數(shù)字信號(hào)處理

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在現(xiàn)代通信領(lǐng)域的應(yīng)用摘要：隨著電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用，尤其是在現(xiàn)代通信領(lǐng)域，有著十分重要的應(yīng)用?，F(xiàn)代通信正在是從模擬信號(hào)處理發(fā)展到數(shù)字信號(hào)處理的，而數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)正是數(shù)字信號(hào)處理的核心。本文主要講的就是數(shù)字處理技術(shù)在現(xiàn)代通信領(lǐng)域的一些具體應(yīng)用方面，以及數(shù)字信號(hào)處理的發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：數(shù)字處理技術(shù)現(xiàn)代通信1引言DSP是Digital

Signal

Processing

的縮寫(xiě)，意為數(shù)字信號(hào)處理，簡(jiǎn)稱(chēng)DSP

。DSP是一門(mén)涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域的新興學(xué)科。

20世紀(jì)60年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并到迅速的發(fā)展。在過(guò)去的二十多年，數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用已從軍事、航空航天領(lǐng)域擴(kuò)展到信號(hào)處理、通信、雷達(dá)、消費(fèi)等領(lǐng)域?，F(xiàn)代通信領(lǐng)域，通信技術(shù)是從模擬信號(hào)處理向數(shù)字信號(hào)處理的方向發(fā)展的，而數(shù)字信號(hào)處理是將信號(hào)以數(shù)字方式表示并處理的理論和技術(shù)，因此數(shù)字信號(hào)處理在現(xiàn)代通信中有著十分重要的應(yīng)用。2正文數(shù)字信號(hào)處理器已成為當(dāng)今信息產(chǎn)業(yè)界所關(guān)注的熱點(diǎn)之一。在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中,小到調(diào)制調(diào)器,大到萬(wàn)門(mén)程控交換機(jī),幾乎到處都有數(shù)字信號(hào)處理器的蹤跡。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的模擬通信正向著數(shù)字通信方向發(fā)展,而數(shù)字信號(hào)處理又是數(shù)字通信的核心技術(shù)。當(dāng)今數(shù)字信號(hào)處理已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)新的技術(shù)領(lǐng)域和獨(dú)立學(xué)科。下面介紹一下數(shù)字信號(hào)處理在現(xiàn)代通信中的主要應(yīng)用。數(shù)字式蜂房系統(tǒng)數(shù)字式蜂房系統(tǒng)使用通用DSP來(lái)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音合成（speechsynthesis）,糾錯(cuò)編碼（error-correctioncoding），基帶調(diào)制解調(diào)器（basebandmodem）以及系統(tǒng)控制等功能。軟件無(wú)線(xiàn)電（Softwarewireless）軟件無(wú)線(xiàn)電是利用同樣的硬件設(shè)備和不同的軟件模塊，來(lái)適應(yīng)不同頻段、不同調(diào)制方式下的通信。軟件無(wú)線(xiàn)電中，最重要和最具有挑戰(zhàn)性的部分就是高性能的A/D、D/A變換器和以DSP為核心的實(shí)時(shí)信號(hào)處理。軟件無(wú)線(xiàn)電對(duì)DSP提出了實(shí)時(shí)性很高的要求，它有力的促進(jìn)著DSP的發(fā)展，其中包括單片處理器的性能、多處理器協(xié)同工作的能力、DSP軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境和DSP實(shí)施操作系統(tǒng)等方面。軟件無(wú)線(xiàn)電在通信系統(tǒng)中，特別是在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越成為研究的熱點(diǎn)。例如，在歐洲的先進(jìn)通信技術(shù)與業(yè)務(wù)計(jì)劃中（ACIS）,有多項(xiàng)計(jì)劃是將軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)應(yīng)用在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中。