信號(hào)處理內(nèi)容及其應(yīng)用

信號(hào)處理最基本的內(nèi)容有變換、濾波、調(diào)制、解調(diào)、檢測以及譜分析和估計(jì)等。變換諸如類型的傅里葉變換、正弦變換、余弦變換、沃爾什變換等;濾波包括髙通濾波、低通濾波、帶通濾波、維納濾波、卡爾曼濾波、線性濾波、非線性濾波以及自適應(yīng)濾波等;譜分析方面包括確知信號(hào)的分析和隨機(jī)信號(hào)的分析，通常研究最普遍的是隨機(jī)信號(hào)的分析，也稱統(tǒng)計(jì)信號(hào)分析或估計(jì)，它通常又分線性譜估計(jì)與非線性譜估計(jì);譜估計(jì)有周期圖估計(jì)、最大熵譜估計(jì)等;隨著信號(hào)類型的復(fù)雜化，在要求分析的信號(hào)不能滿足高斯分布、非最小相位等條件時(shí)，又有髙階譜分析的方法。高階譜分析可以提供信號(hào)的相位信息、非高斯類信息以及非線性信息;自適應(yīng)濾波與均衡也是應(yīng)用研究的一大領(lǐng)域。

自適應(yīng)濾波包括橫向LMS自適應(yīng)濾波、格型自適應(yīng)濾波，自適應(yīng)對消濾波，以及自適應(yīng)均衡等。此外，對于陣列信號(hào)還有陣列信號(hào)處理等等。信號(hào)處理是電信的基礎(chǔ)理論與技術(shù)。它的數(shù)學(xué)理論有方程論、函數(shù)論、數(shù)論、隨機(jī)過程論、最小二乘方法以及最優(yōu)化理論等，它的技術(shù)支柱是電路分析、合成以及電子計(jì)算機(jī)技術(shù)。信號(hào)處理與當(dāng)代模式識(shí)別、人工智能、神經(jīng)網(wǎng)計(jì)算以及多媒體信息處理等有著密切的關(guān)系，它把基礎(chǔ)理論與工程應(yīng)用緊密聯(lián)系起來。因此信號(hào)處理是一門既有復(fù)雜數(shù)理分析背景，又有廣闊實(shí)用工程前景的學(xué)科。信號(hào)處理是以數(shù)字信號(hào)處理為中心而發(fā)展的。這 是因?yàn)樾盘?hào)普遍可以用數(shù)字化形式來表示，而數(shù)字化的信號(hào)可以在電子計(jì)算機(jī)上通過軟件來實(shí)現(xiàn)計(jì)算或處理，這樣，無論多么復(fù)雜的運(yùn)算，只要數(shù)學(xué)上能夠分析、可以得到最優(yōu)的求解，就都可以在電子計(jì)算機(jī)上模擬完成。如果計(jì)算速度適當(dāng)快，還可以用超大規(guī)模的專用數(shù)字信號(hào)處理心片來實(shí)時(shí)完成。因此，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)成為信息技術(shù)發(fā)展中最富有活力的學(xué)科之一。

信號(hào)處理以強(qiáng)大的滲透力，被許多重要的應(yīng)用領(lǐng)域所采用。工程建筑部門用來仿真大型建筑結(jié)構(gòu)的抗震防震性能;機(jī)械制造業(yè)用以分析機(jī)械結(jié)構(gòu)振動(dòng)的模型，從而改進(jìn)振動(dòng)性能及結(jié)構(gòu);飛機(jī)制造業(yè)中用于檢查發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)特性及磨損情況;航天遙感用以地面植被情況的分類以及氣象云層的分布，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域用于B超、X光片以及生理電信號(hào)的分析診斷;電信與電子學(xué)領(lǐng)域，數(shù)字信號(hào)處理更是最直接的應(yīng)用。在電信領(lǐng)域中，數(shù)字信號(hào)處理最典型的運(yùn)用有：①語音編碼與壓縮。語音數(shù)字化后占有很寬的頻帶，為進(jìn)行窄帶傳輸與高效存儲(chǔ)，需要進(jìn)行壓縮。

通常一個(gè)語音需要64kbit/s碼率。中速編碼要求將此碼率壓縮到32kbit/s、16kbit/s以至8kbit/s，仍然保持良好的語音音質(zhì)。通過數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，已有許多自適應(yīng)編碼方案達(dá)到了國際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)(CCITT)建議的規(guī)定。低速編碼要求碼率降低到4.8kbit/s、2.4kbit/s以至800bit/s速率，已有很好的算法及硬件予以實(shí)現(xiàn)。②圖像編碼壓縮。無論靜止圖像或活動(dòng)圖像，乃至電視圖像，數(shù)字編碼后的數(shù)據(jù)量都非常大。對它們進(jìn)行高質(zhì)量傳輸，一般需要壓縮到1/10~1/100。各種編碼方法，以至所謂小波變換方法、分維信號(hào)分析方法都為高壓縮比電視編碼提出了可行的方案。③分路與合路濾波器組的設(shè)計(jì)。時(shí)分/頻分復(fù)接設(shè)備的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，其核心是分路濾波器組。而分路濾波器組的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)完全靠數(shù)字信號(hào)處理中的數(shù)字濾波器組，這種數(shù)字濾波器組不但性能統(tǒng)一化、穩(wěn)定可靠，而且性能價(jià)格比很高。④自適應(yīng)均衡及回波抵消。在遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信中，均衡和回波抵消是必不可少的。采用模擬器件已無法實(shí)現(xiàn)適應(yīng)于各種信道要求的均衡，只有數(shù)字方法才能保證其性能的實(shí)現(xiàn)。信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用已發(fā)展到不次于電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用的廣泛程度。隨著算法的不斷發(fā)現(xiàn)和器件的不斷誕生，信號(hào)處理將成為所有電信工程師都需要熟悉的一門基礎(chǔ)性學(xué)科。