《通信IC设计(套装共2册)》包括《通信IC设计.上册》《通信IC设计.下册》共两册。历时四年，累计1000多页的通信IC设计著作，内容覆盖通信理论、设计方法及产品实现。配套多个芯片设计代码和完整的验证环境，内容包含WiFi、DVB—S、LTE的核心算法，可操作性极强。《通信IC设计(套装共2册)》由浅入深，全新演绎了Verilog的设计思想与设计流程，并将数字信号处理的精髓融入每章内容。

李庆华（微信号：劲华），作为研发部长和主设计师，设计了国内第*款WiFi芯片；作为总工团队成员和基带项目总师，设计了国内首艘水面大型舰艇的集群调度指挥通信系统；并为国内军用第三代无线通信的标准论证、制定和产品实施做出了相应的贡献。个人多次获得省部级科学技术奖励，也作为第*发明人申请了多项无线通信相关技术专利。现从事5G和LTE系统开发。

本书是一本难得的通信IC前端设计著作，准确给出了Verilog的各种学习方法和思路，能够为初学者带来很多实际的工程经验和学习理论。通过手把手剖析多个通信IC设计例子，以渐进明晰、层次递进的方法，引导读者完成从抽象原理、基本实现、工程原理样机到产品化与商业化的思维转变。此外，为拓宽读者的视角，本书还引入系统工程和项目管理的概念，帮助读者走上从学习者、研究者转换为IC设计专家之路。

