數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術的MATLAB與FPGA實現(xiàn)：Altera/Verilog版（第2版）

第1章　數(shù)字通信及FPGA概述\t（1）
1．1　數(shù)字通信系統(tǒng)概述\t（1）
1．1．1　數(shù)字通信的一般處理流程\t（1）
1．1．2　本書討論的通信系統(tǒng)模型\t（3）
1．1．3　數(shù)字通信的特點及優(yōu)勢\t（4）
1．1．4　數(shù)字通信的發(fā)展概述\t（6）
1．2　數(shù)字通信中的幾個基本概念\t（7）
1．2．1　與頻譜相關的概念\t（7）
1．2．2　帶寬的定義\t（10）
1．2．3　采樣與頻譜搬移\t（13）
1．2．4　噪聲與信噪比\t（17）
1．3　FPGA的基礎知識\t（18）
1．3．1　從晶體管到FPGA\t（18）
1．3．2　FPGA的發(fā)展趨勢\t（21）
1．3．3　FPGA的組成結構\t（22）
1．3．4　FPGA的工作原理\t（27）
1．4　FPGA與其他處理平臺的比較\t（29）
1．4．1　ASIC、DSP及ARM的特點\t（29）
1．4．2　FPGA的特點及優(yōu)勢\t（30）
1．5　Altera公司FPGA簡介\t（31）
1．6　FPGA開發(fā)板CRD500\t（33）
1．6．1　CRD500簡介\t（33）
1．6．2　CRD500典型應用\t（35）
1．7　小結\t（36）
參考文獻\t（36）
第2章　設計語言及環(huán)境介紹\t（38）
2．1　HDL簡介\t（38）
2．1．1　HDL的特點及優(yōu)勢\t（38）
2．1．2　選擇VHDL還是Verilog HDL\t（39）
2．2　Verilog HDL基礎\t（40）
2．2．1　Verilog HDL的特點\t（40）
2．2．2　Verilog HDL程序結構\t（41）
2．3　FPGA開發(fā)工具及設計流程\t（43）
2．3．1　Quartus II開發(fā)軟件\t（43）
2．3．2　ModelSim仿真軟件\t（46）
2．3．3　FPGA設計流程\t（48）
2．4　MATLAB軟件\t（50）
2．4．1　MATLAB簡介、工作界面和優(yōu)勢\t（50）
2．4．2　MATLAB中常用的信號處理函數(shù)\t（53）
2．5　MATLAB與Quartus II的數(shù)據(jù)交換\t（60）
2．6　小結\t（60）
參考文獻\t（61）
第3章　FPGA實現(xiàn)數(shù)字信號處理基礎\t（62）
3．1　FPGA中數(shù)的表示\t（62）
3．1．1　萊布尼茲與二進制\t（62）
3．1．2　定點數(shù)表示\t（63）
3．1．3　浮點數(shù)表示\t（64）
3．2　FPGA中數(shù)的運算\t（67）
3．2．1　加、減法運算\t（67）
3．2．2　乘法運算\t（70）
3．2．3　除法運算\t（71）
3．2．4　有效數(shù)據(jù)位的計算\t（71）
3．3　有限字長效應\t（74）
3．3．1　有限字長效應的產(chǎn)生原因\t（74）
3．3．2　A/D轉換的有限字長效應\t（75）
3．3．3　系統(tǒng)運算中的有限字長效應\t（76）
3．4　FPGA中的常用處理模塊\t（78）
3．4．1　加法器模塊\t（78）
3．4．2　乘法器模塊\t（80）
3．4．3　除法器模塊\t（82）
3．4．4　浮點數(shù)運算模塊\t（83）
3．5　小結\t（84）
參考文獻\t（85）
第4章　濾波器的MATLAB與FPGA實現(xiàn)\t（86）
4．1　濾波器概述\t（86）
4．1．1　濾波器的分類\t（86）
4．1．2　濾波器的特征參數(shù)\t（88）
4．2　FIR濾波器與IIR濾波器的原理\t（89）
4．2．1　FIR濾波器原理\t（89）
4．2．2　IIR濾波器原理\t（90）
4．2．3　IIR濾波器與FIR濾波器的比較\t（90）
