數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)分析與研究

裴興庭　應(yīng)雨希

摘要：隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在人們的生活、生產(chǎn)中以數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)先進(jìn)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，在數(shù)字化時(shí)代背景下，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)屬于一項(xiàng)較為重要的技術(shù)，能夠?qū)⒁曨l、圖片、聲音等轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，開展簡(jiǎn)便的操作就能夠?qū)?shù)字信息呈現(xiàn)在人們眼前。本文從數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)概述入手，接著闡述了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)分析，最后總結(jié)了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用，旨在為不斷完善數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)提供有效參考意見。

關(guān)鍵詞；數(shù)字；信號(hào)處理技術(shù)；概述；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）18-0240-02

自21世紀(jì)以來，我國的通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)均得到了較為迅速的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。從整體角度出發(fā)，當(dāng)前數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)已經(jīng)逐漸從理論朝著應(yīng)用型技術(shù)發(fā)展，其應(yīng)用效果較為顯著。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)能夠轉(zhuǎn)化聲音、圖片、視頻等，其中的DSP可以將信息轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信息，并將信息輸出，屬于一種應(yīng)用型技術(shù)。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用，直接推動(dòng)了各個(gè)行業(yè)的發(fā)展。

1數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)概述

1.1特點(diǎn)

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的本質(zhì)在于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與提取，將信息從各個(gè)復(fù)雜的環(huán)境內(nèi)提取出來，接著開展轉(zhuǎn)換，為人們的識(shí)別提供便捷性，屬于一種全新的信號(hào)處理形式。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在其應(yīng)用中，具有鮮明的特點(diǎn)，本身具有高速度、高精準(zhǔn)性的特點(diǎn)，且運(yùn)算能力較強(qiáng)。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)主要應(yīng)用流水線結(jié)構(gòu)中，屬于一種較為獨(dú)特的尋扯模式。硬件乘法累積屬于操作界面常用的方式，能夠在同一指令周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)一次乘法與加法，在實(shí)際的操作中其速度高達(dá)800Mb/s。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在其應(yīng)用中具備很強(qiáng)的穩(wěn)定性，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)使用的二級(jí)邏輯，二級(jí)邏輯在環(huán)境適應(yīng)力較強(qiáng)，能夠在軟件作用下，開展參數(shù)修改與處理，在其使用中靈活性較強(qiáng)。

1.2意義

在當(dāng)前發(fā)展中，隨著各類新技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，現(xiàn)階段領(lǐng)域內(nèi)生活、生產(chǎn)均起到了較為重要的作用。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展相對(duì)迅速，其銷售價(jià)格也在不斷降低，所采用的技術(shù)結(jié)構(gòu)、總線均朝著標(biāo)準(zhǔn)化反向發(fā)展，隨著經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展，無疑對(duì)我國數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)帶來了新的競(jìng)爭(zhēng)與挑戰(zhàn)，但同樣也是機(jī)遇。

2數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)分析

2.1 離散時(shí)間信號(hào)

離散時(shí)間信號(hào)中，時(shí)間屬于離散變量的信號(hào)，簡(jiǎn)單而言，就是獨(dú)立的變量時(shí)間被量化，信號(hào)的幅值屬于連續(xù)數(shù)值，也就是離散數(shù)值。數(shù)字信號(hào)中時(shí)間、幅值均屬于離散性信號(hào)。離散時(shí)間信號(hào)可以使用序列開展描述。常用的序列主要包括：（1）單位軸序列；（2）矩形序列；（3）實(shí)指數(shù)序列；（4）單位階躍序列。

離散時(shí)間信號(hào)表達(dá)式為：[yn=m=-∞∞xmhn-m=xn?hn]，針對(duì)其中的Z變換收斂域，需要依據(jù)序列的順序性質(zhì)確定，與此同時(shí)，只有實(shí)現(xiàn)Z變換收斂域，在Z平面上設(shè)置一環(huán)狀區(qū)域：[Rx-?z?Rx+]。

2.2 快速傅立葉變換

1）關(guān)系轉(zhuǎn)換

為確保分析的合理性，要將離散傅立葉轉(zhuǎn)變?yōu)閆，其表達(dá)式為：[Xk=Xjwω=2πNk-XZZ=ej2πNk]。需要注意的是，雖說[xn]與[Xk]均屬于N的有限長序列，但由于周期序列[xpn]和[xpk]截取的為主周期，是在主值區(qū)間內(nèi)得到。其本質(zhì)只要是做DFS、IDFS，必須要明確其中的隱含周期性，特別是其中的唯一特性，必須要強(qiáng)化注意。

2）模擬信號(hào)譜分析

首先，分析信號(hào)采樣，促使其轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散信號(hào)，按照前面所述的方式，使用FFT實(shí)現(xiàn)聯(lián)系信號(hào)頻譜分析。在采樣定理的基礎(chǔ)上，需要注意的是采樣頻率必須要大于2倍信號(hào)，促使其成為最高頻率，更好地滿足采樣定理。在采樣之前還需要設(shè)置抗混矢低通濾波器，以此更好地滿足頻譜分析需求，如下圖1所示。

截?cái)嘈盘?hào)實(shí)踐長度為Tp=NT，F(xiàn)代表的是模擬信號(hào)頻譜采樣間隔，也就是頻率分辨率，[F=FSN，F(xiàn)S=NF]，為避免信號(hào)混淆疊加，要求[Fs]>2[fc]，為提升頻率，可以適當(dāng)增加采樣點(diǎn)數(shù)N，需要大于[2fcF]，也可以增加觀察時(shí)間Tp，需要大于等于[1F]。