本书特色

实战为先，以市场广泛应用的通信芯片（WiFi、LTE、DVB-S等）为例，讲述通信IC主流设计思想和设计方法。

源码丰富，以丰富的商用验证IP源码（FFT、Viterbi、数字中频等）作为讲解的基础，让讲解不再是纸上谈兵。

实例驱动，丰富的实例引导读者快速理解通信IC的设计套路与思想。

图例丰富，丰富的图例让读者对通信算法原理与实现流程一目了然。

《通信IC设计.上册》目录： 

序言一 

序言二 

前言 

第1章集成电路设计与HDL／1 

1.1集成电路设计基础／1 

1.1.1集成电路的概念／1 

1.1.2IC设计的本质／5 

1.1.3IC设计流程／9 

1.2VerilogHDL快速入门／16 

1.2.1VerilogHDL简介／16 

1.2.2Verilog的表达能力／17 

1.2.3第一个Verilog程序：通用加法器／18 

1.2.4第二个Verilog程序：多路选择器与运算操作／20 

1.2.5第三个Verilog程序：D触发器和多路延迟／27 

1.2.6第四个Verilog程序：function与时序电路组合／34 

1.2.7第五个Verilog程序：有限状态机／47 

1.2.8第六个Verilog程序：写testbench／64 

1.2.9第七个Verilog程序：SPI总线／85 

1.2.10第八个Verilog程序：异步UART／92 

1.2.11一些有用的Verilog程序／99 

1.2.12Verilog不同版本的差异／108 

1.2.13Verilog语法小结／108 

1.3复杂逻辑模块的设计／110 

1.3.1结构化的设计／110 

1.3.2数据流的设计／114 

1.3.3控制流的设计／132 

1.3.4重要接口部件的设计／135 

1.4数的表示与基本运算／144 

1.4.1数的表示方法／145 

1.4.2定点数的计算规则／149 

1.4.3定点计算举例／149 

1.4.4定点数的移位规则／152 

1.5VerilogHDL编程规范／155 

1.5.1文档规范／156 

1.5.2编程规范／156 

1.5.3文件头定义格式／156 

1.5.4格式规则／157 

1.5.5命名规则／157 

1.5.6整体编码规则／158 

1.5.7全局信号编码规则／166 

1.5.8模块编码规则／166 

1.5.9可综合性设计／167 

1.5.10可重用设计／168 

1.5.11编程规范小结／168 

1.6HDL电路设计技巧／168 

1.6.1芯片设计的核心目标／168 

1.6.2如何提高电路运行速度／170 

1.6.3如何降低电路规模（使用面积）／173 

1.6.4如何优化时序／187 

总结／194 

第2章FPGA设计与进阶／195 

2.1FPGA简介／196 

2.1.1FPGA功能强大的秘密／200 

2.1.2FPGA具备可编程能力的原因／201 

2.1.3其他的FPGA内部单元／205 

2.1.4FPGA的应用方向／205 

2.1.5FPGA的设计流程／207 

2.1.6FPGA的层次提升／217 

2.2FPGA与ASIC的差异／220 

2.3FPGA的基本构成／221 

2.3.1FPGA的RAM资源／222 

2.3.2DSP资源／232 

2.3.3PLL资源／239 

2.3.4I／O引脚资源／244 

2.4FPGA的调试／251 

2.4.1在线存储器内容编辑工具／251 

2.4.2内嵌逻辑分析仪／253 

2.4.3虚拟JTAG／260 

2.4.4LogicLock／267 

2.4.5调试设计的指导原则／268 

2.5FPGA的设计方法／269 

2.5.1FPGA的设计规范／270 

2.5.2FPGA的整体结构设计／270 

2.6FPGA电路的优化／285 

2.6.1整体优化原则／287 

2.6.2FPGA优化举例／288 

2.7FPGA可综合的概念／290 

2.7.1可综合与不可综合的归纳／291 

2.7.2always可综合的概念／292 

2.7.3有限状态机可综合的概念／293 

2.7.4可综合模块举例／294 

2.8FPGA设计的注意事项／301 

2.8.1外部接口／302 

2.8.2时钟电路／302 

2.8.3复位电路／305 

2.8.4FPGA的设计规则／307 

附录开发流程与应用环境快速搭建／310 

总结／338 

第3章通信系统基础部件设计／339 

3.1通信模型的构架／340 

3.1.1通信电路的组成结构／340 

3.1.2常见的算法单元模块／341 

3.2通信系统的基本算法／342 

3.3通信系统芯片设计的基本套路／344 

3.3.1芯片设计的整体流程／345 

3.3.2需求类别分析／345 

3.3.3高速通信芯片的实现方案／346 

3.3.4中速通信芯片的实现方案／347 

3.3.5低速通信芯片的实现方案／349 

3.3.6传统终端基带芯片的实现方案／350 

3.4数字滤波器设计／352 

3.4.1FIR滤波器的基本概念／352 

3.4.2FIR滤波器的基本硬件实现／354 

3.4.3FIR滤波器硬件实现结构概述／357 

3.4.4基于分布式算法的FIR滤波器／366 

3.4.5IIR滤波器设计／373 

3.4.6滤波器设计中的量化问题／376 

3.4.7数字滤波器的扩展应用——相关／385 

3.5FFT原理与硬件设计／389 

3.5.1概述／389 

3.5.2FFT算法概述／392 

3.5.3FFT实现面临的问题／396 

3.5.4FFT硬件实现方案／398 

3.5.5适用于WLAN发射机的64点FFT设计／404 

3.5.6适用于WLAN接收机的64点FFT设计／411 

3.5.7FFT与FIR的关系／414 

3.5.8离散余弦变换／415 

3.6CORDIC算法／418 

3.6.1CORDIC简介／418 

3.6.2一个求角度反正切的例子／419 

3.6.3CORDIC算法原理／422 

