基本介紹
- 中文名：數字通信同步技術的MATLAB與FPGA實現——Altera/Verilog版（第2版）
- 作者：杜勇
- 出版社：電子工業出版社
- 出版時間：2020年3月
- 頁數：340 頁
- 定價：99 元
- 開本：16 開
- ISBN：9787121386428
- 版次：01-01
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書以Altera公司的FPGA為開發平台，以MATLAB及Verilog HDL為開發工具，詳細闡述數字通信同步技術的FPGA實現原理、結構、方法和仿真測試過程，並通過大量的工程實例分析FPGA實現過程中的具體技術細節。本書主要內容包括FPGA實現數位訊號處理基礎、鎖相環、載波同步、自動頻率控制、位同步、幀同步等。本書思路清晰、語言流暢、分析透徹，在簡明闡述設計原理的基礎上，注重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通信同步技術的FPGA設計知識和技能。作者精心設計了與本書配套的FPGA開發板，詳細介紹了工程實例的實驗步驟及方法，形成了從理論到實踐的完整學習過程，可以有效地加深讀者對數字通信同步技術的理解。本書的配套資料收錄了完整的MATLAB及Verilog HDL代碼，有利於工程技術人員參考，讀者可登錄華信教育資源網免費註冊後下載。
圖書目錄
第1章 同步技術的概念及FPGA基礎（1）
1.1 數字通信中的同步技術（1）
1.2 同步技術的實現方法（3）
1.2.1 兩種不同的實現原理（3）
1.2.2 常用的工程實現途徑（4）
1.3 FPGA概念及其在信號處理中的套用（5）
1.3.1 基本概念及發展歷程（5）
1.3.2 FPGA的結構和工作原理（7）
1.3.3 FPGA在數位訊號處理中的套用（14）
1.4 Altera器件簡介（15）
1.5 Verilog HDL語言簡介（17）
1.5.1 HDL語言簡介（17）
1.5.2 Verilog HDL的特點（18）
1.5.3 Verilog HDL的程式結構（19）
1.6 FPGA開發工具及設計流程（20）
1.6.1 Quartus II開發套件（20）
1.6.2 ModelSim仿真軟體（23）
1.6.3 FPGA的設計流程（25）
1.7 MATLAB軟體（28）
1.7.1 MATLAB簡介（28）
1.7.2 MATLAB工作界面（28）
1.7.3 MATLAB的特點及優勢（29）
1.7.4 MATLAB與Quartus II的數據互動（30）
1.8 FPGA開發板CRD500（31）
1.8.1 CRD500簡介（31）
1.8.2 CRD500典型套用（33）
1.9 小結（33）
第2章 FPGA實現數位訊號處理基礎（35）
2.1 FPGA中數的表示（35）
2.1.1 萊布尼茲與二進制（35）
2.1.2 定點數表示（36）
2.1.3 浮點數表示（37）
2.2 FPGA中數的運算（40）
2.2.1 加/減法運算（40）
2.2.2 乘法運算（43）
2.2.3 除法運算（45）
2.2.4 有效數據位的計算（45）
2.3 有限字長效應（48）
2.3.1 字長效應的產生因素（48）
2.3.2 A/D轉換器的字長效應（49）
2.3.3 數字系統運算中的字長效應（50）
2.4 FPGA中的常用運算處理模組（52）
2.4.1 加法器模組（52）
2.4.2 乘法器模組（54）
2.4.3 除法器模組（57）
2.4.4 浮點數運算模組（58）
2.4.5 濾波器模組（59）
2.5 小結（61）
第3章 鎖相環原理及套用（63）
3.1 鎖相環的原理（63）
3.1.1 鎖相環的模型（63）
3.1.2 鎖定與跟蹤的概念（64）
3.1.3 鎖相環的基本性能要求（65）
3.2 鎖相環的組成（66）
3.2.1 鑒相器（66）
3.2.2 環路濾波器（67）
3.2.3 壓控振盪器（68）
3.3 鎖相環的動態方程（68）
3.3.1 非線性相位模型（68）
3.3.2 線性相位模型（70）
3.3.3 鎖相環的傳遞函式（71）
3.4 鎖相環的性能分析（72）
3.4.1 暫態信號回響（72）
3.4.2 鎖相環的頻率回響（74）
3.4.3 鎖相環的穩定性（77）
3.4.4 非線性跟蹤性能（78）
3.4.5 鎖相環的捕獲性能（80）
3.4.6 鎖相環的噪聲性能（81）
3.5 鎖相環的套用（83）
3.5.1 鎖相環的兩種跟蹤狀態（83）
3.5.2 調頻解調器（84）
3.5.3 調相解調器（84）
3.5.4 調幅信號的相干解調（85）
3.5.5 鎖相調頻器（85）
3.5.6 鎖相調相器（86）
3.6 小結（86）
第4章 載波同步的FPGA實現（88）
4.1 載波同步的原理（88）
