(完整版)數(shù)字信號(hào)處理緒論

數(shù)字信號(hào)處理

DigitalSignalProcessing(DSP)教科書數(shù)字信號(hào)處理教程(第二版）數(shù)字信號(hào)處理習(xí)題解答程佩青清華大學(xué)出版社參考書1.數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理習(xí)題解答丁玉美西安電子科技大學(xué)出版社2.數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

DigitalSignalProcessingSystemAnalysisandDesignPaulo

S.R.DinizEduardoA.B.daSilvaSergioL.Netto

著電子工業(yè)出版社（英文版）參考書3.離散時(shí)間信號(hào)處理[美]A.V奧本海姆R.W.謝弗編科學(xué)出版社4.SignalProcessing信號(hào)處理導(dǎo)論SophoclesJ.Orfanids(奧法尼索斯S.J)清華大學(xué)出版社5.基于Matlab的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)--信號(hào)處理樓順天李博菡編著西安電子科大出版社講授內(nèi)容1.緒論--DSP的發(fā)展和應(yīng)用2.連續(xù)信號(hào)的抽樣（書上第一章及第二章部分）3.離散付里葉變換DFT(書上第三章）4.快速付里葉變換FFT（書上第四章）第一章

緒論第一節(jié)

什么是數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理（DSP）

（Digitalsignalprocessing)數(shù)字信號(hào)處理:是20世紀(jì)60年代，隨著信息學(xué)科和計(jì)算機(jī)學(xué)科的高速發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一門新興學(xué)科。它的重要性日益在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用中表現(xiàn)出來。

一、數(shù)字信號(hào)處理(DSP)

(DigitalSignalProcessing)數(shù)字信號(hào)處理是把信號(hào)用數(shù)字或符號(hào)表示成序列，通過計(jì)算機(jī)或通用（專用）信號(hào)處理設(shè)備，用數(shù)字的數(shù)值計(jì)算方法處理，達(dá)到提取有用信息便于應(yīng)用的目的。例如：濾波、檢測(cè)、變換、增強(qiáng)、估計(jì)、識(shí)別、參數(shù)提取、頻譜分析等。對(duì)于DSP:狹義理解可為DigitalSignalProcessor數(shù)字信號(hào)處理器。廣義理解可為DigitalSignalProcessing譯為數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。在此我們討論的DSP的概念是指廣義的理解。例如：?jiǎn)卧~Away256Hz音叉信號(hào)注意聲音與頻率的關(guān)系應(yīng)用實(shí)例聲音隨時(shí)間變化的三維波形信號(hào)腦電圖(EEG)：應(yīng)用實(shí)例數(shù)字濾波就是提取所需要的信號(hào),抑制不需要的信號(hào)。對(duì)于圖像（二維信號(hào)），低頻部分指圖像中變化緩慢的部分，高頻部分對(duì)于邊緣或突變部分。數(shù)字濾波器是由一系列濾波器系數(shù)定義的，只需要簡(jiǎn)單改變?yōu)V波器系數(shù)就可以完成濾波器特性的修改?？磯嚎s，降噪，融合等實(shí)例高頻噪聲濾除：應(yīng)用實(shí)例圖像信號(hào)：黑白圖像：二維信號(hào)黑白視頻信號(hào)：三維信號(hào)彩色視頻信號(hào)：三維三通道信號(hào)彩色圖像：三通道二維信號(hào)二、信號(hào)、系統(tǒng)和信號(hào)處理

1.信號(hào)(復(fù)習(xí))