3.6.4CORDIC通用算法原理／424 

3.6.5CORDIC算法的硬件实现结构／426 

3.7NCO与DDS／432 

3.7.1NCO与DDS简介／432 

3.7.2NCO设计原理／432 

3.7.3NCO硬件设计／434 

3.7.4DDS硬件设计／435 

3.7.5DDS实现通信调制／437 

3.8数字信号处理的集成案例1：数字中频／439 

3.8.1概述／439 

3.8.2数字下变频／440 

3.8.3数字上变频／457 

3.8.4数字上下变频的系统级设计／461 

3.8.5数字中频的各种设计案例／468 

3.9数字信号处理的集成案例2：FM收音机／482 

3.9.1FM收音机原理／483 

3.9.2FM收音机的解调思路／485 

3.9.3FM的中频处理／486 

3.9.4FM单声道收音机的ESL设计／491 

3.9.5FM立体声收音机的硬件实现／493 

3.9.6FM收音机相关的一些话题／499 

附录数字信号处理算法实现的部分技巧／505 

总结／519 

第4章通信系统的信道编解码／520 

4.1通信编解码的基本框架／521 

4.1.1编码的基础知识／521 

4.1.2编码的几个基本概念／522 

4.1.3信道编码间的关系／523 

4.1.4级联码／523 

4.1.5逼近容量极限的编码／524 

4.1.6信道编解码芯片实现的基本套路／525 

4.28B／10B编码与译码／525 

4.2.18B／10B编码过程／526 

4.2.28B／10B解码过程／530 

4.2.38B／10B编码与解码的Verilog实现／531 

4.3有限域的运算基础／534 

4.3.1有限域的基本概念／535 

4.3.2有限域多项式的运算规则／536 

4.3.3GF（2）域的多项式运算／538 

4.3.4适合硬件实现的有限域运算方法／539 

4.4CRC冗余校验码简介／547 

4.4.1CRC算法的基本原理／548 

4.4.2几个基本概念／549 

4.4.3CRC算法实现／550 

4.5RS码／555 

4.5.1RS的编码算法／556 

4.5.2RS的译码算法／560 

4.6BCH码／579 

4.6.1BCH编码／580 

4.6.2BCH译码方法简介／582 

4.7卷积码简介／585 

4.7.1卷积码的相关概念／585 

4.7.2卷积码编码通用表述／585 

4.7.3卷积码的变形以及特殊处理／589 

4.7.4卷积码的译码原理／590 

4.7.5Viterbi译码的硬件实现／604 

4.7.6Viterbi的引申话题／606 

4.8信道编解码集成案例／609 

4.8.1编码方案／609 

4.8.2整体编码流程／610 

4.8.3硬件方案的整体概述／612 

4.8.4信道编码／618 

4.8.5信道解码／626 

4.8.6芯片实现中的几个关键问题／634 

总结／644 

2.1.3 其他的FPGA内部单元 

前面描述的3类可编程设备能够组成最基本的FPCA，早期的FPGA产品也的确是这样的。但这种产品缺乏了一些“专一性”，例如缺少乘法器、RAM等特殊单元，虽然这些单元的确可以通过前面的可编程逻辑单元拼凑连接起来，但是实现代价太大。因此现在的FPGA又额外添加了一些标配的可编程模块，具体如下。 

2.1.3.1 嵌人式块RAM （BRAM） 

大多数FPGA都具有内嵌的块RAM，这大大拓展了FPGA的应用范围和灵活性。块RAM可被配置为单端门RAM、双端口RAM、内容地址存储器（CAM）以及FIFO等常用存储结构。CAM存储器内部的每个存储单元中都有一个比较逻辑，写入CAM中的数据会和它内部存储的每一个数据进行比较，并返回与端口数据相同的所有数据的地址，因而在路由地址交换器中有广泛的应用。除了块RAM，还可以将FPGA中的查找表灵活地配置成RAM、ROM和FIFO等结构。在实际应用中，芯片内部块RAM的数量也是选择芯片的一个重要因素。 

2.1.3.2 底层内嵌功能单元 

内嵌功能模块主要是指DLL（Delay Locked Loop）、PLL（Phase Locked Loop）、DSP和CPU等软处理核。现在的内嵌功能单元越来越丰富，使得单片FPGA成了系统级的设计工具，并具备了软硬件联合设计的能力，同时逐步向SoC平台过渡。DLL和PLL具有类似的功能，可以完成时钟高精度、低抖动的倍频和分频，以及占空比调整和移相等功能。 

2.1.3.3 内嵌专用硬核 

内嵌专用硬核（Hard Core）是相对底层嵌入的软核而言的，是指FPGA中具有强大处理能力的硬核，等效于ASIC电路。为了提高FPGA的性能，芯片生产商在芯片内部集成了一些专用的硬核。例如，为了提高FPGA的乘法速度，主流的FPGA中都集成了专用乘法器；为了适用通信总线与接口标准，很多高端的FPGA内部都集成了串并收发器（SerDes），可以达到数十Gbps的收发速度。现在的Xilinx Zynq系列内嵌了ARM Cortex—A9处理器，工作频率可达1GHz以上，处理器性能能够满足实时解码单路高清视频的要求。 

2.1.3.4 专用乘法器（现在称为DSP模块） 

FPGA的一个特点是并行计算能力很强，当业界领先的DSP厂商宣称处理能力能够达到10GFLOP时，FPGA已经能够达到TFLOP级别。而这个FLOP（浮点运算性能）的基准点就是专用乘加单元。DSP（如TI C67x）最多内置16个并行MAC（乘加单元），而FPGA则存在以千计的类似单元。该单元在FPGA中内置的越多，FPGA的处理性能越强。

序　言　一

伴随着万物信息化及高速广域覆盖网、物联网等无线基础网络的大发展， “智慧城市”“智慧医疗”“中国制造2025”等概念陆续提出，能够适应不同应用场景的无线技术成为通信发展的核心方向。随着ITU正式提出5G概念以及IMT 2020组织的成立，支持各种应用场景的5G将逐渐步入大众视野，并以极具冲击力的方式影响世界的方方方面。而支撑5G通信大发展的一个关键核心就是通信芯片技术。本书作为专门论述通信芯片设计的专业书籍，针对“什么是通信芯片设计”、“通信芯片该集成什么”，以及“通信芯片集成方案的优缺点”等核心问题提供了极为详尽的论述。

