無線通信的MATLAB和FPGA實現(xiàn)

前言

　　數(shù)字化、寬帶化是當今無線通信發(fā)展的主流方向。當前無線通信技術發(fā)展極為迅猛，新技術層出不窮。迄今為止，國內(nèi)外出版了許多有關無線通信或FPGA技術的圖書，但綜合無線通信和FPGA的兩方面技術的圖書還較少，導致大多數(shù)工程師和高校的研究生缺少系統(tǒng)學習的資料。鑒于此，西瑞克斯（北京）通信設備有限公司和Xilinx大學合作計劃一起推出本書，希望能夠為產(chǎn)業(yè)界、教育界的相關技術人員提供完整的學習資料，以幫助他們建立起先進的開發(fā)理念。　　本書以MATLAB和FPGA在無線通信中的應用為主線，將有關內(nèi)容分為10章：第1章介紹了無線通信系統(tǒng)的FPGA開發(fā)背景；第2、3章簡要介紹了無線信號處理中的數(shù)字處理和數(shù)字信號處理技術；第4～9章較為詳細地介紹了數(shù)字處理的硬件開發(fā)基礎以及無線通信系統(tǒng)各個模塊的原理與FPGA實現(xiàn)；第10章講解WCDMA系統(tǒng)部分關鍵技術的FPGA實現(xiàn)，包括同步和多載波系統(tǒng)的關鍵技術，以提高讀者的工程開發(fā)能力?！　”緯鴽]有僅限于FPGA開發(fā)，也沒有大篇幅的理論分析，而是關注如何使用FPGA來實現(xiàn)相關理論，更多地從系統(tǒng)開發(fā)的角度展開討論，即首先簡單介紹原理，然后給出相關的MATLAB代碼，最后完成FPGA設計。之所以給出相關的：MATLAB代碼，是因為MATLAB已成為通信系統(tǒng)仿真和設計必不可少的工具，含有大量的函數(shù)模塊、參考設計和文檔資料，有助于開發(fā)人員理解FPGA實現(xiàn)所需的理論和算法?！　”緯晌魅鹂怂梗ū本┩ㄐ旁O備有限公司編著，其中LPDC串行譯碼器的FPGA實現(xiàn)部分由詹仙寧完成。參與本書編寫工作的還有范凌飛、周澤標、李楠、孫崢、曲昌盛、胡彬、武冠宇、章翔、李志、彭勇、徐文波、柴娟芳、彭巧樂、朱曉、張茂龍、徐振洪、喻冬華、季成俊、饒明建、鄭建明、毛小玲、陸如元、王偉。

內(nèi)容概要

本書以無線通信關鍵技術的原理及其MATLAB和FPGA實現(xiàn)為主題，通過大量的MATLAB和FPGA開發(fā)實例，較為詳盡地描述了無線通信中的常用模塊和原理及實現(xiàn)流程，具體內(nèi)容包括：無線通信開發(fā)簡介、數(shù)字處理基礎、DSP處理基礎、數(shù)字調(diào)制、信道編碼、最佳接收機、均衡、同步、數(shù)字前端技術以及WCDMA系統(tǒng)的關鍵技術。本書概念明確、思路清晰，追求全面、系統(tǒng)、實用，使讀者能夠在較短的時間內(nèi)具備無線通信領域的MATLAB和FPGA開發(fā)能力。    本書可供從事無線通信和數(shù)字信號處理的應用工程師和工程科研人員閱讀，也可作為通信及相關專業(yè)的研究生、高年級本科生的教材或參考書。