信號(hào)是一種物理體現(xiàn)。或是傳遞信息的函數(shù)。而信息是信號(hào)的具體內(nèi)容。通俗地講，信息就是有用的消息。信息是一個(gè)十分抽象而又復(fù)雜的概念，它包含在消息之中，是通信系統(tǒng)中傳送的對(duì)象，是客觀世界的第三要素；其特點(diǎn)是無形的，可共享的，無限的，可度量的。例如：為了便于處理，通常都使用傳感器把這些真實(shí)世界的物理信號(hào)------>電信號(hào)，經(jīng)處理的電信號(hào)--->傳感器--->真實(shí)世界的物理信號(hào)。如現(xiàn)實(shí)生活中最常見的傳感器是話筒、揚(yáng)聲器話筒(將聲壓變化)--->電壓信號(hào)-->空氣壓力信號(hào)(揚(yáng)聲器)（1）信號(hào)的最基本的參數(shù)頻率和幅度3-30kHz:VerylowfrequencyVLF(潛水艇導(dǎo)航)甚低頻30-300kHz:LowfrequencyLF(潛水艇通信)低頻300~3000kHz:Mediumfrequency(調(diào)幅廣播)中頻3-30MHz:Highfrequency(HF)(無線電愛好者，國際廣播，軍事通信無繩電話，電報(bào)，傳真)高頻30-300MHz:VeryHighfrequency(VHF)(調(diào)頻FM，甚高頻電視)0.3~3GHz:Ultrahighfrequency(UHF)(UHF電視，蜂窩電話，雷達(dá)，微波，個(gè)人通信)超高頻頻率低20Hz范圍，稱為次聲波，它不能被聽到，當(dāng)強(qiáng)度足夠大，能被感覺到。(處于VLFVerylowfrequency)甚低頻頻率20Hz~20KHz稱為聲波，Lowfrequency(處于LF)低頻頻率>20KHz稱為超聲波，具有方向性，可以成束(處于LF)（2）信號(hào)分類同一種信號(hào)，如電信號(hào)，可從不同角度進(jìn)行分類：（a）一維信號(hào)、二維信號(hào)、矢量信號(hào)（b）周期信號(hào)和非周期信號(hào)（c）確定性信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)（d）能量信號(hào)和功率信號(hào)（e）連續(xù)信號(hào)、離散信號(hào)（f）模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)（d）能量信號(hào)和功率信號(hào)若信號(hào)能量E有限，則稱為能量信號(hào)；若信號(hào)功率P有限，則稱為功率信號(hào)；信號(hào)能量E可表示為信號(hào)功率P可表示為周期信號(hào)及隨機(jī)信號(hào)一定是功率信號(hào)；非周期的絕對(duì)可積（和）信號(hào)一定是能量信號(hào)。(e)連續(xù)時(shí)間信號(hào)和離散時(shí)間信號(hào)信號(hào)的變量的一般有時(shí)間與幅值，其取值方式有連續(xù)與離散兩種。時(shí)間取值方式可分為連續(xù)時(shí)間與離散時(shí)間兩種。信號(hào)幅值的取值方式可分為連續(xù)與離散兩種方式（幅值的離散稱之為量化）。連續(xù)時(shí)間信號(hào)：其時(shí)間是連續(xù)的，幅值可以是連續(xù)的也可以是離散（量化）的。離散時(shí)間信號(hào)：時(shí)間是離散，幅值是連續(xù)的。(f)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)：指時(shí)間連續(xù)、幅度連續(xù)的信號(hào)。數(shù)字信號(hào)：時(shí)間和幅度上都是離散（量化）的信號(hào)。故數(shù)字信號(hào)可用一序列的數(shù)表示，而每個(gè)數(shù)又可表示為二制碼的形式。x(t)tx(tn)tnx(n)n采樣模數(shù)保持轉(zhuǎn)換確定性信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)確定性信號(hào)：它的每一個(gè)值可以用有限個(gè)參量來唯一地加以描述。例：直流信號(hào)：僅用一個(gè)參量可以描述。階躍信號(hào)：可用幅度和時(shí)間兩個(gè)參量描述。正弦波信號(hào)：可用幅度、頻率和相位三個(gè)參量來描述。隨機(jī)信號(hào)：不能用有限的參量加以描述。也無法對(duì)它的未來值確定地參預(yù)測(cè)。它只能通過統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來描述(概率密度函數(shù)來描述)。例：許多自然現(xiàn)象所發(fā)生的信號(hào)、語音信號(hào)、圖象信號(hào)、噪聲都是隨機(jī)信號(hào)。它們具有幅度(能量)隨機(jī)性、或具有發(fā)生時(shí)間上的隨機(jī)性或二都兼有之。2、系統(tǒng)(復(fù)習(xí))

