數字信號處理技術在通信領域的應用研究

劉娟

摘 要：基于數字信號處理技術的通信領域通過計算機數據通信領域系統，有效縮短了數據信息獲取和交流的時間及距離，從而將整個社會緊密的聯系在一起，改變了人們的工作、學習和生活方式。先進的技術為信息的高效傳輸提供了可靠的保障，也提供了必要的條件，因此人們越來越依賴于通信領域，尤其是數字信號處理技術的應用，能夠提高通信領域數據處理的速度，拓展數據存儲的容量，滲透到了社會生活的各個領域，因此對基于數字信號處理技術的通信領域進行研究，具有非常重要的現實意義。

關鍵詞：數字信號處理技術；通信領域；應用

1.數字信號處理技術的發展歷程

人們早在20世紀60、70年代就提出了數字信號處理技術的概念，在當時分立的小規模集成電路組合而成整個數字信號處理系統，或者在通用計算機上編程來實現處理功能，局限于計算機的速度和存儲量，往往只可以脫機處理。數字信號處理技術發展十分緩慢，對信號處理的效果不是十分令人滿意。現代信號處理階段開始于20世紀80年代，美國誕生了世界上第一臺數字信號處理器，具有編程能力的通用DSP芯片自此產生，數字信號處理技術的發展由此開始，但由于昂貴的芯片價格，還不能進入消費領域應用。90年代是更先進的信號處理階段，數字信號理論和技術發展進入以非線性編輯為代表的信號處理階段，在非線性圖譜的基礎上，通過更高速的DSP芯片，實時完成龐大的計算量，實現了運算精度高，速度快，信息提取量大的效果，并且有非常強大的信號分析處理能力。數字化產品性能價格比得到很大提高，占有巨大的市場。

2.FPGA處理技術組成

2.1光纖通信技術

作為通信技術的重要分支，光纖通信在國內外高速數據傳輸領域得到較為廣泛的應用，近年來光電器件的快速發展也為光纖通信技術提供了充足支撐，這種支撐主要體現在傳輸容量的擴大與傳輸速率的提升方面。典型的光纖通信技術應用流程可以描述為：電信號輸入→光發射機→連接器→光纖接頭盒→光耦合器→再生中繼器→光纖接頭盒→光放大器→連接器→光接收機→電信號輸出。近年來，世界各國均在大力發展光纖通信技術，這是由于該技術具備以下幾方面優勢。（1）傳輸容量大。作為使用頻率最高的載波，光纖傳輸光波的容量極高，理論上一根光纖可同時傳輸1000萬路電視節目、100億路電話。（2）中繼距離長。信號傳輸不可避免地會出現信號功率降低的情況，但相較于傳統的電纜傳輸，光纜傳輸線損率極低，這也使得其在中繼距離層面具備顯著優勢。（3）抗干擾性強。特定的光纖傳輸光信號頻率不易受到電磁輻射干擾，光纖原材料的涂覆層也能夠進一步隔絕電磁感應效應帶來的危害。（4）保密性好。全發射傳輸方式使得光纖通信技術基本不會發生信號泄漏問題，該技術因此具備較為優秀的保密性。

2.2基于FPGA的高速傳輸技術

通過在FPGA內部集成GTX模塊，即可通過GTX模塊的高速串行數據傳輸能力實現基于FPGA的高速數據傳輸，由于GTX收發器的高度可配置特性，基于FPGA的高速傳輸技術可實現優化信號完整性、帶有可配置的終端以及電壓擺幅、接收器眼圖掃描等應用。

3.在通信領域中數字信號處理技術的應用

3.1數字信號處理技術在通信工程中的具體應用

目前，針對數字信號處理技術來講，其已經廣泛運用在信號采集、處理與輸出等相關通信工程的各個不同環節中。在信息采集過程中，數字信號處理技術主要景觀A/D進行調換，以此把離散信號轉化成二進制數碼；在具體的信號處理過程中，把信號轉化成數字輸出信號；而在輸出信號以前，則需要實行離散化處理，這樣才能夠使輸出信號模型的定位建立得以實現，主要可以從語音編解碼與圖像處理等各個不同方面體現出來。將數字信號處理技術運用在語音編解碼中，經過采集對語音的有關參數進行處理，匹配編解碼和語音，識別語言共振峰不一樣的頻率，進而發現噪音同時對此作出相應處理，深入模擬分析語言參數發生變化而導致定位發音出現的改變，并對人類語言進行自動識別，這樣不僅能夠讓語音編解碼的精準性得以真正實現，并且還能讓各個領域的難度得到有效下降。在圖像處理中將數字信號處理技術加以運用，能夠更好的處理圖像流程，減少系統設計成本。

3.2數字信號處理技術在媒體通信中的具體應用

數字信號處理技術使用哈佛結構，其程序數據各自占用單獨的地址與數據總線，并且其在流水線操作以及指令周期等各個方面的特征，均在很大程度上讓計算運行速度得到了進一步提升。在媒體通信中將高性能及其高運行速度的數字信號處理技術加以運用，不僅能夠有效降低傳輸與存儲空間的實際要求，還能夠對傳輸IP數據包的缺陷進行補充。

3.3數字信號處理技術在光接入網絡中的具體應用

通常情況下，光接入網絡是指用戶和遠程模塊或者本地交換機之間的一種拉入網，其傳輸媒介為光纖，主要具備的特征包含：不會受到環境距離與干擾很大制約、傳輸速率相對較快等。因為其作為通信網的底層部分，會直接面向用戶，所以這也是網絡通信性能的關鍵技術。在光接入網絡中，融入高穩定性、高精度及可以達成大規模數字式集成化的數字信號處理技術，那么不僅可以讓高頻譜頻率的傳輸技術得到真正實現，減少對頻譜帶寬的實際要求與加大調制階數，并且還能夠讓傳輸距離得到進一步延長。（1）實現光超奈奎斯特信道中的后處理算法。（2）運用在有關光通信系統防止信號失真或者損失的情況，同時可對此進行補充。（3）高級數字均衡技術能夠使之良好性能與直接探測的短距離傳輸得到有效保障，能夠讓復雜程度下降，從而使傳輸容量得到一定增加。

4.結語

數字信號處理技術在通信領域中的應用，能夠利用數字信號處理技術將模擬信號轉變為數字信號，一方面提高了通信領域數據傳輸的質量，另一方面提高了網絡數據傳輸的效率，符合信息化技術高速發展的要求，所以說對基于數字信號處理技術的通信領域行研究，有助于推動數字信號處理技術的進步，逐步完善通信領域的發展。

參考文獻：

[1]孫炳.關于數字信號處理技術的應用與發展研究[J].信息通信，2015.

[2]韓超.試論DSP的發展及其在通信工程中的應用[J].中國新通信，2017.