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數字濾波器的MATLAB與FPGA實現 ( 簡體 字) |
| 作者：杜勇,路建功,李元洲 | 類別：1. -> 工程繪圖與工程計算 -> Matlab
2. -> 電子工程 -> FPGA |
| 譯者： |
| 出版社：電子工業出版社 |  3dWoo書號： 32442
詢問書籍請說出此書號！【缺書】
【不接受訂購】 |
| 出版日：3/1/2012 |
| 頁數：360 |
| 光碟數：1 |
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站長推薦：   |
| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 簡體 版 ) |
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【不接受訂購】 | | ISBN：9787121158698 |
| 作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 序 |
| (簡體書上所述之下載連結耗時費功, 恕不適用在台灣, 若讀者需要請自行嘗試, 恕不保證) |
| 作者序： |
| 譯者序： |
前言：為什么要寫這本書
進入21世紀以來，無線通信技術大踏步地朝著數字化、綜合化、寬帶化、智能化和個人化的方向發展。1992年由Jeo Mitola提出的軟件無線電技術早已不再只停留在理論研究的層面上，越來越多的基于軟件無線電思想的無線通信產品走進我們的生活。毫無疑問，無線通信技術的最終實現必須以微電子技術為支撐，必須具備達到相應性能的硬件實現平臺。ASIC（Application Specific Integrated Circuit，專用集成電路）、DSP（Digital Signal Processing，數字信號處理）、以ARM（Advanced RISC Microprocessor，高級精簡微處理器）技術為代表的CPU（Central Processing Unit，中央處理單元）以及本書所采用的FPGA（Field Programmable Gate Array，現場可編程門陣列）技術，已成為當今電子信息技術設計的四大基石。其中，FPGA以其功能強大、開發周期短、投資少、可重復修改，以及高度靈活的使用特性和無與倫比的并行運算能力，在電子通信領域得到了越來越廣泛的應用，并已逐漸成為產品實現的首選方案。
近年來，隨著FPGA技術的廣泛應用，介紹FPGA相關知識的書籍可謂汗牛充棟，介紹如何采用FPGA來實現無線通信技術的書籍卻寥若晨星。作者在進行無線通信相關產品的研發時，深感具有參考意義的專著資料的匱乏。FPGA是一種應用相對普遍的技術手段和途徑，而無線通信技術本身是一門相當專業的知識領域，要將兩者有機地結合起來，并熟練應用到產品的設計中，工程師不僅需要熟練掌握FPGA技術，還需要具有較扎實的通信專業理論知識。
目前市場上有少量幾本介紹FPGA實現無線通信技術的書籍，但無線通信技術本身十分復雜，且種類繁多，在一本書中全面介紹無線通信技術的FPGA實現難免有所遺漏，且內容難以做到翔實。作者最初的寫作計劃也是涉及FPGA實現整個無線通信技術的內容，但在擬定寫作提綱的時候，確實感到內容過于浩大，因而遲遲沒有動筆。因為寫出的書對工程技術人員具有實際可操作的參考價值是寫作的本意，如果內容涉及過于廣泛，就難以做到對每個技術實現細節的詳細論述了。
