天津工業(yè)大學(xué) 馬天翔

關(guān)于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

天津工業(yè)大學(xué) 馬天翔

伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)數(shù)字時(shí)代已經(jīng)成為主流，而數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)則是數(shù)字時(shí)代的主力軍，是不可或缺的技術(shù)。所以關(guān)于數(shù)字信號(hào)處理的技術(shù)發(fā)展也一直受到人們的關(guān)注，數(shù)字信號(hào)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊，有通信領(lǐng)域，圖像圖形技術(shù)領(lǐng)域，儀表儀器領(lǐng)域，PC領(lǐng)域等等，還有未來(lái)不斷挖掘的新應(yīng)用領(lǐng)域，無(wú)疑會(huì)將數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)推到高峰。此外，數(shù)字信號(hào)處理的計(jì)算發(fā)展也一直掌握著處理器DSP的結(jié)構(gòu)演變與發(fā)展。本文就對(duì)當(dāng)前的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)與發(fā)展作簡(jiǎn)要的說(shuō)明，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的特點(diǎn)，并舉信號(hào)處理技術(shù)在短波收信設(shè)備中的應(yīng)用作為重點(diǎn)例子來(lái)說(shuō)明其應(yīng)用，最后再對(duì)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的前景作一定展望。希望可以借此讓大家了解數(shù)字信號(hào)技術(shù)的重要性。

數(shù)字信號(hào)；處理技術(shù)；應(yīng)用發(fā)展

隨著人們對(duì)于通訊，計(jì)算機(jī)，機(jī)械設(shè)備的涉及領(lǐng)域越來(lái)越廣，數(shù)字信號(hào)處理也逐漸發(fā)展壯大。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)就是將如視頻，圖片，聲音等模擬信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息的技術(shù)。而DPS是讓數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的功能得以有效使用的處理器或芯片，它們有時(shí)候也用作處理信息后再把信息轉(zhuǎn)變成模擬信息輸出。從更大的角度來(lái)看，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)是數(shù)字信號(hào)處理中理論性的實(shí)用性很強(qiáng)的應(yīng)用型技術(shù)，這包括如硬件技術(shù)，數(shù)字信號(hào)處理理論，軟件技術(shù)以及實(shí)現(xiàn)它的途徑等等。下面就讓我們來(lái)探討一下關(guān)于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

一、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的特點(diǎn)

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的本質(zhì)是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取與變換，將信息從各種干擾與噪聲的環(huán)境里提取，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)換，變?yōu)楸阌跈C(jī)器或人識(shí)別的形式。早些時(shí)候的信號(hào)處理采用的主要是模擬的方法，但這種方法由于參數(shù)的修改很困難，模擬器對(duì)于周邊的環(huán)境變化敏感程度不高，所以漸漸的退出了歷史的舞臺(tái)。應(yīng)運(yùn)而生的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)主要采取二值邏輯，對(duì)環(huán)境中的電路噪聲，溫度有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，不會(huì)因?yàn)樗鼈兊淖兓瘜?dǎo)致電路邏輯翻轉(zhuǎn)，具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)還可以用軟件來(lái)修改處理的參數(shù)，有較強(qiáng)的靈活性。隨著芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，也為數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)帶來(lái)許多好處與支撐，這表現(xiàn)在集成度高，高速處理能力強(qiáng)，多種并行結(jié)構(gòu)的優(yōu)良繼承電路的推廣與使用，也帶動(dòng)數(shù)字信號(hào)處理能力與響應(yīng)速度的提升。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)采用的是數(shù)字的方法，將離散的符號(hào)或數(shù)字進(jìn)行處理的技術(shù)，主要的工作是在剔除混雜在信號(hào)中的干擾，減少采集信號(hào)的多余成分，被稱(chēng)為數(shù)字濾波。還有就是可以將分離的多個(gè)信息碎片根據(jù)某種方式結(jié)合在一起的信號(hào)，或者用來(lái)增強(qiáng)一個(gè)信號(hào)里的某個(gè)分量，加強(qiáng)識(shí)別和分析。

二、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在短波通信中的應(yīng)用

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在短波通信領(lǐng)域中的主要應(yīng)用在信道掃描，信道的數(shù)字化，信道探測(cè)，自適應(yīng)呼叫，鏈路質(zhì)量分析，音頻信號(hào)處理，擴(kuò)頻技術(shù)等方面，聲碼話，靜態(tài)圖像傳輸和傳真等等。運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理模塊，是通過(guò)模擬前端的射頻信號(hào)處理之后，中頻信號(hào)在輸入數(shù)字信號(hào)后對(duì)模塊進(jìn)行數(shù)字化的處理，最后再輸出音頻信號(hào)，數(shù)字量化基帶信號(hào)和AGC控制信號(hào)三種信號(hào)。其中音頻模擬的信號(hào)可直接輸出提供給終端用戶(hù)使用。AGC的控制信號(hào)反映到模擬前端的放大器信號(hào)的增益與數(shù)字量的基帶信號(hào)，便于波形分析與頻譜分析，這個(gè)信號(hào)還可以供給給終端設(shè)備使用，避免對(duì)于模擬信號(hào)的多次量化而引起噪聲。我們采用AD+PDC+DSP的模式進(jìn)行設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理模塊中的硬件構(gòu)造，在經(jīng)過(guò)放大濾波之后的中頻信號(hào)被輸入到高速模數(shù)進(jìn)行量化，再輸入到下面可編程的變頻器進(jìn)行降速，濾波，頻譜搬移之后輸出I/O的分量，再經(jīng)過(guò)基帶信號(hào)至數(shù)模之間的轉(zhuǎn)換之后，完成了解調(diào)信號(hào)，輸出最后的兩路模擬量音頻信號(hào)的任務(wù)。

