《數字濾波器的MATLAB與FPGA實現》是2012年電子工業出版社出版的圖書，作者是杜勇。本書詳細闡述了數字濾波器的實現原理、結構、方法及仿真測試過程，並通過大量工程實例分析其在FPGA實現過程中的具體技術細節。
基本介紹
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
其主要內容包括FIR濾波器、IIR濾波器、多速率濾波器、自適應濾波器、變換域濾波器、DPSK解調系統設計等。
《數字濾波器的MATLAB與FPGA實現》思路清晰、語言流暢、分析透徹，在簡明闡述設計原理的基礎上，追求對工程實踐的指導性，力求使讀者在較短的時間內掌握數字濾波器的FPGA設計知識和技能。
本書適合於從事無線通信和數位訊號處理領域的設計工程師、科研人員，以及相關專業的研究生、高年級本科生使用。
本書適合於從事無線通信和數位訊號處理領域的設計工程師、科研人員，以及相關專業的研究生、高年級本科生使用。
圖書目錄
第1章 數字濾波器及FPGA概述
1.1 濾波器概述
1.1.1 濾波器簡介
1.1.2 數字濾波器的分類
1.1.3 濾波器的特徵參數
1.2 FPGA基本知識
1.2.1 FPGA的基本概念及發展歷程
1.2.2 FPGA的結構和工作原理
1.2.3 IP核的概念
1.3 FPGA在數位訊號處理中的套用
1.4 Xilinx器件簡介
1.4.1 Spartan系列器件
1.4.2 Virtex系列器件
1.4.3 PROM晶片介紹
1.5 小結
第2章 設計語言及環境介紹
2.1 VHDL語言簡介
2.1.1 HDL語言
2.1.2 VHDL語言
2.2 FPGA開發工具及設計流程
2.2.1 ISE開發套件
2.2.2 Modelsim仿真軟體
2.2.3 Synplicity綜合軟體
2.2.4 FPGA設計流程
2.3 MATLAB軟體
2.3.1 MATLAB軟體簡介
2.3.2 常用的信號處理函式
2.3.3 濾波器設計分析工具FDATOOL
2.4 MATLAB與ISE的聯合套用
2.4.1 MATLAB與ISE的數據交換
2.4.2 混頻器設計分析實例
2.5 小結
第3章 FPGA實現數位訊號處理基礎
3.1 數的表示
3.1.1 萊布尼茨與二進制
3.1.2 定點數表示
3.1.3 浮點數表示
3.2 有限字長效應
3.2.1 字長效應的產生因素
3.2.2 AD變換的字長效應
3.2.3 濾波器係數的字長效應
3.2.4 濾波器運算中的字長效應
3.3 FPGA的常用運算模組
3.3.1 加法器模組
3.3.2 乘法器模組
3.3.3 除法器模組
3.3.4 CORDIC運算模組
3.3.5 浮點運算模組
3.4 小結
第4章 FIR濾波器的FPGA設計與實現
4.1 FIR濾波器的理論基礎
4.1.1 線性時不變系統
4.1.2 FIR濾波器的原理
4.1.3 FIR濾波器的特性
4.1.4 FIR濾波器的結構形式
4.2 FIR濾波器的設計方法
4.2.1 窗函式法
4.2.2 頻率取樣法
4.2.3 最優設計方法
4.3 FIR濾波器的MATLAB設計
4.3.1 採用fir1函式設計
4.3.2 採用kaiserord函式設計
4.3.3 採用fir2函式設計
4.3.4 採用firpm函式設計
4.3.5 採用FDATOOL工具設計
4.4 FIR濾波器的FPGA實現
4.4.1 量化濾波器係數
4.4.2 串列結構的FPGA實現
4.4.3 並行結構的FPGA實現
4.4.4 分散式結構的FPGA實現
4.4.5 不同結構的性能對比分析
4.4.6 採用FIR核實現
4.5 小結
第5章 IIR濾波器的MATLAB與FPGA實現
5.1 IIR濾波器的理論基礎
5.1.1 IIR濾波器的原理及特性
5.1.2 IIR濾波器的結構形式
5.1.3 IIR與FIR濾波器的比較
5.2 IIR濾波器的設計方法
5.2.1 幾種典型的模擬濾波器
5.2.2 原型轉換設計法
5.2.3 直接設計法
5.3 IIR濾波器的MATLAB設計
5.3.1 採用butter函式設計
5.3.2 採用cheby1函式設計
