Procesamiento Digital De Señales

UPC

GRUPO DE PROCESADO DE SEÑAL
Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones

Dirección Postal: E.T.S. d'Enginyers de Telecomunicació. Apartat 30.002 , 08080-Barcelona.

TRATAMIENTO DIGITAL DE LA SEÑAL Una introducción experimental

José B. Mariño Acebal
(coordinador de la obra)

Francesc Vallverdú i Bayés José A. Rodríguez Fonollosa Asunción Moreno Bilbao

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Presentación
El tratamiento digital de la señal1 tiene su origen en los años sesenta con la utilización comercial de los primeros computadores digitales. En aquel entonces los sistemas de comunicaciones habían alcanzado una complejidad tal que su diseño y desarrollo, basándose en prototipos, implicaban costes prohibitivos. Como alternativa en las primeras fases de diseño, donde se estudianla viabilidad y las prestaciones básicas de las diferentes posibilidades, se acudió a la simulación mediante computador. Las señales, que se modelaban como funciones de variable real (el tiempo analógico), se representaron por secuencias de muestras, de modo que pasaron a ser funciones de variable entera (el ordinal o el tiempo discreto). De acuerdo con ello, los sistemas (analógicos), que actuabansobre funciones de variable real, fueron sustituidos por sistemas (discretos) que manejaban secuencias de números. De esas fechas (1967) data el algoritmo Fast Fourier Transform (FFT) que permite el cálculo de la transformada de Fourier con un reducido coste computacional. Dada la relativamente escasa capacidad operacional de los computadores de la época, el cálculo de la transformada de Fourier,imprescindible para la descripción de las prestaciones de los sistemas de comunicaciones, era inabordable antes de la aparición de este algoritmo; por ello, se considera que la FFT proporcionó al tratamiento digital de la señal una excelente plataforma de lanzamiento. Durante la década de los setenta se asiste a un desarrollo continuado de la tecnología digital. En 1972 aparece el primermicroprocesador de propósito general y en 1980 el primer microprocesador especializado en el tratamiento de señal (µDSP), diseñado para realizar eficientemente el cálculo reiterado de la combinación producto-acumulación (operación básica de la convolución). Al mismo tiempo, comienza un desarrollo vertiginoso de la teoría fundamental del tratamiento digital de la señal y la exploración de su aplicaciónpráctica en un sinfín de campos. Al convertir la manipulación de las señales en una cuestión de cálculo numérico realizada en un computador, el DSP pudo incorporar a su patrimonio todos los conocimientos matemáticos o de cualquier otra índole susceptibles de ser programados en un computador. Así, la simulación de sistemas analógicos pronto se convirtió en una más de las muchas tareas que se podíanabordar, y tomaron nuevo impulso actividades como el desarrollo de diversos tipos de radar inteligente (guerra electrónica), el reconocimiento y la síntesis de voz, nuevos sistemas de control, etc. No obstante, la tecnología digital era cara y sus prestaciones
1 En inglés: Digital Signal Processing, que suele abreviarse con las siglas DSP. Por gozar de muy amplia utilización, acudiremos a ellas parareferenciar sucintamente al tratamiento digital de la señal.

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Tratamiento digital de la señal: una introducción experimental

modestas, por lo que su aplicación industrial se limitaba a la manipulación de señales con reducido ancho de banda y a productos con una repercusión económica importante: telefonía y aplicaciones militares, sustancialmente. A partir de 1980 se produce unespectacular avance en las prestaciones de los µDSP y en el abaratamiento de sus costes. Hoy en día se encuentran disponibles microprocesadores que realizan en aritmética real más de 10 millones de operaciones producto-acumulación por segundo (10 Mflops), y a un precio equivalente a un dólar por Mflop. Ello ha permitido la proliferación de aplicaciones industriales del tratamiento digital de la señal,...