電子信息工程中數(shù)字信號的應(yīng)用

文/龍侃

電子信息工程作為現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展下的重要產(chǎn)物，是一門以計(jì)算機(jī)等多種先進(jìn)科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的信息處理、電子信息管控學(xué)科，其研究范疇主要集中在信息的處理、采集以及信息系統(tǒng)的研發(fā)、應(yīng)用等方面。

1 電子信息工程中數(shù)字信號的應(yīng)用原則

1.1 電子信息工程中數(shù)字信號的應(yīng)用應(yīng)遵循客觀性原則

在電子信息工程數(shù)字信號處理的過程中，相關(guān)操作人員應(yīng)嚴(yán)格遵循客觀性原則，對數(shù)字信號的準(zhǔn)確性、客觀性、有效性加以全方位檢測，同時(shí)數(shù)字信號處理中的決策過程中也必須以客觀性原則為基礎(chǔ)。在編制方面，以現(xiàn)代數(shù)字信號技術(shù)，對電子信息工程內(nèi)部的多種組件模式、建設(shè)要求、經(jīng)濟(jì)收益、管理以及運(yùn)營等多個(gè)層面加以全方位、立體化的客觀真實(shí)反饋，多角度的分析和比對，進(jìn)而為工業(yè)產(chǎn)業(yè)奠定真實(shí)、有效、客觀的決策條件。

1.2 電子信息工程中數(shù)字信號的應(yīng)用應(yīng)遵循節(jié)能環(huán)保原則

電子信息工程中數(shù)字信號應(yīng)用的節(jié)能環(huán)保原則，是以相關(guān)領(lǐng)域節(jié)能環(huán)保指標(biāo)為依托，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，必須對數(shù)字信號處理技術(shù)的環(huán)保性加以充分考慮，確保相關(guān)產(chǎn)品符合綠色、節(jié)能等環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，以電子信息工程當(dāng)中的資源高效綜合有機(jī)利用、減排節(jié)能理念為基本應(yīng)用理念，嚴(yán)格遵守國家相關(guān)環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)，構(gòu)建一條綠色環(huán)保的數(shù)字信息技術(shù)處理體系，切實(shí)貫徹國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、生態(tài)發(fā)戰(zhàn)略，在確保產(chǎn)品功能的前提下，做到綠色節(jié)能環(huán)保。例如，數(shù)字電視、電子計(jì)算機(jī)、數(shù)字照相機(jī)等產(chǎn)品的節(jié)能屬性。

1.3 電子信息工程中數(shù)字信號的應(yīng)用應(yīng)遵循科學(xué)性原則

電子信息工程中數(shù)字信號的應(yīng)用的科學(xué)性原則，其關(guān)鍵在于對相關(guān)數(shù)字處理技術(shù)科學(xué)研究成果的全方位、多角度延伸拓展。長期發(fā)展和基礎(chǔ)研發(fā)型是數(shù)字處理技術(shù)演變、進(jìn)步過程中的基本要求與準(zhǔn)則。因此，立足于數(shù)字信號技術(shù)自身特性、未來發(fā)展趨勢、研發(fā)生成背景，以及相關(guān)政策、法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)范疇，睡姿信號應(yīng)用科學(xué)合理的方法論證，切實(shí)做到推動(dòng)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在確保符合國家法律法規(guī)以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，確保數(shù)字信號在電子信息工程中的應(yīng)用得以長期發(fā)展，具備較高的可靠性與科學(xué)性。

2 電子信息工程中數(shù)字信號的應(yīng)用

2.1 數(shù)字信號在短波通信領(lǐng)域中的應(yīng)用

顧名思義，短波通信（Short-wave Communication）的波長相對較短，普遍在十米到一百米以內(nèi)，數(shù)字信號在短波通信當(dāng)中的應(yīng)用內(nèi)容融括探測、信道掃描、鏈接線路質(zhì)量檢測、音頻信號處理、自適應(yīng)呼叫等多個(gè)方面。短波通信的關(guān)鍵在于利數(shù)字信號技術(shù)對前段射頻信號進(jìn)行高質(zhì)量模擬，用射頻信號中的頻信號對應(yīng)用模塊實(shí)施高效整合處理。在射頻信號傳輸?shù)倪^程中，有三種類型的指示信號對其進(jìn)行輔助，這三種信號包括數(shù)字量化基帶信號（Digital Quantization Baseband Signal）、AGC（Automatic Generation Contro）控制信號以及音頻信號。鑒于此，可以針對這些信號的不同特性，對模擬信號實(shí)施量化處理應(yīng)用。數(shù)字信號可以應(yīng)用pdc+ad+dsp模式實(shí)施分層分解和設(shè)計(jì)。電子信息工程對短波數(shù)字信號的應(yīng)用主要集中要控制信號方面，對發(fā)出的數(shù)字信號和接受到的數(shù)字信號實(shí)施高效的維護(hù)工作。但是，短波通信在電子信息工程中的應(yīng)用仍具有較高的不確定因素，例如頻譜、濾波搬移過后，所輸出的I/O信號正確性等。