既然全面論述無線通信實現技術的難度太大，自然想到縮小范圍，正所謂“攻其一點，不及其余”。無線通信技術的關鍵技術大致可分為濾波器技術、同步技術、解調技術，而其中的數字濾波器是無線通信以及數字信號處理技術中的核心技術，是無線通信系統不可或缺的重要組成部分，且使用范圍極其廣泛，其性能的優劣在很大程度上直接決定了系統的性能。雖然論述FPGA實現數字濾波器的學術論文很多，但國內目前還沒有專門講解FPGA實現數字濾波器的教材，只有少量對無線通信技術的FPGA實現進行全面闡述的著作，針對數字濾波器的FPGA實現這一主題探討還不夠充分。鑒于數字濾波器在無線通信及數字信號處理領域的重要作用及應用的廣泛性，十分有必要從工程實踐角度出發，對數字濾波器的FPGA實現進行專門著述討論。
從作者的個人從業經驗來看，剛畢業的工科院校學生極少有機會參加實際工程設計，在工作中往往感到學校所學的理論知識很難與實際工程產品的實現聯系起來。尤其對于無線通信專業來講，到真正進行工程設計時才發現根本無從下手。采用MATLAB、System View等軟件對通信理論進行仿真，雖然可以直觀地驗證算法的正確性，并查看仿真結果，但這類軟件的仿真畢竟只停留在算法或模型的仿真上，與真正的工程設計及實現是兩個完全不同的概念。FPGA技術很好地解決了這一問題。FPGA技術本來就是基于工程應用的技術，其仿真技術可以很好地仿真產品實際的工作情況，尤其是時序仿真技術，在計算機上通過了時序仿真的程序設計，幾乎不再需要修改就可以直接應用到工程中。這種設計、驗證、仿真方式可以極好地將理論與工程設計結合起來，從而提高學習興趣。因此，完全有必要從工程應用的角度，講解采用FPGA進行數字濾波器設計的原理、方法、手段、仿真、測試及實現過程。
本書的內容安排
第1章首先介紹了濾波器的基本概念、FPGA的基本知識，以及Xilinx公司的主要器件。本章在介紹了FPGA的發展歷程、結構及工作原理等基本知識后，對FPGA設計中經常使用到的各種IP核進行了簡要說明。目前的FPGA廠家主要有Xilinx公司及Altera公司。兩家公司幾乎都有性能相近的產品，但所使用的開發工具無法通用。Xilinx公司作為FPGA的發明者及FPGA行業的領導者，通過不斷應用尖端技術來長久保持它的行業領袖地位。由于不同器件的結構不同，因此各有其合理的應用領域，為了提高設計性能并節約產品成本，了解器件基本特性，合理選擇最終的目標器件顯得尤為重要。因此，本章最后對Xilinx公司的主要芯片進行了介紹，在后續章節中也將利用Xilinx公司的Spartan及Virtex系列FPGA器件作為目標實現平臺進行講解。
第2章首先介紹了硬件描述語言的基本概念及優勢，并對VHDL語言進行了簡要介紹。對本書使用到的軟件開發仿真環境——ISE開發套件、Modelsim仿真軟件、Synplicity綜合軟件以及MATLAB軟件也進行了簡要介紹。最后以一個簡單的混頻器設計實例較為詳細地闡述了FPGA與MATLAB軟件進行聯合開發的過程，這也是本書后續章節在講述各種濾波器設計時所采用的基本方法和流程。數字濾波器的FPGA設計與實現是一項將理論與實踐緊密結合的技術，要求設計者不僅要十分清楚數字濾波器以及數字信號處理的基本原理，同時還需要掌握MATLAB軟件的使用方法、VHDL編程以及FPGA實現技術。
數字信號在FPGA等硬件系統中實現時，由于受寄存器長度的限制，不可避免地會產生有效字長效應。設計工程師必須了解字長效應對數字系統可能帶來的影響，并在實際設計中通過仿真來確定最終的量化位數、寄存器長度等內容。第3章在詳細分析了字長效應在FPGA設計中的影響后，對幾種常用的運算模塊IP核進行介紹，詳細闡述了各IP核控制參數的設置方法，并給出了幾個簡單的模塊應用實例。IP核在FPGA設計中的應用十分普遍，尤其在數字濾波器等信號處理領域，采用設計工具提供的IP核進行設計，不僅可以提高設計效率，而且可以保證設計的性能。
讀者如果已經具備一定的FPGA設計知識、MATLAB軟件使用常識，可以跳過本書前3章，直接閱讀本書的后續內容。
