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DSP技术引领数字生活 摘要：随着社会的发展和人们生活水平的日益提高，人们对生活的需求也在日渐 增长，DSP技术被越来越多的应用在我们的日常生活中。市场的需求促进了技术的迅猛发展，越来越多的新产品出现在我们眼前，这一切都源于DSP技术。关键字：DSP技术，数字电视，3G，数字生活。 DSP数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。随着社会的发展和人们生活水平的日益提高，人们对生活的需求也在日渐增长，DSP技术被越来越多的应用在我们的日常生活中。市场的需求促进了技术的迅猛发展，越来越多的新产品出现在我们眼前，这一切都源于DSP技术。下面我来介绍一下DSP芯片，DSP芯片也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特点：1.在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；2.程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；3.片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；4.具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持； 5.快速的中断处理和硬件I/O支持；6.具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；7.可以并行执行多个操作；8.支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。 新近涌现的各种数字信号处理器的规格尺寸繁多，外形各式各样，令人难以胜数，其设计目标也是为了满足各种对性能要求高低不同的应用。这些需求既包括附加在现有的处理器上、用于提供DSP功能的简易编码器。在近几年里，DSP技术得到了极大的发展，越来越走进老百姓的生活中，例如数字电视，3G数字生活。下面我就这两个方面简单介绍一下：数字电视：数字电视就是指从演播室到发射、传输、接受的所有环节都是使用数字电视信号或对该系统所有的信号传播都是通过由0、1数字串所构成的数字流来传播的电视类型。数字信号的传播速率是每秒19.39兆字节，如此大的数据流的传递保证了数字电视的高清晰度，克服了模拟电视的先天不足。同时还由于数字电视可以允许几种制式信号的同时存在，每个数字频道下又可分为几个子频道，从而既可以用一个大数据流-每秒19.39兆字节，也可将其分为几个分流，例如4个，每个的速度就是每秒4.85兆字节，这样虽然图像的清晰度要大打折扣，却可大大增加信息的种类，满足不同的需求。例如在转播一场体育比赛时，观众需要高清晰度的图像，电视台就应采用每秒19.39兆字节的传播；而在进行新闻广播时，观众注意的是新闻内容而不是播音员的形象，所以没必要采用那么高的清晰度，这时只需每秒3兆字节的速度就可以了，剩下16.39兆字节可用来传输别的内容。 如今，数字电视是人们谈论最多的热闹话题之一。由于数字电视是种新鲜事物，一些相关报道及文章介绍中出现似是而非的概念，诸如“数码电视”、“全数字电视”、“全媒体电视”、“多媒体电视”等，造成大众感到困惑，茫然不知所措。其实，“数字电视”的含义并不是指我们一般人家中的电视机，而是指电视信号的处理、传输、发射和接收过程中使用数字信号的电视系统或电视设备。其具体传输过程是：由电视台送出的图像及声音信号，经数字压缩和数字调制后，形成数字电视信号，经过卫星、地面无线广播或有线电缆等方式传送，由数字电视接收后，通过数字解调和数字视音频解码处理还原出原来的图像及伴音。因为全过程均采用数字技术处理，因此，信号损失小，接收效果好。 数字电视技术与原有的模拟电视技术相比，有如下优点： (l)信号杂波比和连续处理的次数无关。电视信号经过数字化后是用若干位二进制的两个电平来表示，因而在连续处理过程中或在传输过程中引入杂波后，其杂波幅度只要不超过某一额定电平，通过数字信号再生，都可能把它清除掉，即使某一杂波电平超过额定值，造成误码，也可以利用纠错编、解码技术把它们纠正过来。所以，在数字信号传输过程中，不会降低信杂比。而模拟信号在处理和传输中，每次都可能引入新的杂波，为了保证最终输出有足够的信杂比，就必须对各种处理设备提出较高信杂比的要求。