系統(tǒng)：處理信號(hào)的物理設(shè)備?；蛘哒f，凡是能將信號(hào)加以變換以達(dá)到人們要求的各種設(shè)備稱之。系統(tǒng)分類按所處理的信號(hào)種類的不同可將系統(tǒng)分為四類：（a）連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)（b）離散時(shí)間系統(tǒng)（c）模擬系統(tǒng)（d）數(shù)字系統(tǒng)3、信號(hào)處理信號(hào)處理是研究系統(tǒng)對(duì)含有信息的信號(hào)進(jìn)行處理（變換），以獲得人們所希望的信號(hào)，從而達(dá)到提取信息、便于利用的一門學(xué)科。系統(tǒng)處理y(t)x(t)(1)信號(hào)處理的內(nèi)容濾波變換檢測(cè)譜分析估計(jì)壓縮識(shí)別等一系列的加工處理。（2）數(shù)字信號(hào)處理引入多數(shù)科學(xué)和工程中遇到的是模擬信號(hào)。以前都是研究模擬信號(hào)處理的理論和實(shí)現(xiàn)。模擬信號(hào)處理缺點(diǎn)：難以做到高精度，受環(huán)境影響較大，可靠性差，且不靈活等。隨著大規(guī)模集成電路以及數(shù)字計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，加之從60年代末以來數(shù)字信號(hào)處理理論和技術(shù)的成熟和完善，用數(shù)字方法來處理信號(hào)，即數(shù)字信號(hào)處理，已逐漸取代模擬信號(hào)處理。隨著信息時(shí)代、數(shù)字世界的到來，數(shù)字信號(hào)處理已成為一門極其重要的學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域。三、數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的基本組成以下所討論的是模擬信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng).前置預(yù)濾波器A/D變換器數(shù)字信號(hào)處理器D/A變換器模擬濾波器模擬xa(t)PrFADCDSPDACPoF模擬ya(t)x(n)y(n)(1)前置濾波器將輸入信號(hào)xa(t)中高于某一頻率(稱折疊頻率，等于抽樣頻率的一半)的分量加以濾除。txa(t)0(2)A/D變換器由模擬信號(hào)產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)（一個(gè)二進(jìn)制流）。其有兩個(gè)過程：抽樣和保持。抽樣：每隔T秒(抽樣周期)取出一次xa(t)的幅度，此信號(hào)稱為離散信號(hào)。它只表示時(shí)間點(diǎn)0，T,2T…,nT,…上的值xa(0),xa(T),xa(2T)…,xa(nT)…..。保持：在保持電路中將抽樣信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)，因?yàn)橐话悴捎糜邢尬欢M(jìn)制碼，所以它所表示的信號(hào)幅度就是有一定限制的。經(jīng)過A/D變換器后，不但時(shí)間離散化了，幅度也量化了，這種信號(hào)稱為數(shù)字信號(hào)。用x(n)表示。例子如4位碼，只能表示24=16種不同的信號(hào)幅度，這些幅度稱為量化電平。當(dāng)離散時(shí)間信號(hào)幅度與量化電平不相同時(shí)，就要以最接近的一個(gè)量化電平來近似它。所以經(jīng)過A/D變換器后，不但時(shí)間離散化了，而且幅度也量化了，產(chǎn)生一個(gè)二進(jìn)制流。t0xa(t)0x(n)的二進(jìn)制數(shù)0011011000110110011100101100100110010010抽樣量化nx(n)n(3)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)按照預(yù)定要求，在處理器中將信號(hào)序列x(n)進(jìn)行加工處理得到輸出信號(hào)y(n).ny(n)輸出(4)D/A變換器經(jīng)過D/A變換器，將數(shù)字信號(hào)序列反過來變換成模擬信號(hào)，這些信號(hào)在時(shí)間點(diǎn)0,T,2T…nT,…上的幅度應(yīng)等于序列y(n)中相應(yīng)數(shù)碼所代表的數(shù)值大小。即由一個(gè)進(jìn)制流產(chǎn)生一個(gè)階梯波形，是形成模擬信號(hào)的第一步。(5)后置濾波器把階梯波形平滑成預(yù)期的模擬信號(hào)。以濾除掉不需要的高頻分量，生成所需的模擬信號(hào)ya(t).tya(t)實(shí)際數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)實(shí)際系統(tǒng)并不一定要包括它的所有框圖。如有些系統(tǒng)只需數(shù)字輸出，可直接以數(shù)字形式顯示或打印，就不需要D/A變換器；另一些系統(tǒng)的輸入就是數(shù)字量，因而就不需要A/D變換器；純數(shù)字系統(tǒng)則只需要數(shù)字信號(hào)處理器這一核心即可。二、數(shù)字信號(hào)處理的學(xué)科概貌

