Procesador de señales digitales
Un procesador de señal digital ( DSP ) es un chip de microprocesador especializado , con su arquitectura optimizada para las necesidades operativas del procesamiento de señal digital . [1] : 104–107 [2] Los DSP se fabrican en chips de circuitos integrados MOS . [3] [4] Son ampliamente utilizados en el procesamiento de señales de audio , telecomunicaciones , procesamiento de imágenes digitales , sistemas de radar , sonar y reconocimiento de voz , y en la electrónica de consumo común.dispositivos como teléfonos móviles , unidades de disco y productos de televisión de alta definición (HDTV). [3]
El objetivo de un DSP suele ser medir, filtrar o comprimir señales analógicas continuas del mundo real . La mayoría de los microprocesadores de uso general también pueden ejecutar algoritmos de procesamiento de señales digitales con éxito, pero es posible que no puedan mantenerse al día con dicho procesamiento de forma continua en tiempo real. Además, los DSP dedicados suelen tener una mejor eficiencia energética, por lo que son más adecuados en dispositivos portátiles como teléfonos móviles debido a las limitaciones de consumo de energía. [5] Los DSP a menudo usan arquitecturas de memoria especiales que pueden obtener múltiples datos o instrucciones al mismo tiempo. Los DSP a menudo también implementan tecnología de compresión de datos , con la transformada de coseno discreta(DCT), en particular, es una tecnología de compresión ampliamente utilizada en los DSP.
Los algoritmos de procesamiento de señales digitales (DSP) generalmente requieren que se realice una gran cantidad de operaciones matemáticas de manera rápida y repetida en una serie de muestras de datos. Las señales (quizás de sensores de audio o video) se convierten constantemente de analógicas a digitales, se manipulan digitalmente y luego se vuelven a convertir a la forma analógica. Muchas aplicaciones de DSP tienen restricciones de latencia ; es decir, para que el sistema funcione, la operación DSP debe completarse dentro de un tiempo fijo y el procesamiento diferido (o por lotes) no es viable.
La mayoría de los microprocesadores y sistemas operativos de uso general pueden ejecutar algoritmos DSP con éxito, pero no son adecuados para su uso en dispositivos portátiles como teléfonos móviles y PDA debido a limitaciones de eficiencia energética. [5] Sin embargo, un DSP especializado tenderá a proporcionar una solución de menor costo, con mejor rendimiento, menor latencia y sin requisitos de enfriamiento especializado o baterías grandes. [ cita requerida ]
Tales mejoras de rendimiento han llevado a la introducción del procesamiento de señales digitales en satélites de comunicaciones comerciales donde se requieren cientos o incluso miles de filtros analógicos, conmutadores, convertidores de frecuencia, etc. para recibir y procesar las señales de enlace ascendente y prepararlas para el enlace descendente , y pueden ser reemplazado por DSP especializados con beneficios significativos para el peso de los satélites, consumo de energía, complejidad/costo de construcción, confiabilidad y flexibilidad de operación. Por ejemplo, los satélites SES-12 y SES-14 del operador SES lanzados en 2018 fueron construidos por Airbus Defence and Space con un 25 % de su capacidad utilizando DSP. [6]
La arquitectura de un DSP está optimizada específicamente para el procesamiento de señales digitales. La mayoría también admite algunas de las funciones como procesador de aplicaciones o microcontrolador, ya que el procesamiento de señales rara vez es la única tarea de un sistema. Algunas funciones útiles para optimizar los algoritmos DSP se describen a continuación.
