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内容简介
本书以XILINX公司的FPGA为开发平台，采用MATLAB及VHDL语言为开发工具，详细阐述了数字调制解调技术的FPGA实现原理、结构、方法，以及仿真测试过程，并通过大量工程实例分析FPGA实现过程中的具体技术细节。主要包括FPGA实现数字信号处理基础、ASK调制解调、PSK调制解调、FSK调制解调、QAM调制解调，以及扩频通信的设计与实现等内容。本书思路清晰、语言流畅、分析透彻，在简明阐述设计原理的基础上，追求对工程实践的指导性，力求使读者在较短的时间内掌握数字调制解调技术的FPGA设计知识和技能。本书的配套光盘收录了完整的MATLAB及VHDL实例工程代码，有利于工程技术人员参考学习。
目录
第1章 数字通信及FPGA概述 1
1.1 数字通信系统概述 2
1.1.1 数字通信的一般处理流程 2
1.1.2 本书讨论的通信系统模型 4
1.1.3 数字通信的特点及优势 5
1.1.4 数字通信的发展概述 7
1.2 数字通信中的几个基本概念 10
1.2.1 与频谱相关的概念 10
1.2.2 带宽是如何定义的 13
1.2.3 采样与频谱搬移 16
1.2.4 噪声与信噪比 19
1.3 FPGA的基础知识 21
1.3.1 从晶体管到FPGA 21
1.3.2 FPGA的发展趋势 24
1.3.3 FPGA的组成结构 26
1.3.4 FPGA的工作原理 30
1.4 FPGA与其他处理平台的比较 31
1.4.1 ASIC、DSP及ARM的特点 32
1.4.2 FPGA的特点及优势 33
1.5 XILINX器件简介 34
1.5.1 XILINX器件概况 34
1.5.2 Spartan系列器件 36
1.5.3 Virtex系列器件 37
1.6 小结 39
参考文献 39
第2章 设计语言及环境介绍 41
2.1 HDL语言简介 42
2.1.1 HDL语言的特点及优势 42
2.1.2 选择VHDL还是Verilog 43
2.2 VHDL语言基础 44
2.2.1 程序结构 45
2.2.2 数据类型 47
2.2.3 数据对象 50
2.2.4 运算符 50
2.2.5 VHDL语句 55
2.3 FPGA开发工具及设计流程 60
2.3.1 ISE开发套件 60
2.3.2 Modelsim仿真软件 64
2.3.3 Synplicity综合软件 66
2.3.4 FPGA设计流程 68
2.4 MATLAB软件 70
2.4.1 MATLAB软件简介 70
2.4.2 常用的信号处理函数 73
2.5 MATLAB与ISE的数据交换 79
2.6 小结 80
参考文献 80
第3章 FPGA实现数字信号处理基础 81
3.1 FPGA中数的表示 82
3.1.1 莱布尼兹与二进制 82
3.1.2 定点数表示 83
3.1.3 浮点数表示 84
3.2 FPGA中数的运算 87
3.2.1 加/减法运算 87
3.2.2 乘法运算 90
3.2.3 除法运算 92
3.2.4 有效数据位的计算 93
3.3 有限字长效应 95
3.3.1 字长效应的产生因素 95
3.3.2 A/D变换的字长效应 96
3.3.3 系统运算中的字长效应 97
3.4 FPGA中的常用处理模块 99
3.4.1 乘法器模块 99
3.4.2 除法器模块 104
3.4.3 浮点运算模块 107
3.4.4 滤波器模块 109
3.4.5 数字频率器模块 111
3.5 小结 113
参考文献 113
第4章 滤波器的MATLAB与FPGA实现 115
4.1 滤波器概述 116
4.1.1 滤波器的分类 116
4.1.2 滤波器的特征参数 118
4.2 FIR与IIR滤波器的原理 118
4.2.1 FIR滤波器原理 118
4.2.2 IIR滤波器原理 120
4.2.3 IIR与FIR滤波器的比较 120
4.3 FIR滤波器的MATLAB设计 121
4.3.1 采用fir1函数设计 121
4.3.2 采用kaiserord函数设计 124
4.3.3 采用fir2函数设计 124
4.3.4 采用firpm函数设计 126
4.4 IIR滤波器的MATLAB设计 128
4.4.1 采用butter函数设计 128
4.4.2 采用cheby1函数设计 129
4.4.3 采用cheby2函数设计 130
4.4.4 采用ellip函数设计 130
4.4.5 采用yulewalk函数设计 131
4.4.6 几种设计函数的比较 131
4.5 滤波器设计分析工具 133
4.6 FIR滤波器的FPGA实现 134
4.6.1 量化滤波器系数 134
4.6.2 FIR滤波器的实现结构 136
4.6.3 采用IP核实现FIR滤波器 140
4.6.4 MATLAB仿真测试数据 146
4.6.5 测试激励的VHDL设计 147
4.6.6 FPGA实现后的仿真测试 149
4.7 IIR滤波器的FPGA实现 150
4.7.1 IIR滤波器的结构形式 150
4.7.2 量化级联型结构的系数 153
4.7.3 级联型结构的FPGA实现 156
4.7.4 FPGA实现后的测试仿真 160
4.8 小结 161
参考文