1.數(shù)字信號(hào)處理開端在國際上一般把1965年由Cooley-Turkey提出快速付里葉變換(FFT)的問世，作為數(shù)字信號(hào)處理這一學(xué)科的開端。而它的歷史可以追溯到17世紀(jì)--18世紀(jì)，也即牛頓和高斯的時(shí)代。2.數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)數(shù)字信號(hào)處理的基本工具：微積分，概率統(tǒng)計(jì)，隨機(jī)過程，高等代數(shù)，數(shù)值分析，近代代數(shù)，復(fù)雜函數(shù)。數(shù)字信號(hào)處理的理論基礎(chǔ)：離散線性變換(LSI)系統(tǒng)理論，離散付里葉變換(DFT)。

3.“數(shù)字信號(hào)處理”又成為一些學(xué)科的理論基礎(chǔ)在學(xué)科發(fā)展上，數(shù)字信號(hào)處理又和最優(yōu)控制，通信理論，故障診斷等緊緊相連，成為人工智能，模式識(shí)別，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字通信等新興學(xué)科的理論基礎(chǔ)。4.數(shù)字信號(hào)處理學(xué)科內(nèi)容數(shù)字信號(hào)處理學(xué)科包含有（1）離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)分析（2）離散時(shí)間信號(hào)時(shí)域及頻域分析、離散付里葉變換（DFT）理論。（3）信號(hào)的采集，包括A/D,D/A技術(shù)，抽樣，多率抽樣，量化噪聲理論等。（4）數(shù)字濾波技術(shù)（5）譜分析與快速付里葉變換（FFT），快速卷積與相關(guān)算法。（6）自適應(yīng)信號(hào)處理（7）估計(jì)理論，包括功率譜估計(jì)及相關(guān)函數(shù)估計(jì)等。（8）信號(hào)的壓縮，包括語音信號(hào)與圖象信號(hào)的壓縮（9）信號(hào)的建模，包括AR，MA，ARMA等各種模型。（10）其他特殊算法（同態(tài)處理、抽取與內(nèi)插、信號(hào)重建等）（11）數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)。（12)數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用。以上（1）（2）（3）三點(diǎn)是理論和技術(shù)分析的基礎(chǔ)，是最基本的，（4）（5）（6）為本課程教學(xué)內(nèi)容。其中濾波技術(shù)又可分為經(jīng)典濾波和現(xiàn)代濾波。經(jīng)典濾波為本科階段學(xué)。主要為FIR和IIR數(shù)字濾波器。自適應(yīng)信號(hào)處理作為簡(jiǎn)介。第二節(jié)

數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)方法1.采用大、中小型計(jì)算機(jī)和微機(jī)。2.用單片機(jī)。3.利用通用DSP芯片4.利用特殊用途的DSP芯片也有更一種分法：1.軟件實(shí)現(xiàn)法2.硬件實(shí)現(xiàn)法＊3.用通用的可編程的數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)現(xiàn)法—是目前重要的數(shù)字信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)方法，它即有硬件實(shí)現(xiàn)法實(shí)時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，又具有軟件實(shí)現(xiàn)的靈活性優(yōu)點(diǎn)。1.采用大、中小型計(jì)算機(jī)和微機(jī)工作站和微機(jī)上各廠家的數(shù)字信號(hào)軟件，如有各種圖象壓縮和解壓軟件。用這一方法優(yōu)點(diǎn)：可適用于各種數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用場(chǎng)合，很靈活。2.用單片機(jī)由于單片機(jī)發(fā)展已經(jīng)很久，價(jià)格便宜，且功能很強(qiáng)。優(yōu)點(diǎn)：可根據(jù)不同環(huán)境配不同單片機(jī)，其能達(dá)實(shí)時(shí)控制，但數(shù)據(jù)運(yùn)算量不能太大。3.利用通用DSP芯片DSP芯片較之單片機(jī)有著更為突出優(yōu)點(diǎn)。如內(nèi)部帶有乘法器，累加器，采用流水線工作方式及并行結(jié)構(gòu)，多總線速度快。配有適于信號(hào)處理的指令(如FFT指令)等。目前市場(chǎng)上的DSP芯片有：美國德州儀器公司TexasInstrument（TI):TMS320C2000、TMS320C5X、TMS320C6X