4．3　FIR濾波器的MATLAB設計\t（91）
4．3．1　利用fir1函數(shù)設計FIR濾波器\t（91）
4．3．2　利用kaiserord函數(shù)設計FIR濾波器\t（94）
4．3．3　利用fir2函數(shù)設計FIR濾波器\t（94）
4．3．4　利用firpm函數(shù)設計FIR濾波器\t（96）
4．4　IIR濾波器的MATLAB設計\t（98）
4．4．1　利用butter函數(shù)設計IIR濾波器\t（98）
4．4．2　利用cheby1函數(shù)設計IIR濾波器\t（99）
4．4．3　利用cheby2函數(shù)設計IIR濾波器\t（100）
4．4．4　利用ellip函數(shù)設計IIR濾波器\t（100）
4．4．5　利用yulewalk函數(shù)設計IIR濾波器\t（101）
4．4．6　幾種濾波器設計函數(shù)的比較\t（101）
4．5　FIR濾波器的FPGA實現(xiàn)\t（103）
4．5．1　FIR濾波器的實現(xiàn)結構\t（103）
4．5．2　采用IP核實現(xiàn)FIR濾波器\t（107）
4．5．3　MATLAB仿真測試數(shù)據(jù)\t（112）
4．5．4　仿真測試Verilog HDL的設計\t（114）
4．5．5　FPGA實現(xiàn)后的仿真測試\t（116）
4．6　IIR濾波器的FPGA實現(xiàn)\t（118）
4．6．1　IIR濾波器的結構形式\t（118）
4．6．2　級聯(lián)型結構IIR濾波器的系數(shù)量化\t（120）
4．6．3　級聯(lián)型結構IIR濾波器的FPGA實現(xiàn)\t（124）
4．6．4　FPGA實現(xiàn)后的仿真測試\t（127）
4．7　IIR濾波器的板載測試\t（128）
4．7．1　硬件接口電路\t（128）
4．7．2　板載測試程序\t（129）
4．7．3　板載測試驗證\t（131）
4．8　小結\t（132）
參考文獻\t（132）
第5章　ASK調(diào)制解調(diào)技術的FPGA實現(xiàn)\t（134）
5．1　ASK調(diào)制解調(diào)原理\t（134）
5．1．1　ASK信號的產(chǎn)生\t（134）
5．1．2　ASK信號的解調(diào)\t（136）
5．1．3　ASK解調(diào)的性能\t（137）
5．1．4　多進制振幅調(diào)制\t（138）
5．2　ASK信號的MATLAB仿真\t（138）
5．3　ASK信號的FPGA實現(xiàn)\t（141）
5．3．1　FPGA實現(xiàn)模型及參數(shù)說明\t（141）
5．3．2　ASK信號的Verilog HDL設計\t（143）
5．3．3　FPGA實現(xiàn)ASK信號后的仿真測試\t（144）
5．4　非相干解調(diào)法的MATLAB仿真\t（146）
5．5　非相干解調(diào)法的FPGA實現(xiàn)\t（148）
5．5．1　非相干解調(diào)法的FPGA實現(xiàn)模型及參數(shù)說明\t（148）
5．5．2　非相干解調(diào)法的Verilog HDL設計\t（148）
5．5．3　FPGA實現(xiàn)非相干解調(diào)法后的仿真測試\t（150）
5．6　符號判決門限的FPGA實現(xiàn)\t（151）
5．6．1　確定ASK解調(diào)信號的判決門限\t（152）
5．6．2　判決門限模塊的Verilog HDL實現(xiàn)\t（152）
5．6．3　FPGA實現(xiàn)判決門限模塊后的仿真測試\t（154）
5．7　位同步技術的FPGA實現(xiàn)\t（154）
5．7．1　位同步技術的工作原理\t（154）
5．7．2　位同步模塊的Verilog HDL實現(xiàn)\t（157）
5．7．3　雙相時鐘信號的Verilog HDL實現(xiàn)\t（159）
5．7．4　微分鑒相模塊的Verilog HDL實現(xiàn)\t（160）
