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浅析数字信号处理技术在通信领域的应用

2021-09-16营晨

科学与信息化 2021年23期
关键词:短波网络通信信号处理

营晨

中徽建技术有限公司 安徽 合肥 230088

引言

通信领域对数据信息采集、处理、存储、使用有很高的要求,在信息化时代,通信领域遍布每个角落,各行各业的发展都需要网络通信的支撑。但随着信息技术的发展,数据信息的产量每年都在增加,而且种类形式多样化,包括:图片信息、表格信息、语音信息、视频信息等,使得早期信息处理技术已经难以满足新时代通信领域发展的需求。数字信号处理技术是一种先进的信息处理技术,可对不同信号种类进行有针对性的采集和处理,从而对通信领域的发展提供数据信息的支持。基于此,开展数字信号处理技术在通信领域中的应用研究就显得有必要。

1 数字信号处理技术的相关概述

数字信号处理技术是目前通信领域应用比较广泛的新型技术,可对图片信息、文字信息、语音信息、视频信息等进行进一步的转换和处理,形成网络通信能够识别和使用的数字信息[1]。可在噪声和其他干扰比较大的环境中提取出有用的信息,并做进一步转换处理。处理之后的信息,可以被机器识别,能够大幅度提升数据信息的使用效率。在数字信号处理技术使用之前,多采用虚拟模式来处理信号,难以实现对信号高效、有序、安全的处理和使用。数字信号处理技术使用之后,通过多次技术升级和改良,目前已经非常先进,既能快速处理海量的数据信息,还能保证信息处理的准确性,以及通信的安全性,更加符合现代化通信领域的发展需求。

2 数字信号处理技术在通信领域中的重要性

网络通信系统技术很好的即时性和开放性,既能为人们工作、学习、生产、教育、娱乐等的提供便利的条件,但同时也为一些不法分子提供了窃取他人成果的机会。在网络时代,每位网络用户只要掌握相关技术,都可以成为信息的开创者和传播者,使得网络通信环境存在很多不安全因素,如:病毒、黑客、垃圾邮件等,难以保证网络通信的安全性[2]。

在信息化时代,各行各业对网络通信系统都有非常强的依赖性,如果发生信息泄露、信息被截取、信息被篡改等问题,会造成严重的损失。因此,必须加强数字信号处理技术在通信领域中的应用力度和保护力度,以消除安全隐患,通过数字信号处理技术,将安全隐患扼杀在萌芽状态,以保证通信的安全性。而且还能对大量的信息资源进行很好的处理,在提高办公实效准确性的同时,也为人们提供了便利的办公条件。

3 数字信号处理技术在通信领域的应用路径

3.1 在通信工程中的应用

随着科学技术的不断发展,很多高新技术被广泛应用到中数字信号处理中,使得数字信号处理技术愈发先进。在通信工程中应用时,可很好的应用在信号采集、信号处理、信号传输、信号存储等多个环节。比如:在信号采集中应用数字信号处理技术时,主要是利用A/D转换技术,将通信工程中的那些离散信号,转变成二进制的数码,便于计算机网络系统识别和使用。而在信号处理中,可将采集到信号,转变数字输出信号,在信号传输之前,需要先进行离散化处理,完成语音编解码、图像处理、震动信号等信号的输出。尤其是在语音编码中,采用数字信号处理技术可先采集语音信息参数,再匹配编解码,就能对语音共振峰不同频率进行识别,从而发现噪声,处理噪声,实现对人类语音的自动识别。此项技术可很好的应用在语音身份验证中,保证网络通信数据信息的安全性。此外,在图像信息识别中采用数字信号处理技术,可对图像中信息进行全面采集和处理,既能提升数据信息采集和处理的效率,也可以降低成本。而在震动信号处理中应用数字信号处理技术,主要应用数字滤波器结合其他网络系统单的方法,就能对震动信号进行准确识别和处理,以满足通信工程安全、稳定、可靠运行的需求[3]。

