DSP技術及其應用

數(shù)字信號處理是圍繞著數(shù)字信號處理的理論、實現(xiàn)和應用等幾個方面發(fā)展起來的。數(shù)字信號處理在理論上的發(fā)展推動了數(shù)字信號處理應用的發(fā)展。反過來，數(shù)字信號處理的應用又促進了數(shù)字信號處理理論的提高。而數(shù)字信號處理的實現(xiàn)則是理論和應用之間的橋梁。數(shù)字信號處理是以眾多學科為理論基礎的，它所涉及的范圍極其廣泛。例如，在數(shù)學領域，微積分、概率統(tǒng)計、隨機過程、數(shù)值分析等都是數(shù)字信號處理的基本工具，與網(wǎng)絡理論、信號與系統(tǒng)、控制論、通信理論、故障診斷等也密切相關。近來新興的一些學科，如人工智能、模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡等，都與數(shù)字信號處理密不可分?？梢哉f，數(shù)字信號處理是把許多經(jīng)典的理論體系作為自己的理論基礎，同時又使自己成為一系列新興學科的理論基礎。

現(xiàn)代社會對數(shù)據(jù)通信需求正向多樣化、個人化方向發(fā)展。而無線數(shù)據(jù)通信作為向社會公眾迅速、準確、安全、靈活、高效地提供數(shù)據(jù)交流的有力手段，其市場需求也日益迫切。正是在這種情況下，3G、4G、5G通信才會不斷地被推出，但是無論是3G、4G還是5G，未來的通信都將離不開DSP技術(數(shù)字信號處理器)，DSP作為一種功能強大的特種微處理器,主要應用在數(shù)據(jù)、語音、視像信號的高速數(shù)學運算和實時處理方面，可以說DSP將在未來通信領域中起著舉足輕重的作用。

為了確保未來的通信能在各種環(huán)境下自由高效地工作，這就要求組成未來通信的DSP要具有非常高的處理信號的運算速度，才能實現(xiàn)各種繁雜的計算、解壓縮和編譯碼。而目前DSP按照功能的側重點不一樣，可以分為定點DSP和浮點DSP，定點DSP以成本低見長，浮點DSP以速度快見長。如果單一地使用一種類型的DSP，未來通信的潛能就不能得到最大程度的發(fā)揮。為了能將定點與浮點的優(yōu)勢集于一身，突破DSP技術上的瓶頸，人們又推出了一種高級多重處理結構--VLIW結構，該結構可以在不提高時鐘速度的情況下，實現(xiàn)很強的數(shù)字信號處理能力，而且它能同時具備定點DSP和浮點DSP所有的優(yōu)點。

為了能推出一系列更高檔的新技術平臺，人們又開始注重DSP的內(nèi)核技術的開發(fā)，因為DSP的內(nèi)核就相當于計算機的CPU一樣，被譽為DSP的心臟，大量的算法和操作都得通過它來完成，因此該內(nèi)核結構的質量如何，將會直接影響整個DSP芯片的性能、 功耗和成本?？紤]到未來無線訪問Internet因特網(wǎng)和開展多媒體業(yè)務的需要，現(xiàn)在美國的Sun公司又開始準備準將該公司的拳頭產(chǎn)品--PersonalJava語言嵌入到DSP中，以便能進一步提高DSP在處理信號方面的自動化程度和智能化程度。

當然，在以前DSP中也潛入了其他軟件語言，例如高級C語言，但這種語言在處理網(wǎng)絡資源以及多媒體信息方面無能為力;而PersonalJava是一種適合個人網(wǎng)絡連接和應用的Java環(huán)境，基于該環(huán)境的個人通信系統(tǒng)可以從網(wǎng)絡和Internet網(wǎng)上下載數(shù)據(jù)和圖像。此外，人們還在研究開發(fā)符合MPEG-4無線解壓縮標準DSP，該壓縮標準將為未來通信傳輸各種多媒體信息提供了依據(jù)。作為一個案例研究，我們來考慮數(shù)字領域里最通常的功能：濾波。簡單地說，濾波就是對信號進行處理，以改善其特性。例如，濾波可以從信號里清除噪聲或靜電干擾，從而改善其信噪比。為什么要用微處理器，而不是模擬器件來對信號做濾波呢?我們來看看其優(yōu)越性：模擬濾波器(或者更一般地說，模擬電路)的性能要取決于溫度等環(huán)境因素。而數(shù)字濾波器則基本上不受環(huán)境的影響。數(shù)字濾波易于在非常小的寬容度內(nèi)進行復制，因為其性能并不取決于性能已偏離正常值的器件的組合。一個模擬濾波器一旦制造出來，其特性(例如通帶頻率范圍)是不容易改變的。使用微處理器來實現(xiàn)數(shù)字濾波器，就可以通過對其重新編程來改變?yōu)V波的特性。