美國(guó)也正在研究基于軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的多頻帶與多模式手機(jī)與基站，使軟件無(wú)線(xiàn)電設(shè)備升級(jí)的成本大幅度降低，同時(shí)，軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)正在不斷融合，為第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)提供良好的用戶(hù)界面。我國(guó)對(duì)軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)也相當(dāng)重視，例如，我國(guó)提出的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)方案SCDMA(同步碼分多址)是一種同步的直接擴(kuò)頻CDMA(碼分多址)技術(shù)，他結(jié)合了DSP、智能天線(xiàn)、軟件無(wú)線(xiàn)電技及全質(zhì)量語(yǔ)音壓縮編碼技術(shù)等現(xiàn)代通信技術(shù)。數(shù)字信號(hào)處理器運(yùn)算性能強(qiáng)、接口方便、利于集成，在數(shù)字語(yǔ)音保密通信、低比特率多媒體通信和數(shù)字移動(dòng)通信等方面有廣泛的應(yīng)用前景。表1描述的是數(shù)字處理器在通信領(lǐng)域的主要應(yīng)用。均衡和信道估計(jì)信道模擬式DSP的另一個(gè)重要應(yīng)用，并用其估計(jì)回聲噪音或碼間干擾?；芈暫驮胍舻膶?duì)消對(duì)有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)通信同樣重要，很適合用DSP來(lái)實(shí)現(xiàn)。均衡是另一種信道估計(jì)技術(shù)，用于消除由于信道延時(shí)擴(kuò)展引起的碼間干擾。表1.數(shù)字信號(hào)處理器在通信領(lǐng)域的主要應(yīng)用長(zhǎng)途通信電話(huà)和ATM、網(wǎng)絡(luò)處理、移動(dòng)電話(huà)、視頻會(huì)議、語(yǔ)音加密、衛(wèi)星地面站、有線(xiàn)電視實(shí)時(shí)視頻壓縮、軟件無(wú)線(xiàn)電通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備呼叫處理、語(yǔ)音信箱、高速調(diào)制解調(diào)器、遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)器、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通信系統(tǒng)設(shè)備無(wú)線(xiàn)基站、電視會(huì)議系統(tǒng)、中心交換系統(tǒng)、專(zhuān)用交換機(jī)與電信交換系統(tǒng)、數(shù)字用戶(hù)環(huán)路系統(tǒng)個(gè)人通信設(shè)備個(gè)人通信系統(tǒng)、數(shù)字蜂窩電話(huà)、尋呼機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、高級(jí)功能蜂窩式、數(shù)字無(wú)繩電話(huà)、數(shù)字應(yīng)答機(jī)、多功能電話(huà)、可視電話(huà)、語(yǔ)音壓縮計(jì)算機(jī)與多媒體硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、調(diào)制解調(diào)器、磁帶機(jī)、數(shù)成像系統(tǒng)、語(yǔ)音識(shí)別、多媒體工作站、視頻卡（4）調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器中復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算基本上主要依靠DSP或由DSP核組成的ASIC來(lái)完成的。在便攜式計(jì)算機(jī)中，對(duì)調(diào)制解調(diào)器的大小、重量、功耗特別關(guān)注，對(duì)DSP的要求更高。調(diào)制解調(diào)器的速度隨著DSP的速度的提高而不斷提高。（5）多媒體多媒體是將傳統(tǒng)的模擬視頻信號(hào)和聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。視頻和聲音信號(hào)的數(shù)字化會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)要依靠高性能的DSP來(lái)減小對(duì)存儲(chǔ)空間和傳輸帶寬地要求。需要由DSP來(lái)完成的任務(wù)包括視頻信號(hào)和聲音信號(hào)的編碼/解碼、彩色空間轉(zhuǎn)換、回音消除、濾波、誤碼校正、復(fù)用、bit流協(xié)議處理等。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，各種ASIC專(zhuān)用芯片，如FFT芯片，數(shù)字濾波器芯片語(yǔ)音識(shí)別和合成芯片語(yǔ)音和圖像壓縮編碼芯片等大量出現(xiàn)。