数字滤波器的MATLAB与FPGA实现

第1章  数字滤波器及FPGA概述/1
  1.1  滤波器概述/3
    1.1.1  滤波器简介/3
    1.1.2  数字滤波器的分类/4
    1.1.3  滤波器的特征参数/6
  1.2  FPGA基本知识/6
    1.2.1  FPGA的基本概念及发展历程/6
    1.2.2  FPGA的结构和工作原理/8
    1.2.3  IP核的概念/13
  1.3  FPGA在数字信号处理中的应用/14
  1.4  Xilinx器件简介/15
    1.4.1  Spartan系列器件/17
    1.4.2  Virtex系列器件/20
    1.4.3  PROM芯片介绍/26
  1.5  小结/27

第2章  设计语言及环境介绍/29
  2.1  VHDL语言简介/31
    2.1.1  HDL语言/31
    2.1.2  VHDL语言/32
  2.2  FPGA开发工具及设计流程/35
    2.2.1  ISE开发套件/35
    2.2.2  Modelsim仿真软件/39
    2.2.3  Synplicity综合软件/41
    2.2.4  FPGA设计流程/42
  2.3  MATLAB软件/44
    2.3.1  MATLAB软件简介/44
    2.3.2  常用的信号处理函数/47
    2.3.3  滤波器设计分析工具FDATOOL/54
  2.4  MATLAB与ISE的联合应用/55
    2.4.1  MATLAB与ISE的数据交换/55
    2.4.2  混频器设计分析实例/56
  2.5  小结/69

第3章  FPGA实现数字信号处理基础/71
  3.1  数的表示/73
    3.1.1  莱布尼茨与二进制/73
    3.1.2  定点数表示/74
    3.1.3  浮点数表示/78
  3.2  有限字长效应/81
    3.2.1  字长效应的产生因素/81
    3.2.2  A/D变换的字长效应/82
    3.2.3  滤波器系数的字长效应/83
    3.2.4  滤波器运算中的字长效应/84
  3.3  FPGA的常用运算模块/85
    3.3.1  加法器模块/85
    3.3.2  乘法器模块/88
    3.3.3  除法器模块/94
    3.3.4  CORDIC运算模块/97
    3.3.5  浮点运算模块/99
  3.4  小结/101

第4章  FIR滤波器的FPGA设计与实现/103
  4.1  FIR滤波器的理论基础/105
    4.1.1  线性时不变系统/105
    4.1.2  FIR滤波器的原理/107
    4.1.3  FIR滤波器的特性/108
    4.1.4  FIR滤波器的结构形式/112
  4.2  FIR滤波器的设计方法/116
    4.2.1  窗函数法/117
    4.2.2  频率取样法/118
    4.2.3  最优设计方法/119
  4.3  FIR滤波器的MATLAB设计/120
    4.3.1  采用fir1函数设计/120
    4.3.2  采用kaiserord函数设计/125
    4.3.3  采用fir2函数设计/126
    4.3.4  采用firpm函数设计/127
    4.3.5  采用FDATOOL工具设计/129
  4.4  FIR滤波器的FPGA实现/131
    4.4.1  量化滤波器系数/131
    4.4.2  串行结构的FPGA实现/133
    4.4.3  并行结构的FPGA实现/140
    4.4.4  分布式结构的FPGA实现/143
    4.4.5  不同结构的性能对比分析/148
    4.4.6  采用FIR核实现/148
  4.5  小结/153

第5章  IIR滤波器的MATLAB与FPGA实现/155
  5.1  IIR滤波器的理论基础/157
    5.1.1  IIR滤波器的原理及特性/157
    5.1.2  IIR滤波器的结构形式/157
    5.1.3  IIR与FIR滤波器的比较/159
  5.2  IIR滤波器的设计方法/160
    5.2.1  几种典型的模拟滤波器/160
    5.2.2  原型转换设计法/163
    5.2.3  直接设计法/164
  5.3  IIR滤波器的MATLAB设计/164
    5.3.1  采用butter函数设计/165
    5.3.2  采用cheby1函数设计/165
    5.3.3  采用cheby2函数设计/166
    5.3.4  采用ellip函数设计/166
    5.3.5  采用yulewalk函数设计/167
    5.3.6  几种设计函数的比较/167
    5.3.7  采用FDATOOL工具设计/169
  5.4  IIR滤波器的FPGA实现/170
    5.4.1  量化直接型结构的系数及运算字长/170
    5.4.2  直接型结构的FPGA实现/174
    5.4.3  直接型结构FPGA实现后的测试仿真/180
    5.4.4  量化级联型结构的系数/184
    5.4.5  级联型结构的FPGA实现/185
    5.4.6  级联型结构FPGA实现后的测试仿真/190
  5.5  小结/191