從第4章開始，本書正式討論各種數字濾波器的FPGA實現。FIR濾波器是數字濾波器中最常見、使用最廣泛的一種濾波器。為便于讀者深入了解FIR濾波器的設計原理及方法，本章簡要講述了與數字濾波器設計相關的基礎理論知識。接著對常用的MATLAB函數設計方法進行了介紹。采用MATLAB設計出符合要求的濾波器系數后，還應采用VHDL等硬件編程語言進行設計實現。根據FPGA的結構特點，具體實現FIR濾波器時有幾種不同的設計方法，本章詳細闡述了幾種常用結構的設計方法，最后介紹了ISE11.3提供的功能強大的FIR核。在實際工程設計中，如果目標器件提供了相應的FIR核，則建議讀者盡量采用IP核的方法進行設計實現。
第5章討論了IIR濾波器的FPGA實現。IIR濾波器因其較高的濾波效率，十分利于在不需要嚴格相位特性的系統中使用。本章在介紹IIR濾波器基本原理時，重點對IIR與FIR濾波器的異同點進行了比較。接下來對常用的5種IIR濾波器設計函數進行了介紹，并比較了幾種設計函數的濾波性能。IIR濾波器的FPGA實現相對于FIR濾波器來講要復雜一些，主要原因在于其反饋結構，并且目前的FPGA設計軟件并沒有提供通用的IP核使用。本章詳細闡述了IIR濾波器的FPGA實現過程，以及實現過程中需要注意的系數量化方法、計算輸出數據位寬、MATLAB仿真及FPGA實現后仿真等關鍵問題。
第6章首先介紹了多速率信號處理的一些基本概念，以及多速率信號處理的一般步驟。抽取與內插是多速率信號處理的基礎，讀者需要從原理上了解抽取與內插的具體過程，以及對信號在時域及頻域的影響。抽取與內插操作本身十分簡單，多速率信號處理的關鍵問題是如何有效設計濾波器。CIC濾波器的結構簡單，沒有乘法器，只有加法器、積分器和寄存器，適合于在高采樣率條件下工作。半帶濾波器可以使2倍抽取的每秒乘法次數比一般線性相位的FIR濾波器減少近1/2，因此特別適合應用于轉換率為2的整數次冪變換的系統。需要注意的是，CIC濾波器及半帶濾波器雖然十分節約資源，但均有其特定的使用條件。本章最后介紹了另一種在多速率信號處理中使用十分廣泛的多相分解技術，并通過具體實例展示了多相結構濾波器的性能優勢。
第7章首先對自適應濾波器的概念、應用及一般原理進行了簡單介紹，而后針對應用廣泛的LMS算法原理、實現結構進行了闡述，并采用MATLAB對LMS算法進行了仿真驗證。以LMS算法為基礎，本章分別以通道失配校正系統、自適應均衡器、智能天線陣為具體實例，詳細闡述了FPGA實現自適應濾波器算法的步驟、方法及過程。為給讀者提供更多的設計參考，在討論上述不同自適應濾波器的FPGA實現過程中，分別以常規LMS算法、符號LMS算法進行討論。自適應濾波器相對于常規濾波器來講，在FPGA實現過程中，關鍵在于清楚掌握算法實現過程中各數據變量的變化范圍，并以此確定各中間變量的數據字長及小數點位置，同時還需根據各運算步驟所需的運算量，合理分配各時鐘周期內的運算量，以提高系統的整體運算速度。
相對于時域濾波器而言，變換域濾波器給出了一個全新的濾波器設計思路。一些在時域無法濾除的干擾信號，在變換域可十分容易地濾除。具體選擇哪種濾波器，要根據輸入信號的統計特征、濾波器實現的復雜度、運算速度等因素綜合考慮。第9章首先對變換域濾波器的基本概念、快速傅里葉變換（FFT）、ISE提供的FFT核等內容進行了簡單介紹，這些知識都是進行變換域濾波器設計的基礎。本章重點對變換域濾波器實現抗窄帶干擾的FPGA設計與實現進行了詳細討論。采用變換域濾波技術實現窄帶干擾濾除的原理并不復雜，在FPGA設計與實現過程中，難點在于準確把握各模塊之間、各運算步驟之間，以及各信號接口之間的時序關系，并在設計中嚴格按照這些時序關系進行程序的編寫。從這個實例中讀者可以進一步體會到時序在FPGA設計中的重要性。