書籍目錄

第1章  無線通信與FPGA開發(fā)綜述  1.1  無線通信的發(fā)展概況  1.2  無線通信的主要特點  1.3  無線通信系統(tǒng)的組成  1.4  未來無線通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢  1.5  FPGA在無線通信中的應用優(yōu)勢    1.5.1  FPGA特征簡介    1.5.2  FPGA在無線通信中的應用綜述    1.5.3  無線通信基站的FPGA實現(xiàn)架構(gòu)  1.6  Xilinx公司的無線通信解決方案    1.6.1  Xilinx面向無線通信中的高端芯片——Virtex系列    1.6.2  Xilinx的高效開發(fā)工具——ISE Design Suite    1.6.3  Xilinx公司的蜂窩通信開發(fā)資源    1.6.4  Xilinx公司的廣播系統(tǒng)開發(fā)資源  1.7  本章小結(jié)  1.8  本章參考文獻第2章  無線通信中的數(shù)字處理基礎  2.1  數(shù)的表示    2.1.1  定點表示    2.1.2  浮點表示    2.1.3  定點制數(shù)的量化    2.1.4  加法、乘積的舍入誤差  2.2  AO轉(zhuǎn)換的字長效應  2.3  常用算術運算模塊的FPGA實現(xiàn)    2.3.1  加法運算的FPGA實現(xiàn)    2.3.2  乘法運算的FPGA實現(xiàn)    2.3.3  除法運算的FPGA實現(xiàn)    2.3.4  Cordic算法的FPGA實現(xiàn)  2.4  本章小結(jié)  2.5  本章參考文獻第3章  無線通信中的DSP處理基礎  3.1  數(shù)控振蕩器的FPGA實現(xiàn)    3.1.1  DDS算法原理    3.1.2 DDS算法的Verilog實現(xiàn)    3.1.3  DDS算法IP Core的使用  3.2  快速傅里葉變換的FPGA實現(xiàn)    3.2.1  DFT和FF丁基本思想    3.2.2  FFT算法的基本原理及其MA/LAB實現(xiàn)    3.2.3  FF丁的硬件實現(xiàn)結(jié)構(gòu)    3.2.4  IFFT原理與實現(xiàn)    3.2.5  FF7/IFFTIP Core的使用  3.3  FIR濾波器的FPGA實現(xiàn)    3.3.1  數(shù)字濾波器的分類    3.3.2  數(shù)字濾波器的數(shù)學模型    3.3.3  數(shù)字濾波器的性能指標    3.3.4  FIR濾波器的原理與設計    3.3.5  FIR濾波器的FPGA實現(xiàn)    3.3.6  FIR濾波器IP Core的使用  3.4  多速率濾波器的FPGA實現(xiàn)    3.4.1  多速率信號處理的意義    3.4.2  多速率信號濾波器的基本操作    3.4.3  CIC濾波器的FPGA實現(xiàn)    3.4.4  HB濾波器的FPGA實現(xiàn)  3.5  自適應濾波器的FPGA實現(xiàn)    3.5.1  自適應濾波簡介    3.5.2  自適應濾波的應用    3.5.3  LMS算法的MATLAB實現(xiàn)    3.5.4  LMS算法的FPGA實現(xiàn)    3.5.5  LMS算法的軟件調(diào)試  3.6  本章小結(jié)  3.7  本章參考文獻第4章  調(diào)制解調(diào)的實現(xiàn)  4.1  調(diào)N/解調(diào)的基本功能與要求    4.1.1  調(diào)制懈調(diào)的基本功能    4.1.2  調(diào)制/解調(diào)的分類    4.1.3  基本調(diào)制方法原理及性能簡要分析    4.1.4  數(shù)字信號的帶寬和功率譜密度    4.1.5  影響選擇數(shù)字調(diào)制方式的因素  4.2  數(shù)字調(diào)N/解調(diào)器的低中頻解決方案    4.2.1  傳統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)方案　　……第5章　信道編解碼的實現(xiàn)第6章　最佳接收機的實現(xiàn)第7章　分集、均衡和干擾抵消的實現(xiàn)第8章　同步的實現(xiàn)第9章　數(shù)字前端技術的實現(xiàn)第10章　WCDMA系統(tǒng)關鍵技術的實現(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　無線通信與FPGA開發(fā)綜述　　1.4　未來無線通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢　　無線通信以其移動性和個人化服務為特征，表現(xiàn)出旺盛的生命力和巨大的市場潛力。以寬帶和提供多媒體業(yè)務為特征的新一代移動與無線通信的發(fā)展，將以市場為導向，帶動新技術和新業(yè)務的發(fā)展，不斷摸索新型的經(jīng)營模式。無線通信未來的發(fā)展趨勢表現(xiàn)為：各種移動技術互補發(fā)展，各盡所長，向接入多元化、網(wǎng)絡一體化、應用綜合化的寬帶化、IP化、多媒體化移動網(wǎng)絡發(fā)展?！　?．多層移動技術有效互補　　無線通信領域各種技術的互補性日趨鮮明。這主要表現(xiàn)在不同的接入技術具有不同的覆蓋范圍、不同的適用區(qū)域、不同的技術特點、不同的接入速率。未來的無線通信網(wǎng)絡將是綜合的一體化的解決方案。各種移動技術都將在這個一體化的網(wǎng)絡中發(fā)揮自己的作用，找到自己的天地。從大范圍公眾無線通信來看，3G和B3G技術將是主導，從而形成對全球的廣泛無縫覆蓋；而WLAN、WAN、UWB等寬帶接入技術，將因其自己不同的技術特點，在不同覆蓋范圍或應用區(qū)域內(nèi)，與公眾無線通信網(wǎng)絡形成有效互補?！　?．核心網(wǎng)絡一體化、接入層面多樣化　　在接入網(wǎng)技術出現(xiàn)多元化的同時，核心網(wǎng)絡層面以IMS為會話和業(yè)務控制的網(wǎng)絡架構(gòu)，成為面向多媒體業(yè)務的未來網(wǎng)絡融合的基礎。面向未來的核心網(wǎng)絡采用開放式體系架構(gòu)和標準接口，能夠提供各種業(yè)務的綜合，滿足相應的服務質(zhì)量，支持移動／漫游等移動性管理要求，保證通信的安全性?！　?．無線通信業(yè)務應用綜合化　　無線通信業(yè)務應用將更好地體現(xiàn)“以人為本”的特征，業(yè)務應用種類將更為豐富和個性化，質(zhì)量更高；通信服務的價值鏈將進一步拉長、細分和開放，形成新的、開放式的良性生態(tài)環(huán)境，業(yè)務應用開發(fā)和提供將適應此變化，以開放應用接口的方式替代傳統(tǒng)的封閉式業(yè)務開發(fā)和提供模式。

編輯推薦

　　無線通信：同步、數(shù)字前端、分集與均衡、最佳接收機、信道編/解碼、調(diào)制解調(diào)。

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