淺析數(shù)字信號處理技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用

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中徽建技術(shù)有限公司 安徽 合肥 230088

引言

通信領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)信息采集、處理、存儲、使用有很高的要求，在信息化時代，通信領(lǐng)域遍布每個角落，各行各業(yè)的發(fā)展都需要網(wǎng)絡(luò)通信的支撐。但隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)信息的產(chǎn)量每年都在增加，而且種類形式多樣化，包括：圖片信息、表格信息、語音信息、視頻信息等，使得早期信息處理技術(shù)已經(jīng)難以滿足新時代通信領(lǐng)域發(fā)展的需求。數(shù)字信號處理技術(shù)是一種先進(jìn)的信息處理技術(shù)，可對不同信號種類進(jìn)行有針對性的采集和處理，從而對通信領(lǐng)域的發(fā)展提供數(shù)據(jù)信息的支持。基于此，開展數(shù)字信號處理技術(shù)在通信領(lǐng)域中的應(yīng)用研究就顯得有必要。

1 數(shù)字信號處理技術(shù)的相關(guān)概述

數(shù)字信號處理技術(shù)是目前通信領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛的新型技術(shù)，可對圖片信息、文字信息、語音信息、視頻信息等進(jìn)行進(jìn)一步的轉(zhuǎn)換和處理，形成網(wǎng)絡(luò)通信能夠識別和使用的數(shù)字信息[1]?？稍谠肼暫推渌蓴_比較大的環(huán)境中提取出有用的信息，并做進(jìn)一步轉(zhuǎn)換處理。處理之后的信息，可以被機(jī)器識別，能夠大幅度提升數(shù)據(jù)信息的使用效率。在數(shù)字信號處理技術(shù)使用之前，多采用虛擬模式來處理信號，難以實(shí)現(xiàn)對信號高效、有序、安全的處理和使用。數(shù)字信號處理技術(shù)使用之后，通過多次技術(shù)升級和改良，目前已經(jīng)非常先進(jìn)，既能快速處理海量的數(shù)據(jù)信息，還能保證信息處理的準(zhǔn)確性，以及通信的安全性，更加符合現(xiàn)代化通信領(lǐng)域的發(fā)展需求。

2 數(shù)字信號處理技術(shù)在通信領(lǐng)域中的重要性

網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)技術(shù)很好的即時性和開放性，既能為人們工作、學(xué)習(xí)、生產(chǎn)、教育、娛樂等的提供便利的條件，但同時也為一些不法分子提供了竊取他人成果的機(jī)會。在網(wǎng)絡(luò)時代，每位網(wǎng)絡(luò)用戶只要掌握相關(guān)技術(shù)，都可以成為信息的開創(chuàng)者和傳播者，使得網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境存在很多不安全因素，如：病毒、黑客、垃圾郵件等，難以保證網(wǎng)絡(luò)通信的安全性[2]。

在信息化時代，各行各業(yè)對網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)都有非常強(qiáng)的依賴性，如果發(fā)生信息泄露、信息被截取、信息被篡改等問題，會造成嚴(yán)重的損失。因此，必須加強(qiáng)數(shù)字信號處理技術(shù)在通信領(lǐng)域中的應(yīng)用力度和保護(hù)力度，以消除安全隱患，通過數(shù)字信號處理技術(shù)，將安全隱患扼殺在萌芽狀態(tài)，以保證通信的安全性。而且還能對大量的信息資源進(jìn)行很好的處理，在提高辦公實(shí)效準(zhǔn)確性的同時，也為人們提供了便利的辦公條件。

3 數(shù)字信號處理技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用路徑

3.1 在通信工程中的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，很多高新技術(shù)被廣泛應(yīng)用到中數(shù)字信號處理中，使得數(shù)字信號處理技術(shù)愈發(fā)先進(jìn)。在通信工程中應(yīng)用時，可很好的應(yīng)用在信號采集、信號處理、信號傳輸、信號存儲等多個環(huán)節(jié)。比如：在信號采集中應(yīng)用數(shù)字信號處理技術(shù)時，主要是利用A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)，將通信工程中的那些離散信號，轉(zhuǎn)變成二進(jìn)制的數(shù)碼，便于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)識別和使用。而在信號處理中，可將采集到信號，轉(zhuǎn)變數(shù)字輸出信號，在信號傳輸之前，需要先進(jìn)行離散化處理，完成語音編解碼、圖像處理、震動信號等信號的輸出。尤其是在語音編碼中，采用數(shù)字信號處理技術(shù)可先采集語音信息參數(shù)，再匹配編解碼，就能對語音共振峰不同頻率進(jìn)行識別，從而發(fā)現(xiàn)噪聲，處理噪聲，實(shí)現(xiàn)對人類語音的自動識別。此項(xiàng)技術(shù)可很好的應(yīng)用在語音身份驗(yàn)證中，保證網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)信息的安全性。此外，在圖像信息識別中采用數(shù)字信號處理技術(shù)，可對圖像中信息進(jìn)行全面采集和處理，既能提升數(shù)據(jù)信息采集和處理的效率，也可以降低成本。而在震動信號處理中應(yīng)用數(shù)字信號處理技術(shù)，主要應(yīng)用數(shù)字濾波器結(jié)合其他網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)單的方法，就能對震動信號進(jìn)行準(zhǔn)確識別和處理，以滿足通信工程安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的需求[3]。

