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第1章 无线通信与FPGA开发综述1

1.1　无线通信的发展概况1

1.2　无线通信的主要特点3

1.3　无线通信系统的组成3

1.4　未来无线通信系统的发展趋势5

1.5　FPGA在无线通信中的应用优势5

1.5.1 FPGA特征简介6

1.5.2　FPGA在无线通信中的应用综述7

1.5.3　无线通信基站的FPGA实现架构8

1.6　Xilinx公司的无线通信解决方案10

1.6.1　Xilinx面向无线通信中的高端芯片——Virtex系列10

1.6.2 Xilinx的高效开发工具——ISE Design Suite18

1.6.3　Xilinx公司的蜂窝通信开发资源22

1.6.4　Xilinx公司的广播系统开发资源23

1.7　本章小结24

1.8　本章参考文献24

第2章 无线通信中的数字处理基础25

2.1　数的表示25

2.1.1　定点表示26

2.1.2　浮点表示27

2.1.3　定点制数的量化28

2.1.4　加法、乘积的舍入误差29

2.2　A/D转换的字长效应30

2.3　常用算术运算模块的FPGA实现31

2.3.1　加法运算的FPGA实现31

2.3.2　乘法运算的FPGA实现31

2.3.3　除法运算的FPGA实现34

2.3.4　Cordic算法的FPGA实现40

2.4　本章小结46

2.5　本章参考文献46

第3章 无线通信中的DSP处理基础47

3.1 数控振荡器的FPGA实现47

3.1.1　DDS算法原理47

3.1.2　DDS算法的Verilog实现49

3.1.3 DDS算法IP Core的使用51

3.2　快速傅里叶变换的FPGA实现54

3.2.1　DFT和FFT基本思想54

3.2.2　FFT算法的基本原理及其MATLAB实现56

3.2.3　FFT的硬件实现结构59

3.2.4　IFFT原理与实现61

3.2.5 FFT/IFFT IP Core的使用61

3.3 FIR滤波器的FPGA实现69

3.3.1　数字滤波器的分类69

3.3.2　数字滤波器的数学模型70

3.3.3　数字滤波器的性能指标70

3.3.4　FIR滤波器的原理与设计71

3.3.5　FIR滤波器的FPGA实现76

3.3.6　FIR滤波器IP Core的使用85

3.4　多速率滤波器的FPGA实现90

3.4.1 多速率信号处理的意义90

3.4.2　多速率信号滤波器的基本操作91

3.4.3 CIC滤波器的FPGA实现97

3.4.4　HB滤波器的FPGA实现109

3.5 自适应滤波器的FPGA实现115

3.5.1 自适应滤波简介115

3.5.2 自适应滤波的应用117

3.5.3　LMS算法的MATLAB实现118

3.5.4　LMS算法的FPGA实现121

3.5.5　LMS算法的软件调试132

3.6　本章小结137

3.7　本章参考文献137

第4章　调制解调的实现138

4.1 调制／解调的基本功能与要求138

4.1.1　调制／解调的基本功能138

4.1.2　调制／解调的分类138

4.1.3　基本调制方法原理及性能简要分析139

4.1.4　数字信号的带宽和功率谱密度140

4.1.5　影响选择数字调制方式的因素140

4.2　数字调制／解调器的低中频解决方案140

4.2.1　传统的调制解调方案141

4.2.2　低中频的全数字化调制解调方案141

4.3 2ASK调制／解调的实现142

4.3.1　2ASK调制解调的基本原理和设计方法143

4.3.2 2ASK调制解调的MATLAB实现144

4.3.3 2ASK调制解调的FPGA实现146

4.4　MPSK调制／解调的实现148

4.4.1 MPSK调制解调的基本原理和设计方法148

4.4.2 QPSK调制解调的MATLAB实现150

4.4.3 QPSK调制解调的FPGA实现150

4.5　MSK/GMSK调制／解调的实现152

4.5.1 MSK/GMSK调制原理153

4.5.2 MSK/GMSK调制解调的MATLAB实现156

4.5.3 MSK/GMSK调制器的FPGA实现157

4.6　MQAM调制／解调的实现162

4.6.1 QAM调制／解调原理162

4.6.2 QAM调制／解调的MATLAB实现164

4.6.3　QAM全数字调制器的FPGA实现165

4.7　OFDM调制／解调的实现168

4.7.1 OFDM调制／解调原理169

4.7.2 OFDM调制／解调的MATLAB实现171

4.7.3 OFDM调制／解调的FPGA实现171

4.8　本章小结173

4.9　本章参考文献173

第5章　信道编解码的实现175

5.1　信道编码的原理175

5.1.1　有噪信道编码定理175

5.1.2　信道编码的简介175

5.1.3　信道编码分类176

5.2　线性分组码的实现176

5.2.1 线性分组码的原理和性能176

5.2.2 线性分组码的MATLAB实现178

5.2.3 线性分组码的FPGA实现179

5.3 CRC校验码的实现182

5.3.1 CRC校验码的原理182

5.3.2 CRC校验码的MATLAB仿真183

5.3.3 CRC校验码的FPGA实现183

5.4　RS码的实现185

5.4.1　RS码的原理185

5.4.2 RS码的MATLAB实现187

5.4.3 RS码的FPGA实现188

5.5　卷积码的实现191

5.5.1　卷积码的原理和性能191

5.5.2 卷积码的MATLAB实现195

5.5.3 卷积码的FPGA实现195

5.6　交织器的实现207

5.6.1 交织的原理207

