Digital signal processing with field programmable gate arrays
副标题：无
分类号：
ISBN：9787302128588
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简介
在前端数字信号处理的算法方面，全新的现场可编程门阵列（fpga）正逐步取代和，由此系列为数字信号处理带来了一场新的革命。所以这些算法的有效实现非常关键，这也是本书的主要讲解目标。
本书是一本有关最新数字信号处理的专著。书中通过大量的程序示例，全面、精辟地介绍了利用fpga实现数字信号处理的方方面面。
本书主要包括：当前的fpga技术、元器件以及用于设计最新dsp系统工具；计算机算法的概念、理论、fir和iir滤波器的实现、多级信号处理和傅立叶变换；一些专用算法，如数论变换和密码术算法等；第一章后都会有相应的练习，帮助读者进一步巩固所学的内容；附录中包含verllog源代码和术语汇编，并且附带的光盘中提供了示例的vhdl和verilog源代码以及最新版本的altera软件。
另外，本书在第1版的基础上新增了关于自适应滤波器的一章内容、关于除法和浮点数算法的章节以及一些新的练习，并将altera软件更新为最新版本。
本书内容详实、讲解深入浅出、实用性极强，可作为高等院校电子、电气以及相关专业的课程教材，也可供从事数字信号处理的专业人员参考。
目录
目录
第1章 绪论
1.1 数字信号处理概述
1.2 FPGA技术
1.2.1 按颗粒度分类
1.2.2 按技术分类
1.2.3 FPL的基准
1.3 DSP的技术要求
1.4 设计实现
1.4.1 FPGA的结构
1.4.2 Altera EPF10K70RC240-4
1.4.3 案例研究：频率合成器
1.5 练习
第2章 计算机算法
2.1 概述
2.2 数字表示法
2.2.1 定点数
2.2.2 非传统定点数
2.2.3 浮点数
2.3 二进制加法器
2.3.1 流水线加法器
2.3.2 模加法器
2.4 二进制乘法器
2.5 二进制除法器
2.5.1 线性收敛的除法算法
2.5.2 快速除法器的设计
2.5.3 阵列除法器
2.6 浮点算法的实现
2.6.1 定点数到浮点数的格式转换
2.6.2 浮点数到定点数的格式转换
2.6.3 浮点数乘法
2.6.4 浮点数加法
2.6.5 浮点数除法
2.6.6 浮点数倒数
2.6.7 浮点数合成结果
2.7 MAC与SOP
2.7.1 分布式算法基础
2.7.2 有符号的DA数制
2.7.3 改进的DA解决方案
2.8 利用CORDIC计算特殊函数
2.9 练习
第3章 有限脉冲响应(FIR)数字滤波器
3.1 数字滤波器
3.2 FIR理论
3.2.1 具有转置结构的FIR滤波器
3.2.2 FIR滤波器的对称性
3.2.3 线性相位FIR滤波器
3.3 设计FIR滤波器
3.3.1 直接窗函数设计方法
3.3.2 等同纹波设计方法
3.4 常系数FIR设计
3.4.1 直接FIR设计
3.4.2 具有转置结构的FIR滤波器
3.4.3 采用分布式算法的FIR滤波器
3.5 练习
第4章 无限脉冲响应(IIR)数字滤波器
4.1 IIR理论
4.2 IIR系数的计算
4.3 IIR滤波器的实现
4.3.1 有限字长效应
4.3.2 滤波器增益系数的最优化
4.4 快速IIR滤波器
4.4.1 时域交叉
4.4.2 群集和分散预先考虑的流水线技术
4.4.3 IIR抽取设计
4.4.4 并行处理
4.4.5 采用RNS的IIR设计
4.5 练习
第5章 多级信号处理
5.1 抽取和插值
5.1.1 Noble恒等式
5.1.2 用有理数因子进行采样速率转换
5.2 多相分解
5.2.1 递归IIR抽取器
5.2.2 快行FIR滤波器
5.3 Hogenauer CIC滤波器
5.3.1 单级CIC案例研究
5.3.2 多级CIC滤波器理论
5.3.3 幅值与混叠畸变
5.3.4 Hogenaur“剪除”理论
5.3.5 CIC RNS设计
5.4 多级抽取器
5.5 作为通频带抽取器的频率采样滤波器
5.6 滤波器组
5.6.1 均匀DFT滤波器组
5.6.2 双信道滤波器组
5.7 小波分析
5.8 练习
第6章 傅立叶变换
6.1 离散傅立叶变换算法
6.1.1 用DFT近似傅立叶变换
6.1.2 DFT的属性
