數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)課件

1、1溫情提示溫情提示各位同學(xué)：各位同學(xué)： 數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)分基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)分基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和提高實(shí)驗(yàn)三部分?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)是必做內(nèi)容，提高實(shí)驗(yàn)三部分。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)是必做內(nèi)容，提高實(shí)驗(yàn)也為必做內(nèi)容，但是為六選一，根據(jù)你的興提高實(shí)驗(yàn)也為必做內(nèi)容，但是為六選一，根據(jù)你的興趣選擇一個(gè)實(shí)驗(yàn)完成即可。趣選擇一個(gè)實(shí)驗(yàn)完成即可。 由于課程設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及大量的編程，希望各位同由于課程設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及大量的編程，希望各位同學(xué)提前做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。在進(jìn)實(shí)驗(yàn)室之前對(duì)實(shí)驗(yàn)中涉及學(xué)提前做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。在進(jìn)實(shí)驗(yàn)室之前對(duì)實(shí)驗(yàn)中涉及的原理進(jìn)行復(fù)習(xí)，編制且部分調(diào)試好實(shí)驗(yàn)程序。進(jìn)入的原理進(jìn)行復(fù)習(xí)，編制

2、且部分調(diào)試好實(shí)驗(yàn)程序。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后進(jìn)行程序的最后調(diào)試，及接受指導(dǎo)教師的檢實(shí)驗(yàn)室后進(jìn)行程序的最后調(diào)試，及接受指導(dǎo)教師的檢查。查。請(qǐng)注意：凡是未帶預(yù)先編好的程序進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的同學(xué)，請(qǐng)注意：凡是未帶預(yù)先編好的程序進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的同學(xué)，按未出勤處理。按未出勤處理。2 2 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)篇基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)篇 綜合實(shí)驗(yàn)篇綜合實(shí)驗(yàn)篇 提高實(shí)驗(yàn)篇提高實(shí)驗(yàn)篇 3 3課程設(shè)計(jì)學(xué)時(shí)與成績(jī)分配課程設(shè)計(jì)學(xué)時(shí)與成績(jī)分配項(xiàng)項(xiàng) 目目分分 數(shù)數(shù)出勤出勤實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)綜合實(shí)驗(yàn)綜合實(shí)驗(yàn)提高實(shí)驗(yàn)提高實(shí)驗(yàn)總分總分1010303020100（建議）學(xué)時(shí)分配（建議）學(xué)時(shí)分配41064 4課程設(shè)計(jì)準(zhǔn)備與檢查課程設(shè)計(jì)準(zhǔn)備與檢查 在進(jìn)實(shí)驗(yàn)室之前完

3、成程序的編制和部分在進(jìn)實(shí)驗(yàn)室之前完成程序的編制和部分調(diào)試，在實(shí)驗(yàn)室完成編制程序的最后調(diào)試并調(diào)試，在實(shí)驗(yàn)室完成編制程序的最后調(diào)試并接受指導(dǎo)教師的檢查。接受指導(dǎo)教師的檢查。 在進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，檢查基礎(chǔ)實(shí)在進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，檢查基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)結(jié)果；在做提高實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，檢查綜合驗(yàn)結(jié)果；在做提高實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，檢查綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果；提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果在課程設(shè)計(jì)最后四實(shí)驗(yàn)結(jié)果；提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果在課程設(shè)計(jì)最后四個(gè)學(xué)時(shí)中檢查。檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果的過(guò)程中隨機(jī)個(gè)學(xué)時(shí)中檢查。檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果的過(guò)程中隨機(jī)提問(wèn)，回答問(wèn)題計(jì)入考核成績(jī)。提問(wèn)，回答問(wèn)題計(jì)入考核成績(jī)。5 5 實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笠?、?shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵蠖?shí)驗(yàn)原

4、理二、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)方法與內(nèi)容（需求分析、算法設(shè)計(jì)思路、三、實(shí)驗(yàn)方法與內(nèi)容（需求分析、算法設(shè)計(jì)思路、 流程圖等）流程圖等）四、實(shí)驗(yàn)原始紀(jì)錄（源程序等）四、實(shí)驗(yàn)原始紀(jì)錄（源程序等）五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析（計(jì)算過(guò)程與結(jié)果、數(shù)據(jù)曲五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析（計(jì)算過(guò)程與結(jié)果、數(shù)據(jù)曲 線、圖表等）線、圖表等）六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)與思考六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)與思考6課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求一、實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式如前，一、實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式如前，ppt第第5頁(yè)。頁(yè)。二、實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量計(jì)二、實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量計(jì)10分。實(shí)驗(yàn)報(bào)告中涉及的原理性的圖分。實(shí)驗(yàn)報(bào)告中涉及的原理性的圖表要自己動(dòng)手畫(huà)，不可以拷貝；涉及的公式要用公式編輯表要自己動(dòng)手畫(huà)，不

