无线通信的MATLAB和FPGA实现[按需印刷]
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无线通信：同步、数字前端、分集与均衡、最佳接收机、信道编/解码、调制解调。
内容简介
书籍 通信书籍
本书以无线通信关键技术的原理及其MATLAB和FPGA实现为主题，通过大量的MATLAB和FPGA开发实例，较为详尽地描述了无线通信中的常用模块和原理及实现流程，具体内容包括：无线通信开发简介、数字处理基础、DSP处理基础、数字调制、信道编码、最佳接收机、均衡、同步、数字前端技术以及WCDMA系统的关键技术。本书概念明确、思路清晰，追求全面、系统、实用，使读者能够在较短的时间内具备无线通信领域的MATLAB和FPGA开发能力。.
本书可供从事无线通信和数字信号处理的应用工程师和工程科研人员阅读，也可作为通信及相关专业的研究生、高年级本科生的教材或参考书。...
目录
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 Suite 18
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
书摘
第1章 无线通信与FPGA开发综述
1.4 未来无线通信系统的发展趋势
无线通信以其移动性和个人化服务为特征，表现出旺盛的生命力和巨大的市场潜力。以宽带和提供多媒体业务为特征的新一代移动与无线通信的发展，将以市场为导向，带动新技术和新业务的发展，不断摸索新型的经营模式。无线通信未来的发展趋势表现为：各种移动技术互补发展，各尽所长，向接入多元化、网络一体化、应用综合化的宽带化、IP化、多媒体化移动网络发展。
1．多层移动技术有效互补
无线通信领域各种技术的互补性日趋鲜明。这主要表现在不同的接入技术具有不同的覆盖范围、不同的适用区域、不同的技术特点、不同的接入速率。未来的无线通信网络将是综合的一体化的解决方案。各种移动技术都将在这个一体化的网络中发挥自己的作用，找到自己的天地。从大范围公众无线通信来看，3G和B3G技术将是主导，从而形成对全球的广泛无缝覆盖；而WLAN、WAN、UWB等宽带接入技术，将因其自己不同的技术特点，在不同覆盖范围或应用区域内，与公众无线通信网络形成有效互补。
2．核心网络一体化、接入层面多样化
在接入网技术出现多元化的同时，核心网络层面以IMS为会话和业务控制的网络架构，成为面向多媒体业务的未来网络融合的基础。面向未来的核心网络采用开放式体系架构和标准接口，能够提供各种业务的综合，满足相应的服务质量，支持移动／漫游等移动性管理要求，保证通信的安全性。
3．无线通信业务应用综合化
无线通信业务应用将更好地体现“以人为本”的特征，业务应用种类将更为丰富和个性化，质量更高；通信服务的价值链将进一步拉长、细分和开放，形成新的、开放式的良性生态环境，业务应用开发和提供将适应此变化，以开放应用接口的方式替代传统的封闭式业务开发和提供模式。
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