 （43）
2．1　HDL語(yǔ)言簡(jiǎn)介 （44）
2．1．1　HDL語(yǔ)言的特點(diǎn)及優(yōu)勢 （44）
2．1．2　選擇VHDL還是Verilog （45）
2．2　VHDL語(yǔ)言基礎 （46）
2．2．1　程序結構 （47）
2．2．2　數據類(lèi)型 （49）
2．2．3　數據對象 （52）
2．2．4　運算符 （52）
2．2．5　VHDL語(yǔ)句 （57）
2．3　FPGA開(kāi)發(fā)工具及設計流程 （63）
2．3．1　ISE開(kāi)發(fā)套件 （63）
2．3．2　ModelSim仿真軟件 （67）
2．3．3　Synplicity綜合軟件 （69）
2．3．4　FPGA設計流程 （70）
2．4　MATLAB軟件 （72）
2．4．1　MATLAB軟件簡(jiǎn)介 （72）
2．4．2　常用的信號處理函數 （75）
2．5　MATLAB與ISE的數據交換 （81）
2．6　小結 （82）
參考文獻 （82）
第3章　FPGA實(shí)現數字信號處理基礎 （83）
3．1　FPGA中數的表示 （84）
3．1．1　萊布尼茲與二進(jìn)制 （84）
3．1．2　定點(diǎn)數表示 （85）
3．1．3　浮點(diǎn)數表示 （86）
3．2　FPGA中數的運算 （89）
3．2．1　加/減法運算 （89）
3．2．2　乘法運算 （92）
3．2．3　除法運算 （94）
3．2．4　有效數據位的計算 （95）
3．3　有限字長(cháng)效應 （97）
3．3．1　字長(cháng)效應的產(chǎn)生因素 （97）
3．3．2　A/D轉換的字長(cháng)效應 （98）
3．3．3　系統運算中的字長(cháng)效應 （99）
3．4　FPGA中的常用處理模塊 （101）
3．4．1　乘法器模塊 （101）
3．4．2　除法器模塊 （106）
3．4．3　浮點(diǎn)運算模塊 （109）
3．4．4　濾波器模塊 （111）
3．4．5　數字頻率器模塊 （113）
3．5　小結 （115）
參考文獻 （116）
第4章　濾波器的MATLAB與FPGA實(shí)現 （117）
4．1　濾波器概述 （118）
4．1．1　濾波器的分類(lèi) （118）
4．1．2　濾波器的特征參數 （120）
4．2　FIR與IIR濾波器的原理 （120）
4．2．1　FIR濾波器原理 （120）
4．2．2　IIR濾波器原理 （122）
4．2．3　IIR與FIR濾波器的比較 （122）
4．3　FIR濾波器的MATLAB設計 （123）
4．3．1　采用fir1函數設計 （123）
4．3．2　采用kaiserord函數設計 （126）
4．3．3　采用fir2函數設計 （126）
4．3．4　采用firpm函數設計 （128）
4．4　IIR濾波器的MATLAB設計 （130）
4．4．1　采用butter函數設計 （130）
4．4．2　采用cheby1函數設計 （131）
4．4．3　采用cheby2函數設計 （132）
4．4．4　采用ellip函數設計 （132）
4．4．5　采用yulewalk函數設計 （133）
4．4．6　幾種設計函數的比較 （133）
4．5　濾波器設計分析工具 （135）
4．6　FIR濾波器的FPGA實(shí)現 （136）
4．6．1　量化濾波器系數 （136）
4．6．2　FIR濾波器的實(shí)現結構 （138）
4．6．3　采用IP核實(shí)現FIR濾波器 （142）
4．6．4　MATLAB仿真測試數據 （148）
4．6．5　測試激勵的VHDL設計 （149）
4．6．6　FPGA實(shí)現后的仿真測試 （151）
4．7　IIR濾波器的FPGA實(shí)現 （152）
4．7．1　IIR濾波器的結構形式 （152）
4．7．2　量化級聯(lián)型結構的系數 （155）
4．7．3　級聯(lián)型結構的FPGA實(shí)現 （158）
