浅谈当代数字信号处理特点及应用

宋昊洋 刘实 刘莹

摘要：随着移动通信的发展，数字信号处理技术也得到了进一步的发展和应用，且在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。本文对数字信号处理的概念做了相关的概述，回顾了数字信号处理的发展简史，从而归纳出数字信号处理具有灵活、精确、尺寸小、可靠性高、造价低、便于储存、抗干扰能力强等诸多优势和特点。运用实例分析了数字信号处理在汽车电子系统领域中的应用，并对数字信号处理的发展前景进行了探索，以期为通信工程专业的技术人员提供一些开发与创新的思路。

关键词：数字信号处理;通信工程;发展前景

一、数字信号处理的相关概述

对信号按照信号的自变量和幅度的取值特点可以将信号分为：模拟信号、离散时间信号和数字信号。模拟信号在时间和幅度上都是连续的，离散时间信号顾名思义它是自变量时间在定义域内是离散的，是非连续的，可以通过对连续时间信号的采样来获得一个离散时间信号。而离散时间信号又并非数字信号，因为他只是在时间上离散，但在幅度上并没有量化。若时间上离散且幅度上量化为有限字长的二进制数，则是可以被我们的DSP芯片、计算机所运算和处理的数字信号。

而自然界中存在的信号大多为模拟信号，想要使用数字信号处理方式去处理，就要对模拟信号进行一个模数转换，然后才能对其进行数字处理。首先，对采集到的模拟信号进行滤波，将模拟信号经过滤波器滤除信号中的杂散分量。然后，对滤波后的信号进行模数转换（AnalogtoDigital Conversion，ADC），将信号从模拟域转换到数字域。变换到数字域以后，对它进行数字信号处理，例如这个信号中含有一些高频成分的噪声，通过数字信号处理，将其从时域变换到频域，再在频域里将高频分量去除掉，即实现了噪声的滤除。此时得到的信号仍然是一个数字信号，需要经过一个数模转换器（DigitaltoAnalog Conversion，DAC）来实现数模转换。

二、数字信号处理的背景知识

（一）数字信号处理的特点及优势

数字信号处理是将信号以数字方式进行表示和处理的理论和技术。数字信号处理的算法需要利用计算机或专用处理设备如数字信号处理器（DSP芯片）和专用集成电路等来实现。数字信号处理技术及设备不仅可以灵活、精确地运算和处理各种信息，还能将处理之后信息通过相应的处理形式进行有效地存储。他的抗干扰能力也非常强，可以排除很多对其精准运算产生影响和干扰的错误信息。而且数字信号处理设备的尺寸小、造价低，这满足了在实际操作中项目的体积小与成本低的需求。此外，作为一种信号处理技术，广泛地应用于各种信号处理工作中，兼具电话、电报、数据及图像等多种信息的传送功能，且由于便于进行加密和纠错，因而具有较高的可靠性[1]。

（二）数字信号处理的发展简史

数字信号处理的学科体系是在20世纪40—50年代建立起来的，真正意义上的数字信号处理的研究开始于20世纪50年代末期至60年代初。20世纪60年代中期以后，数字信号处理的理论和技术开始呈现大发展的局面，标志是快速傅里叶变换算法的提出和数字滤波器设计方法的完善。20世纪70年代，数字信号处理已经发展成为一门独立的学科。20世纪80年代以后，数字信号处理的理论和技术更加成熟，并渗透到各个重要学科领域，与语音、图像、通信等信息产业紧密结合，不断地在理論上有所突破，在技术上有所创新，开辟着一个个新的学科分支。

三、数字信号处理的应用及发展趋势

（一）数字信号处理在汽车系统方面的应用

随着科技化的发展与应用，人们的代步工具多种多样，其中数字信号处理技术在汽车领域的应用尤为重要。汽车通过数字信号处理器将汽车中的一些模拟信息转换成可以供司机参考的数字化信息，比如汽车的使用时间、行驶里程数目等信息，经过数字化处理以后可以显示在司机正前方的仪表盘上，对车体内的模拟信息进行数字化体现，增加了司机对车体现状的了解。在汽车倒车时，通过摄像头拍摄车体后方及两侧的影像将图片信息传递到车内的屏幕上，方便司机对附近情况的掌握，避免意外的发生。此外，汽车电子系统中的红外线、雷达、监控设备等都需要数字信号处理技术对数据进行分析，才能达到维护汽车电子系统的目的[2]。

（二）数字信号处理的发展趋势

数字信号处理技术在未来会向着低功耗和提高与多种技术相结合能力的研究方向发展。首先，数字信号处理需要进行一系列的调制、编码、解码、解调等烦琐的操作来进行信号处理，如果能够提高数据处理效率，减少机器运行时间，从而实现低功耗的特点，进而应用到各行各业的实际计算中，那么就可以满足更多的用户需求，应用也会越来越广泛。其次，数字信号处理技术可以在数字运算方面进行很好处理。若能够和一些缺少数字处理方面的技术相结合起来一起运用到实际的工程设计当中，或者将两者设计到一块芯片上，使用起来则可以取长补短，结合双方的技术特点将作用发挥到极致，从而降低整体工程的成本。

同时随着现代移动通信的不断进步和发展，DSP芯片的应用也会越来越广泛，数字信号处理技术将会逐步渗透到我们的日常生活中来。

参考文献：

[1]罗嘉锐.数字信号对电子信息工程的应用分析[J].科技视界，2017（10）：122.

[2]李婧思.关于数字信号处理的发展与应用分析[J].商情，2017（47）：105.

作者简介：宋昊洋（1999—），黑龙江佳木斯人，本科，研究方向：通信工程专业;刘实（1998—），男，辽宁沈阳人，本科，研究方向：通信工程。

*通讯作者：刘莹，女，辽宁鞍山人，硕士研究生，讲师，教师，电子信息工程专业，研究方向：DSP技术、自动识别技术。