2.2 Matrix Laboratory軟件在電子信息工程中的應(yīng)用

Matrix Laboratory軟件在系統(tǒng)中的應(yīng)用內(nèi)容，包括信號以及信號處理工具庫當(dāng)中的常用化信號函數(shù)、線性時(shí)不變系統(tǒng)（Linear and Time-invariant System）當(dāng)中的時(shí)域反映、線性時(shí)布標(biāo)系統(tǒng)當(dāng)中的濾波器設(shè)計(jì)等等。信號與信號的標(biāo)示內(nèi)容包括單位階段信號、脈沖信號、正態(tài)分布（Gaussian distribution）的隨機(jī)性信號以及單位階躍信號等。其中單位脈沖信號的表現(xiàn)形式為x=（1，n）zeros；x（1）=1（Matrix Laboratory下標(biāo)由1起始）；正態(tài)分布的隨機(jī)性信號的表現(xiàn)形式為：x=（1，n）rands，發(fā)出0到1上分布均勻整齊的隨機(jī)性信號；單位階躍信號的基本表現(xiàn)形式為：x=one（1，n）（Matrix Laboratory下標(biāo)由1起始）；信號處理工具庫當(dāng)中產(chǎn)檢信號的衍生函數(shù)包括square function、sawtooth function、sinc function以及數(shù)字信號層面的基礎(chǔ)性運(yùn)算等。其中sawtooth function主要生成三角波和鋸齒波兩種；square function主要生成長方形波；sinc function主要生成Abstract function波形或sinc波形。

現(xiàn)階段，線性時(shí)不變系統(tǒng)比較常見的表現(xiàn)方式包括極點(diǎn)與0模型表現(xiàn)方式、傳遞函數(shù)表現(xiàn)方式以及狀態(tài)空間模型表現(xiàn)方式等。在Matrix Laboratory軟件傳遞函數(shù)表現(xiàn)方式中，函數(shù)的傳遞常用分母和分子兩個(gè)基本多項(xiàng)公式系數(shù)表達(dá)，并且系數(shù)以降冪的形式存在；在極點(diǎn)與0模型表現(xiàn)方式方面，主要利用0點(diǎn)定向、具體增益系數(shù)以及極點(diǎn)三個(gè)列項(xiàng)排序量表達(dá)；狀態(tài)空間模型表現(xiàn)方式以矩陣的形式，定點(diǎn)I、II、III、IV表示Matrix Laboratory軟件系統(tǒng)當(dāng)中的狀態(tài)空間模型；在線性系統(tǒng)模型當(dāng)中，變換函數(shù)具有補(bǔ)充作用；線性時(shí)不變系統(tǒng)時(shí)域反映在其中的應(yīng)用架構(gòu)主要源自對impulse functio、impz function，例如，在對數(shù)字輸入離散信號進(jìn)行數(shù)字處理的過程中，產(chǎn)生的單位沖擊響應(yīng)，這種單位沖擊響應(yīng)產(chǎn)生于數(shù)字濾波器當(dāng)中。同時(shí)，該數(shù)字濾波器應(yīng)用Infinite Impulse Response濾波器設(shè)計(jì)與Finite Impulse Response濾波器設(shè)計(jì)。其中，F(xiàn)inite Impulse Response濾波器設(shè)計(jì)基于時(shí)間域和頻率域二者之間的關(guān)系，是一種任意頻率相應(yīng)或標(biāo)準(zhǔn)頻率相應(yīng)的濾波器。

2.3 其他應(yīng)用

數(shù)字信號在電子信息工程領(lǐng)域應(yīng)用度較為廣泛，除上述兩種應(yīng)用形式以外，仍存在大量其他種類的應(yīng)用。例如，在數(shù)字信號技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，傳統(tǒng)高檔測量儀器單片機(jī)逐漸被數(shù)字測量儀器取代，是將數(shù)字信號技術(shù)進(jìn)行拓展應(yīng)用的代表性案例之一。將數(shù)字信號技術(shù)合理應(yīng)用到測量儀器領(lǐng)域，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品功能的拓展，大幅提升產(chǎn)品的檔次。先進(jìn)的數(shù)字信號技術(shù)具有頗為豐富的內(nèi)部資源，能夠促使儀器設(shè)備中的電路得到根本上的簡化，提高儀器系統(tǒng)芯片（soc；System on Chip）速度與測量的精準(zhǔn)度等。同時(shí)，可以實(shí)施編程控制的數(shù)字信號技術(shù)在個(gè)人計(jì)算機(jī)領(lǐng)域也占據(jù)著重要的位置，可將動(dòng)態(tài)圖像專家組和高速通信技術(shù)進(jìn)行有機(jī)互聯(lián)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)音頻形式與視頻形式之間的相互轉(zhuǎn)化。計(jì)算機(jī)使用人員可以根據(jù)自身需求的不同，以多種類型的數(shù)字信號處理機(jī)實(shí)現(xiàn)各種各樣的功能。

3 結(jié)語

綜上所述，在電子信息工程不斷向數(shù)字化發(fā)展的過程中，數(shù)字信號相關(guān)的處理技術(shù)得以全方位、突破性的發(fā)展，該技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值隨著歷史的發(fā)展、技術(shù)的不斷完善升級日益提升。同時(shí)，其應(yīng)用范圍也在不斷拓展，并在未來的一段時(shí)間內(nèi)這種應(yīng)用該范圍將持續(xù)延伸擴(kuò)大，相關(guān)研究人員應(yīng)充分結(jié)合國外、國內(nèi)先進(jìn)科研成果，對其加以完善與改進(jìn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化處理工程領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。