基于FPGA的小波包多载波调制解调的实现技术研究

摘要

这篇论文是在导师以前的科研基础上，进行小波包多载波调制解调技术的FPGA实现研究。众所周知，信号与信息处理是近二十年来发展最为迅速的学科之一，而FPGA(FieldProgrammableGateArray)正处于革命性数字信号处理的前沿。全新的FPGA系列正在越来越多地替代ASIC和PDSP用作前端数字信号处理的运算。小波理论是近二十年来发展起来的新的数学理论与方法，它在很多领域都得到了广泛深入地应用，与傅立叶变换、短时傅立叶变换相比，小波变换在分析时变信号与非平稳随机信号方面具有显著的优势。基于小波/小波包变换的多载波调制(简称小波包调制)是小波/小波包理论与多载波调制技术相结合而产生的一种新的调制技术。它采用具有良好的正交性和时频局域性的小波包函数作为载波，可通过快速小波/小波包变换实现传输信号的多载波调制。大量理论分析与仿真结果表明，基于小波包变换的多载波调制技术作为一种新的调制技术，在提高通信系统的性能方面具有很大的优势和潜力，并且实现方案灵活多样，适用通信环境。 本篇论文针对快速小波包Mallat算法，用FPGA具体地实现了小波包综合与小波包分解，还进行了信道编解码和网格编码调制技术的FPGA实现研究。用FPGA设计电路，具有运行速度快，成本低，开发简易，可重复使用，支持的平台多样化，芯片种类非常丰富，有很强的适应性等特点，还有很多IPCore帮助大家完成设计。通过实践证明，FPGA在信道编解码方面有其独特的优势，在数字信号处理方面值得更深入地研究和应用。

目录

文摘

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前言

第一章FPGA理论与设计技术

1.1 FPGA概述

1.1.1 FPGA发展历程

1.1.2 FPGA提供厂商

1.2 PLD/FPGA结构与原理初步

1.2.1 PLD/FPGA结构与原理初步一

1.2.2 PLD/FPGA结构与原理初步二

1.3 FPGA的开发环境

1.4 FPGA设计方法

1.5 FPGA在数字信号处理及数字通信中的应用

第二章小波理论与多载波技术

2.1小波函数与小波变换

2.1.1小波函数的定义及小波变换

2.1.2小波函数的性质

2.2多分辨率分析、尺度函数与Mallat算法

2.2.1多分辨率分析

2.2.2尺度函数的性质

2.2.3 Mallat算法及其正交镜像滤波器实现

2.3小波包函数与小波包变换

2.3.1小波包函数的定义

2.3.2小波包函数的性质

2.3.3基于小波包函数的正交子空间分解

2.3.4快速小波包变换

2.4紧支小波与紧支小波的构造

2.5多载波调制技术

2.6基于小波/小波包变换的多载波调制

2.6.1小波包调制系统的基本结构

2.6.2小波包调制的功率谱密度(PSD)与带宽效率

2.6.3对小波包调制的几种不同理解

第三章纠错编码与网格编码的FPGA实现

3.1 R-S编码

3.1.1概述

3.1.2伽罗华域及其运算

3.1.3 R-S码的生成多项式

3.1.4 R-S编码的FPGA实现

3.2 R-S译码

3.2.1频域译码算法

3.2.2时域译码算法

3.2.3关键方程式的求解

3.3交织编码与解交织

3.4 TCM编码器

3.4.1 TCM概述

3.4.2卷积码编码器

3.4.3卷积码译码

3.4.4 QAM信号的分集映射

3.4.5网格编码调制的编码增益

第四章小波包多载波调制解调的FPGA实现

4.1小波包多载波调制解调的原理框图

4.2小波包多载波调制解调的FPGA实现

4.2.1串/并变换与并/串变换的实现

4.2.2小波包综合的实现

4.2.3小波包分解的实现

4.2.4脉冲成形与匹配滤波

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