5.3.3 採用cheby2函式設計
5.3.4 採用ellip函式設計
5.3.5 採用yulewalk函式設計
5.3.6 幾種設計函式的比較
5.3.7 採用FDATOOL工具設計
5.4 IIR濾波器的FPGA實現
5.4.1 量化直接型結構的係數及運算字長
5.4.2 直接型結構的FPGA實現
5.4.3 直接型結構FPGA實現後的測試仿真
5.4.4 量化級聯型結構的係數
5.4.5 級聯型結構的FPGA實現
5.4.6 級聯型結構FPGA實現後的測試仿真
5.5 小結
第6章 多速率濾波器的FPGA實現
6.1 多速率信號處理基礎知識
6.1.1 多速率信號處理的概念及作用
6.1.2 多速率信號處理的一般步驟
6.1.3 軟體無線電中的多速率處理
6.2 抽取與內插處理
6.2.1 整數倍抽取
6.2.2 整數倍內插
6.2.3 比值為有理數的抽樣率轉換
6.3 CIC濾波器
6.3.1 CIC濾波器的原理
6.3.2 CIC濾波器的套用條件
6.3.3 單級CIC濾波器的FPGA實現
6.3.4 多級CIC濾波器的FPGA實現
6.3.5 CIC濾波器IP核的使用
6.4 FIR半帶濾波器
6.4.1 半帶濾波器的原理
6.4.2 半帶濾波器的MATLAB設計
6.4.3 多級半帶濾波器的設計
6.4.4 多級半帶濾波器的FPGA實現
6.5 多相分解技術
6.5.1 多相分解技術的一般概念
6.5.2 整數倍抽取器的多相結構
6.5.3 多相抽取器的FPGA實現
6.6 小結
第7章 自適應濾波器的FPGA實現
7.1 自適應濾波器簡介
7.1.1 自適應濾波器的概念
7.1.2 自適應濾波器的套用
7.1.3 自適應算法的一般原理
7.2 LMS算法
7.2.1 LMS算法的原理
7.2.2 LMS算法的實現結構
7.2.3 LMS算法的字長效應
7.2.4 符號LMS算法原理
7.2.5 LMS算法的MATLAB仿真
7.3 自適應線性濾波器的FPGA實現
7.3.1 自適應線性濾波器原理
7.3.2 利用線性濾波器實現通道失配校正
7.3.3 校正算法的 MATLAB仿真
7.3.4 校正算法的 VHDL實現
7.3.5 FPGA實現後的仿真測試
7.4 自適應均衡器的FPGA實現
7.4.1 自適應均衡器原理
7.4.2 自適應均衡器的MATLAB仿真
7.4.3 自適應均衡器的VHDL實現
7.4.4 FPGA實現後的仿真測試
7.5 智慧型天線陣的FPGA實現
7.5.1 智慧型天線陣的概念及原理
7.5.2 自適應直線陣的MATLAB仿真
7.5.3 自適應天線陣的VHDL實現
7.5.4 FPGA實現後的仿真測試
7.6 小結
第8章 變換域濾波器的FPGA實現
8.1 變換域濾波器簡介
8.2 快速傅立葉變換
8.2.1 離散傅立葉變換
8.2.2 DFT存在的問題
8.2.3 FFT算法的基本思想
8.2.4 FFT算法的MATLAB仿真
8.3 FFT核的使用
8.3.1 FFT核簡介
8.3.2 FFT核的接口及時序
8.4 頻域濾波器的原理及MATLAB仿真
8.4.1 抗窄帶干擾濾波器的原理
8.4.2 檢測門限的選取
8.4.3 頻域濾波器的MATLAB仿真
8.5 頻域濾波器的FPGA實現
8.5.1 FPGA實現的總體結構設計
8.5.2 速率變換模組的設計與實現
8.5.3 FFT及濾波設計與實現
8.5.4 IFFT及數據輸出設計與實現
8.5.5 頂層檔案設計及實現
8.5.6 FPGA實現後的仿真測試
8.6 小結
第9章 DPSK解調系統的FPGA實現
9.1 數字接收機的一般原理
9.1.1 通用數字接收機處理平台
9.1.2 基本調製解調技術
9.1.3 改進的數字調製解調技術
9.2 DPSK調製解調原理
9.2.1 DPSK調製原理及信號特徵
9.2.2 DPSK信號的MATLAB仿真
9.2.3 DPSK解調原理
9.3 DPSK解調參數設計
9.3.1 數字下變頻器設計
9.3.2 低通濾波器設計
9.3.3 數字鑒相器設計
9.3.4 環路濾波器設計
9.3.5 載波同步環設計的一般步驟
