淺談當(dāng)代數(shù)字信號(hào)處理特點(diǎn)及應(yīng)用

1、    淺談當(dāng)代數(shù)字信號(hào)處理特點(diǎn)及應(yīng)用    宋昊洋 劉實(shí) 劉瑩摘要：隨著移動(dòng)通信的發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)也得到了進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用，且在我們的日常生活中扮演著越來越重要的角色。本文對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的概念做了相關(guān)的概述，回顧了數(shù)字信號(hào)處理的發(fā)展簡(jiǎn)史，從而歸納出數(shù)字信號(hào)處理具有靈活、精確、尺寸小、可靠性高、造價(jià)低、便于儲(chǔ)存、抗干擾能力強(qiáng)等諸多優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。運(yùn)用實(shí)例分析了數(shù)字信號(hào)處理在汽車電子系統(tǒng)領(lǐng)域中的應(yīng)用，并對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的發(fā)展前景進(jìn)行了探索，以期為通信工程專業(yè)的技術(shù)人員提供一些開發(fā)與創(chuàng)新的思路。關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理;通信工程;發(fā)展前景一、數(shù)字信號(hào)處理的相關(guān)

2、概述對(duì)信號(hào)按照信號(hào)的自變量和幅度的取值特點(diǎn)可以將信號(hào)分為：模擬信號(hào)、離散時(shí)間信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)在時(shí)間和幅度上都是連續(xù)的，離散時(shí)間信號(hào)顧名思義它是自變量時(shí)間在定義域內(nèi)是離散的，是非連續(xù)的，可以通過對(duì)連續(xù)時(shí)間信號(hào)的采樣來獲得一個(gè)離散時(shí)間信號(hào)。而離散時(shí)間信號(hào)又并非數(shù)字信號(hào)，因?yàn)樗皇窃跁r(shí)間上離散，但在幅度上并沒有量化。若時(shí)間上離散且幅度上量化為有限字長(zhǎng)的二進(jìn)制數(shù)，則是可以被我們的dsp芯片、計(jì)算機(jī)所運(yùn)算和處理的數(shù)字信號(hào)。而自然界中存在的信號(hào)大多為模擬信號(hào)，想要使用數(shù)字信號(hào)處理方式去處理，就要對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后才能對(duì)其進(jìn)行數(shù)字處理。首先，對(duì)采集到的模擬信號(hào)進(jìn)行濾波，將模擬信號(hào)經(jīng)過濾

3、波器濾除信號(hào)中的雜散分量。然后，對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換（analogtodigital conversion，adc），將信號(hào)從模擬域轉(zhuǎn)換到數(shù)字域。變換到數(shù)字域以后，對(duì)它進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，例如這個(gè)信號(hào)中含有一些高頻成分的噪聲，通過數(shù)字信號(hào)處理，將其從時(shí)域變換到頻域，再在頻域里將高頻分量去除掉，即實(shí)現(xiàn)了噪聲的濾除。此時(shí)得到的信號(hào)仍然是一個(gè)數(shù)字信號(hào)，需要經(jīng)過一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器（digitaltoanalog conversion，dac）來實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換。二、數(shù)字信號(hào)處理的背景知識(shí)（一）數(shù)字信號(hào)處理的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)數(shù)字信號(hào)處理是將信號(hào)以數(shù)字方式進(jìn)行表示和處理的理論和技術(shù)。數(shù)字信號(hào)處理的算法需要利用計(jì)算機(jī)

4、或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備如數(shù)字信號(hào)處理器（dsp芯片）和專用集成電路等來實(shí)現(xiàn)。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)及設(shè)備不僅可以靈活、精確地運(yùn)算和處理各種信息，還能將處理之后信息通過相應(yīng)的處理形式進(jìn)行有效地存儲(chǔ)。他的抗干擾能力也非常強(qiáng)，可以排除很多對(duì)其精準(zhǔn)運(yùn)算產(chǎn)生影響和干擾的錯(cuò)誤信息。而且數(shù)字信號(hào)處理設(shè)備的尺寸小、造價(jià)低，這滿足了在實(shí)際操作中項(xiàng)目的體積小與成本低的需求。此外，作為一種信號(hào)處理技術(shù)，廣泛地應(yīng)用于各種信號(hào)處理工作中，兼具電話、電報(bào)、數(shù)據(jù)及圖像等多種信息的傳送功能，且由于便于進(jìn)行加密和糾錯(cuò)，因而具有較高的可靠性1。（二）數(shù)字信號(hào)處理的發(fā)展簡(jiǎn)史數(shù)字信號(hào)處理的學(xué)科體系是在20世紀(jì)4050年代建立起來的，真正意義上的數(shù)