5.6.2 交织器的MATLAB实现209

5.6.3 交织器的FPGA实现210

5.7　TCM编码的实现212

5.7.1 TCM编码的原理212

5.7.2 TCM编码的MATLAB实现214

5.7.3 TCM编码的FPGA实现215

5.8　Turbo码的实现216

5.8.1　Turbo码的原理216

5.8.2　Turbo码的MATLAB实现218

5.8.3　Turbo码的FPGA实现220

5.9　LDPC码的实现221

5.9.1 LDPC码的原理221

5.9.2 LDPC码的MATLAB实现227

5.9.3 LDPC码的FPGA实现228

5.10　本章小结243

5.11　本章参考文献243

第6章　最佳接收机的实现245

6.1　最佳接收机原理245

6.1.1　最佳接收机的统计模型245

6.1.2　最佳接收准则及其最佳接收机246

6.2　匹配接收机的实现252

6.2.1 匹配接收机的原理252

6.2.2 匹配接收机器的MATLAB实现253

6.2.3 匹配接收机的FPGA实现254

6.3　相关接收机的实现257

6.3.1　相关接收机的原理257

6.3.2 相关接收机的MATLAB仿真258

6.3.3 相关接收机的FPGA实现258

6.4　限带基带信道收发机的实现261

6.4.1　基带传输及码间干扰261

6.4.2　基带传输的奈奎斯特准则与升余弦滤波器264

6.4.3 升余弦滤波器和根号下升余弦滤波器的FPGA实现266

6.5　本章小结271

6.6　本章参考文献271

第7章 分集、均衡和干扰抵消的实现272

7.1　分集技术的基本原理272

7.1.1　无线信道的分析272

7.1.2　分集技术的概念和分类273

7.1.3 均衡技术的概念和分类275

7.1.4　干扰抵消技术的概念和分类276

7.2　Rake接收机的实现279

7.2.1　Rake接收机原理279

7.2.2　Rake接收机的MATLAB实现280

7.2.3　Rake接收机的FPGA实现283

7.3　智能天线的实现285

7.3.1 智能天线的基本原理286

7.3.2 智能天线的MATLAB实现288

7.3.3 智能天线的FPGA实现290

7.4　基于横向滤波器的均衡的实现292

7.4.1　基于横向滤波器的均衡技术的原理292

7.4.2　基于横向滤波器的均衡技术的MATLAB实现293

7.4.3　基于横向滤波器的均衡技术的FPGA实现295

7.5　频域干扰抵消算法的实现297

7.5.1 频域干扰抵消算法的基本原理297

7.5.2 频域干扰抵消算法的MATLAB实现299

7.5.3　频域干扰抵消算法的FPGA实现300

7.5.4　频域块LMS算法和时域LMS算法的比较311

7.6　本章小结312

7.7　本章参考文献312

第8章 同步的实现313

8.1 同步分类313

8.2　载波同步的原理及实现314

8.2.1 载波同步简介314

8.2.2　载波同步方法的分类314

8.2.3　科斯塔斯环载波同步法的FPGA实现316

8.3　符号同步323

8.3.1　符号同步简介323

8.3.2　插入导频符号同步法324

8.3.3 直接符号同步法325

8.3.4　超前—滞后门符号同步法的FPGA实现327

8.4　帧同步334

8.4.1 帧同步简介335

8.4.2　集中插入式帧同步法的FPGA实现335

8.5 本章小结339

8.6　本章参考文献339

第9章 数字前端技术的实现340

9.1　软件无线电中的数字前端综述340

9.1.1 软件无线电综述340

9.1.2　无线通信系统的全链路结构说明341

9.1.3　无线通信系统的数字前端介绍342

9.2　数字前端中关键模块的FPGA实现344

9.2.1 过采样A/D与D/A转换器344

9.2.2　数字上变频和下变频的FPGA实现346

9.2.3 速率转换模块的FPGA实现352

9.2.4　基带信道滤波的FPGA实现352

9.3 多速率信号处理模块的FPGA实现358

9.3.1 多速率发送处理器358

9.3.2　多速率接收处理器368

9.4　高级DFE模块以及Xilinx相关解决方案372

9.4.1 消峰技术372

9.4.2 功放线性化技术——数字预失真（DPD）375

9.4.3　射频拉远接口378

9.5　本章小结382

9.6　本章参考文献382

第10章　WCDMA系统关键技术的实现384

10.1　扩频通信技术基础384

10.1.1　扩频通信的基本概念384

10.1.2　正交码和伪随机码386

10.2　WCDMA技术基础387

10.2.1 WCDMA通信系统综述387

10.2.2 WCDMA系统物理层389

10.3 WCDMA系统常用模块的FPGA实现395

10.3.1 WCDMA扩频技术的FPGA实现395

10.3.2 WCDMA系统加扰技术FPGA实现398

10.3.3 WCDMA系统调制技术说明400

10.3.4　WCDMA信号源的FPGA实现402

10.4　WCDMA小区搜索算法的FPGA实现408

10.4.1 WCDMA系统小区搜索的原理408

10.4.2　WCDMA系统小区搜索的算法409

10.4.3　WCDMA系统小区搜索的MATLAB实现413

10.4.4　WCDMA系统小区搜索的FPGA实现415

10.5　多载波WCDMA技术的FPGA实现425

10.5.1　多载波WCDMA技术原理425

10.5.2 多载波WCDMA调制和解调模块的FPGA实现426

10.5.3 多载波WCDMA系统消峰技术的FPGA实现431

10.6　本章小结435

10.7　参考文献435