4．7．4　FPGA實(shí)現后的測試仿真 （162）
4．8　濾波器的板載測試 （162）
4．8．1　硬件接口電路 （162）
4．8．2　板載測試程序 （163）
4．8．3　板載測試驗證 （169）
4．9　小結 （170）
參考文獻 （170）
第5章　ASK調制解調技術(shù)的實(shí)現 （171）
5．1　ASK信號的調制解調原理 （172）
5．1．1　二進(jìn)制振幅調制信號的產(chǎn)生 （172）
5．1．2　二進(jìn)制振幅調制信號的解調 （173）
5．1．3　二進(jìn)制振幅調制系統的性能 （175）
5．1．4　多進(jìn)制振幅調制 （175）
5．2　ASK調制信號的MATLAB仿真 （176）
5．3　ASK調制信號的FPGA實(shí)現 （179）
5．3．1　FPGA實(shí)現模型及參數說(shuō)明 （179）
5．3．2　ASK調制信號的VHDL設計 （181）
5．3．3　FPGA實(shí)現后的仿真測試 （182）
5．4　ASK解調技術(shù)的MATLAB仿真 （184）
5．5　ASK解調技術(shù)的FPGA實(shí)現 （186）
5．5．1　FPGA實(shí)現模型及參數說(shuō)明 （186）
5．5．2　ASK信號解調的VHDL設計 （186）
5．5．3　FPGA實(shí)現后的仿真測試 （188）
5．6　符號判決門(mén)限的FPGA實(shí)現 （190）
5．6．1　確定ASK解調后的判決門(mén)限 （190）
5．6．2　判決門(mén)限模塊的VHDL設計 （191）
5．6．3　FPGA實(shí)現后的仿真測試 （193）
5．7　鎖相環(huán)位同步技術(shù)的FPGA實(shí)現 （194）
5．7．1　位同步技術(shù)的工作原理 （194）
5．7．2　位同步頂層模塊的VHDL設計 （196）
5．7．3　雙相時(shí)鐘信號的VHDL設計 （198）
5．7．4　鑒相模塊的VHDL設計 （199）
5．7．5　控制模塊的VHDL設計 （201）
5．7．6　分頻模塊的VHDL設計 （203）
5．7．7　FPGA實(shí)現后的仿真測試 （204）
5．8　ASK解調系統的FPGA實(shí)現及仿真 （204）
5．8．1　完整解調系統的VHDL設計 （204）
5．8．2　完整系統的仿真測試 （207）
5．9　ASK調制解調的板載測試 （209）
5．9．1　硬件接口電路 （209）
5．9．2　板載測試程序 （209）
5．9．3　板載測試驗證 （214）
5．10　小結 （215）
參考文獻 （215）
第6章　FSK調制解調技術(shù)的實(shí)現 （217）
6．1　FSK信號的調制解調原理 （218）
6．1．1　FSK信號的時(shí)域表示 （218）
6．1．2　相關(guān)系數與頻譜特性 （219）
6．1．3　非相干解調原理 （221）
6．1．4　相干解調原理 （222）
6．1．5　解調方法的應用條件分析 （224）
6．2　FSK調制解調的MATLAB仿真 （225）
6．2．1　不同調制度的FSK信號仿真 （225）
6．2．2　非相干解調FSK仿真 （226）
6．2．3　相干解調FSK仿真 （231）
6．3　FSK調制信號的FPGA實(shí)現 （234）
6．3．1　FSK信號的產(chǎn)生方法 （234）
6．3．2　FSK調制信號的VHDL設計 （235）
6．3．3　FPGA實(shí)現后的仿真測試 （237）
6．4　FSK解調的FPGA實(shí)現 （238）
6．4．1　解調模型及參數設計 （238）
6．4．2　解調FSK信號的VHDL設計 （239）
6．4．3　FPGA實(shí)現后的仿真測試 （243）
6．5　MSK信號產(chǎn)生原理 （246）
6．5．1　MSK信號時(shí)域特征 （246）