最新的發(fā)展趨勢(shì)是進(jìn)一步提高集成性，將CPU、DSP、大容量存儲(chǔ)器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列等集成在同一芯片上，這樣組成的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)具有很大的靈活性，可以作為多媒體的硬件平臺(tái)。DSP技術(shù)是現(xiàn)代通信的核心技術(shù)之一，未來(lái)的通信將越來(lái)越依賴(lài)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展要求將先進(jìn)的通信技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算技術(shù)結(jié)合在一起?？梢栽O(shè)想，在使用了現(xiàn)代DSP技術(shù)的通信系統(tǒng)中，原先不能互聯(lián)的多種通信體制將綜合為一個(gè)通用的通信體制，人們可以擺脫終端的束縛，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)在手，漫游天下”的夢(mèng)想。這種嶄新的通信體制將給我們的生活方式，甚至思維模式帶來(lái)巨大的變化。（6）數(shù)字端接設(shè)備以調(diào)制解調(diào)器(MODEM)為例,可用可編程DSP實(shí)現(xiàn)MODEM功能。其優(yōu)點(diǎn)是同一D6P硬件平臺(tái)可通過(guò)軟件編程或調(diào)用不同的軟件模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)其它功能,如語(yǔ)音編碼等,并實(shí)現(xiàn)不同的信道自適應(yīng)算法。特別是當(dāng)代的可編程器件如即GA“閃速存儲(chǔ)器和互連器件(即IC)的進(jìn)展,使得整個(gè)硬件體系結(jié)構(gòu)具有可塑性。從而使基于DSP系統(tǒng)的數(shù)字通信設(shè)備在功能上具有真正的可塑性“現(xiàn)代的DSP完全有能力實(shí)現(xiàn)中、低速率的移頻鍵控(咫K)、相移鍵控(PSK)的調(diào)制與解調(diào),以及符合V.32協(xié)議的正交調(diào)幅(QAM)調(diào)制與解調(diào)。最近,V.34協(xié)議的MODEM已在33MIPs(MIPs為每秒百萬(wàn)條指令)的ADSP一2181DSP上實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)“由此可見(jiàn),DSP在數(shù)字端接設(shè)備中的應(yīng)用也會(huì)悄然興起。3數(shù)字信號(hào)處理在現(xiàn)代通信中的發(fā)展趨勢(shì)由于傳統(tǒng)的模擬通信正向著數(shù)字通信方向發(fā)展,而數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)是數(shù)字通信的核心技術(shù)，因此,隨著DSP性能價(jià)格比的迅速提高,DSP及數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在通信領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。并且,隨著DSP技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,可編程DSP將進(jìn)一步發(fā)揮其可編程的優(yōu)勢(shì),應(yīng)用到目前DSP尚未涉足的應(yīng)用領(lǐng)域;另一方面,DSP的可編程特點(diǎn)還將進(jìn)一步激發(fā)人們的想象力和創(chuàng)造力,開(kāi)發(fā)數(shù)字通信嶄新的應(yīng)用領(lǐng)域(因?yàn)橹灰狣SP具有足夠的數(shù)字信號(hào)處能力,人們的所有設(shè)想都能夠通過(guò)對(duì)DSP的軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn))。4結(jié)論數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在過(guò)去的十年中有了巨大的發(fā)展，DSP的性能也得到了迅速提高。傳統(tǒng)的模擬通信正向著數(shù)字通信方向發(fā)展,而數(shù)字信號(hào)處理又是數(shù)字通信的核心技術(shù)，未來(lái)的通信將越來(lái)越依賴(lài)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展。我相信，在未來(lái)通信的發(fā)展中，數(shù)字信號(hào)處理將會(huì)大放異彩，扮演著越來(lái)越重要的角色。參考文獻(xiàn)：[1]童飛虎.武漢工程大學(xué)DSP技術(shù)及其應(yīng)用前景的課程論文.2011[2]