本书以非常独特的视角，将通信理论与电路设计，乃至集成电路设计融合在一起，从理论基础到设计思想，再到实践案例，帮助读者先梳理思想框架，然后培养他们的实际操作能力。本书具有4个鲜明的特点：内容丰富翔实，布局循序渐进，理论联系实际，既有深度又有广度。

作者花了很多心血反复筛选和提炼内容，从最基本的通信原理开始，按照“总-分-总”的原则，详细讲述了通信系统设计所需的每一个基础环节，最后通过DVB-S、WiFi、LTE这3个大型通信芯片设计案例说明如何进行实际的芯片设计。通过对通信系统各个基础要素的学习，读者能够了解各类信号处理背后隐含的设计思想与基本原则，从而能够灵活地设计出简单实用的通信系统，真正做到理论联系实际。

由于通信行业的激烈竞争和激进风格，产业界的芯片设计通常处于较为前沿的位置，与当前通信原理教学理论有较大差距。很多读者学习完通信原理课程后，往往无法动手设计一套比较实用的通信系统，这就是因为缺失了对产品开发的认识，而本书恰恰弥补了这一环节。本书通过对产品开发各个环节的详细描述，并按照工程管理和项目管理的模式，引入多个真实产品开发案例，使读者能够零距离感受量产芯片的设计风格，对产业界所要求的低成本、高可靠、简单化设计也能够有非常直观的了解。这样也能更进一步地加深读者对通信原理和通信本质的理解。

众所周知，通信芯片设计所涉及的面很广，不仅包括电路模块的RTL设计、FPGA验证、ASIC等集成电路方面的内容，还包括协议软件、高层控制管理、传输交换等软件方面的内容，有时为了验证和展示整个芯片设计的性能，还需搭建完整的通信系统。本书几乎对以上所有方面都进行了阐述，详略得当。通过阅读本书，读者不仅能获得数字通信系统设计方面的理论知识，还能获得丰富的芯片设计以及FPGA、嵌入式等方面的设计技能。

从易到难，循序渐进，循循善诱，本书很好地做到了这一点。无论是从全书布局来看，还是从每一章的内容来看，都是按照先基础知识、后理论分析、再案例分析、最后动手实践的顺序展开。这样的谋篇布局无疑会大大提高本书的可读性。

教学是教与学的过程。教授方法和所授内容同样重要，对于同样的内容，用不同的教授方法，可能会有截然不同的结果。可喜的是，本书不仅内容丰富、理论与实践结合，而且对通信与社会信息相关联的部分也进行了描述，例如大数据的处理、隐马尔科夫过程、美元指数与股市的关系等，充满了生活气息。

本书是作者多年工作经验的结晶。目前我国的集成电路与通信芯片设计处在突飞猛进的高速发展阶段，这个时候，相信一本高质量、高实用性书籍的诞生，对通信相关的学科建设、人才培养都具有现实意义。

蔡月民

大唐电信集团　首席科学家

大唐移动　总工程师

2015年9月7日

序　言　二

从北京航空航天大学退休后，我一直想抽时间写一本如何用数字系统实现数字信号处理(DSP)算法的书籍。因为有关数字芯片设计方法的中文教材非常少，而讨论DSP算法的书籍几乎从不涉及数字电路和系统，通常只从数学的角度讲解时域与频域之间的关系和转换；而介绍数字系统设计的书籍往往只举几个简单的例子，从原理上说明如何用若干个电路元件构成一个简单的卷积器或者迭代计算电路，就算是对不同数字信号处理的计算结构进行了讲解。

由于缺少数字芯片设计方法的中英文参考书，在遇到工程设计难题时，不少同学束手无策，只能绕道而行，少数同学在老师的帮助和鼓励下虽敢于大胆实践，但几乎每个人都必须经过多次失败和反复实验才能设计出勉强可实现复杂算法的电路构造，而最后能设计出满足工程需求的系统的同学更是少之又少。

我认为这一工程领域的教学确实存在不少有待改进的地方，编写一本实用教材是当务之急，但这本教材的内容必须十分广泛，既包含 Verilog 语言的使用、基础模块的设计和验证方法，也必须包括各种常用算法的电路结构，并用学生容易理解的课堂语言逐步深入地讲述设计中常用的各种方法、技巧，还要包括若干个典型真实工程系统的实现过程。