5．7．5　單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的Verilog HDL實現(xiàn)\t（162）
5．7．6　控制分頻模塊的Verilog HDL實現(xiàn)\t（164）
5．7．7　FPGA實現(xiàn)及仿真測試\t（165）
5．8　ASK信號解調(diào)系統(tǒng)的FPGA實現(xiàn)及仿真\t（166）
5．8．1　解調(diào)系統(tǒng)的Verilog HDL實現(xiàn)\t（166）
5．8．2　完整系統(tǒng)的仿真測試\t（168）
5．9　ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的板載測試\t（171）
5．9．1　硬件接口電路\t（171）
5．9．2　板載測試程序\t（171）
5．9．3　板載測試驗證\t（174）
5．10　小結\t（175）
參考文獻\t（176）
第6章　FSK調(diào)制解調(diào)技術的FPGA實現(xiàn)\t（177）
6．1　FSK調(diào)制解調(diào)原理\t（177）
6．1．1　2FSK信號的時域表示\t（177）
6．1．2　相關系數(shù)與頻譜特性\t（178）
6．1．3　非相干解調(diào)法的原理\t（180）
6．1．4　相干解調(diào)法原理\t（182）
6．1．5　解調(diào)方法的應用條件分析\t（183）
6．2　2FSK信號的MATLAB仿真\t（184）
6．2．1　不同調(diào)制指數(shù)的2FSK信號仿真\t（184）
6．2．2　2FSK信號非相干解調(diào)的仿真\t（185）
6．2．3　2FSK信號相干解調(diào)的仿真\t（191）
6．3　FSK信號的FPGA實現(xiàn)\t（194）
6．3．1　FSK信號的產(chǎn)生方法\t（194）
6．3．2　2FSK信號的Verilog HDL實現(xiàn)\t（195）
6．3．3　FPGA實現(xiàn)后的仿真測試\t（196）
6．4　2FSK信號解調(diào)的FPGA實現(xiàn)\t（197）
6．4．1　解調(diào)模型及參數(shù)設計\t（197）
6．4．2　2FSK信號解調(diào)系統(tǒng)的Verilog HDL實現(xiàn)\t（198）
6．4．3　FPGA實現(xiàn)后的仿真測試\t（203）
6．5　MSK信號的產(chǎn)生原理\t（205）
6．5．1　MSK信號的時域特征\t（205）
6．5．2　MSK信號的頻譜特性\t（206）
6．5．3　MSK信號的產(chǎn)生方法\t（207）
6．6　MSK信號的FPGA實現(xiàn)\t（209）
6．6．1　實例參數(shù)及模型設計\t（209）
6．6．2　MSK信號的Verilog HDL實現(xiàn)及仿真\t（210）
6．7　MSK信號的解調(diào)原理\t（211）
6．7．1　延遲差分解調(diào)法\t（211）
6．7．2　平方環(huán)相干解調(diào)法\t（212）
6．8　MSK信號解調(diào)的MATLAB仿真\t（214）
6．8．1　仿真模型及參數(shù)說明\t（214）
6．8．2　MSK信號的平方環(huán)相干解調(diào)的MATLAB仿真\t（214）
6．9　平方環(huán)的FPGA實現(xiàn)\t（217）
6．9．1　鎖相環(huán)的工作原理\t（217）
6．9．2　平方環(huán)的工作原理\t（220）
6．9．3　平方環(huán)性能參數(shù)設計\t（221）
6．9．4　平方環(huán)的Verilog HDL設計\t（223）
6．9．5　FPGA實現(xiàn)后的仿真測試\t（227）
6．10　MSK信號解調(diào)的FPGA實現(xiàn)\t（228）
6．10．1　MSK信號解調(diào)環(huán)路參數(shù)設計\t（228）
6．10．2　頂層模塊的Verilog HDL設計\t（230）