6.1.3 Goertzel算法
6.1.4 Bluestein Chirp-z变换
6.1.5 Rader算法
6.1.6 Winograd DFT算法
6.2 快速傅立叶变换算法
6.2.1 Cooley-Tukey FFT算法
6.2.2 Good.Thomas FFT算法
6.2.3 Winograd FFT算法
6.2.4 DFT和FFT算法的比较
6.3 傅立叶相关的变换
6.3.1 利用DFT计算DCT
6.3.2 快速直接DCT实现
6.4 练习
第7章 前沿课题
7.1 矩形变换和数论变换
7.1.1 算术模2〓±1
7.1.2 采用NTT的高效卷积
7.1.3 采用NTT的快速卷积
7.1.4 NTT的多维索引映射和Agarwal.BurrusNTT
7.1.5 用NTT计算DFT矩阵
7.1.6 NTT的索引映射
7.1.7 用矩形变换计算DFT
7.2 差错控制和加密技术
7.2.1 源自编码理论的基本概念
7.2.2 分组码
7.2.3 卷积码
7.2.4 FPGA的加密技术算法
7.3 调制和解调
7.3.1 基本的调制概念
7.3.2 非相干解调
7.3.3 相干解调
7.4 练习
第8章 自适应滤波器
8.1 自适应滤波器的应用
8.1.1 干扰的消除
8.1.2 预测
8.1.3 反演模拟
8.1.4 辨识
8.2 最优估计技术
8.3 Widrow.Hoff最小二乘法算法
8.3.1 学习曲线
8.3.2 标准化的LMS(Normalized LMS)
8.4 变换域LMS算法
8.4.1 快速卷积技术
8.4.2 应用正交变换
8.5 LMS算法的实现
8.5.1 量化效应
8.5.2 LMS算法的FPGA设计
8.5.3 流水线级LMS滤波器
8.5.4 转置形式的LMS滤波器
8.5.5 DLMS算法的设计
8.5.6 应用SIGNUM函数(正负号函数)的LMS设计
8.6 递归最小二乘法算法
8.6.1 有限记忆的RLS算法
8.6.2 快速RLS算法的Kalman实现
8.6.3 快速后验Kalman RLS算法
8.7 LMS与RLS参数的比较
8.8 练习
附录A Verilog源代码
附录B VHDL和Verilog编码
B.1 示例列表
B.2 参数化的模块库(LPM)
B.2.1 参数化的触发器兆函数(Ipm_ff)
B.2.2 参数化的加法器/减法器兆函数(lpm_add_sub)
B.2.3 参数化的乘法器兆函数(lpm_mult)
B.2.4 参数化的ROM兆函数(lpm_tom)
B.2.5 参数化的除法器兆函数(lpm_divide)
附录C 术语汇编
附录D CD-ROM文件"lreadme.ps"
D.1 使用MaxPLusll以外的其他编译器
D.1.1 FPGA_CompilerII
D.1.2 模型技术
D.2 实用程序和文件
参考文献
*x
第1章 绪论
1.1 数字信号处理概述
1.2 FPGA技术
1.2.1 按颗粒度分类
1.2.2 按技术分类
1.2.3 FPL的基准
1.3 DSP的技术要求
1.4 设计实现
1.4.1 FPGA的结构
1.4.2 Altera EPF10K70RC240-4
1.4.3 案例研究：频率合成器
1.5 练习
第2章 计算机算法
2.1 概述
2.2 数字表示法
2.2.1 定点数
2.2.2 非传统定点数
2.2.3 浮点数
2.3 二进制加法器
2.3.1 流水线加法器
2.3.2 模加法器
2.4 二进制乘法器
2.5 二进制除法器
2.5.1 线性收敛的除法算法
2.5.2 快速除法器的设计
2.5.3 阵列除法器
2.6 浮点算法的实现
2.6.1 定点数到浮点数的格式转换
2.6.2 浮点数到定点数的格式转换
2.6.3 浮点数乘法
2.6.4 浮点数加法
2.6.5 浮点数除法
2.6.6 浮点数倒数
2.6.7 浮点数合成结果
2.7 MAC与SOP
2.7.1 分布式算法基础
2.7.2 有符号的DA数制
2.7.3 改进的DA解决方案
2.8 利用CORDIC计算特殊函数
2.9 练习
第3章 有限脉冲响应(FIR)数字滤波器
3.1 数字滤波器
3.2 FIR理论
3.2.1 具有转置结构的FIR滤波器
3.2.2 FIR滤波器的对称性
3.2.3 线性相位FIR滤波器
3.3 设计FIR滤波器
3.3.1 直接窗函数设计方法
3.3.2 等同纹波设计方法