上述想法一直在我头脑中萦绕，但真要着手编写这一类型的教材，对我而言确实困难重重，身体日益衰老，精力一年不如一年，各种杂事应接不暇，写书计划只能一拖再拖。

两个月前，浪潮公司设计师秦冀龙　15年前，秦冀龙曾在我的指导下在北航EDA实验室学习 Verilog 数字系统设计。我退休后，受曾明总经理邀请在神州龙芯设计公司工作过两年，期间曾与他共事一年。此后，我们经常一起切磋技术难题，探讨人生，成为莫逆之交。 与我联系，向我介绍他们设计团队中一个曾对芯片设计做出过杰出贡献的设计师李庆华，希望我能读一读他编写的书稿，并做一个客观的评价。

第二天，我收到秦冀龙通过电子邮件发来的书稿。随后，我抽空开始阅读李庆华的著作。随着阅读的深入，我对作者李庆华设计师的认识越来越深入，对他编写这本书的意图也越来越清楚。他长期从事无线通信芯片的设计，参加过WiFi、LTE、数字中频等无线通信芯片项目，具有丰富的通信芯片设计经验。本书主题明确、文笔流畅、内容广泛，部分实现了我多年来期望自己完成而没有能力完成的数字芯片设计教材和资料汇编。

随着国家集成电路战略规划的实施，芯片设计逐渐成为我国电子工业的关键行业之一，与电子和计算机工程相关的专业基本上都开设了芯片设计课程。

目前Verilog语言已成为芯片设计师的首选语言，有关Verilog的中文书籍已出版了许多本，但不少初学者对如何使用Verilog仍感到棘手：虽然有些初学者自以为已熟悉Verilog语法，其实对如何使用Verilog构建电路，如何通过语言分层次描述复杂设计还存在很大的困惑。究其原因，首先，他们对Verilog语言的两种不同表述（即可综合的和不可综合的）没有深刻的理解。可综合模块是表示电路结构的，因此编写时在脑海中必须有硬件电路的清晰概念，而不可综合模块是表示电路行为的，主要用于产生测试激励信号、组成测试环境，目的是模拟被测试模块运行的真实环境，验证被测试的可综合电路结构与其周围模块的交互行为是否准确。其次，他们对Verilog设计思想的理解还不够深入，因为Verilog每个语法要点都蕴含着某一设计思想，有的是为了描述某确定的电路结构，有的是为了快速验证某个电路的行为是否正确，还有一些是为了提高设计的工作效率。因此，在学习时，必须要把Verilog当作电路建模工具来学习，把电路结构和行为验证的观念贯穿到学习实践的整个过程中，亲自上机操作，通过运行仿真工具，观察可综合电路模块与其他模块的交互行为是否正确，检验自己对Verilog语言的理解是否准确。

本书是一部有关通信芯片前端设计方法和技术资料的汇编，内容十分广泛，篇幅巨大。书中介绍了Verilog的学习方法和思路，结合作者的实际工程经验，不但可帮助初学者学习并掌握数字通信芯片的工程设计方法，还能为一些有经验的数字系统设计师提供参考，减少他们查询资料的时间。作者不但掌握了芯片设计的高超技术，而且还具有无线通信、计算机体系结构等领域的广泛知识，在多年的实际工作中积累了丰富的经验，能熟练运用诸多方面的知识，因此可以站在全局的高度，剖析数字前端设计的全过程，将Verilog设计与软件工程方法学结合起来，并引入各种IP设计规则，降低复杂项目设计的难度。

在书中，作者把Verilog的描述和芯片设计实例紧密结合在一起，工程实用性较强，在应用场景中为感兴趣的读者介绍了真实工业芯片的Verilog设计过程，这些实例对提高读者的设计技能很有帮助。书中列举的若干芯片（如数字中频、FM收音机、DVB-S、WLAN、LTE等芯片）的设计方案，具有较高的参考价值。希望广大读者能通过这些典型案例的解析，真正成为IC设计行业的精英，为这个时代做出自己的贡献。

我郑重地把本书推荐给有志进入数字系统和芯片设计领域的年轻人，希望你们能在中华民族复兴的伟大事业中做出自己那份实实在在的贡献，赢得社会和朋友们的尊敬，度过幸福、快乐、有意义的人生。