9.4 Costas環的FPGA實現
9.4.1 頂層模組的VHDL實現
9.4.2 鑒相器及環路濾波器的VHDL實現
9.4.3 Costas環實現後的仿真測試
9.5 符號同步環的FPGA實現
9.5.1 符號同步環的實現結構
9.5.2 符號同步環的VHDL實現
9.6 DPSK全系統的FPGA實現及測試
9.6.1 碼型變換的VHDL實現
9.6.2 DPSK解調全系統VHDL實現
9.6.3 系統的仿真測試
9.7 小結
參考文獻
1.1 濾波器概述
1.1.1 濾波器簡介
1.1.2 數字濾波器的分類
1.1.3 濾波器的特徵參數
1.2 FPGA基本知識
1.2.1 FPGA的基本概念及發展歷程
1.2.2 FPGA的結構和工作原理
1.2.3 IP核的概念
1.3 FPGA在數位訊號處理中的套用
1.4 Xilinx器件簡介
1.4.1 Spartan系列器件
1.4.2 Virtex系列器件
1.4.3 PROM晶片介紹
1.5 小結
第2章 設計語言及環境介紹
2.1 VHDL語言簡介
2.1.1 HDL語言
2.1.2 VHDL語言
2.2 FPGA開發工具及設計流程
2.2.1 ISE開發套件
2.2.2 Modelsim仿真軟體
2.2.3 Synplicity綜合軟體
2.2.4 FPGA設計流程
2.3 MATLAB軟體
2.3.1 MATLAB軟體簡介
2.3.2 常用的信號處理函式
2.3.3 濾波器設計分析工具FDATOOL
2.4 MATLAB與ISE的聯合套用
2.4.1 MATLAB與ISE的數據交換
2.4.2 混頻器設計分析實例
2.5 小結
第3章 FPGA實現數位訊號處理基礎
3.1 數的表示
3.1.1 萊布尼茨與二進制
3.1.2 定點數表示
3.1.3 浮點數表示
3.2 有限字長效應
3.2.1 字長效應的產生因素
3.2.2 AD變換的字長效應
3.2.3 濾波器係數的字長效應
3.2.4 濾波器運算中的字長效應
3.3 FPGA的常用運算模組
3.3.1 加法器模組
3.3.2 乘法器模組
3.3.3 除法器模組
3.3.4 CORDIC運算模組
3.3.5 浮點運算模組
3.4 小結
第4章 FIR濾波器的FPGA設計與實現
4.1 FIR濾波器的理論基礎
4.1.1 線性時不變系統
4.1.2 FIR濾波器的原理
4.1.3 FIR濾波器的特性
4.1.4 FIR濾波器的結構形式
4.2 FIR濾波器的設計方法
4.2.1 窗函式法
4.2.2 頻率取樣法
4.2.3 最優設計方法
4.3 FIR濾波器的MATLAB設計
4.3.1 採用fir1函式設計
4.3.2 採用kaiserord函式設計
4.3.3 採用fir2函式設計
4.3.4 採用firpm函式設計
4.3.5 採用FDATOOL工具設計
4.4 FIR濾波器的FPGA實現
4.4.1 量化濾波器係數
4.4.2 串列結構的FPGA實現
4.4.3 並行結構的FPGA實現
4.4.4 分散式結構的FPGA實現
4.4.5 不同結構的性能對比分析
4.4.6 採用FIR核實現
4.5 小結
第5章 IIR濾波器的MATLAB與FPGA實現
5.1 IIR濾波器的理論基礎
5.1.1 IIR濾波器的原理及特性
5.1.2 IIR濾波器的結構形式
5.1.3 IIR與FIR濾波器的比較
5.2 IIR濾波器的設計方法
5.2.1 幾種典型的模擬濾波器
5.2.2 原型轉換設計法
5.2.3 直接設計法
5.3 IIR濾波器的MATLAB設計
5.3.1 採用butter函式設計
5.3.2 採用cheby1函式設計
5.3.3 採用cheby2函式設計
5.3.4 採用ellip函式設計
5.3.5 採用yulewalk函式設計
5.3.6 幾種設計函式的比較
5.3.7 採用FDATOOL工具設計
5.4 IIR濾波器的FPGA實現
5.4.1 量化直接型結構的係數及運算字長
5.4.2 直接型結構的FPGA實現
5.4.3 直接型結構FPGA實現後的測試仿真
5.4.4 量化級聯型結構的係數
5.4.5 級聯型結構的FPGA實現