3.2 在媒体通信中的应用

目前常用的数字信号处理技术都拥有独立的地址和数据总线,可进行流水线操作、并行处理、指令周期等,将其应用到通信工程中,可大幅度提升计算运行的速度。尤其是在媒体通信领域,应用数字信号处理技术,可大幅度提升信息传输的效率,提升存储空间,降低媒体信息传输和存储消耗的成本。而且还能有效避免媒体通信中网络电话需要通过模拟视频和声音才能实现传输IP数据包的不足和缺点。如果将数字信号处理技术应用到媒体通行的IP电话中,可进一步压缩存储空间,将对宽带性的要求,从而提升语音的传输质量,实现无差别的媒体信息传输。在媒体通信中,经常会用到X32数字调音台,其结构示意图如图1所示:

图1 X32数字调音台结构示意图

3.3 在光纤接入网络中的应用

光纤接入网络是通信领域比较重要的内容,可看做是用户和远程模块或者本地交换机之间的一种拉入网络,用光纤来传输信号,和其他网络相,光纤接入网络,受到环境、距离的影响和干扰比较小,而且传输速度非常快[4]。而且光纤接入网络在通信领域属于最为底层的部分,可直接面向每位网络通信用户,是目前提升网络通信性能和效率的主要技术。数字信号处理技术具有很高的稳定性,而且信号处理精度高,可实现大规模数字式集成化的信息处理,将其应用到光纤接入网络中,可实现高频谱频率传输,进一步降低对频谱宽带的要求,而且还能提升调制的阶数,提升网络通信的稳定性和距离。光纤接入网络的结构示意图如图2所示(见文末)。

图2 光纤接入网络的结构示意图

3.4 在短波通信中的应用

和其他网络通信方式相比,短波通信最大的优点是传输距离比较远,而且具有很强抗毁性,在军事通信、国防通信、气象通信、海上通信等领域都有良好的应用。数字信号处理技术在短波通信中的应用主要体现在两个方面:

3.4.1 在短波通信中经常会用到DRM技术,可应用在频率低于30MHz以下的短波通信中,而且覆盖范围非常广,功率比较低,更加节约能耗。目前最新的DRM技术多采用正交频分复用传输技术,传输范围在37kb/s~186kb/s之间,基本上满足了短波通信的需求[5]。

3.4.2 短波通信中宽带是有限,这就要求在应用数字信号处理技术时,需要用到压缩语言编码技术,如Opus编码器在应用技术上具有很大的优势。在水上通信时可同时支持CBR、VBR、PLC等。在短波电台上采用Opus编码器可保证通信的连续性,便于下达准确的航行指令。

4 数字信号处理技术的发展趋势

数字信号处理技术通信领域发展的关键技术,随着科学技术的不断发展,数字信号处理技术也将更加先进,更好地满足通信领域的发展,未来数字信号处理技术的发展趋势主要体现在以下几个方面:

4.1 多核数字信号处理芯片

随着网络通信深度和广度的不断提升,需要传输、存储、使用的数据信息也越来越多。因此,高速度、高密度方面的多核嵌入式应用,将成为数字信号处理技术的主要方向[6]。多核数字信号处理芯片具有很高的集成度,在一个很小的芯片上,包括很多处理单元和电路单元,在降低能耗的同时,并与编程和调试。

4.2 数字信号处理技术融合化

在通信领域实现数字信号处理技术和CPU的融合应用,可促使数字信号处理技术多功能更加化,实现智能化控制,进一步降低总体费用。将数字信号处理技术和SOC相互融合,可大幅度提升通信网络系统的集成化,满足大数据时代网络通信的需求。

5 结束语

综上所述,本文采用理论结合实践的方法,分析了数字信号处理技术在通信领域的应用,分析结果表明,通信领域涉及的范围比较广,在人们生活、生产、教育、娱乐、办公、商业等方面都有很好的应用,同时也增加信号处理的难度,早起信号处理技术已经难以满足时代发展的需求。而数字信号处理技术则是一种比较先进的信号处理技术,将其应用到通信领域,既能保证数据信息传输、存储的安全性,还能提升数据信息采集和处理的精度,为实现智能化、智慧化的通信奠定基础,促使我国网络通信事业稳健发展。

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