無(wú)線通信的MATLAB和FPGA實(shí)現(xiàn)

前言

　　數(shù)字化、寬帶化是當(dāng)今無(wú)線通信發(fā)展的主流方向。當(dāng)前無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展極為迅猛，新技術(shù)層出不窮。迄今為止，國(guó)內(nèi)外出版了許多有關(guān)無(wú)線通信或FPGA技術(shù)的圖書(shū)，但綜合無(wú)線通信和FPGA的兩方面技術(shù)的圖書(shū)還較少，導(dǎo)致大多數(shù)工程師和高校的研究生缺少系統(tǒng)學(xué)習(xí)的資料。鑒于此，西瑞克斯（北京）通信設(shè)備有限公司和Xilinx大學(xué)合作計(jì)劃一起推出本書(shū)，希望能夠?yàn)楫a(chǎn)業(yè)界、教育界的相關(guān)技術(shù)人員提供完整的學(xué)習(xí)資料，以幫助他們建立起先進(jìn)的開(kāi)發(fā)理念。　　本書(shū)以MATLAB和FPGA在無(wú)線通信中的應(yīng)用為主線，將有關(guān)內(nèi)容分為10章：第1章介紹了無(wú)線通信系統(tǒng)的FPGA開(kāi)發(fā)背景；第2、3章簡(jiǎn)要介紹了無(wú)線信號(hào)處理中的數(shù)字處理和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)；第4～9章較為詳細(xì)地介紹了數(shù)字處理的硬件開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)以及無(wú)線通信系統(tǒng)各個(gè)模塊的原理與FPGA實(shí)現(xiàn)；第10章講解WCDMA系統(tǒng)部分關(guān)鍵技術(shù)的FPGA實(shí)現(xiàn)，包括同步和多載波系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，以提高讀者的工程開(kāi)發(fā)能力?！　”緯?shū)沒(méi)有僅限于FPGA開(kāi)發(fā)，也沒(méi)有大篇幅的理論分析，而是關(guān)注如何使用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)理論，更多地從系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的角度展開(kāi)討論，即首先簡(jiǎn)單介紹原理，然后給出相關(guān)的MATLAB代碼，最后完成FPGA設(shè)計(jì)。之所以給出相關(guān)的：MATLAB代碼，是因?yàn)镸ATLAB已成為通信系統(tǒng)仿真和設(shè)計(jì)必不可少的工具，含有大量的函數(shù)模塊、參考設(shè)計(jì)和文檔資料，有助于開(kāi)發(fā)人員理解FPGA實(shí)現(xiàn)所需的理論和算法。　　本書(shū)由西瑞克斯（北京）通信設(shè)備有限公司編著，其中LPDC串行譯碼器的FPGA實(shí)現(xiàn)部分由詹仙寧完成。參與本書(shū)編寫(xiě)工作的還有范凌飛、周澤標(biāo)、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(lè)、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(shū)以無(wú)線通信關(guān)鍵技術(shù)的原理及其MATLAB和FPGA實(shí)現(xiàn)為主題，通過(guò)大量的MATLAB和FPGA開(kāi)發(fā)實(shí)例，較為詳盡地描述了無(wú)線通信中的常用模塊和原理及實(shí)現(xiàn)流程，具體內(nèi)容包括：無(wú)線通信開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)介、數(shù)字處理基礎(chǔ)、DSP處理基礎(chǔ)、數(shù)字調(diào)制、信道編碼、最佳接收機(jī)、均衡、同步、數(shù)字前端技術(shù)以及WCDMA系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。本書(shū)概念明確、思路清晰，追求全面、系統(tǒng)、實(shí)用，使讀者能夠在較短的時(shí)間內(nèi)具備無(wú)線通信領(lǐng)域的MATLAB和FPGA開(kāi)發(fā)能力。    本書(shū)可供從事無(wú)線通信和數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用工程師和工程科研人員閱讀，也可作為通信及相關(guān)專業(yè)的研究生、高年級(jí)本科生的教材或參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第1章  無(wú)線通信與FPGA開(kāi)發(fā)綜述  1.1  無(wú)線通信的發(fā)展概況  1.2  無(wú)線通信的主要特點(diǎn)  1.3  無(wú)線通信系統(tǒng)的組成  1.4  未來(lái)無(wú)線通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)  1.5  FPGA在無(wú)線通信中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)    1.5.1  FPGA特征簡(jiǎn)介    1.5.2  FPGA在無(wú)線通信中的應(yīng)用綜述    1.5.3  無(wú)線通信基站的FPGA實(shí)現(xiàn)架構(gòu)  1.6  Xilinx公司的無(wú)線通信解決方案    1.6.1  Xilinx面向無(wú)線通信中的高端芯片——Virtex系列    1.6.2  Xilinx的高效開(kāi)發(fā)工具——ISE Design Suite    1.6.3  Xilinx公司的蜂窩通信開(kāi)發(fā)資源    1.6.4  Xilinx公司的廣播系統(tǒng)開(kāi)發(fā)資源  1.7  本章小結(jié)  1.8  本章參考文獻(xiàn)第2章  無(wú)線通信中的數(shù)字處理基礎(chǔ)  2.1  數(shù)的表示    2.1.1  定點(diǎn)表示    2.1.2  浮點(diǎn)表示    2.1.3  定點(diǎn)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(zhǎng)效應(yīng)  2.3  常用算術(shù)運(yùn)算模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)    2.3.1  加法運(yùn)算的FPGA實(shí)現(xiàn)    2.3.2  乘法運(yùn)算的FPGA實(shí)現(xiàn)    2.3.3  除法運(yùn)算的FPGA實(shí)現(xiàn)    2.3.4  Cordic算法的FPGA實(shí)現(xiàn)  2.4  本章小結(jié)  2.5  