6．10．3　脈沖成形及解調(diào)模塊的Verilog HDL設計\t（234）
6．10．4　MSK信號解調(diào)環(huán)路FPGA實現(xiàn)后的仿真測試\t（236）
6．11　2FSK調(diào)制解調(diào)的板載測試\t（237）
6．11．1　硬件接口電路\t（237）
6．11．2　板載測試程序\t（238）
6．11．3　板載測試驗證\t（239）
6．12　小結\t（240）
參考文獻\t（241）
第7章　PSK調(diào)制解調(diào)技術的FPGA實現(xiàn)\t（243）
7．1　DPSK調(diào)制解調(diào)原理\t（243）
7．1．1　DPSK信號的調(diào)制原理\t（243）
7．1．2　采用Costas環(huán)解調(diào)DPSK信號\t（245）
7．1．3　DPSK調(diào)制解調(diào)的MATLAB仿真\t（246）
7．2　DPSK信號解調(diào)的FPGA實現(xiàn)\t（249）
7．2．1　Costas環(huán)的參數(shù)設計\t（249）
7．2．2　Costas環(huán)的Verilog HDL設計\t（251）
7．2．3　FPGA實現(xiàn)后的仿真測試\t（254）
7．3　DQPSK調(diào)制解調(diào)原理\t（254）
7．3．1　QPSK調(diào)制原理\t（254）
7．3．2　雙比特碼元的差分編/解碼原理\t（256）
7．3．3　DQPSK信號的解調(diào)原理\t（257）
7．3．4　DQPSK調(diào)制解調(diào)的MATLAB仿真\t（260）
7．4　DQPSK信號的FPGA實現(xiàn)\t（264）
7．4．1　差分編/解碼的Verilog HDL設計\t（264）
7．4．2　DQPSK信號的Verilog HDL設計\t（267）
7．5　DQPSK信號解調(diào)的FPGA實現(xiàn)\t（272）
7．5．1　極性Costas環(huán)的Verilog HDL設計\t（272）
7．5．2　FPGA實現(xiàn)后的仿真測試\t（276）
7．5．3　跟蹤策略和解調(diào)性能\t（277）
7．5．4　DQPSK信號解調(diào)系統(tǒng)的設計\t（279）
7．5．5　DQPSK信號解調(diào)系統(tǒng)的仿真測試\t（282）
7．6　?/4 QPSK調(diào)制解調(diào)原理\t（283）
7．6．1　?/4 QPSK調(diào)制原理\t（283）
7．6．2　匹配濾波器與成形濾波器\t（285）
7．6．3　?/4 QPSK信號的差分解調(diào)原理\t（290）
7．6．4　?/4 QPSK調(diào)制解調(diào)的MATLAB仿真\t（291）
7．7　?/4 QPSK調(diào)制解調(diào)的FPGA實現(xiàn)\t（295）
7．7．1　基帶編碼的Verilog HDL設計\t（295）
7．7．2　差分解調(diào)的Verilog HDL設計\t（299）
7．7．3　FPGA實現(xiàn)后的仿真測試\t（304）
7．8　DQPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的板載測試\t（305）
7．8．1　硬件接口電路\t（305）
7．8．2　板載測試程序\t（305）
7．8．3　板載測試驗證\t（307）
7．9　小結\t（308）
參考文獻\t（309）
第8章　QAM調(diào)制解調(diào)技術的FPGA實現(xiàn)\t（310）
8．1　QAM調(diào)制解調(diào)的原理\t（310）
8．1．1　QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的組成\t（310）
8．1．2　差分編碼與星座映射\t（311）
8．1．3　16QAM調(diào)制解調(diào)的MATLAB仿真\t（313）