占有70%AnalogDevices的ADSP-21xx、TigerSharcDSP、SHARCDSPLucent的DSP-16xx、DSP16000Motorola的DSP-56800、DSP563xx還有AT&T公司dsp16,dsp32系列，AD公司的ADSP21X,ADSP210X系列4.利用特殊用途的DSP芯片市場(chǎng)上推出專門用于FFT,FIR濾波器，卷積、相關(guān)等專用數(shù)字芯片。如：BB公司：DF17XX系列

MAXIM公司：MAXIM27X,MAXIM28XNational公司：National-SEMI系列：MF系列。其軟件算法已在芯片內(nèi)部用硬件電路實(shí)現(xiàn)，使用者只需給出輸入數(shù)據(jù)，可在輸出端直接得到數(shù)據(jù)。第三節(jié)

數(shù)據(jù)信號(hào)處理的特點(diǎn)與模擬系統(tǒng)(ASP)相比，數(shù)字系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：1、精度高2、可靠性高3、靈活性大4、易于大規(guī)模集成5、時(shí)分復(fù)用6、可獲得高性能指標(biāo)7、二維與多維處理1.精度高在模擬系統(tǒng)中，它的精度是由元件決定，模擬元器件的精度很難達(dá)到10-3以上。而數(shù)字系統(tǒng)中，17位字長就可達(dá)10-5精度，所以在高精度系統(tǒng)中，有時(shí)只能采用數(shù)字系統(tǒng)。2.可靠性強(qiáng)數(shù)字系統(tǒng)：只有兩個(gè)信號(hào)電平0，1受噪聲及環(huán)境條件等影響小。模擬系統(tǒng)：各參數(shù)都有一定的溫度系數(shù)，易受環(huán)境條件，如溫度、振動(dòng)、電磁感應(yīng)等影響，產(chǎn)生雜散效應(yīng)甚至振蕩等且數(shù)字系統(tǒng)采用大規(guī)模集成電路，其故障率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于采用眾多分立元件構(gòu)成的模擬系統(tǒng)。3.靈活性大數(shù)字系統(tǒng)的性能主要決定于乘法器的各系數(shù)，且系數(shù)存放于系數(shù)存儲(chǔ)器內(nèi)，只需改變存儲(chǔ)的系數(shù)，就可得到不同的系統(tǒng)，比改變模擬系統(tǒng)方便得多。4.易于大規(guī)模集成數(shù)字部件：高度規(guī)范性，便于大規(guī)模集成，大規(guī)模生產(chǎn)，對(duì)電路參數(shù)要求不嚴(yán)，故產(chǎn)品成品率高。例：(尤其)在低頻信號(hào)：如地震波分析，需要過濾幾Hz~幾十Hz的信號(hào)，用模擬系統(tǒng)處理其電感器、電容器的數(shù)值，體積，重量非常大，且性能亦不能達(dá)到要求，而數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)在這個(gè)頻率處卻非常優(yōu)越(顯示出體積，重量和性能的優(yōu)點(diǎn)。5.時(shí)分復(fù)用利用DSP同時(shí)處理幾個(gè)通道的信號(hào)。某一路信號(hào)的相鄰兩抽樣值之間存在很大的空隙時(shí)間，因而在同步器的控制下，在此時(shí)間空隙中送入其他路的信號(hào)，而各路信號(hào)則利用同一DSP，后者在同步器的控制下，算完一路信號(hào)后，再算另一路信號(hào)，因而處理器運(yùn)算速度越高，能處理的信道數(shù)目也就越多。多路器DSP分路器同步123n123n6.可獲得高性能指標(biāo)例：對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析模擬頻譜儀在頻率低端只能分析到10Hz以上頻率，且難于做到高分辨率(也即足夠窄的帶寬)。但在數(shù)字的譜分析中，已能做到10-3Hz的譜分析。又例：有限長沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器，則可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的線性相位特性，這在模擬系統(tǒng)中是很難達(dá)到的。7.二維與多維處理利用龐大的存儲(chǔ)單元，可以存儲(chǔ)一幀或數(shù)幀圖象信號(hào)，實(shí)現(xiàn)二維甚至多維信號(hào)包括二維或多維濾波，二維及多維譜分析等。8.局限性