4.1.1 載波同步的概念及實現方法（88）
4.1.2 鎖相環的工作方式（89）
4.2 鎖相環的數位化模型（90）
4.2.1 數字鑒相器（90）
4.2.2 數字環路濾波器（91）
4.2.3 數字控制振盪器（92）
4.2.4 數字鎖相環動態方程（93）
4.3 輸入信號建模與仿真（94）
4.3.1 工程實例需求（94）
4.3.2 輸入信號模型（95）
4.3.3 輸入信號的MATLAB仿真（96）
4.4 載波同步環的參數設計（99）
4.4.1 總體性能參數設計（100）
4.4.2 數字鑒相器設計（101）
4.4.3 環路濾波器及數控振盪器設計（104）
4.5 載波同步環的FPGA實現（106）
4.5.1 頂層模組的Verilog HDL實現（106）
4.5.2 IIR濾波器的Verilog HDL實現（108）
4.5.3 環路濾波器的Verilog HDL實現（112）
4.5.4 載波同步環的FPGA實現（114）
4.6 載波同步環的仿真測試（115）
4.6.1 測試激勵的Verilog HDL設計（115）
4.6.2 單載波輸入信號的仿真測試（117）
4.6.3 調幅輸入信號的仿真測試（121）
4.6.4 關於載波同步環參數的討論（123）
4.7 載波同步環的板載測試（125）
4.7.1 硬體接口電路（125）
4.7.2 板載測試程式（126）
4.7.3 板載測試驗證（129）
4.8 小結（130）
第5章 抑制載波同步的FPGA實現（131）
5.1 抑制載波同步的原理（131）
5.1.1 平方環的工作原理（131）
5.1.2 同相正交環的工作原理（132）
5.1.3 判決反饋環的工作原理（134）
5.2 輸入信號建模與仿真（135）
5.2.1 工程實例需求（135）
5.2.2 DPSK信號的調製原理及特徵（135）
5.2.3 DPSK信號傳輸模型及仿真（137）
5.3 平方環的FPGA實現（139）
5.3.1 改進的平方環原理（139）
5.3.2 改進的平方環性能參數設計（139）
5.3.3 帶通濾波器設計（140）
5.3.4 頂層模組的Verilog HDL實現（142）
5.3.5 帶通濾波器的Verilog HDL實現（145）
5.3.6 低通濾波器的Verilog HDL實現（149）
5.3.7 FPGA實現後的仿真測試（151）
5.4 同相正交環的FPGA實現（153）
5.4.1 同相正交環性能參數設計（153）
5.4.2 低通濾波器的Verilog HDL實現（154）
5.4.3 其他模組的Verilog HDL實現（155）
5.4.4 頂層模組的Verilog HDL實現（156）
5.4.5 FPGA實現後的仿真測試（159）
5.4.6 同相支路的判決及碼型變換（161）
5.5 判決反饋環的FPGA實現（163）
5.5.1 判決反饋環的性能參數設計（163）
5.5.2 頂層模組的Verilog HDL實現（164）
5.5.3 積分判決模組的Verilog HDL實現（167）
5.5.4 FPGA實現後的仿真測試（169）
5.6 平方環的板載測試（171）
5.6.1 硬體接口電路（171）
5.6.2 板載測試程式（171）
5.6.3 板載測試驗證（172）
5.7 小結（173）
第6章 自動頻率控制的FPGA實現（174）
6.1 自動頻率控制的概念（174）
6.2 最大似然頻差估計的FPGA實現（175）
6.2.1 最大似然頻差估計的原理（175）
6.2.2 最大似然頻差估計的MATLAB仿真（177）
6.2.3 最大似然頻差估計的FPGA實現方法（179）
6.3 基於FFT載波頻率估計的FPGA實現（181）
6.3.1 離散傅立葉變換（181）
6.3.2 FFT算法原理及MATLAB仿真（183）
6.3.3 FFT核的使用（186）
6.3.4 輸入信號建模與MATLAB仿真（188）
6.3.5 基於FFT頻差估計的Verilog HDL實現（189）
6.3.6 FPGA實現及仿真測試（193）
6.4 FSK信號調製/解調原理（194）
6.4.1 數字頻率調製（195）
6.4.2 FSK信號的MATLAB仿真（196）
6.4.3 FSK信號的相干解調原理（199）
6.4.4 AFC環解調FSK信號的原理（200）
6.5 AFC環的FPGA實現（202）
6.5.1 AFC環參數設計（202）
6.5.2 頂層模組的Verilog HDL實現（204）
6.5.3 鑒頻器模組的Verilog HDL實現（207）
6.5.4 FPGA實現及仿真測試（208）
6.6 AFC環的板載測試（209）
6.6.1 硬體接口電路（209）
6.6.2 板載測試程式（210）
6.6.3 板載測試驗證（212）
6.7 小結（213）