3.4 常系数FIR设计
3.4.1 直接FIR设计
3.4.2 具有转置结构的FIR滤波器
3.4.3 采用分布式算法的FIR滤波器
3.5 练习
第4章 无限脉冲响应(IIR)数字滤波器
4.1 IIR理论
4.2 IIR系数的计算
4.3 IIR滤波器的实现
4.3.1 有限字长效应
4.3.2 滤波器增益系数的最优化
4.4 快速IIR滤波器
4.4.1 时域交叉
4.4.2 群集和分散预先考虑的流水线技术
4.4.3 IIR抽取设计
4.4.4 并行处理
4.4.5 采用RNS的IIR设计
4.5 练习
第5章 多级信号处理
5.1 抽取和插值
5.1.1 Noble恒等式
5.1.2 用有理数因子进行采样速率转换
5.2 多相分解
5.2.1 递归IIR抽取器
5.2.2 快行FIR滤波器
5.3 Hogenauer CIC滤波器
5.3.1 单级CIC案例研究
5.3.2 多级CIC滤波器理论
5.3.3 幅值与混叠畸变
5.3.4 Hogenaur“剪除”理论
5.3.5 CIC RNS设计
5.4 多级抽取器
5.5 作为通频带抽取器的频率采样滤波器
5.6 滤波器组
5.6.1 均匀DFT滤波器组
5.6.2 双信道滤波器组
5.7 小波分析
5.8 练习
第6章 傅立叶变换
6.1 离散傅立叶变换算法
6.1.1 用DFT近似傅立叶变换
6.1.2 DFT的属性
6.1.3 Goertzel算法
6.1.4 Bluestein Chirp-z变换
6.1.5 Rader算法
6.1.6 Winograd DFT算法
6.2 快速傅立叶变换算法
6.2.1 Cooley-Tukey FFT算法
6.2.2 Good.Thomas FFT算法
6.2.3 Winograd FFT算法
6.2.4 DFT和FFT算法的比较
6.3 傅立叶相关的变换
6.3.1 利用DFT计算DCT
6.3.2 快速直接DCT实现
6.4 练习
第7章 前沿课题
7.1 矩形变换和数论变换
7.1.1 算术模2〓±1
7.1.2 采用NTT的高效卷积
7.1.3 采用NTT的快速卷积
7.1.4 NTT的多维索引映射和Agarwal.BurrusNTT
7.1.5 用NTT计算DFT矩阵
7.1.6 NTT的索引映射
7.1.7 用矩形变换计算DFT
7.2 差错控制和加密技术
7.2.1 源自编码理论的基本概念
7.2.2 分组码
7.2.3 卷积码
7.2.4 FPGA的加密技术算法
7.3 调制和解调
7.3.1 基本的调制概念
7.3.2 非相干解调
7.3.3 相干解调
7.4 练习
第8章 自适应滤波器
8.1 自适应滤波器的应用
8.1.1 干扰的消除
8.1.2 预测
8.1.3 反演模拟
8.1.4 辨识
8.2 最优估计技术
8.3 Widrow.Hoff最小二乘法算法
8.3.1 学习曲线
8.3.2 标准化的LMS(Normalized LMS)
8.4 变换域LMS算法
8.4.1 快速卷积技术
8.4.2 应用正交变换
8.5 LMS算法的实现
8.5.1 量化效应
8.5.2 LMS算法的FPGA设计
8.5.3 流水线级LMS滤波器
8.5.4 转置形式的LMS滤波器
8.5.5 DLMS算法的设计
8.5.6 应用SIGNUM函数(正负号函数)的LMS设计
8.6 递归最小二乘法算法
8.6.1 有限记忆的RLS算法
8.6.2 快速RLS算法的Kalman实现
8.6.3 快速后验Kalman RLS算法
8.7 LMS与RLS参数的比较
8.8 练习
附录A Verilog源代码
附录B VHDL和Verilog编码
B.1 示例列表
B.2 参数化的模块库(LPM)
B.2.1 参数化的触发器兆函数(Ipm_ff)
B.2.2 参数化的加法器/减法器兆函数(lpm_add_sub)
B.2.3 参数化的乘法器兆函数(lpm_mult)
B.2.4 参数化的ROM兆函数(lpm_tom)
B.2.5 参数化的除法器兆函数(lpm_divide)
附录C 术语汇编
附录D CD-ROM文件"lreadme.ps"
D.1 使用MaxPLusll以外的其他编译器
D.1.1 FPGA_CompilerII
D.1.2 模型技术
D.2 实用程序和文件
参考文献
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