第一部分

介绍 DSP FPGA 硬件

Objective: 介绍 DSP 和 FPGA。理解基本的 FPGA 结构以及 FPGA 适用于 DSP 算法的原因。

· 从离散逻辑到 FPGA 的历史

· DSP 简介

· DSP 内核和处理器回顾

· 定制的和半定制的 ASIC

· 片上系统 (SOC)

· FPGA 的灵活性和功能

· FPGA 和可编程 DSP

线性系统 DSP 算法概览

Objective: 回顾采样定理，量化，傅立叶分析和数字滤波器设计的基本概念。

· 失真和重建滤波器

· 采样率和字长

· Z域的表示和基本分析

· FIR 和 IIR 滤波器

· 数字滤波器设计和规范

· 过采样技术 (sigma delta)

FPGA 技术

Objective: 了解不同的 Xilinx FPGA 家族和结构。介绍Spartan 3 和Virtex-5 FPGA。

· FPGA 技术路线图

· 时钟速率，数据速率和采样速率

· FPGA 内存和寄存器

· 输入输出模块和要求

· 比特，片和可调节逻辑模块

· 可比 MIP 性能评分

· FPGA 家族

FPGA 元素用于 DSP 算法

Objective: 理解 DSP 片，时钟资源和功耗。

· 创建延迟线和移位寄存器

· FPGA 上使用 RAM 内存

· 串行到并行和并行到串行

· 多路复用器进行通道选择

· 全加器，进位逻辑和加法树

· 乘法器：位移和相加；基于 ROM

· 高效乘法器的实现

DSP 算法本质

Objective: 理解定点二进制算法。Xilinx FPGA 硬件的算术操作。

· 二进制补码定点算法

· 基本的加法器和乘法器阵列

· 除法和开方阵列…并不简单!

· 字长问题和定点算法

· 饱和和折叠

· 上溢出和下溢出

信号流程图 (SFG) 技术

Objective: 使用信号流程图表示DSP算法。使用割集算法改进时间效率。实现并行和串行的FIR滤波器。

· DSP/数字滤波器信号流程图

· 延迟和反延迟!

· 割集和延迟缩放

· 转置型 FIR

· 流水线操作和多通道结构

· SFG 拓扑结构用于 FPGA

第二部分

频域处理

Objective: 讨论快速傅立叶变换的理论和 FPGA 实现。

· DFT, FFT 和 IFFT

· FFT FPGA 结构

· FFT 字长增加和精确度

FPGA 多速率信号处理

Objective: 开发多相位结构来有效的实现多速率滤波器。使用 CIC 滤波器进行内插和抽取。

· 升采样和内插滤波器

· 降采样和抽取滤波器

· 实现的高效算法

· 积分器和微分器

· 半带，移动平均和梳状滤波器

· 级联积分梳状 (CIC) 滤波器(Hogenauer)

· IIR 滤波的高效算法

CORDIC 技术

Objective: 介绍使用 CORDIC 算法来计算各种三角函数。

· CORDIC 旋转模式和向量模式

· 计算余弦和正弦函数

· 计算向量的长度和角度

· FPGA 实现的结构

第三部分

自适应 DSP 算法和应用

Objective: 介绍 LMS 算法用于自适应信号处理。演示最小均方(RLS) 算法中的 QR 算法如何适用于FPGA 实现。

· 自适应应用 (均衡，波束成形)

· LMS 算法和并行实现

· 非标准的 LMS 算法

· 线性代数；解线性系统方程组

· QR 算法用于自适应信号处理

· QR 处理的要求和数值问题

数字通信和 FPGA

Objective: 回顾正交调制和相位成形。讨论数字控制振荡器的实现。

· 四进制相移键控 (QPSK)

· 发送/接受滤波器 – 根升余弦

· 升采样和数字下变频

· 直接数字上变频

· 数字IF 阶段(和fs/4 系统)

· 数字控制振荡器 (NCO)

· FPGA 的数字划分

定时和同步问题

Objective: 介绍符号定时恢复，载波相位恢复，载波频率恢复和帧同步。

· 载波恢复，平方和 Costas 环， PLL

· 相位旋转；采样率转换

· 符号定时恢复，早/晚阀门检测

· 延迟锁相环定时和同步

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