2.3 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)

1）FIR濾波器的設(shè)計(jì)

需要嚴(yán)格按照線信相位特性，系統(tǒng)的穩(wěn)定性較強(qiáng)，因果關(guān)系較為清晰，階數(shù)相對(duì)較高。其響應(yīng)函數(shù)為[Hz=n=0N-1hnZ-n，yn=m=0N-1hmxn-m]，F(xiàn)IR濾波器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖2所示。

通過將上圖內(nèi)H（z）進(jìn)行分解，將成對(duì)的零點(diǎn)放在一起，形成一個(gè)實(shí)系數(shù)的二階形式。

2）IIR濾波器設(shè)計(jì)

IIR濾波器的在其設(shè)計(jì)中，必須要凸顯出其特點(diǎn)，第一，屬于遞歸系統(tǒng)，存在著穩(wěn)定性問題；第二，可利用現(xiàn)成的模擬濾波器，設(shè)計(jì)方式較為成熟；第三，適用在相位特性不嚴(yán)格的場(chǎng)合內(nèi)；第四，階數(shù)相對(duì)較小，運(yùn)算次數(shù)、儲(chǔ)存單位均較少。

3數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用

在當(dāng)前時(shí)代發(fā)展中，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用范圍逐漸增加，在個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的均滲透了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用主要如下：

3.1 通信領(lǐng)域的應(yīng)用

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在通信技術(shù)中的應(yīng)用有目共睹，直接推動(dòng)了通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在信號(hào)處理、信息處理中的應(yīng)用，屬于當(dāng)前系統(tǒng)主流的發(fā)展典范，在領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著引導(dǎo)作用，比如：通信擴(kuò)頻、可視電話等，均需要數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的支持才能夠?qū)崿F(xiàn)，為人們的通訊提供了很大的便捷性。

3.2 圖像技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在圖像、圖形內(nèi)的應(yīng)用較為廣泛，比如：衛(wèi)星廣播、有線電視等。在DVD的應(yīng)用中可以實(shí)現(xiàn)活動(dòng)圖像解壓、借助MPEG2編碼、譯碼器能夠?qū)⑾鄳?yīng)的圖像呈現(xiàn)出來。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在圖像技術(shù)上的應(yīng)用，可以提升信息處理功能、速度。

3.3 儀表儀器內(nèi)的應(yīng)用

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用在儀表儀器內(nèi)，可以取代高檔單片機(jī)，能夠有效提升產(chǎn)品的檔次。最新的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)內(nèi)具備很豐富的資源，能夠簡(jiǎn)化儀器儀表內(nèi)的硬件電路，以此確保儀表儀器精度，提升各類指標(biāo)的運(yùn)行效率與質(zhì)量。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)芯片，可以進(jìn)行產(chǎn)品挖掘，能夠在很大程度上實(shí)現(xiàn)指標(biāo)含量的提升。

3.4 在PC領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在PC領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，具有主流發(fā)展位置，可以提升通信速度，并與MPEG圖像技術(shù)形成有效的聯(lián)系，以此實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品音頻的提升，采取視頻的形式，實(shí)時(shí)交換計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)。不僅如此，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)還可以應(yīng)用在助聽器內(nèi)，在其應(yīng)用中可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)助聽器的不足，最大程度改善患者的聽覺，在全數(shù)碼的助聽器內(nèi)，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)可以靈活相應(yīng)系統(tǒng)頻率，實(shí)現(xiàn)音頻的輸出、輸入。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在汽車電子系統(tǒng)內(nèi)的應(yīng)用，可以開展毫米波雷達(dá)、紅外線測(cè)試等，實(shí)現(xiàn)汽車安全系數(shù)的提升。

4數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展思考

通過深入分析能夠發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在其發(fā)展與應(yīng)用中，還擁有很大的發(fā)展空間，我國乃至世界對(duì)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的研究還存在著很大的不足。只有不斷改革數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，明確其涉及范圍，促使數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)朝著更高的運(yùn)算速度邁進(jìn)，低能耗、小尺寸的方向發(fā)展，才能夠更好地滿足生產(chǎn)需求。當(dāng)前對(duì)于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的開發(fā)程度還不夠，針對(duì)應(yīng)用中出現(xiàn)的各類問題，需要采取有效解決措施。

就當(dāng)前的應(yīng)用情況而言，在未來的很長一段時(shí)間內(nèi)，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)屬于主流，SFMD也將會(huì)廣泛應(yīng)用在數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)中，這類新型的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，在其改善過程中具備很強(qiáng)的兼容性，在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用也較為顯著。我國必須要實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展特色，比如：融合互補(bǔ)金屬氧化物、半導(dǎo)體技術(shù)等，不斷擴(kuò)大數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的儲(chǔ)存量，在一定程度上，確保處理速度與處理效率。

5結(jié)束語

綜上所述，隨著我國科學(xué)技術(shù)地不斷發(fā)展，各類技術(shù)的迅速更新，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)將會(huì)得到更好的發(fā)展，通過與各類新技術(shù)相銜接，能夠提升數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的性能與功能?？偠灾瑪?shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展永無止境，能夠推動(dòng)人類的發(fā)展與進(jìn)步，可以推動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)水平的提升。

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