為了使讀者對通信系統的FPGA實現有更完整的認識，本書最后一章以一個完整的DPSK解調系統為實例，在簡單介紹數字接收機、DPSK調制解調原理的基礎上，詳細討論了整個工程設計的全過程。尤其對載波環路的參數設計、FPGA實現細節進行了詳盡的分析，并給出了具有指導意義的幾個設計原則。在整個工程設計過程中，可以看到，濾波器仍然是解調系統的重要組成部分，其性能的優劣直接影響到整個系統的性能。通過詳細分析討論，并動手設計整個DPSK解調系統，相信讀者會對無線通信技術的FPGA實現方法、手段、過程有較為深刻的理解。
本書的目標
隨著FPGA技術的發展，FPGA技術在電子通信領域的應用已經十分普遍，并且已逐漸成為現代電子工程師所必須掌握的技能之一。數字濾波器技術本身具有較強的專業性，但在無線通信、數字信號處理領域幾乎是必備的功能單元，其設計的優劣直接影響到系統性能。在采用FPGA進行數字濾波器、無線通信相關工程設計時，設計者需要同時掌握FPGA設計方法以及數字信號處理相關理論知識。同時在兩個領域查閱資料，需要耗費設計者大量的精力。
作者在寫作本書的過程中，兼顧數字濾波器理論，以及工程設計過程的完整性，重點突出FPGA設計方法、結構、實現細節以及仿真測試方法；本書追求對工程實踐的指導性，力求使讀者在較短的時間內掌握數字濾波器的FPGA設計知識和技能，為相關從業人員提供快速解決問題的方法和途徑。書中的理論介紹力求精練，且圍繞著工程設計所要掌握的知識展開。在講述具體FPGA實現時，則盡量做到詳盡、細致，從參數設計、量化字長到測試仿真、實現性能評估都給出明確的結論，最大限度地為工程技術人員提供有益的參考。相信讀者在閱讀完本書之后按照書中的實例進行逐一驗證，不僅可以掌握數字濾波器技術的設計、實現方法，同時也會從理論上對無線通信技術、數字信號處理技術有更深的理解，從而進一步將通信及數字信號處理理論與工程實踐結合起來。
如何使用本書
本書討論的是數字濾波器的MATLAB與FPGA實現。相信大部分工科院校的學生對MATLAB軟件應該都會有一個基本的了解。由于其易用性及強大的功能，MATLAB已經成為數學分析、信號仿真、數字處理必不可少的工具；而且，MATLAB具有專門針對數字信號處理的常用函數，如濾波器函數、傅里葉分析函數等，在進行數字濾波器設計時，借用MATLAB常常會起到事半功倍的效果。因此，在具體講解某個實例時，通常會采用MATLAB作為仿真驗證工具。
第2章的混頻器設計實例給出了完整的FPGA設計過程，也給出了全書實例講解的基本步驟和方法。先采用MATLAB對需要設計的工程進行仿真，一方面仿真算法過程及結果，另一方面生成FPGA測試仿真所需的測試輸入數據；而后在ISE平臺上編寫VHDL程序對實例進行設計實現；編寫Testbench測試激勵文件，采用Modelsim軟件對VHDL程序進行行為和時序仿真；查看Modelsim仿真波形結果，并將仿真數據寫入外部文本文件中；最后編寫MATLAB程序，對Modelsim仿真結果數據進行分析處理，驗證FPGA設計的正確性。
限于篇幅，實例的部分MATLAB程序代碼或VHDL代碼沒有在書中列出，隨書附帶的光盤上收錄了本書所有實例的源程序及工程設計資源。程序代碼及工程文件按章節序號置于光盤根目錄下，讀者可以將其直接復制到本地硬盤中運行。需要說明的是，在大部分工程實例中，均需要由MATLAB產生FPGA測試所需的文本數據文件，或者由MATLAB讀取外部文件進行數據分析，同時FPGA仿真的Testbench文件常常也需要從指定的路徑下讀取外部文件數據，或將仿真結果輸出到指定的路徑下。文本文件的路徑均在程序中指定為絕對路徑，如fid=fopen(’D:DuYongFilter_VHDLMultHalfBandE6_11_Int_Sin.txt’，’w’)。因此，讀者將FPGA工程文件或MATLAB程序復制到本地硬盤后，請將程序文件中指定文件的絕對路徑的代碼進行修改，以確保仿真測試程序在正確的路徑下讀取文件。
致謝
