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数字信号处理概述（整理《学以致用·深入浅出数字信号处理》）

数字信号处理是什么

数字信号处理兴起和发展的起因：

  1. 计算机的发明：数字信号处理的任务就是用计算机来处理现实世界中的信号

  2. FFT算法的出现：信号在时域和频域展现不同的特性，傅立叶变换就是信号从时域通向频域的桥梁，而FFT算法将傅立叶变化的处理速度提高了几个数量级。FFT算法的运行时间成为衡量DSP等芯片性能的重要标准

  3. 微电子学和半导体工业的迅猛发展

数字信号处理的主要研究内容

  1. 信号的采集：模/数变换、采样定理等
  2. 离散时间信号的分析：时域及频域分析、DFT等
  3. 离散系统的分析：差分方程、单位冲击响应、频率响应、Z变换等
  4. 信号处理中的快速算法：FFT、快速卷积等
  5. 数字滤波技术
  6. 信号的建模：MA、AR、ARMA等
  7. 信号的传输与存储：调制方法、压缩算法等
  8. 信号的检测与估计：参数估计、波形估计、检测算法
  9. 数字信号处理的实现：软件实现、硬件实现
  10. 数字信号处理的应用

为什么是数字信号处理

优点

  1. 灵活：参数方便修改
  2. 可重复
  3. 性能优良：实现更精确指标
  4. 稳定：模拟系统的性能会随时间和环境改变
  5. 抗干扰：只要能识别0 1，就能完全消除噪声的影响
  6. 易大规模集成

缺点

  1. 处理带宽较小：大带宽的ADC价格贵且分辨率低，比如射频端由于信号带宽太大都是通过模拟器件处理
  2. 动态范围不够大：定义为系统能通过的最大信号与内在噪声之比，被ADC动态范围限制
  3. 处理速度有待提高

生活中数字信号处理

移动通信

  • 主叫方的手机向附近基站发送消息，基站将消息通过控制中心发送到被叫方附近的基站，最后传到被叫方的手机中
  • 必须对声音信号进行调制，使其变为适合于无线传输的信号形式
  • 解决多径传播
  • 回声消除

音乐

  • 模拟信号变数字信号，并进行通道编码

健康检查

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