數(shù)字系統(tǒng)的速度還不算高，因而不能處理很高頻率的信號(hào)。(因?yàn)槌闃宇l率要滿足奈奎斯特準(zhǔn)則定理)另外，數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高，對(duì)一些要求不高的應(yīng)用來說，還不宜使用。第四節(jié)

數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用領(lǐng)域自20世紀(jì)60年代以來，數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用已成為一種明顯的趨勢(shì)，這與它突出優(yōu)點(diǎn)分不開的。數(shù)字信號(hào)處理大致可分為：信號(hào)分析信號(hào)濾波一、信號(hào)分析任務(wù)：涉及信號(hào)特性的測(cè)量。它通常是一個(gè)頻域的運(yùn)算。主要應(yīng)用于：譜(頻率和/或相位)分析語音分析說話人識(shí)別目標(biāo)檢測(cè)譜估計(jì)譜估計(jì)：就是對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行頻譜分析,或?qū)r(shí)間域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率域信號(hào)進(jìn)行處理。通過快速付氏變換(FFT)方便地實(shí)現(xiàn)這種變換或反變換。例如（1）對(duì)環(huán)境噪聲的譜分析,可確定主要頻率成分,了解噪聲的成因,找出降低噪聲的對(duì)策;（2）對(duì)振動(dòng)信號(hào)的譜分析,可了解振動(dòng)物體的特性,為設(shè)計(jì)或故障診斷提供資料和數(shù)據(jù)。（3）對(duì)于高保真音樂和電視這樣的寬帶信號(hào)轉(zhuǎn)到頻率域后極大多數(shù)能量集中在直流和低頻部分,就可把頻譜中的大部分成分濾去,從而壓縮信號(hào)頻帶。二、信號(hào)濾波數(shù)字濾波就是在形形色色的信號(hào)中提取所需要的信號(hào),抑制不需要的信號(hào)或干擾信號(hào)。應(yīng)用于（1）消除信息在傳輸過程中由于信道不理想所引起的失真,（2）濾除不需要的背景噪聲，（3）去除干擾、（4）頻帶分割，信號(hào)譜的成形。所以它廣泛地應(yīng)用于數(shù)字通信，雷達(dá)，遙感，聲納，語音合成，圖象處理，測(cè)量與控制，高清晰度電視，多媒體物理學(xué)，生物醫(yī)學(xué)，機(jī)器人等。三、DSP的典型應(yīng)用1、經(jīng)典信號(hào)處理：數(shù)字濾波、自適應(yīng)濾波、快速付里葉變換、相關(guān)運(yùn)算、頻譜分析、卷積等。2、現(xiàn)代信號(hào)處理：AR、ARMA、卡爾曼濾波、小波變換等。3、語音處理：語音編碼、語音合成、語音識(shí)別、語音增強(qiáng)、語音郵件、語音儲(chǔ)存等。4、圖像/圖形：二維和三維圖形處理、圖像壓縮與傳輸、圖像識(shí)別、動(dòng)畫、機(jī)器人視覺、多媒體、電子地圖、圖像增強(qiáng)等。5、軍事；保密通信、雷達(dá)處理、聲吶處理、導(dǎo)航、全球定位、跳頻電臺(tái)、搜索和反搜索等。6、儀器儀表：頻譜分析、函數(shù)發(fā)生、數(shù)據(jù)采集、地震處理等。7、自動(dòng)控制：控制、深空作業(yè)、自動(dòng)駕駛、機(jī)器人控制、磁盤控制等。8、醫(yī)療：助聽、超聲設(shè)備、診斷工具、病人監(jiān)護(hù)、心電圖等。9、家用電器：數(shù)字音響、數(shù)字電視、可視電話、音樂合成、音調(diào)控制、玩具與游戲等。1、語音壓縮在ＧＳＭ手機(jī)中用ＤＳＰ可將語音壓縮至13ｋbsp,在Inmarsat