5.4.6 級聯型結構FPGA實現後的測試仿真
5.5 小結
第6章 多速率濾波器的FPGA實現
6.1 多速率信號處理基礎知識
6.1.1 多速率信號處理的概念及作用
6.1.2 多速率信號處理的一般步驟
6.1.3 軟體無線電中的多速率處理
6.2 抽取與內插處理
6.2.1 整數倍抽取
6.2.2 整數倍內插
6.2.3 比值為有理數的抽樣率轉換
6.3 CIC濾波器
6.3.1 CIC濾波器的原理
6.3.2 CIC濾波器的套用條件
6.3.3 單級CIC濾波器的FPGA實現
6.3.4 多級CIC濾波器的FPGA實現
6.3.5 CIC濾波器IP核的使用
6.4 FIR半帶濾波器
6.4.1 半帶濾波器的原理
6.4.2 半帶濾波器的MATLAB設計
6.4.3 多級半帶濾波器的設計
6.4.4 多級半帶濾波器的FPGA實現
6.5 多相分解技術
6.5.1 多相分解技術的一般概念
6.5.2 整數倍抽取器的多相結構
6.5.3 多相抽取器的FPGA實現
6.6 小結
第7章 自適應濾波器的FPGA實現
7.1 自適應濾波器簡介
7.1.1 自適應濾波器的概念
7.1.2 自適應濾波器的套用
7.1.3 自適應算法的一般原理
7.2 LMS算法
7.2.1 LMS算法的原理
7.2.2 LMS算法的實現結構
7.2.3 LMS算法的字長效應
7.2.4 符號LMS算法原理
7.2.5 LMS算法的MATLAB仿真
7.3 自適應線性濾波器的FPGA實現
7.3.1 自適應線性濾波器原理
7.3.2 利用線性濾波器實現通道失配校正
7.3.3 校正算法的 MATLAB仿真
7.3.4 校正算法的 VHDL實現
7.3.5 FPGA實現後的仿真測試
7.4 自適應均衡器的FPGA實現
7.4.1 自適應均衡器原理
7.4.2 自適應均衡器的MATLAB仿真
7.4.3 自適應均衡器的VHDL實現
7.4.4 FPGA實現後的仿真測試
7.5 智慧型天線陣的FPGA實現
7.5.1 智慧型天線陣的概念及原理
7.5.2 自適應直線陣的MATLAB仿真
7.5.3 自適應天線陣的VHDL實現
7.5.4 FPGA實現後的仿真測試
7.6 小結
第8章 變換域濾波器的FPGA實現
8.1 變換域濾波器簡介
8.2 快速傅立葉變換
8.2.1 離散傅立葉變換
8.2.2 DFT存在的問題
8.2.3 FFT算法的基本思想
8.2.4 FFT算法的MATLAB仿真
8.3 FFT核的使用
8.3.1 FFT核簡介
8.3.2 FFT核的接口及時序
8.4 頻域濾波器的原理及MATLAB仿真
8.4.1 抗窄帶干擾濾波器的原理
8.4.2 檢測門限的選取
8.4.3 頻域濾波器的MATLAB仿真
8.5 頻域濾波器的FPGA實現
8.5.1 FPGA實現的總體結構設計
8.5.2 速率變換模組的設計與實現
8.5.3 FFT及濾波設計與實現
8.5.4 IFFT及數據輸出設計與實現
8.5.5 頂層檔案設計及實現
8.5.6 FPGA實現後的仿真測試
8.6 小結
第9章 DPSK解調系統的FPGA實現
9.1 數字接收機的一般原理
9.1.1 通用數字接收機處理平台
9.1.2 基本調製解調技術
9.1.3 改進的數字調製解調技術
9.2 DPSK調製解調原理
9.2.1 DPSK調製原理及信號特徵
9.2.2 DPSK信號的MATLAB仿真
9.2.3 DPSK解調原理
9.3 DPSK解調參數設計
9.3.1 數字下變頻器設計
9.3.2 低通濾波器設計
9.3.3 數字鑒相器設計
9.3.4 環路濾波器設計
9.3.5 載波同步環設計的一般步驟
9.4 Costas環的FPGA實現
9.4.1 頂層模組的VHDL實現
9.4.2 鑒相器及環路濾波器的VHDL實現
9.4.3 Costas環實現後的仿真測試
9.5 符號同步環的FPGA實現
9.5.1 符號同步環的實現結構
9.5.2 符號同步環的VHDL實現
9.6 DPSK全系統的FPGA實現及測試
9.6.1 碼型變換的VHDL實現
9.6.2 DPSK解調全系統VHDL實現
9.6.3 系統的仿真測試
9.7 小結
參考文獻
