DSP技术在现代移动通信领域的应用

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1、DSP技术在现代移动通信领域的应用XXX(XXX 大学 xxx 学院 ,xxxxxxxxx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

2、。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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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

12、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

13、 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

14、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， 201

15、2 （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 1

16、25.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 inf