擴頻通信系統的FPGA設計（簡體書）

《擴頻通信系統的FPGA設計》系統講述了基於FPGA的直接擴頻通信系統的設計方法以及相關軟硬件開發知識，並結合經典的實例應用，使讀者能夠從硬件設計、軟件開發和系統設計等方面系統掌握FPGA的使用方法和擴頻通信系統原理。《擴頻通信系統的FPGA設計》共11章，主要內容包括：擴頻通信系統基本原理；FPGA設計基礎方法；數字信號處理的FPGA設計；數字通信調製和解調的FPGA設計；編碼和譯碼的FPGA設計；擴頻通信發射機的FPGA設計；擴頻通信接收機各種同步的FPGA設計；擴頻通信接收機實例等部分。
《擴頻通信系統的FPGA設計》內容全面，題材新穎，敘述清楚，理論聯繫實際，突出實用特色，並使用大量單元實例進行設計，便於讀者對內容的理解和掌握。《擴頻通信系統的FPGA設計》可作為電子類、通信類、自動化類等相關專業研究生和高年級本科生教材或參考書，又可作為廣大電子通信設計人員的設計參考書或使用手冊。

《擴頻通信系統的FPGA設計》內容全面，題材新穎，敘述清楚，理論聯系實際，突出實用特色，并使用大量單元實例進行設計，便于讀者對內容的理解和掌握。《擴頻通信系統的FPGA設計》可作為電子類、通信類、自動化類等相關專業研究生和高年級本科生教材或參考書，又可作為廣大電子通信設計人員的設計參考書或使用手冊。

第1章擴頻通信理論
1.1擴頻通信發展概述
1.2擴頻通信理論基礎及其優越性
1.3直接序列擴頻通信系統性能
1.3.1直接序列擴頻通信系統模型
1.3.2直接序列擴頻通信系統抗高斯白噪聲干擾能力
1.3.3直接序列擴頻通信系統抗單頻正弦干擾能力
1.3.4直接序列擴頻通信系統抗窄帶干擾能力
1.3.5直接序列擴頻通信系統抗多徑效應能力
1.3.6直接序列擴頻通信系統抗其他擴頻信號干擾能力
1.3.7直接序列擴頻通信系統處理增益與干擾容限
1.4軟擴頻系統簡介
1.5跳頻通信系統簡介（FH）
1.5.1跳頻通信系統組成
1.5.2跳頻系統信號分析
1.5.3跳頻通信系統特點
1.6跳時擴頻通信系統簡介
1.7各種擴頻通信方式比較
第2章FPGA設計基礎
2.1FPGA工作原理
2.2Xilinx公司FPGA器件簡介
2.2.1Xilinx公司Spartan類器件簡介
2.2.2Xilinx公司Virtex類器件簡介
2.2.3Xilinx的PROM芯片介紹
2.3FPGA最小系統電路設計
2.4FPGA系統AD電路設計
2.5FPGA系統DA電路設計
2.6FPGA設計方法
2.7FPGA配置方式
2.7.1單片機配置FPGA方式
2.7.2常用4種配置方式
2.8XilinxIPCore的使用
2.9DCM模塊的使用
2.10基於FPGA的多路數據采集系統硬件設計舉例
第3章數字信號處理的FPGA設計
3.1數字濾波器概述
3.1.1數字濾波器和模擬濾波器比較
3.1.2數字濾波器分類
3.1.3數字濾波器數學模型
3.1.4數字濾波器性能指標
3.2FIR濾波器的FPGA設計
3.2.1FIR濾波器原理
3.2.2FIR濾波器設計方法
3.2.3FIR濾波器的FPGA設計
3.3IIR濾波器的FPGA設計
3.3.1IIR濾波器原理與結構
3.3.2IIR濾波器設計方法
3.3.3IIR濾波器的FPGA設計
3.4抽取和內插的FPGA設計
3.4.1抽取的原理
3.4.2抽取的FPGA設計
3.4.3內插的原理
3.4.4內插的FPGA設計
3.5積分級聯梳狀（CIC）濾波器的FPGA設計
3.6直接數字頻率合成器（DDS）的FPGA設計
3.6.1DDS算法基本原理
3.6.2DDS的FPGA設計
3.6.3改善DDS雜散輸出方法
3.7CORDIC算法的FPGA設計
3.7.1CORDIC算法基本原理
3.7.2CORDIC算法的FPGA設計
3.8擴頻通信中ADC參數的選擇
3.8.1ADC量化效應
3.8.2數的表示法及其在量化中的影響
3.8.3量化bit數的性能分析
3.8.4ADC的選擇原則
3.9數字下變頻器（DDC）
第4章數字調製與解調的FPGA設計
4.12FSK調製的FPGA設計
4.22FSK解調的FPGA設計
4.32PSK調製的FPGA設計
4.42PSK解調的FPGA設計
4.5QPSK調製的FPGA設計
4.6QPSK解調的FPGA設計
4.7PPM調製與解調的FPGA實現
4.8MQAM調製與解調的FPGA實現
第5章編碼器與譯碼器的FPGA設計
5.1編碼器與譯碼器簡介
5.2RS編碼器與譯碼器的FPGA設計
5.2.1RS編碼器的FPGA設計
5.2.2RS譯碼器的FPGA設計
5.3卷積碼的FPGA設計
5.4HDB3碼的FPGA設計
第6章擴頻通信發射機的FPGA設計
6.1m序列發生器的FPGA設計
6.2Gold碼發生器的FPGA設計
6.3擾碼模塊的FPGA設計
6.4直擴系統發射端的FPGA設計
第7章擴頻通信載波同步的FPGA設計
7.1鎖相環簡介
7.2擴頻通信數字Costas環的FPGA設計
7.3載波頻偏估計補償的FPGA設計
第8章擴頻通信符號同步的FPGA設計
8.1常規擴頻通信捕獲算法
8.2相干擴頻通信的並行捕獲算法
8.3擴頻通信的混合並行捕獲算法原理
8.4.擴頻通信的混合並行捕獲的FPGA設計
8.5擴頻通信中跟蹤的FPGA設計
8.6剩餘相位跟蹤的FPGA設計
第9章擴頻通信幀同步的FPGA設計
9.1連貫式插入法幀同步的FPGA設計
9.2分組檢測的FPGA設計
9.2.1常用分組檢測算法
9.2.2延時相關加長度保持算法的FPGA設計
第10章擴頻通信中信號處理的FPGA設計
10.1自適應均衡器的FPGA設計
10.1.1自適應均衡的基本原理
10.1.2自適應均衡器的FPGA設計
10.2Rake接收機的FPGA設計
10.2.1Rake接收機基本原理
10.2.2Rake接收機的FPGA設計
第11章一個擴頻通信接收機的FPGA設計實例
11.1誤碼測試的FPGA設計
11.1.1誤碼測試的基本概念
11.1.2逐位比較型誤碼檢測器原理
11.1.3誤碼檢測器的FPGA設計
11.2一個擴頻通信接收機的FPGA設計實例
參考文獻