Ｍ衛(wèi)星電話中用ＤＳＰ將語音壓縮至4.3ｋbps后,仍具有良好的清晰度。在語音信箱、留言電話方面也都采用語音壓縮技術(shù)和ＤＳＰ。2、圖像處理數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用于圖像處理有：（1）數(shù)據(jù)壓縮:采用壓縮編碼，可在保證一定圖像（或聲音）質(zhì)量的條件下，以最小的數(shù)據(jù)率來表達(dá)和傳送圖像（或聲音）信息。（2）圖像復(fù)原（3）清晰化與增強(qiáng)由于單個(gè)數(shù)字圖像以1兆個(gè)采樣值的量級(jí)表示，所以要求高性能的處理機(jī)、高密度的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。即要求高速度硬件。數(shù)字壓縮數(shù)據(jù)壓縮在一定條件下把原始信號(hào)所含信息數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮,如語音、聲音、圖像信號(hào)中含有許多冗余信息,通過數(shù)字信號(hào)壓縮算法最大限度地去除這些信號(hào)中的冗余度,使壓縮后信號(hào)帶寬減小,提高傳輸效率。作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)可降低所需存儲(chǔ)介質(zhì)的容量。例如直徑為120ｍｍ的ＣＤ光盤,本來存儲(chǔ)的只是一套70分鐘的ＨｉＦｉ立體聲音樂,現(xiàn)在可將70分鐘電視信號(hào)和音樂信號(hào)都?jí)嚎s到120ｍｍ的光盤上,即ＶＣＤ光盤。會(huì)議電視和可視電話采用ＤＳＰ完成視頻圖像信號(hào)的壓縮,制成可通過公用電話交換網(wǎng)(ＰＳＴＮ)傳輸?shù)臅?huì)議電視或可視電話。3.雷達(dá)在軍事上，雷達(dá)、計(jì)算機(jī)、射擊武器等組成一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)。當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入雷達(dá)的作用半徑以內(nèi)并被雷達(dá)自動(dòng)跟蹤時(shí)，雷達(dá)就測(cè)量出目標(biāo)的當(dāng)前位置(距離、方位角和高低角)，并把數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)，推算出目標(biāo)的航向，航速，引導(dǎo)導(dǎo)彈或自動(dòng)火炮去擊中目標(biāo)(愛國者導(dǎo)彈對(duì)飛毛腿導(dǎo)彈)。雷達(dá)系統(tǒng)是應(yīng)用高性能數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的一個(gè)例子。雷達(dá)系統(tǒng)主要信號(hào)處理功能包括：信號(hào)產(chǎn)生、匹配濾波、門限比較、目標(biāo)參數(shù)(如射程、方位和速度)估計(jì)。4.通信整個(gè)通信領(lǐng)域幾乎沒有不受數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)影響的地方。(占60%）DSP主要應(yīng)用于通信的熱門產(chǎn)品中。如：蜂窩電話（Cellularphone)、ADSL調(diào)制解調(diào)器、線纜調(diào)制解調(diào)器(Cablemodem)、藍(lán)牙技術(shù)(bluetooth)產(chǎn)品，數(shù)字電話應(yīng)答機(jī)（digitaltelephoneansweringdevice)、全球定位系統(tǒng)（globalpositioningsystem,GPS），衛(wèi)星電話(satellitephone)、電話會(huì)議(conferencespeakerphone)、電視電話會(huì)議編譯碼器(videoconferencingcode)、IP電話(voiceoverIP)、IP傳真(faxoverIP)、ATM電話(voiceoverATM)、智能天線(smartantenna)、PCS用戶端(subscriberset)?