三、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的其他應(yīng)用

除了上述數(shù)字信號(hào)處理在短波通信中的應(yīng)用，還有許多其他方面的應(yīng)用，現(xiàn)在讓我們?cè)倥e幾個(gè)例子說(shuō)明。在測(cè)量?jī)x表和測(cè)試儀器領(lǐng)域中，隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，原來(lái)的高檔單片機(jī)被逐漸取代。將數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)運(yùn)用于測(cè)試儀器和測(cè)量?jī)x表之中，可以大幅度提高產(chǎn)品的功能與檔次。新型的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)有豐富的內(nèi)部資源，可以使儀器上硬件電路得到簡(jiǎn)化，實(shí)現(xiàn)儀器儀表SOC速度和測(cè)量精度的準(zhǔn)確度?？删幊痰臄?shù)字信號(hào)處理技術(shù)在PC領(lǐng)域中占據(jù)著主流的位置，它將MPEG與高速通信技術(shù)相聯(lián)系，用來(lái)實(shí)現(xiàn)視頻形式與音頻形式的轉(zhuǎn)換。在以后的PC機(jī)中，人們可以根據(jù)自己的需求，處理各種多功能，多樣式的DSP機(jī)。由于傳統(tǒng)的助聽(tīng)器在許多功能上有瑕疵與不足，很難滿(mǎn)足大多數(shù)有聽(tīng)覺(jué)障礙人士的需求，而全新的依靠數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的數(shù)碼助聽(tīng)器就變得非常受重視，因?yàn)閿?shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)性能和效果都很好，使得聽(tīng)覺(jué)障礙的患者的聽(tīng)覺(jué)得到較大的改善。

四、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展展望

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)過(guò)四個(gè)發(fā)展的階段，第一階段是70年代理論基礎(chǔ)流行的時(shí)期，然后到了80年代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的產(chǎn)品得到廣泛的運(yùn)用了90年代達(dá)到頂峰，第四階段則是新時(shí)代再創(chuàng)輝煌的時(shí)期。在沒(méi)有出現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的時(shí)候，對(duì)數(shù)字信號(hào)的處理只能依靠簡(jiǎn)單的微處理器解決，但MPU的處理速度低下，不能達(dá)到高時(shí)效，高速度的要求，就慢慢的被數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)所取代，從剛開(kāi)始的只停留在理論階段，隨著集成電路的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，就迎來(lái)了數(shù)字信號(hào)處理的春天，DSP（數(shù)字信號(hào)處理）芯片的問(wèn)世是一個(gè)重要的里程碑，他昭示著DSP技術(shù)不斷向著小型化轉(zhuǎn)變，而且其技術(shù)也得到了跨越式的進(jìn)展。然后隨著CMOS技術(shù)的進(jìn)步，第二代DSP芯片結(jié)合CMOS技術(shù)產(chǎn)生，大大提高了運(yùn)算速度與儲(chǔ)存容量。隨著科技的發(fā)展，第五代DSP器件也已經(jīng)問(wèn)世，之后的前景一片光明。

五、總結(jié)

現(xiàn)在的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)正在不斷發(fā)展，不斷更新，它就像一個(gè)永不枯竭的寶庫(kù)，等待著人們不斷的挖掘，發(fā)現(xiàn)。相較于20年前，數(shù)字信號(hào)處理的性能提高了不止1500倍，可見(jiàn)其革新的力度，對(duì)于如今的消費(fèi)者來(lái)說(shuō)似乎還有許多其他的技術(shù)選擇，但數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)占據(jù)主導(dǎo)的位置不會(huì)發(fā)生改變。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)永遠(yuǎn)沒(méi)有盡頭，新型的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)裝備更加高級(jí)的編譯器，不容置疑，它正在向著更高速，更低功耗，更大容量的道路邁開(kāi)步子。

[1]孫金林.數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展與思考[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào),2011,5.

[2]李方慧.數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的新進(jìn)展[M].北京理工大學(xué)出版社,2010:8.

[3]楊春順.數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在短波收信設(shè)備中的應(yīng)用[J].艦船電子工程,2008,6.

[4]陳金鷹.DSP技術(shù)及應(yīng)用[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社,2004:13.

[5]曹志剛.現(xiàn)代通信原理[M].清華大學(xué),1996:5.