經過整整18個月的時間，終于完成了全書的寫作。本書得以順利完成并出版，首先要感謝電子工業出版社的大力支持。一直以來，都覺得電子工業出版社出版的電子類圖書顯得更為專業，能與這樣一家出版社合作，對于從事電子通信行業的技術人員來講，本身就是一件十分榮幸和高興的事。尤其出版社田宏峰編輯的熱情及極高的工作效率更讓作者備受鼓舞。
本書第2、3章由路建功和李元洲共同完成，其余各章由杜勇完成，全書由杜勇統稿。作者在寫作本書的過程中查閱了大量的資料，在此對資料的原作者及提供者表示衷心的感謝。最后還要感謝第一作者的妻子劉帝英女士，她也是本書的第一位讀者，在工作之余對本書進行了詳盡而細致的校對；特別值得一提的是剛上小學的小女兒，晚上在家寫作本書時，她常常會過來要求陪她玩，或者自告奮勇地說幫忙寫字，使得漫長的寫作過程中始終充滿著一種平和、充實的快樂。
FPGA技術博大精深，數字濾波器技術種類繁多且實現難度大。本書雖主要涉及與FPGA的數字濾波器實現相關的內容，仍感覺到難以詳盡敘述工程實現的方方面面。由于作者水平有限，不足之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正。交流請發郵件至duyongcn@yahoo.com.cn。
作 者
2012年3月 |
內容簡介：本書以Xilinx公司的FPGA器件為開發平臺，采用MATLAB及VHDL語言開發工具，詳細闡述了數字濾波器的實現原理、結構、方法及仿真測試過程，并通過大量工程實例分析其在FPGA實現過程中的具體技術細節。其主要內容包括FIR濾波器、IIR濾波器、多速率濾波器、自適應濾波器、變換域濾波器、DPSK解調系統設計等。
本書思路清晰、語言流暢、分析透徹，在簡明闡述設計原理的基礎上，追求對工程實踐的指導性，力求使讀者在較短的時間內掌握數字濾波器的FPGA設計知識和技能。 |
目錄：第1章 數字濾波器及FPGA概述 1
1.1 濾波器概述 3
1.1.1 濾波器簡介 3
1.1.2 數字濾波器的分類 4
1.1.3 濾波器的特征參數 6
1.2 FPGA基本知識 6
1.2.1 FPGA的基本概念及發展歷程 6
1.2.2 FPGA的結構和工作原理 8
1.2.3 IP核的概念 13
1.3 FPGA在數字信號處理中的應用 14
1.4 Xilinx器件簡介 15
1.4.1 Spartan系列器件 17
1.4.2 Virtex系列器件 20
1.4.3 PROM芯片介紹 26
1.5 小結 27
第2章 設計語言及環境介紹 29
2.1 VHDL語言簡介 31
2.1.1 HDL語言 31
2.1.2 VHDL語言 32
2.2 FPGA開發工具及設計流程 35
2.2.1 ISE開發套件 35
2.2.2 Modelsim仿真軟件 39
2.2.3 Synplicity綜合軟件 41
2.2.4 FPGA設計流程 42
2.3 MATLAB軟件 44
2.3.1 MATLAB軟件簡介 44
2.3.2 常用的信號處理函數 47
2.3.3 濾波器設計分析工具FDATOOL 54
2.4 MATLAB與ISE的聯合應用 55
2.4.1 MATLAB與ISE的數據交換 55
2.4.2 混頻器設計分析實例 56
2.5 小結 69
第3章 FPGA實現數字信號處理基礎 71
3.1 數的表示 73
3.1.1 萊布尼茨與二進制 73
3.1.2 定點數表示 74
3.1.3 浮點數表示 78
3.2 有限字長效應 81
3.2.1 字長效應的產生因素 81
3.2.2 A/D變換的字長效應 82
3.2.3 濾波器系數的字長效應 83
3.2.4 濾波器運算中的字長效應 84
3.3 FPGA的常用運算模塊 85
3.3.1 加法器模塊 85
3.3.2 乘法器模塊 88
3.3.3 除法器模塊 94
3.3.4 CORDIC運算模塊 97