第7章 數字鎖相法位同步技術的FPGA實現（214）
7.1 位同步的概念及實現方法（214）
7.1.1 位同步的概念（214）
7.1.2 利用濾波法提取位同步信號（215）
7.1.3 利用數字鎖相法提取位同步信號（216）
7.2 微分型位同步環的FPGA實現（218）
7.2.1 微分型位同步環的原理（218）
7.2.2 頂層模組的Verilog HDL實現（219）
7.2.3 雙相時鐘模組的Verilog HDL實現（221）
7.2.4 微分鑒相模組的Verilog HDL實現（223）
7.2.5 單穩態觸發器模組的Verilog HDL實現（225）
7.2.6 控制及分頻模組的Verilog HDL實現（226）
7.2.7 位同步信號形成及移相模組的Verilog HDL實現（228）
7.2.8 FPGA實現及仿真測試（230）
7.3 積分型位同步環的FPGA實現（232）
7.3.1 積分型位同步環的原理（232）
7.3.2 頂層模組的Verilog HDL實現（234）
7.3.3 積分器模組的Verilog HDL實現（236）
7.3.4 鑒相模組的Verilog HDL實現（238）
7.3.5 FPGA實現及仿真測試（239）
7.4 改進型位同步環的FPGA實現（240）
7.4.1 正交支路積分輸出門限判決法（240）
7.4.2 數字濾波器法的工作原理（242）
7.4.3 隨機徘徊濾波器的Verilog HDL實現（243）
7.4.4 隨機徘徊濾波器的仿真測試（244）
7.4.5 改進型數字濾波器的工作原理（245）
7.4.6 改進型數字濾波器的Verilog HDL實現（246）
7.5 微分型位同步環的板載測試（249）
7.5.1 硬體接口電路（249）
7.5.2 板載測試程式（249）
7.5.3 板載測試驗證（250）
7.6 小結（251）
第8章 插值算法位同步技術的FPGA實現（252）
8.1 插值算法位同步技術的原理（252）
8.1.1 插值算法的總體結構（252）
8.1.2 內插濾波器的原理及結構（252）
8.1.3 Gardner定時誤差檢測算法（254）
8.1.4 環路濾波器與數控振盪器（256）
8.2 插值算法位同步技術的MATLAB仿真（257）
8.2.1 環路濾波器係數的設計（257）
8.2.2 定時誤差檢測算法的MATLAB仿真程式（258）
8.2.3 簡化後插值算法位同步技術的仿真（263）
8.3 插值算法位同步技術的FPGA實現（266）
8.3.1 頂層模組的Verilog HDL設計（266）
8.3.2 內插濾波器模組的Verilog HDL設計（267）
8.3.3 定時誤差檢測及環路濾波器模組的Verilog HDL設計（270）
8.3.4 數控振盪器的Verilog HDL設計（272）
8.3.5 FPGA實現後的仿真測試（273）
8.4 插值算法位同步環的板載測試（274）
8.4.1 硬體接口電路（274）
8.4.2 板載測試程式（275）
8.4.3 板載測試驗證（276）
8.5 小結（277）
第9章 幀同步技術的FPGA實現（278）
9.1 異步傳輸與同步傳輸的概念（278）
9.1.1 異步傳輸的概念（278）
9.1.2 同步傳輸的概念（279）
9.1.3 異步傳輸與同步傳輸的區別（279）
9.2 起止式同步的FPGA實現（280）
9.2.1 RS-232串口通信協定（280）
9.2.2 頂層模組的Verilog HDL實現（282）
9.2.3 時鐘模組的Verilog HDL實現（283）
9.2.4 串口接收模組的Verilog HDL實現（285）
9.2.5 串口傳送模組的Verilog HDL實現（287）
9.2.6 FPGA實現及仿真測試（289）
9.3 幀同步碼組及其檢測原理（291）
9.3.1 幀同步碼組的選擇（291）
9.3.2 間隔式插入法的檢測原理（293）
9.3.3 連貫式插入法的檢測原理（294）
9.3.4 幀同步過程的幾種狀態（295）
9.4 連貫式插入法幀同步的FPGA實現（296）
9.4.1 實例要求及總體模組設計（296）
9.4.2 搜尋態模組的Verilog HDL實現及仿真（298）
9.4.3 校核態模組的Verilog HDL實現及仿真（302）
9.4.4 同步態模組的Verilog HDL實現及仿真（306）
9.4.5 幀同步的FPGA實現及仿真（311）
9.5 串口通信的板載測試（312）
9.5.1 硬體接口電路（312）
9.5.2 板載測試驗證（313）
9.6 幀同步電路的板載測試（314）
9.6.1 硬體接口電路（314）
9.6.2 板載測試程式（315）
9.6.3 板載測試驗證（317）
9.7 小結（318）
參考文獻（319）
