數(shù)字信號處理是指將事物的運(yùn)動變化轉(zhuǎn)變?yōu)橐淮當(dāng)?shù)字,并用計算的方法從中提取有用的信息,以滿足我們實(shí)際應(yīng)用的需求。
數(shù)字信號處理是利用數(shù)字系統(tǒng)對數(shù)字信號(包括數(shù)字化后模擬信號)進(jìn)行處理。圖1是一個典型的以數(shù)字信號處理器為核心部件的數(shù)字信號處理系統(tǒng)框圖,此系統(tǒng)既可處理數(shù)字信號,也可處理模擬信號。
圖1數(shù)字信號處理系統(tǒng)框圖
當(dāng)用此系統(tǒng)處理數(shù)字信號時,如圖1所示,可直接將輸入數(shù)字信號x(n)送入數(shù)字信號處理器,由它按用戶需要進(jìn)行處理后,直接從它的輸出端得到輸出的數(shù)字信號y(n)。
當(dāng)用此系統(tǒng)處理模擬信號時,需采用系統(tǒng)框圖1中所有部件。模擬信號xa(t)要經(jīng)過防混疊的模擬濾波器進(jìn)行濾波,然后進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,隨后進(jìn)入數(shù)字信號處理這一核心部件處理得到數(shù)字信號。若所需為數(shù)字信號,則直接輸出,若需要模擬信號,則再經(jīng)過一個數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(D/A)后送入平滑用模擬低通濾波器得到模擬信號。
1) 精度高。模擬電路的精度由元器件決定,而模擬元器件精度達(dá)到10-3以上都不容易,而數(shù)字系統(tǒng)只要14位字長精度就可以達(dá)到10-4的精度。在高精度系統(tǒng)中,有時只能采用數(shù)字系統(tǒng)。
2) 靈活性強(qiáng)。數(shù)字信號處理采用數(shù)字系統(tǒng),其性能主要由數(shù)字運(yùn)算的系數(shù)決定。數(shù)字系統(tǒng)的系數(shù)調(diào)整只需通過軟件設(shè)計改變存儲的系數(shù),遠(yuǎn)比模擬系統(tǒng)調(diào)整參數(shù)方便。
3) 可靠性強(qiáng)。因?yàn)閿?shù)字系統(tǒng)只有兩個信號電平“0”和“1”,因而受周圍環(huán)境的溫度及噪聲的影響較小。而模擬系統(tǒng)的各元器件都有一定的溫度系數(shù),且電平是連續(xù)變化的,易受溫度、噪聲、電磁感應(yīng)等的影響。
4) 可以實(shí)現(xiàn)多維信號的處理。不但可以處理語音信號,還可以處理圖像、視頻等多維信號。
5) 易于大規(guī)模集成。由于數(shù)字部件具有高度規(guī)范性,便于大規(guī)模集成、大規(guī)模生產(chǎn),而且對電路參數(shù)要求不嚴(yán),故產(chǎn)品成品率高。
6) 易于時分復(fù)用。由于數(shù)字系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)節(jié)靈活方便,為時分復(fù)用提供了可能性。時分復(fù)用是指利用數(shù)字信號處理器,同時處理幾個通道的信號。每增加一路信號,只需要增加存放系數(shù)的存儲單元,不需要增加乘法器。
1) 系統(tǒng)復(fù)雜性高,成本高。模擬接口等增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。
2) 處理速度與精度的矛盾。影響處理速度的因素是算法的速度,轉(zhuǎn)換器的速度以及芯片的速度,而轉(zhuǎn)換器的速度與精度是互相矛盾的,要做到高速,精度就會下降。
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