第6章  多速率滤波器的FPGA实现/193
  6.1  多速率信号处理基础知识/195
    6.1.1  多速率信号处理的概念及作用/195
    6.1.2  多速率信号处理的一般步骤/196
    6.1.3  软件无线电中的多速率处理/196
  6.2  抽取与内插处理/198
    6.2.1  整数倍抽取/198
    6.2.2  整数倍内插/199
    6.2.3  比值为有理数的抽样率转换/202
  6.3  CIC滤波器/202
    6.3.1  CIC滤波器的原理/202
    6.3.2  CIC滤波器的应用条件/204
    6.3.3  单级CIC滤波器的FPGA实现/206
    6.3.4  多级CIC滤波器的FPGA实现/208
    6.3.5  CIC滤波器IP核的使用/215
  6.4  FIR半带滤波器/218
    6.4.1  半带滤波器的原理/218
    6.4.2  半带滤波器的MATLAB设计/219
    6.4.3  多级半带滤波器的设计/221
    6.4.4  多级半带滤波器的FPGA实现/223
  6.5  多相分解技术/229
    6.5.1  多相分解技术的一般概念/229
    6.5.2  整数倍抽取器的多相结构/230
    6.5.3  多相抽取器的FPGA实现/232
  6.6  小结/234

第7章  自适应滤波器的FPGA实现/235
  7.1  自适应滤波器简介/237
    7.1.1  自适应滤波器的概念/237
    7.1.2  自适应滤波器的应用/238
    7.1.3  自适应算法的一般原理/240
  7.2  LMS算法/242
    7.2.1  LMS算法的原理/242
    7.2.2  LMS算法的实现结构/242
    7.2.3  LMS算法的字长效应/243
    7.2.4  符号LMS算法原理/245
    7.2.5  LMS算法的MATLAB仿真/245
  7.3  自适应线性滤波器的FPGA实现/250
    7.3.1  自适应线性滤波器原理/250
    7.3.2  利用线性滤波器实现通道失配校正/250
    7.3.3  校正算法的 MATLAB仿真/251
    7.3.4  校正算法的 VHDL实现/253
    7.3.5  FPGA实现后的仿真测试/257
  7.4  自适应均衡器的FPGA实现/258
    7.4.1  自适应均衡器原理/258
    7.4.2  自适应均衡器的MATLAB仿真/259
    7.4.3  自适应均衡器的VHDL实现/262
    7.4.4  FPGA实现后的仿真测试/266
  7.5  智能天线阵的FPGA实现/267
    7.5.1  智能天线阵的概念及原理/267
    7.5.2  自适应直线阵的MATLAB仿真/270
    7.5.3  自适应天线阵的VHDL实现/272
    7.5.4  FPGA实现后的仿真测试/274
  7.6  小结/275

第8章  变换域滤波器的FPGA实现/277
  8.1  变换域滤波器简介/279
  8.2  快速傅里叶变换/279
    8.2.1  离散傅里叶变换/279
    8.2.2  DFT存在的问题/281
    8.2.3  FFT算法的基本思想/282
    8.2.4  FFT算法的MATLAB仿真/283
  8.3  FFT核的使用/285
    8.3.1  FFT核简介/285
    8.3.2  FFT核的接口及时序/286
  8.4  频域滤波器的原理及MATLAB仿真/288
    8.4.1  抗窄带干扰滤波器的原理/288
    8.4.2  检测门限的选取/289
    8.4.3  频域滤波器的MATLAB仿真/290
  8.5  频域滤波器的FPGA实现/292
    8.5.1  FPGA实现的总体结构设计/292
    8.5.2  速率变换模块的设计与实现/294
    8.5.3  FFT及滤波设计与实现/298
    8.5.4  IFFT及数据输出设计与实现/303
    8.5.5  顶层文件设计及实现/307
    8.5.6  FPGA实现后的仿真测试/309
  8.6  小结/310

第9章  DPSK解调系统的FPGA实现/311
  9.1  数字接收机的一般原理/313
    9.1.1  通用数字接收机处理平台/313
    9.1.2  基本调制解调技术/314
    9.1.3  改进的数字调制解调技术/316
  9.2  DPSK调制解调原理/317
    9.2.1  DPSK调制原理及信号特征/317
    9.2.2  DPSK信号的MATLAB仿真/318
    9.2.3  DPSK解调原理/321
  9.3  DPSK解调参数设计/323
    9.3.1  数字下变频器设计/324
    9.3.2  低通滤波器设计/325
    9.3.3  数字鉴相器设计/326
    9.3.4  环路滤波器设计/326
    9.3.5  载波同步环设计的一般步骤/329
  9.4  Costas环的FPGA实现/330
    9.4.1  顶层模块的VHDL实现/330
    9.4.2  鉴相器及环路滤波器的VHDL实现/332
    9.4.3  Costas环实现后的仿真测试/334
  9.5  符号同步环的FPGA实现/335
    9.5.1  符号同步环的实现结构/335
    9.5.2  符号同步环的VHDL实现/336
  9.6  DPSK全系统的FPGA实现及测试/338
    9.6.1  码型变换的VHDL实现/338
    9.6.2  DPSK解调全系统VHDL实现/339
    9.6.3  系统的仿真测试/340
  9.7  小结/341
参考文献/343