模拟信号要求 S/N40dB，而数字信号只要求S/N20dB。模拟信号在传输过程中噪声逐步积累，而数字信号在传输过程中，基本上不产生新的噪声，也即信杂比基本不变。 (2)可避免系统的非线性失真的影响。而在模拟系统中，非线性失真会造成图像的明显损伤。 (3)数字设备输出信号稳定可靠。因数字信号只有“0”、“l”两个电平，“l”电平的幅度大小只要满足处理电路中可能识别出是“l”电平就可，大一点、小一点无关紧要。 (4)易于实现信号的存储，而且存储时间与信号的特性无关。近年来，大规模集成电路(半导体存储器)的发展，可以存储多帧的电视信号，从而完成用模拟技术不可能达到的处理功能。例如，帧存储器可用来实现帧同步和制式转换等处理,获得各种新的电视图像特技效果。 (5)由于采用数字技术，与计算机配合可以实现设备的自动控制和调整。 (6)数字技术可实现时分多路，充分利用信道容量，利用数字电视信号中行、场消隐时间，可实现文字多工广播(Teletext)。 (7)压缩后的数字电视信号经数字调制后，可进行开路广播，在设计的服务区内(地面广播)，观众将以极大的概率实现“无差错接收”(发“0”收“0”，发“ l”收“l”)，收看到的电视图像及声音质量非常接近演播室质量。 (8)可以合理地利用各种类型的频谱资源。以地面广播而言，数字电视可以启用模拟电视?quot；禁用频道(taboo channel)，而且在今后能够采用“单频率网络”(single frequency network)技术，例如 l套电视节目仅占用同 1个数字电视频道而覆盖全国。此外，现有的 6MHz模拟电视频道，可用于传输 l套数字高清晰度电视节目或者 4-6套质量较高的数字常规电视节目，或者 16-24套与家用 VHS录像机质量相当的数字电视节目。 (9)在同步转移模式(STM)的通信网络中，可实现多种业务的“动态组合”(dynamic combination)。例如，在数字高清晰度电视节目中，经常会出现图像细节较少的时刻。这时由于压缩后的图像数据量较少，便可插入其它业务(如电视节目指南、传真、电子游戏软件等)，而不必插入大量没有意义的“填充比特”。 (10)很容易实现加密解密和加扰解扰技术，便于专业应用(包括军用)以及广播应用(特别是开展各类收费业务)。 (ll)具有可扩展性、可分级性和互操作性，便于在各类通信信道特别是异步转移模式(ATM)的网络中传输，也便于与计算机网络联通。 (12)可以与计算机融合而构成一类多媒体计算机系统，成为未来国家信息基础设施(NII)的重要组成部分。 3G ：近年来移动通信发展迅猛，自70年代末期模拟蜂窝系统问世以来，不到二十年时间，已经发展到以数字化技术为特征的第二代移动通信，进入90年代以后，世界各国已着手探寻第三代移动通信（即未来个人通信）的实现路径。第三代移动通信标准有两个主要目标：一是实现多媒体、宽带化、智能化和高质量的全球通信；二是规范寻呼、无绳、蜂窝和低轨道卫星在内的多种标准，统一空中接口。IMT-2000将宽带CDMA视为优先考虑的方案，但在频分模式的选择上，欧洲建议由GSM向上过渡；北美建议由CDMA向上发展，日本力求与欧洲靠近，而这些要求对芯片的要求也变得更高，最典型的要求就是适用芯片应具有卓越的运行与处理能力，以及更高的兼容性。（一）运行速度 第三代移动通信要求DSP至少达到300MIPS的运算速度，才能实现各种繁杂的算法、解压缩和编译码。目前，DSP在功能上趋向实现多个MAC和多个寄存器，更宽的程序总线和数据总线；在结构上趋向采用SIMD、MIMD以及VLIW（超长指令）。第六代VLIW结构的TMS320C67x DSP产品，浮点运算速度达到1GFLOPS。用一片C67x就可完成10片普通DSP的工作，但其单价与市面上普通浮点DSP的价格相当，C67x功能之强大，足以为下一代个人通信提供高速、精确、多功能和多信道的解决方案。（二）兼容性由于在此之前有第一、第二代移动通信系统在运行，那么怎样是第三代通信系统与前两代相容，就成了一个技术难题。第一代模拟移动通信系统虽然在现在和未来都不是移动通信的发展主流，但是在全球的少数地区，例如北美的一些地区还将会存在；第二代数字移动通信系统在目前的市场占有率和普及率方面远远高于第一代和第三代，而且至少在未来的十年中将会与第三代系统并行发展，预计在第二代的发展终期，将达到全球四亿用户，这样系统的兼容性将显得非常主要。如果第三代专用芯片无法实现与第一代和第二代移动通信系统的兼容，那么第三代通信系统不但在初期的投入会很高，而且由于无法继承和使用现存的网络和移动设备，将造成巨大的资源和财力的浪费。随着DSP 技术