夏宇闻

北京航空航天大学电子信息工程学院退休教授

北京至芯科技公司技术顾问，FPGA设计培训师

2015年9月24日

前　　言

国内通信企业经过20年的大发展，目前已跻身于世界之巅。教主　业内对任正非的尊称。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　现在是诺基亚的一部分。等巨头企业已经式微。回首这些往事，颇有一点笑看风云的味道，但深究起来，导致这些巨头起起落落、沉浮不已的就是隐藏在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。

芯片设计行业作为高度资本密集和高度技术密集的行业，需要很多基础知识和背景知识才能支撑。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的成熟，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了，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，所以不成功都很难。而国内经过30年的培养，储备了大量掌握此类基本技能的技术人才，因此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，并给出很多通用性指导原则。为什么采取这种思路，笔者也是经过深思熟虑的。

因为工作的缘故，我经常会培训很多新人。这些新人往往在追求最新的技术，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，但往往有心无力。例如，涉及LTE，必然要谈到OFDM和SC-FDMA，想要讲述清楚这两者，就必须了解FFT，同时必须了解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是怎么一回事情的。这样的案例很多很多，本书也试图讲述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可谓层出不穷，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，这其中可能会牵扯很多技术方案，但最终潜藏在背后的思想使现有的技术分支生存了下来，而且还在不停地去芜存菁。同样，现在有很多炫目或者时尚的技术，但是从更宏观的角度看，很多技术肯定会被淘汰，而生存下来的技术一定是满足了某种根本性需求，或者遵循了某些基本原理规则的。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，公式格外多，在写书之余，笔者常常在想，会不会因此使读者感觉非常为难，所以，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简单的或者蕴含简单实现思想的方法。想一想相对论如此深刻的理论，却可以简单地通过E=mc2表达出来；在实现上，我国的氢弹方案相对其他国家也是采用了简单直接的实现方案，而且一直在追求更简单的实现；麦克斯韦电磁方程如此伟大的成就，也只是通过一组简单完美的偏微分方程即可表达；各种深空无线电通信电路的实现方法和遵循的原则也是越来越简单。因此在学习无线通信的各种算法和芯片实现时，一定要抱着实现过程是简单优美的思想，或者一定要寻找到简单优美的表述方法。如果没有找到，只能证明所用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，在移动互联网时代，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和ESL的计算正在逐步取代传统的HDL开发模式，因此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，以更加符合时代的气息。

本书的具体安排如下。

第1章，主要介绍集成电路设计入门，重点讲述Verilog HDL设计入门、各种设计思想以及设计规范。

第2章，主要面向FPGA开发者，讲述FPGA与ASIC设计的不同，并详细讲述FPGA的各种特色应用，ASIC开发者也可以从中借鉴很多很好的FPGA设计理念。

第3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4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、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5章，在前面4章的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6章，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7章，针对公网LTE系统设计以及对应的芯片实现进行归纳总结，给出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。

本书能够出版，首先要感谢华章公司，感谢张国强和张梦玲编辑。没有他们的辛苦工作和不停的鼓励，这本书不可能与广大读者见面。还要感谢eetop站长Jack，作为203教研室的师兄，他热心地为本书提供交流和互动的平台。

感谢我的妻子和小宝贝，是他们一直在背后默默地支持我、鼓励我，无论是处于高潮还是低谷，他们一直陪在我的身边。

感谢我的父母和妹妹、妹夫，他们给予了我很多的关心和支持。

感谢我的搭档秦翼龙，在本书写作期间他给了我很多的帮助和灵感。也要感谢郭晨博士为我提供了很多LTE算法思路。同样需要感谢的是陈光杰和余晓东，关于互联网的各种思想火花都是我们在饭后散步时一起获得的。还要感谢杨军，是他帮助我走上芯片设计之路。此外还要感谢我的老领导祝锋，职业生涯中的几个关键决策都是他帮助我做出的。

感谢我的领导和同事：邹素玲、段涛、马明礼、钟显成、邢立强、倪慧娟、倪伟、孙华荣、王浩娟、王洪熙、佟学俭、沈瑞松、王涛、陈平、何毛、孔佳、皮来桂、李春杰、范岩岩、牛翠竹、万建超、喻炜、寿国梁、陈杰、吴南健、叶喜涛、赵元、陈颖、李向宁、康良川等，他们给了我很多的帮助和启发。

希望本书不仅能使读者掌握一定的专业技能，更重要的是，使他们能从中获得各种各样的思维模式，并能获得解决各种各样人生问题的启发。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。

由于笔者水平有限，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！