3.2 在媒體通信中的應(yīng)用

目前常用的數(shù)字信號處理技術(shù)都擁有獨(dú)立的地址和數(shù)據(jù)總線，可進(jìn)行流水線操作、并行處理、指令周期等，將其應(yīng)用到通信工程中，可大幅度提升計(jì)算運(yùn)行的速度。尤其是在媒體通信領(lǐng)域，應(yīng)用數(shù)字信號處理技術(shù)，可大幅度提升信息傳輸?shù)男剩嵘鎯臻g，降低媒體信息傳輸和存儲消耗的成本。而且還能有效避免媒體通信中網(wǎng)絡(luò)電話需要通過模擬視頻和聲音才能實(shí)現(xiàn)傳輸IP數(shù)據(jù)包的不足和缺點(diǎn)。如果將數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)用到媒體通行的IP電話中，可進(jìn)一步壓縮存儲空間，將對寬帶性的要求，從而提升語音的傳輸質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)無差別的媒體信息傳輸。在媒體通信中，經(jīng)常會用到X32數(shù)字調(diào)音臺，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示：

圖1 X32數(shù)字調(diào)音臺結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 在光纖接入網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

光纖接入網(wǎng)絡(luò)是通信領(lǐng)域比較重要的內(nèi)容，可看做是用戶和遠(yuǎn)程模塊或者本地交換機(jī)之間的一種拉入網(wǎng)絡(luò)，用光纖來傳輸信號，和其他網(wǎng)絡(luò)相，光纖接入網(wǎng)絡(luò)，受到環(huán)境、距離的影響和干擾比較小，而且傳輸速度非?？靃4]。而且光纖接入網(wǎng)絡(luò)在通信領(lǐng)域?qū)儆谧顬榈讓拥牟糠?，可直接面向每位網(wǎng)絡(luò)通信用戶，是目前提升網(wǎng)絡(luò)通信性能和效率的主要技術(shù)。數(shù)字信號處理技術(shù)具有很高的穩(wěn)定性，而且信號處理精度高，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模數(shù)字式集成化的信息處理，將其應(yīng)用到光纖接入網(wǎng)絡(luò)中，可實(shí)現(xiàn)高頻譜頻率傳輸，進(jìn)一步降低對頻譜寬帶的要求，而且還能提升調(diào)制的階數(shù)，提升網(wǎng)絡(luò)通信的穩(wěn)定性和距離。光纖接入網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示（見文末）。

圖2 光纖接入網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖

3.4 在短波通信中的應(yīng)用

和其他網(wǎng)絡(luò)通信方式相比，短波通信最大的優(yōu)點(diǎn)是傳輸距離比較遠(yuǎn)，而且具有很強(qiáng)抗毀性，在軍事通信、國防通信、氣象通信、海上通信等領(lǐng)域都有良好的應(yīng)用。數(shù)字信號處理技術(shù)在短波通信中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個方面：

3.4.1 在短波通信中經(jīng)常會用到DRM技術(shù)，可應(yīng)用在頻率低于30MHz以下的短波通信中，而且覆蓋范圍非常廣，功率比較低，更加節(jié)約能耗。目前最新的DRM技術(shù)多采用正交頻分復(fù)用傳輸技術(shù)，傳輸范圍在37kb/s～186kb/s之間，基本上滿足了短波通信的需求[5]。

3.4.2 短波通信中寬帶是有限，這就要求在應(yīng)用數(shù)字信號處理技術(shù)時，需要用到壓縮語言編碼技術(shù)，如Opus編碼器在應(yīng)用技術(shù)上具有很大的優(yōu)勢。在水上通信時可同時支持CBR、VBR、PLC等。在短波電臺上采用Opus編碼器可保證通信的連續(xù)性，便于下達(dá)準(zhǔn)確的航行指令。

4 數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展趨勢

數(shù)字信號處理技術(shù)通信領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)也將更加先進(jìn)，更好地滿足通信領(lǐng)域的發(fā)展，未來數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

4.1 多核數(shù)字信號處理芯片

隨著網(wǎng)絡(luò)通信深度和廣度的不斷提升，需要傳輸、存儲、使用的數(shù)據(jù)信息也越來越多。因此，高速度、高密度方面的多核嵌入式應(yīng)用，將成為數(shù)字信號處理技術(shù)的主要方向[6]。多核數(shù)字信號處理芯片具有很高的集成度，在一個很小的芯片上，包括很多處理單元和電路單元，在降低能耗的同時，并與編程和調(diào)試。

4.2 數(shù)字信號處理技術(shù)融合化

在通信領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信號處理技術(shù)和CPU的融合應(yīng)用，可促使數(shù)字信號處理技術(shù)多功能更加化，實(shí)現(xiàn)智能化控制，進(jìn)一步降低總體費(fèi)用。將數(shù)字信號處理技術(shù)和SOC相互融合，可大幅度提升通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的集成化，滿足大數(shù)據(jù)時代網(wǎng)絡(luò)通信的需求。

5 結(jié)束語

綜上所述，本文采用理論結(jié)合實(shí)踐的方法，分析了數(shù)字信號處理技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用，分析結(jié)果表明，通信領(lǐng)域涉及的范圍比較廣，在人們生活、生產(chǎn)、教育、娛樂、辦公、商業(yè)等方面都有很好的應(yīng)用，同時也增加信號處理的難度，早起信號處理技術(shù)已經(jīng)難以滿足時代發(fā)展的需求。而數(shù)字信號處理技術(shù)則是一種比較先進(jìn)的信號處理技術(shù)，將其應(yīng)用到通信領(lǐng)域，既能保證數(shù)據(jù)信息傳輸、存儲的安全性，還能提升數(shù)據(jù)信息采集和處理的精度，為實(shí)現(xiàn)智能化、智慧化的通信奠定基礎(chǔ)，促使我國網(wǎng)絡(luò)通信事業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。