5、字信號(hào)處理的研究開始于20世紀(jì)50年代末期至60年代初。20世紀(jì)60年代中期以后，數(shù)字信號(hào)處理的理論和技術(shù)開始呈現(xiàn)大發(fā)展的局面，標(biāo)志是快速傅里葉變換算法的提出和數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法的完善。20世紀(jì)70年代，數(shù)字信號(hào)處理已經(jīng)發(fā)展成為一門獨(dú)立的學(xué)科。20世紀(jì)80年代以后，數(shù)字信號(hào)處理的理論和技術(shù)更加成熟，并滲透到各個(gè)重要學(xué)科領(lǐng)域，與語音、圖像、通信等信息產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合，不斷地在理論上有所突破，在技術(shù)上有所創(chuàng)新，開辟著一個(gè)個(gè)新的學(xué)科分支。三、數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)（一）數(shù)字信號(hào)處理在汽車系統(tǒng)方面的應(yīng)用隨著科技化的發(fā)展與應(yīng)用，人們的代步工具多種多樣，其中數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用尤為重要。汽車

6、通過數(shù)字信號(hào)處理器將汽車中的一些模擬信息轉(zhuǎn)換成可以供司機(jī)參考的數(shù)字化信息，比如汽車的使用時(shí)間、行駛里程數(shù)目等信息，經(jīng)過數(shù)字化處理以后可以顯示在司機(jī)正前方的儀表盤上，對(duì)車體內(nèi)的模擬信息進(jìn)行數(shù)字化體現(xiàn)，增加了司機(jī)對(duì)車體現(xiàn)狀的了解。在汽車倒車時(shí)，通過攝像頭拍攝車體后方及兩側(cè)的影像將圖片信息傳遞到車內(nèi)的屏幕上，方便司機(jī)對(duì)附近情況的掌握，避免意外的發(fā)生。此外，汽車電子系統(tǒng)中的紅外線、雷達(dá)、監(jiān)控設(shè)備等都需要數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，才能達(dá)到維護(hù)汽車電子系統(tǒng)的目的2。（二）數(shù)字信號(hào)處理的發(fā)展趨勢(shì)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在未來會(huì)向著低功耗和提高與多種技術(shù)相結(jié)合能力的研究方向發(fā)展。首先，數(shù)字信號(hào)處理需要進(jìn)行一系列的調(diào)制、編碼、解碼、解調(diào)等煩瑣的操作來進(jìn)行信號(hào)處理，如果能夠提高數(shù)據(jù)處理效率，減少機(jī)器運(yùn)行時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)低功耗的特點(diǎn)，進(jìn)而應(yīng)用到各行各業(yè)的實(shí)際計(jì)算中，那么就可以滿足更多的用戶需求，應(yīng)用也會(huì)越來越廣泛。其次，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)可以在數(shù)字運(yùn)算方面進(jìn)行很好處理。若能夠和一些缺少數(shù)字處理方面的技術(shù)相結(jié)合起來一起運(yùn)用到實(shí)際的工程設(shè)計(jì)當(dāng)中，或者將兩者設(shè)計(jì)到一塊芯片上，使用起來則可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，結(jié)合雙方的技術(shù)特點(diǎn)將作用發(fā)揮到極致，從而降低整體工程的成本。同時(shí)隨著現(xiàn)代移動(dòng)通信的不斷進(jìn)步和發(fā)展，dsp芯片的應(yīng)用也會(huì)越來越廣泛，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)將會(huì)逐步滲透