本章參考文獻(xiàn)第3章  無(wú)線通信中的DSP處理基礎(chǔ)  3.1  數(shù)控振蕩器的FPGA實(shí)現(xiàn)    3.1.1  DDS算法原理    3.1.2 DDS算法的Verilog實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)    3.2.3  FF丁的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)    3.2.4  IFFT原理與實(shí)現(xiàn)    3.2.5  FF7/IFFTIP Core的使用  3.3  FIR濾波器的FPGA實(shí)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(xué)模型    3.3.3  數(shù)字濾波器的性能指標(biāo)    3.3.4  FIR濾波器的原理與設(shè)計(jì)    3.3.5  FIR濾波器的FPGA實(shí)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(shí)現(xiàn)    3.4.1  多速率信號(hào)處理的意義    3.4.2  多速率信號(hào)濾波器的基本操作    3.4.3  CIC濾波器的FPGA實(shí)現(xiàn)    3.4.4  HB濾波器的FPGA實(shí)現(xiàn)  3.5  自適應(yīng)濾波器的FPGA實(shí)現(xiàn)    3.5.1  自適應(yīng)濾波簡(jiǎn)介    3.5.2  自適應(yīng)濾波的應(yīng)用    3.5.3  LMS算法的MATLAB實(shí)現(xiàn)    3.5.4  LMS算法的FPGA實(shí)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(xiàn)第4章  調(diào)制解調(diào)的實(shí)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(jiǎn)要分析    4.1.4  數(shù)字信號(hào)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(shí)現(xiàn)第6章　最佳接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)第7章　分集、均衡和干擾抵消的實(shí)現(xiàn)第8章　同步的實(shí)現(xiàn)第9章　數(shù)字前端技術(shù)的實(shí)現(xiàn)第10章　WCDMA系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　無(wú)線通信與FPGA開(kāi)發(fā)綜述　　1.4　未來(lái)無(wú)線通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)　　無(wú)線通信以其移動(dòng)性和個(gè)人化服務(wù)為特征，表現(xiàn)出旺盛的生命力和巨大的市場(chǎng)潛力。以寬帶和提供多媒體業(yè)務(wù)為特征的新一代移動(dòng)與無(wú)線通信的發(fā)展，將以市場(chǎng)為導(dǎo)向，帶動(dòng)新技術(shù)和新業(yè)務(wù)的發(fā)展，不斷摸索新型的經(jīng)營(yíng)模式。無(wú)線通信未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)為：各種移動(dòng)技術(shù)互補(bǔ)發(fā)展，各盡所長(zhǎng)，向接入多元化、網(wǎng)絡(luò)一體化、應(yīng)用綜合化的寬帶化、IP化、多媒體化移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?！　?．多層移動(dòng)技術(shù)有效互補(bǔ)　　無(wú)線通信領(lǐng)域各種技術(shù)的互補(bǔ)性日趨鮮明。這主要表現(xiàn)在不同的接入技術(shù)具有不同的覆蓋范圍、不同的適用區(qū)域、不同的技術(shù)特點(diǎn)、不同的接入速率。未來(lái)的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)將是綜合的一體化的解決方案。各種移動(dòng)技術(shù)都將在這個(gè)一體化的網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮自己的作用，找到自己的天地。從大范圍公眾無(wú)線通信來(lái)看，3G和B3G技術(shù)將是主導(dǎo)，從而形成對(duì)全球的廣泛無(wú)縫覆蓋；而WLAN、WAN、UWB等寬帶接入技術(shù)，將因其自己不同的技術(shù)特點(diǎn)，在不同覆蓋范圍或應(yīng)用區(qū)域內(nèi)，與公眾無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)形成有效互補(bǔ)。　　2．核心網(wǎng)絡(luò)一體化、接入層面多樣化　　在接入網(wǎng)技術(shù)出現(xiàn)多元化的同時(shí)，核心網(wǎng)絡(luò)層面以IMS為會(huì)話和業(yè)務(wù)控制的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，成為面向多媒體業(yè)務(wù)的未來(lái)網(wǎng)絡(luò)融合的基礎(chǔ)。面向未來(lái)的核心網(wǎng)絡(luò)采用開(kāi)放式體系架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)接口，能夠提供各種業(yè)務(wù)的綜合，滿足相應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量，支持移動(dòng)／漫游等移動(dòng)性管理要求，保證通信的安全性?！　?．無(wú)線通信業(yè)務(wù)應(yīng)用綜合化　　無(wú)線通信業(yè)務(wù)應(yīng)用將更好地體現(xiàn)“以人為本”的特征，業(yè)務(wù)應(yīng)用種類將更為豐富和個(gè)性化，質(zhì)量更高；通信服務(wù)的價(jià)值鏈將進(jìn)一步拉長(zhǎng)、細(xì)分和開(kāi)放，形成新的、開(kāi)放式的良性生態(tài)環(huán)境，業(yè)務(wù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)和提供將適應(yīng)此變化，以開(kāi)放應(yīng)用接口的方式替代傳統(tǒng)的封閉式業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)和提供模式。

編輯推薦

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

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