8．2　16QAM信號編/解碼的FPGA實現(xiàn)\t（317）
8．2．1　16QAM信號編碼的Verilog HDL設計\t（317）
8．2．2　16QAM信號解碼的Verilog HDL設計\t（321）
8．2．3　FPGA實現(xiàn)16QAM信號編/解碼的仿真測試\t（322）
8．3　QAM載波同步的FPGA實現(xiàn)\t（323）
8．3．1　QAM中常用的載波同步算法[10]\t（323）
8．3．2　極性判決算法的FPGA實現(xiàn)\t（326）
8．3．3　DD算法載波同步的FPGA實現(xiàn)\t（330）
8．4　插值算法位同步技術原理\t（337）
8．4．1　位同步技術的分類及組成\t（337）
8．4．2　內(nèi)插濾波器的原理及結構\t（339）
8．4．3　Gardner定時誤差檢測算法\t（341）
8．4．4　環(huán)路濾波器與數(shù)控振蕩器\t（342）
8．5　插值算法位同步技術的MATLAB仿真\t（343）
8．5．1　環(huán)路濾波器系數(shù)的設計\t（343）
8．5．2　Gardner定時誤差檢測算法的MATLAB仿真程序\t（344）
8．5．3　16QAM信號位同步算法的仿真\t（349）
8．6　插值算法位同步技術的FPGA實現(xiàn)\t（351）
8．6．1　頂層模塊的Verilog HDL設計\t（351）
8．6．2　內(nèi)插濾波器模塊的Verilog HDL設計\t（353）
8．6．3　定時誤差檢測及環(huán)路濾波器模塊的Verilog HDL設計\t（355）
8．6．4　數(shù)控振蕩器及插值間隔產(chǎn)生模塊的Verilog HDL設計\t（358）
8．6．5　插值算法位同步技術FPGA實現(xiàn)后的仿真測試\t（359）
8．7　插值算法位同步環(huán)的板載測試\t（362）
8．7．1　硬件接口電路\t（362）
8．7．2　板載測試程序\t（363）
8．7．3　板載測試驗證\t（364）
8．8　小結\t（365）
參考文獻\t（365）
第9章　擴頻調(diào)制解調(diào)技術的FPGA實現(xiàn)\t（367）
9．1　擴頻通信的基本原理\t（367）
9．1．1　擴頻通信的概念\t（367）
9．1．2　擴頻通信的種類\t（368）
9．1．3　直擴系統(tǒng)的工作原理\t（370）
9．2　直擴系統(tǒng)調(diào)制信號的MATLAB仿真\t（372）
9．2．1　偽碼序列的產(chǎn)生原理\t（372）
9．2．2　MATLAB仿真直擴系統(tǒng)調(diào)制信號\t（373）
9．3　直擴系統(tǒng)調(diào)制信號的FPGA實現(xiàn)\t（377）
9．3．1　偽碼模塊的Verilog HDL設計\t（377）
9．3．2　擴頻調(diào)制模塊的Verilog HDL設計\t（378）
9．4　偽碼同步的原理\t（381）
9．4．1　滑動相關捕獲原理\t（382）
9．4．2　延遲鎖相環(huán)的跟蹤原理\t（383）
9．5　偽碼同步算法的設計及仿真\t（384）
9．5．1　偽碼同步算法的設計\t（384）
9．5．2　捕獲及跟蹤門限的MATLAB仿真\t（385）
9．6　偽碼同步的FPGA實現(xiàn)\t（388）
9．6．1　頂層模塊的Verilog HDL設計\t（388）
9．6．2　偽碼模塊的Verilog HDL設計\t（390）
9．6．3　相關積分模塊的Verilog HDL設計\t（392）
9．6．4　偽碼相位調(diào)整模塊的Verilog HDL設計\t（393）
9．6．5　FPGA實現(xiàn)后的仿真測試\t（396）
9．7　直擴系統(tǒng)解調(diào)環(huán)路的FPGA實現(xiàn)\t（397）
9．7．1　Costas環(huán)的Verilog HDL設計\t（398）
9．7．2　FPGA實現(xiàn)后的仿真測試\t（401）
9．8　小結\t（403）
參考文獻\t（403）