dsp技术在现代移动通信领域的应用

DSP 技术在现代移动通信领域的应用 XXX （XXX 大学 xxx 学院，xx xx xxxxx） 摘要：随着计算机和信息技术的不断进步，DSP技术的快速发展在高 速数据传输处理等领域有着广泛地应用。可视化的无线通信技术能 够给用户带来更多的信息和更直观的通信体验，无线通信的发展趋 势更多呈现出的可视化通信和视频通信，数字信号处理技术作为当 代数字通信的核心技术，其高效快速的数据处理运算能力必将推动 了现代移动通信技术的飞速发展。 关键字:DSP技术；图像处理；移动通信技术 前言：现代大规模集成电路技术和计算机技术的快速发展， 设计手 段的不断更新,DSP的应用领城特别是在通信领域的应用不断扩大。 现代通信技术正朝着数字化、综合化、智能化、宽带化和个人化方 向发展，现代通信技术也越来越体现出综合性， 与电子、计算机、 信号处理、智能处理和控制等相关学科的联系越来越紧密，DSP强大 的处理功能必将在通信系统中发挥关键的作用，并对现代通信业产 生深远的影响。 1 DSP技术应用及发展趋势 1.1 DSP技术应用简述 DSP是一门涉及许多学科应用于许多领域的新兴学科。DSP通过 数学技巧来执行转换或提取信息，用数字序列来表示信号，进而实 现处理现实信号的方法。近些年随着计算机和信息技术的快速发展， DSP技术应运而生，由原本的理论体系到产品应用，DSP器件产品已 经走进我们的生活并带来巨大的影响，并随着技术的提高，成本的 降低，使得其在语音处理，海量储存，汽车电子，数据通信等方面 得到广泛的应用。且在民用的医学、通信和多媒体信息等传统领域 应用广泛外，还涉及到军事方面，如保密通信、雷达处理、声纳处 理、全球定位、调频电台等；在自动控制领域，DSP用于控制、深空 作业、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制等；在仪器仪表方面，DSP 用于频谱分析，函数发生、数据采集、地震处理等。DSP凭借其强大 的功能，优良的特性应用于当今社会的许多方面，作为数字化技术 的基石，它还将在将来充当更为重要的角色。 1.2 DSP技术的特点及优势 DSP技术广泛应用到当今众多行业归功于其超长的特点和优势。 强大的数据处理能力和高速运行速度；较高的品质和抗干扰性能， 增加了DSP芯片在各种苛刻环境下的应用， 保证系统高可靠性运行； DSP可实现模拟处理不能实现的功能，如线性相位、多抽样处理、级 联等；可以时分复用，共享处理器；DSP方便调整处理器的系数实现 自适应滤波等；同时，DSP芯片还具备较高的性能/价格比、性能/功 耗比、性能/面积比。这些无疑都支撑DSP成为数字化核心，促使DSP 不断的得到发展和应用。 1.3 DSP技术发展趋势 随着DSP技术被广泛应用于各个领域，其主要的发展趋势可以 归结如下：（1）实现系统的集成，也就是将以往的多个DSP芯核、 MPU芯核或存储单元等，集成在同一个芯片上，实现集成电路； （2）对DSP的内核结构进行完善，以便能够实现单指令多重数据、 超流水结构以及多处理等功能；（3）提高运算速度和缩减功耗和相 应的几何结构尺寸；（4）就未来而言，主流应该是定点DSP，与浮 点DSP相比较而言，定点DSP器件需要的成本较低，并且其对于存储 器的要求也较低，实际工作中耗能较少。（5）如果能够实现与可编 程器件的结合就更好了，以便实现高速实时处理功能，用于满足无 线通信、多媒体等领域多功能和高性能的要求。 2 现代移动通信技术发展状况及趋势 2.1 移动通信技术发展简述 对于第一代、第二代无线通信技术，3G通信系统的发展给用户 带来了前所未有的体验，也给用户带来了丰富的应用，但3G通信系 统的无线传输模式CDMA模式的传输速率和数据格式的限制制约了无 线通信技术的发展，尤其是可视化的无线通信技术能够给用户带来 更多的信息和更直观的通信体验，因此未来的无线通信的发展趋势 更多呈现出的可视化通信和视频通信，显然目前的3G通信技术不能 满足未来无线通信发展的需求。 2.2 现代移动通信技术特点 第四代移动通信技术，即4G技术是对当前3G技术的一次全新的 革新和发展，它融合了3G通信技术的诸多优点，同时提供了更为高 速的信息传输速度，为用户的多媒体业务和可视化通信提供了可能， 同时4G无线通信技术有更好的安全性和保密性，通话质量更高，移 动通信应用更加多元化。4G移动通信技术的高速信息传输率和高抗 干扰能力、更好的兼容性将为用户提供更好的移动通信体验。它能 够提供更加高速和稳定的数据传输速率，因此能够通过移动网络传 输视频图像和高清晰度的电视数据等成为可能，第四代移动通信技 术能够给用户完美的网络下载和网络传输体验，用户对无线网络传 输的速度和服务要求都能够满足。移动通信技术作为网络通信技术 的重要组成部分，更高的网络传输速度和更科学、人性化的智能升 级系统已成为未来移动通信技术发展的主流和趋势。 2.3 未来移动通信的技术要求 随着DSP芯片技术、VLSI器件的发展, TCM技术、软判决技术、 信道自适应技术等的出现, OFDM 技术开始从理论向实际应用转化， 由于其自身具有的抗多径干扰、抗窄带干扰、频谱利用率高等优越 性,，OFDM正越来越被关注，在移动通信领域，OFDM与CDMA的结合与 优势互补，可抑制由多径衰落信道所引起的ICI，并且利用FFT收发 信号仅占用密度极小的载频空间，频谱效率较高，同时还可将多载 波调制与预去技术相结合，这样就可在接收设备复杂度不变及消除 ICI的情况下，实现正交信号的高速率传输。OFDM的应用潜力是巨大 的，但还有许多问题需要解决，只有对OFDM进行深入的研究， 很好 的克服OFDM自身的缺陷，才能使OFDM技术在未来第四代移动通信等 诸多领域发挥更大的作用。 