6．5．2　MSK信號頻譜特性 （246）
6．5．3　MSK信號的產(chǎn)生方法 （248）
6．6　MSK調制信號的FPGA實(shí)現 （249）
6．6．1　實(shí)例參數及模型設計 （249）
6．6．2　MSK調制信號的VHDL設計及仿真 （250）
6．7　MSK解調原理 （255）
6．7．1　延遲差分解調 （255）
6．7．2　平方環(huán)相干解調 （257）
6．8　MSK解調的MATLAB仿真 （258）
6．8．1　仿真模型及參數說(shuō)明 （258）
6．8．2　平方環(huán)解調MSK的MATLAB仿真 （258）
6．9　平方環(huán)的FPGA實(shí)現 （261）
6．9．1　鎖相環(huán)的工作原理 （261）
6．9．2　平方環(huán)的工作原理 （264）
6．9．3　平方環(huán)路性能參數設計 （265）
6．9．4　平方環(huán)的VHDL設計 （268）
6．9．5　FPGA實(shí)現后的仿真測試 （272）
6．10　MSK解調的FPGA實(shí)現 （273）
6．10．1　MSK解調環(huán)路參數設計 （273）
6．10．2　頂層模塊的VHDL設計 （275）
6．10．3　脈沖成形及解調模塊的VHDL設計 （279）
6．10．4　FPGA實(shí)現后的仿真測試 （281）
6．11　MSK調制解調的板載測試 （283）
6．11．1　硬件接口電路 （283）
6．11．2　板載測試程序 （283）
6．11．3　板載測試驗證 （287）
6．12　小結 （288）
參考文獻 （289）
第7章　PSK調制解調技術(shù)的實(shí)現 （291）
7．1　DPSK信號的調制解調原理 （292）
7．1．1　DPSK信號的調制原理 （292）
7．1．2　Costas環(huán)解調DPSK信號 （293）
7．1．3　DPSK調制解調的MATLAB仿真 （295）
7．2　DPSK解調的FPGA實(shí)現 （298）
7．2．1　環(huán)路性能參數設計 （298）
7．2．2　Costas環(huán)的VHDL設計 （300）
7．2．3　FPGA實(shí)現后的仿真測試 （303）
7．3　DQPSK信號的調制解調原理 （303）
7．3．1　QPSK信號的調制原理 （303）
7．3．2　雙比特碼元差分編解碼原理 （305）
7．3．3　DQPSK信號解調原理 （306）
7．3．4　DQPSK調制解調的MATLAB仿真 （309）
7．4　DQPSK調制信號的FPGA實(shí)現 （313）
7．4．1　差分編/解碼的VHDL設計 （313）
7．4．2　DQPSK調制信號的VHDL設計 （316）
7．5　DQPSK解調的FPGA實(shí)現 （321）
7．5．1　極性Costas環(huán)的VHDL設計 （321）
7．5．2　FPGA實(shí)現后的仿真測試 （326）
7．5．3　調整跟蹤策略獲取良好的跟蹤性能 （327）
7．5．4　完整的DQPSK解調系統設計 （328）
7．5．5　DQPSK解調系統的仿真測試 （331）
7．6　?/4 QPSK調制解調原理 （332）
7．6．1　?/4 QPSK信號的調制原理 （332）
7．6．2　匹配濾波器與成形濾波器 （334）
7．6．3　?/4 QPSK信號的差分解調原理 （339）
7．6．4　?/4 QPSK調制解調的MATLAB仿真 （340）
7．7　?/4 QPSK調制解調的FPGA實(shí)現 （344）
7．7．1　基帶編碼的VHDL設計 （344）
7．7．2　差分解調的VHDL設計 （346）
7．7．3　FPGA實(shí)現后的仿真測試 （351）
7．8　PSK調制解調電路的板載測試 （352）
7．8．1　Costas環(huán)電路的板載測試 （352）
7．8．2　DQPSK電路的板載測試 （359）
7．8　小結 （360）
參考文獻 （361）