；芈暤窒b置利用通信衛(wèi)星打越洋長途電話時(shí),因靜止衛(wèi)星離地球表面36000ｋｍ,通信延時(shí)為0.24ｓ,就會(huì)在話機(jī)中聽到自己的講話,影響正常通話,現(xiàn)在采用了ＤＳＰ做的回聲抵消器,可把回聲抑制掉。調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器(Ｍｏｄｅｍ)。為在電話線上傳輸計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù),采用ＤＳＰ可做成符合ＩＴＵ規(guī)定的各種調(diào)制解調(diào)器,尤其是符合Ｖ.32、Ｖ.33、Ｖ.34建議的高速Ｍｏｄｅｍ,都可用ＤＳＰ軟件加以實(shí)現(xiàn)5.電話、電報(bào)脈沖編碼調(diào)制PCM：抗干擾性強(qiáng)。但其對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行PCM編碼，碼率64kb/s。為了提高信道的利用率，必須壓縮語音碼率。語音壓縮編碼的方法很多，如自適應(yīng)差分脈調(diào)制（ADPCM），32kb/s的數(shù)碼率達(dá)到了長途電話的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，且復(fù)雜程度較低，1988年被CCITT（國際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)）建議為長途傳輸中的一種新型國際通用語音編碼方法。6.擴(kuò)頻通信與數(shù)據(jù)壓縮相反。它的根據(jù)是仙農(nóng)編碼定理：在一定的條件下，只要碼的長度充分大時(shí)，一定存在一種編碼、譯碼方法，使錯(cuò)誤譯碼率充分小。近年來，在國防上實(shí)現(xiàn)發(fā)射功率隱蔽與抗電子干擾，采用了擴(kuò)頻通信技術(shù)，用300千比特/秒的數(shù)碼率傳送64千比特/秒的語音，可以使敵方對(duì)此信號(hào)難以偵察或干擾。7.OFDM(正交頻分復(fù)用)通信技術(shù)OFDM（orthogonalfrequencydivisionmultiplexing）正交頻分復(fù)用作為一種多載波傳輸技術(shù)，主要應(yīng)用于數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)、MMDS（multichannelmultipointdistributionservice）多信道多點(diǎn)分布服務(wù)和WLAN服務(wù)以及下一代陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)。OFDM將數(shù)據(jù)經(jīng)編碼后調(diào)制為射頻信號(hào)。不像常規(guī)的單載波技術(shù)，如AM/FM（調(diào)幅/調(diào)頻）在某一時(shí)刻只用單一頻率發(fā)送單一信號(hào)，OFDM在經(jīng)過特別計(jì)算的正交頻率上同時(shí)發(fā)送多路高速信號(hào)?？蛇x用基于IFFT/FFT的OFDM實(shí)現(xiàn)方法.近年來，OFDM作為一種可以有效對(duì)抗信號(hào)波形間干擾的高速傳輸技術(shù)將被更廣泛應(yīng)用于寬帶移動(dòng)通信領(lǐng)域。8.生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理CT/CATCT：計(jì)算機(jī)X射線斷層攝影裝置。其中頭顱CT英國EMI公司豪斯菲爾德獲諾貝爾獎(jiǎng)。CAT:計(jì)算機(jī)X射線空間重建裝置。出現(xiàn)全身掃描，心臟活動(dòng)立體圖形，腦腫瘤異物，人體軀干圖像重建。8.消費(fèi)類電子產(chǎn)品的應(yīng)用在消費(fèi)類電子產(chǎn)品（consumerelectronics)采用ＤＳＰ技術(shù)已越來越多。例如:(1)ＣＤ唱機(jī)。在所有ＣＤ唱機(jī)和ＶＣＤ光盤驅(qū)動(dòng)器中都采用ＤＳＰ做信號(hào)解調(diào)和誤碼校正,保證ＨｉＦｉ聲音（采用1.4Ｍｂ/ｓ回放）或優(yōu)質(zhì)圖像的回放.數(shù)字多用光盤（DVDdigitalversatiledisk)、數(shù)字電視/高清晰電視(digitalTV/HDTV)、數(shù)字助聽器(di