3.7 CORDIC算法的FPGA設計
近些年，CORDIC（Coordinate Rotation Digital Computing）算法（又稱為坐標旋轉數字計算方法）與飛速發展的FPGA技術結合，其優點越加受到人們的重視，且廣泛地應用于計算性能要求較高的實時高質量信號、圖像處理等方面。本節給出了一種對流水線CORDIC算法中模校正部分的改進方法。通過對該方法的理論分析、結構建模和綜合，表明該方法在不降低其他性能指標的同時，可以有效減少流水級數，降低硬件復雜度，提高精度，且使CORDIC在圓周旋轉和雙曲旋轉兩種工作狀態下的結構更加統一，有利于FPGA實現。
3.7.1 CORDIC算法基本原理
人們很早就會采用坐標旋轉來計算一些基本的功能函數，在1956年Voider開發了一種只能夠計算三角函數和雙曲線函數（包括指數函數和對數函數）的算法。在1959年Voider又提出了一種針對計算三角函數、乘法、除法以及在二進制和混合基數的數制系統之間的轉換的坐標旋轉數字計算機（CORDIC）。1968年California大學Berkelev分校的M.A.Liceard，在他的碩士論文里也比較全面地研究了幾類CORDIC算法。最后，在1971年由J.S.Walther統一了CORDIC算法，并用它來計算基本函數，包括正弦、余弦、正切、反正切、雙曲正弦、雙曲余弦、雙曲正切、反雙曲正切、對數、指數以及平方根。由于CORDIC計算這些函數時，僅需要移位、加法以及迭代運算等基本操作，而不需要乘法以及除法操作，因而，它有很廣泛的用途。Hewlett—Packard公司在實驗室里曾經研制出應用此算法的硬件浮點處理器。想徹底弄明白CORDIC統一算法的讀者，可以去閱讀J.S.Walther的論文。Senzig曾經簡化了CORDIC算法。使之適應于計算器的結構，其字長在10個十進位數字的數量級上。他的計算器算法在計算三角、雙曲線、指數和對數等函數時大約需要100次～150次加法一移位操作，這種速度對于大多數計算器應用來說是可以接受的。目前，市面上能見到的計算器大都是采用Senzig的簡化CORDIC算法。
現代數字信號處理的一個主要發展趨勢是，算法結構日趨復雜，計算量大，實時性要求高，且包含大量三角函數、開方等復雜函數計算。但是MAC單元并不適合此類函數的運算。而comIC算法可以將多種難以用硬件電路直接實現的復雜運算分解為統一的簡單移位、加迭代運算，而且結構規則、運算周期可以預測，適合于VLSI實現。