第8章　QAM調制解調技術(shù)的FPGA實(shí)現 （363）
8．1　QAM信號的調制解調原理 （364）
8．1．1　QAM調制解調系統組成 （364）
8．1．2　差分編碼與星座映射 （365）
8．1．3　QAM調制解調的MATLAB仿真 （367）
8．2　QAM編/解碼的FPGA實(shí)現 （371）
8．2．1　編碼映射的VHDL設計 （371）
8．2．2　解碼模塊的VHDL設計 （373）
8．2．3　FPGA實(shí)現后的仿真測試 （375）
8．3　QAM載波同步的FPGA實(shí)現 （375）
8．3．1　QAM載波同步原理 （375）
8．3．2　極性判決法載波同步的FPGA實(shí)現 （378）
8．3．3　DD算法載波同步的FPGA實(shí)現 （383）
8．4　插值算法位同步技術(shù)原理 （390）
8．4．1　位同步技術(shù)分類(lèi)及組成 （390）
8．4．2　內插濾波器原理及結構 （392）
8．4．3　Gardner誤差檢測算法 （394）
8．4．4　環(huán)路濾波器與數控振蕩器 （395）
8．5　插值算法位同步技術(shù)的MATLAB仿真 （396）
8．5．1　設計環(huán)路濾波器系數 （397）
8．5．2　分析位定時(shí)算法MATLAB仿真程序 （397）
8．5．3　完整的QAM位定時(shí)算法仿真 （402）
8．6　插值算法位同步技術(shù)的FPGA實(shí)現 （403）
8．6．1　頂層模塊的VHDL設計 （403）
8．6．2　插值濾波模塊的VHDL設計 （406）
8．6．3　誤差檢測及環(huán)路濾波器模塊的VHDL設計 （408）
8．6．4　數控振蕩器模塊的VHDL設計 （411）
8．6．5　FPGA實(shí)現后的仿真測試 （412）
8．7　插值算法位同步電路的板載測試 （417）
8．7．1　硬件接口電路 （417）
8．7．2　板載測試程序 （418）
8．7．3　板載測試驗證 （421）
8．8　小結 （422）
參考文獻 （423）
第9章　擴頻調制解調技術(shù)的FPGA實(shí)現 （425）
9．1　擴頻通信的基本原理 （426）
9．1．1　擴頻通信的概念 （426）
9．1．2　擴頻通信的種類(lèi) （427）
9．1．3　直擴系統工作原理 （429）
9．2　直擴調制信號MATLAB仿真 （431）
9．2．1　偽碼序列的產(chǎn)生原理 （431）
9．2．2　MATLAB仿真直擴調制信號 （432）
9．3　直擴信號調制的FPGA實(shí)現 （436）
9．3．1　偽碼模塊的VHDL設計 （436）
9．3．2　擴頻調制模塊的VHDL設計 （437）
9．4　偽碼同步的一般原理 （440）
9．4．1　滑動(dòng)相關(guān)捕獲原理 （441）
9．4．2　延遲鎖相環(huán)跟蹤原理 （442）
9．5　偽碼同步算法設計及仿真 （443）
9．5．1　同步算法設計 （443）
9．5．2　捕獲及跟蹤門(mén)限的MATLAB仿真 （445）
9．6　偽碼同步的FPGA實(shí)現 （447）
9．6．1　頂層模塊的VHDL設計 （447）
9．6．2　偽碼產(chǎn)生模塊的VHDL設計 （451）
9．6．3　相關(guān)積分模塊的VHDL設計 （453）
9．6．4　偽碼相位調整模塊的VHDL設計 （454）
9．6．5　FPGA實(shí)現后的仿真測試 （456）
9．7　直擴解調系統的FPGA實(shí)現 （458）
9．7．1　Costas載波環(huán)的VHDL設計 （458）
9．7．2　FPGA實(shí)現后的仿真測試 （463）
9．８　直擴調制解調的板載測試 （465）
9．8．1　硬件接口電路 （465）
9．8．2　板載測試程序 （466）
9．8．3　板載測試驗證 （472）
9．9　小結 （473）
參考文獻 （473）