3 DSP技术在移动通信领域的应用 3.1 多核DSP技术在现代移动通信的应用 基于4G网络的高速数据传输效率，未来的移动通信中可视化、多媒 体化将成为趋势，对海量图像语音信息的快速高效处理运算也将显 得尤为重要，DSP作为一种适用于密集型数据运算与实时信号处理的 微处理器已成为具备高性能运算速度和高密集数据处理能力的实时 图像处理平台的重要角色。因此一直以来，在众多行业的许多信号 处理系统中都采用以DSP为核心处理芯片，并通过不断提高DSP工作 频率来获得更快的处理速度。然而随着集成电路技术的发展，受到 了芯片面积的制约，单芯片上集成晶体管的数量，也将受到限制的 增加。特别是随着工作主频的提高，进而产生了难于解决的功耗和 散热问题，这也会使得芯片器件生产成本大幅度的增加。多核DSP是 通过将多个DSP内核集成到单一芯片上来提升芯片整体性能的。多个 DSP内核作为一个整体，向外界提供服务，整体芯片可获得成倍的工 作频率。而功耗和成本，则比离散个数的单核DSP降低了一半以上。 因此，多核DSP的体系架构和解决方案，顺利解决处理性能和功耗问 题，使多核DSP成为提高DSP性能的有效方法和高性能 DSP 发展的一 个重要方向。 图像实时处理指的是，系统必须在有限的时间内对外部输入的图像 数据完成指定的处理。即图像处理的速度必须大于或等于输入图像 数据的更新速度。而且从图像输入到处理后输出的延时必须足够小。 设计根据实时性的指导思想，通过分析光电成像跟踪测量系统上图 像数据处理的实时性要求，作为实时图像处理平台的设计依据。以 平台进行目标检测过程中，具有典型意义且频繁使用的均值滤波运 算方法进行计算量分析和存储量分析为例，来说明图像处理算法的 计算量和存储量对平台有着直接的要求。 3.2 基于多核DSP技术的实时图像处理模块 基于多核DSP的实时图像处理模块作为实时图像处理平台的组成单元。 单一的多核DSP实时图像处理模块应该即可作为独立完成处理任务的 个体，也可由多块实时图像处理模块组合成实时图像处理平台，由 多块实时图像处理模块协同完成处理任务。设计采用多内核DSP处理 器可以带来诸多好处。首先，多核DSP处理器可取代多片独立DSP处 理器和一片系统控制器，并且还体现出比较强的低功率优势。因此 大大缩减 PCB 面积和整体功耗。其次，多个 DSP 内核之间的存储 资源共享方式，可以进行无缝数据访问操作，存储器带宽得到了扩 展，并降低了访问延迟。第三、DSP内核与外部FPGA之间可通过SRIO 高速串行传输通道来交换数据信息，而非低速的EMIFA接口总线。第 四、多DSP内核架构可使多个内核保持高度的缓存一致性，因为某一 内核可将其缓存中的最新数据直接快速拷贝到另一内核中，而无需 通过存储器。 图像处理平台技术很大程度上依赖于 DSP 技术的发展。图像处理的 计算需求一般较高，且因应用背景需求不同，图像处理平台又呈现 出不同的体系架构和功能特点。因此图像处理平台应需具备高计算 性能、实时性、适应性和可靠性。 4 结语 结合DSP技术发展的最新成果，利用多核DSP超强的计算性能和无以 拟比的低功耗优势。设计的基于FPGA+多核DSP的实时图像处理模块 在当今乃至未来的移动通信、多媒体信息传输处理中有着卓越的优 势。随着DSP技术的飞速发展必将推动通信技术的发展完善。在未来 DSP的内核结构进一步改善，并进一步针对应用进行优化设计，多通 道结构和单指令多重数据，超长指令结构、超流水结构、多处理、 多线程及可并行扩展的超级哈佛结构将占据新高性能处理器，这也 必将继续丰富多媒体信息和移动通信信息传输的多样化。未来的移 动通信将越来越依赖于DSP技术 。 考参文献： 1朱春琴，吴秀云.浅谈DSP技术的应用和发展趋势分析J.产业与 科技论坛，2013(12):122 - 123. 2晏菁.浅谈DSP技术及相关应用J.两化融合，2012（1）:127 128. 3李武银.数字信号处理技术及器件应用.有线电视技术N,2012(7): 100 - 102. 4乔建良.DSP技术在移动通讯中的应用.信息技术J,2003(7):41 - 74. 5吴蒙.DSP促进现代通信技术的发展.信号处理J,2003（17）: 711 - 714. 6李明锋. 4G移动通信技术的特点及应用探讨.电子信息与计算机 科学J，2013（7）：16 - 17. 7杨光,陈金鹰. 4G技术综述.科技向导N，2012（2）：76 77. 8孙科林.基于多核DSP的实时图像处理平台研究.电子科技大学学 报D，2012（5）：13 125. Application of DSP technology in modern mobile communication field xx （xx university ,xx , xxxx） Abstract: along with the advance of computer and information technology, the rapid development of DSP technology in high-speed data transmission, processing, and other fields has been widely used. Visualization of the wireless communication technology to provide users with more information and more intuitive communication experience, the development trend of wireless communication more presents a visual communication and video communication, digital signal processing technology as the