3.3.5 浮點運算模塊 99
3.4 小結 101
第4章 FIR濾波器的FPGA設計與實現 103
4.1 FIR濾波器的理論基礎 105
4.1.1 線性時不變系統 105
4.1.2 FIR濾波器的原理 107
4.1.3 FIR濾波器的特性 108
4.1.4 FIR濾波器的結構形式 112
4.2 FIR濾波器的設計方法 116
4.2.1 窗函數法 117
4.2.2 頻率取樣法 118
4.2.3 最優設計方法 119
4.3 FIR濾波器的MATLAB設計 120
4.3.1 采用fir1函數設計 120
4.3.2 采用kaiserord函數設計 125
4.3.3 采用fir2函數設計 126
4.3.4 采用firpm函數設計 127
4.3.5 采用FDATOOL工具設計 129
4.4 FIR濾波器的FPGA實現 131
4.4.1 量化濾波器系數 131
4.4.2 串行結構的FPGA實現 133
4.4.3 并行結構的FPGA實現 140
4.4.4 分布式結構的FPGA實現 143
4.4.5 不同結構的性能對比分析 148
4.4.6 采用FIR核實現 148
4.5 小結 153
第5章 IIR濾波器的MATLAB與FPGA實現 155
5.1 IIR濾波器的理論基礎 157
5.1.1 IIR濾波器的原理及特性 157
5.1.2 IIR濾波器的結構形式 157
5.1.3 IIR與FIR濾波器的比較 159
5.2 IIR濾波器的設計方法 160
5.2.1 幾種典型的模擬濾波器 160
5.2.2 原型轉換設計法 163
5.2.3 直接設計法 164
5.3 IIR濾波器的MATLAB設計 164
5.3.1 采用butter函數設計 165
5.3.2 采用cheby1函數設計 165
5.3.3 采用cheby2函數設計 166
5.3.4 采用ellip函數設計 166
5.3.5 采用yulewalk函數設計 167
5.3.6 幾種設計函數的比較 167
5.3.7 采用FDATOOL工具設計 169
5.4 IIR濾波器的FPGA實現 170
5.4.1 量化直接型結構的系數及運算字長 170
5.4.2 直接型結構的FPGA實現 174
5.4.3 直接型結構FPGA實現后的測試仿真 180
5.4.4 量化級聯型結構的系數 184
5.4.5 級聯型結構的FPGA實現 185
5.4.6 級聯型結構FPGA實現后的測試仿真 190
5.5 小結 191
第6章 多速率濾波器的FPGA實現 193
6.1 多速率信號處理基礎知識 195
6.1.1 多速率信號處理的概念及作用 195
6.1.2 多速率信號處理的一般步驟 196
6.1.3 軟件無線電中的多速率處理 196
6.2 抽取與內插處理 198
6.2.1 整數倍抽取 198
6.2.2 整數倍內插 199
6.2.3 比值為有理數的抽樣率轉換 202
6.3 CIC濾波器 202
6.3.1 CIC濾波器的原理 202
6.3.2 CIC濾波器的應用條件 204
6.3.3 單級CIC濾波器的FPGA實現 206
6.3.4 多級CIC濾波器的FPGA實現 208
6.3.5 CIC濾波器IP核的使用 215
6.4 FIR半帶濾波器 218
6.4.1 半帶濾波器的原理 218
6.4.2 半帶濾波器的MATLAB設計 219
6.4.3 多級半帶濾波器的設計 221
6.4.4 多級半帶濾波器的FPGA實現 223
6.5 多相分解技術 229
6.5.1 多相分解技術的一般概念 229
6.5.2 整數倍抽取器的多相結構 230
6.5.3 多相抽取器的FPGA實現 232
6.6 小結 234
第7章 自適應濾波器的FPGA實現 235
7.1 自適應濾波器簡介 237
7.1.1 自適應濾波器的概念 237
