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通信IC设计入门与实例,我写的新书,正在征求书名,希望

时间:12-12 整理:3721RD 点击:
最近新写了一本书,关于芯片设计入门与提高。
目前已经完成书稿,但题目没有拟定好,暂定为通信与IC设计,希望大家能够取个好书名;如果选中书名,我将赠书一本,并提供各种书中尚未发表的好东西。
整本书包含1200页干货内容,其中的例子均为实际参与项目。共1000多个手绘Visio图。
本书的内容简介如下:
内 容 提 要
本书详尽介绍了当前电子信息与通信领域被广泛应用的数字信号处理技术,内容涵盖了从最基础的Verilog语言入门、通信原理到复杂的LTE芯片设计。通过多个被全球广泛应用的芯片例子,让读者能够深入了解如何才能通过简单的硬件描述语言设计出复杂灵活、满足市场需求的IC芯片。
全书内容包括IC芯片设计基础知识;Verilog HDL基础入门;FPGA设计入门与提高;数字信号处理原理与实现方法;纠错编解码原理与实现方法;通信算法原理与调制解调的IC设计套路;基于OFDM的宽带通信系统设计与IC设计套路;复杂通信系统的系统设计、芯片实现与FPGA实现方法等。
全书提供了多个非常实用的FPGA与芯片设计例子,包括基于FPGA开发板的全数字立体声FM收音机;覆盖主流通信系统的各种数字中频设计实现方案;完整的无线通信信道编解码实现;销量占全球1/4的DVB-S芯片;支持802.11a/b/g的完整商业芯片;完整的LTE基站系统以及基带芯片。本书不是单纯的罗列芯片设计方案与实现代码,而是从基础原理、设计思想以及项目组织规划的角度,论述如何设计一块成功的商业芯片。
本书内容新颖、实用,内容属于原创性质,有别于传统的Verilog HDL教程和芯片设计教程。本书强调任何设计原理与方法后面均隐藏着简单的设计思想与通用规则,而开发者需要做的是理解设计思想,遵循设计规则,按照各种标准套路和设计模式开展算法原理研究和芯片设计。
本书能够为芯片设计初学者、FPGA开发者、数字信号处理领域开发人员和无线通信领域相关工程人员提供足够深度和广度的参考,适合作为一本芯片设计启蒙和算法设计思想入门的书籍;本书提供的各种例子和设计规范也能作为大型项目团队开发复杂芯片的基准参考,或者为设计起点。
本书可作为电子类、通信类各专业高年级本科生、研究生的教材,或作为相关领域工程技术人员的参考书,也可以作为数字信号处理、无线通信原理、电子设计竞赛、通信系统高层次开发的参考书。


 第三版分章节目录.docx

前  言
国内通信企业经过二十年的大发展,目前已经达到世界之巅。教主在2001年断言:“若干年后,三分天下有其一。。。”,现在也基本实现,昔年的Motorola、北电、西门子 等巨头灰飞烟灭。回首这些往事,颇有一点笑看风云的味道,但是深究起来,导致这些巨头起起落落、沉浮不已的就是隐藏其后的信息时代发展大潮。而信息大潮背后的主角就是一直追求高度集成的芯片设计。
芯片设计作为高度资本密集和高度技术密集的行业,需要很多的基础知识和背景知识才能掌握。如果没有前期的积累,任何一家企业都不可能推出一款技术领先的产品;这也就是为什么在2000年以前,国内企业在通信市场很难有所作为的原因。但随着技术进步,设计方法学的完善以及各种基础设计方案成熟,芯片设计的门槛越来越低。在某种意义上,芯片设计中的单个模块设计越来越像是一种体力劳动,因为前人已经将各种血泪教训总结出来,只要用心,就能找到大量的参考设计和设计规则,而按照这种模式设计,芯片一定能够满足功能需求和市场需求,不成功都很难。而国内经过三十年的培养,储备了大量掌握此类基本技能的技术人才,所以当积累到一个临界点,整个行业的成功是必然的。这也就是为什么通信技术中心转移到国内的原因。而本书正是基于对通信系统的深入观察和丰富实践,给出了各种标准设计套路,保证初学者只要根据本书的设计思路就能设计出满足市场需求,真正可用的芯片。
由于本书定位于挖掘通信芯片设计的本质,所以对各种常用的信号处理原理和算法思想进行了深入思考,给出很多通用性指导原则。为什么采取这种思路,笔者也是经过了很多的心路历程才决定这样做的。
因为工作的缘故,经常会培养很多的新人。这些新人往往追求最新的技术,例如现在的LTE或者5G技术,我也很想在最短的时间内教会这些新人,但往往感到有心无力。例如,涉及到LTE,必然谈到OFDM和SC-FDMA;而要想讲述清楚这两者就必须了解FFT,而且必须了解FFT背后隐藏的空间变换原理以及LTE利用FFT进行资源分配的原理,单纯了解FFT的计算表达式是无法做到这一点的;而了解FFT就必须清楚各种蝶形变换以及数据流的处理;进一步就牵扯到芯片设计中的数据流和控制流的设计方法。这一长串下来,不花上一天是很难让初学者明白怎么一回事情。而这样的案例很多很多,本书也试图在书中讲述5G通信中的非正交接入(NOMA)、滤波器组多载波(FBMC)、大规模MIMO(Massive MIMO)、SCMA以及F-OFDM等,但后来发现类似的技术是层出不穷的,那怎么办?
事实上,国外的大学早已经解决了这一问题。看过TED公开课的读者,都会发现MIT等大学的教授在讲述现代技术相关课程时,总是从技术的起源谈起,然后按照技术分支的发展脉络进行论述,这其中可能出现了很多很多的技术方案,但最终潜藏在背后的思想使现有的技术分支生存下来,而且还在不停的去芜存菁;同样,现在有很多的炫目或者时尚的技术,但是如果站在更宏观的角度,很多的技术肯定会被淘汰,而生存下来的技术一定是满足了某种根本性的需求,或者遵循了某些基本的原理规则。因此,本书试图通过把握通信技术的发展脉络,将这些基本原理或者根本需求描述出来,从而让读者在阅读完本书后,能够基于这种思维模式快速掌握新的技术,并对可能的候选技术做出准确的把握。
由于本书讲述了很多理论推导的东西,公式格外的多;写书之余常常在想,会不会因此而使读者感觉非常为难。因此,笔者采用了循序渐进的方法,尽量采用简单的语言描述各种公式,并试图将公式后面所要表达的思想传递出来。其实,通信系统的各种算法也好,实现技巧也好,最佳的实现方法往往是一系列非常简洁优美的公式或者表达式。想一想相对论如此深刻的理论,却可以简单的通过E=mc^2表达出来;而麦克斯韦的电磁方程如此伟大的成就,只是通过一组简单完美的偏微分方程即可表达,所以在学习无线通信各种算法及其芯片设计时,一定要抱着实现过程一定是简单优美的,或者一定要寻找到简单优美的表述方法。如果没有找到,只能证明背后潜藏的思维模式还不是很正确。
就像无线通信颠覆了传统固话模式一样,移动互联网时代,传统的通信设备厂商正在被颠覆。ICT融合,基于云计算、虚拟化的通用运算平台正在取代传统的专用芯片处理,基于OpenCL的计算正在逐步取代传统的HDL开发模式,所以芯片的开发模式也发生了重大变化,但不变的依然是信息处理的思想和各种应对措施,本书也针对这种情况进行了简单论述,使本书更加适应时代的气息。
本书的具体安排如下:
第一章,主要介绍集成电路设计入门,重点讲述Verilog HDL设计入门和各种设计思想以及设计规范。
第二章,主要面向FPGA开发者,讲述FPGA与ASIC设计的不同,并详细讲述了FPGA的种种特色应用,ASIC开发者也可以从中借鉴很多FPGA很好的设计理念。
第三章,通过解构通信系统,将系统分解为很多独立的基础单元,完整覆盖了常见的各类数字信号处理算法,例如FIR、FFT、CORDIC等。在解构基础上,又介绍了如何设计真正实用的数字中频系统和全数字立体声FM收音机。
第四章,主要介绍如何实现信道编解码,包含信道编解码的设计思想,与信号空间变换的关系等。读者可以了解完整的BCH、RS、Viterbi、CRC等算法在芯片中是如何实现的。
第五章,则在前面四章基础上进行一个整合,同时讲述通信原理以及实际通信芯片设计的各种设计模板。最后通过一个成功的DVB-S解调芯片设计例子,说明传统单载波信号的标准解调方案。
第六章,则是针对当前流行的OFDM算法进行归纳总结,并通过介绍完整的802.11a/b/g/n芯片设计过程,说明当前MIMO OFDM芯片的设计模式与实现方法。
第七章,则是针对公网LTE系统设计以及对应芯片实现进行归纳总结,并给出了未来公网的演进路线和设计思想。本章给出了多款商用LTE SoC芯片的设计方法。
我希望这本书使读者不仅能够掌握一定的专业技能,更重要的是,能从其中获得各种各样的思维模式,并扩展到解决各种各样人生问题的方向。人终其一生,无非就是在不断探知自己的人生到底应当有什么样的意义而已。
由于作者水平有限,思维深度有待升华,书中难免存在错误,恳请广大读者批评指正!

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