7.1.2 自適應濾波器的應用 238
7.1.3 自適應算法的一般原理 240
7.2 LMS算法 242
7.2.1 LMS算法的原理 242
7.2.2 LMS算法的實現結構 242
7.2.3 LMS算法的字長效應 243
7.2.4 符號LMS算法原理 245
7.2.5 LMS算法的MATLAB仿真 245
7.3 自適應線性濾波器的FPGA實現 250
7.3.1 自適應線性濾波器原理 250
7.3.2 利用線性濾波器實現通道失配校正 250
7.3.3 校正算法的 MATLAB仿真 251
7.3.4 校正算法的 VHDL實現 253
7.3.5 FPGA實現后的仿真測試 257
7.4 自適應均衡器的FPGA實現 258
7.4.1 自適應均衡器原理 258
7.4.2 自適應均衡器的MATLAB仿真 259
7.4.3 自適應均衡器的VHDL實現 262
7.4.4 FPGA實現后的仿真測試 266
7.5 智能天線陣的FPGA實現 267
7.5.1 智能天線陣的概念及原理 267
7.5.2 自適應直線陣的MATLAB仿真 270
7.5.3 自適應天線陣的VHDL實現 272
7.5.4 FPGA實現后的仿真測試 274
7.6 小結 275
第8章 變換域濾波器的FPGA實現 277
8.1 變換域濾波器簡介 279
8.2 快速傅里葉變換 279
8.2.1 離散傅里葉變換 279
8.2.2 DFT存在的問題 281
8.2.3 FFT算法的基本思想 282
8.2.4 FFT算法的MATLAB仿真 283
8.3 FFT核的使用 285
8.3.1 FFT核簡介 285
8.3.2 FFT核的接口及時序 286
8.4 頻域濾波器的原理及MATLAB仿真 288
8.4.1 抗窄帶干擾濾波器的原理 288
8.4.2 檢測門限的選取 289
8.4.3 頻域濾波器的MATLAB仿真 290
8.5 頻域濾波器的FPGA實現 292
8.5.1 FPGA實現的總體結構設計 292
8.5.2 速率變換模塊的設計與實現 294
8.5.3 FFT及濾波設計與實現 298
8.5.4 IFFT及數據輸出設計與實現 303
8.5.5 頂層文件設計及實現 307
8.5.6 FPGA實現后的仿真測試 309
8.6 小結 310
第9章 DPSK解調系統的FPGA實現 311
9.1 數字接收機的一般原理 313
9.1.1 通用數字接收機處理平臺 313
9.1.2 基本調制解調技術 314
9.1.3 改進的數字調制解調技術 316
9.2 DPSK調制解調原理 317
9.2.1 DPSK調制原理及信號特征 317
9.2.2 DPSK信號的MATLAB仿真 318
9.2.3 DPSK解調原理 321
9.3 DPSK解調參數設計 323
9.3.1 數字下變頻器設計 324
9.3.2 低通濾波器設計 325
9.3.3 數字鑒相器設計 326
9.3.4 環路濾波器設計 326
9.3.5 載波同步環設計的一般步驟 329
9.4 Costas環的FPGA實現 330
9.4.1 頂層模塊的VHDL實現 330
9.4.2 鑒相器及環路濾波器的VHDL實現 332
9.4.3 Costas環實現后的仿真測試 334
9.5 符號同步環的FPGA實現 335
9.5.1 符號同步環的實現結構 335
9.5.2 符號同步環的VHDL實現 336
9.6 DPSK全系統的FPGA實現及測試 338
9.6.1 碼型變換的VHDL實現 338
9.6.2 DPSK解調全系統VHDL實現 339
9.6.3 系統的仿真測試 340
9.7 小結 341
參考文獻 343 |
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