5、可以拷貝；涉及的公式要用公式編輯器編輯。器編輯。MATLAB仿真結(jié)果以及編制的程序可以拷貝。仿真結(jié)果以及編制的程序可以拷貝。三、如果發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告有明顯拷貝現(xiàn)象，拷貝者與被拷貝三、如果發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告有明顯拷貝現(xiàn)象，拷貝者與被拷貝者課程設(shè)計(jì)成績(jī)均為零分。者課程設(shè)計(jì)成績(jī)均為零分。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告電子版在課程設(shè)計(jì)結(jié)束一周內(nèi)發(fā)送到指導(dǎo)教四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告電子版在課程設(shè)計(jì)結(jié)束一周內(nèi)發(fā)送到指導(dǎo)教師的郵箱。師的郵箱。李李 莉：莉：趙曉暉：趙曉暉：王本平：王本平：葉葉 茵：茵：梁梁 輝：輝：7 7基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)篇基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)篇 實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 離散時(shí)間系統(tǒng)及離散卷積離散時(shí)間系統(tǒng)及離散卷積實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 離散傅立葉變換與快速傅立葉變換離散

6、傅立葉變換與快速傅立葉變換實(shí)驗(yàn)三實(shí)驗(yàn)三 IIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)四實(shí)驗(yàn)四 FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)8 8實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 離散時(shí)間系統(tǒng)及離散卷積離散時(shí)間系統(tǒng)及離散卷積一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康模?）熟悉）熟悉MATLAB軟件的使用方法。軟件的使用方法。 （2）熟悉系統(tǒng)函數(shù)的零極點(diǎn)分布、單位脈）熟悉系統(tǒng)函數(shù)的零極點(diǎn)分布、單位脈沖沖 響應(yīng)和系統(tǒng)頻率響應(yīng)等概念。響應(yīng)和系統(tǒng)頻率響應(yīng)等概念。 （3）利用）利用MATLAB繪制系統(tǒng)函數(shù)的零極點(diǎn)分繪制系統(tǒng)函數(shù)的零極點(diǎn)分 布圖、系統(tǒng)頻率響應(yīng)和單位脈沖響應(yīng)。布圖、系統(tǒng)頻率響應(yīng)和單位脈沖響應(yīng)。 （4）熟悉離散卷積的概念，并利用）熟悉離散卷積的概念

7、，并利用MATLAB 計(jì)算離散卷積。計(jì)算離散卷積。 9 9二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 離散時(shí)間系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)離散時(shí)間系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)（1）選擇一個(gè)離散時(shí)間系統(tǒng)；）選擇一個(gè)離散時(shí)間系統(tǒng)；（2）用筆進(jìn)行差分方程的遞推計(jì)算；）用筆進(jìn)行差分方程的遞推計(jì)算；（3）編制差分方程的遞推計(jì)算程序；）編制差分方程的遞推計(jì)算程序；（4）在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)遞推運(yùn)算；）在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)遞推運(yùn)算；（5）將程序計(jì)算結(jié)果與筆算的計(jì)算結(jié)果進(jìn)）將程序計(jì)算結(jié)果與筆算的計(jì)算結(jié)果進(jìn) 行比較，驗(yàn)證程序運(yùn)行的正確性；行比較，驗(yàn)證程序運(yùn)行的正確性；10102.離散系統(tǒng)的幅頻、相頻的分析方法離散系統(tǒng)的幅頻、相頻的分析方法（1）給定一個(gè)系統(tǒng)

8、的差分方程或單位取樣響應(yīng)；）給定一個(gè)系統(tǒng)的差分方程或單位取樣響應(yīng)；（2）用筆計(jì)算幾個(gè)特殊的幅頻、相頻的值，畫(huà)出）用筆計(jì)算幾個(gè)特殊的幅頻、相頻的值，畫(huà)出 示意曲線圖；示意曲線圖；（3）編制離散系統(tǒng)的幅頻、相頻的分析程序；）編制離散系統(tǒng)的幅頻、相頻的分析程序；（4）在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行離散系統(tǒng)的幅頻、相頻特性）在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行離散系統(tǒng)的幅頻、相頻特性 計(jì)算，并畫(huà)出曲線；計(jì)算，并畫(huà)出曲線；（5）通過(guò)比較，驗(yàn)證程序的正確性；）通過(guò)比較，驗(yàn)證程序的正確性；11113. 離散卷積的計(jì)算離散卷積的計(jì)算（1）選擇兩個(gè)有限長(zhǎng)序列，用筆計(jì)算其線性卷積；）選擇兩個(gè)有限長(zhǎng)序列，用筆計(jì)算其線性卷積；（2）編制有限長(zhǎng)序列線性卷積

9、程序；）編制有限長(zhǎng)序列線性卷積程序；（3）利用計(jì)算程序?qū)Γǎ├糜?jì)算程序?qū)Γ?）選擇的有限長(zhǎng)序列進(jìn)）選擇的有限長(zhǎng)序列進(jìn) 行卷積運(yùn)算；行卷積運(yùn)算；（4）比較結(jié)果驗(yàn)證程序的正確性。）比較結(jié)果驗(yàn)證程序的正確性。1212三、實(shí)驗(yàn)要求三、實(shí)驗(yàn)要求（1）編制實(shí)驗(yàn)程序，并給編制程序加注釋；）編制實(shí)驗(yàn)程序，并給編制程序加注釋；（2）按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容項(xiàng)要求完成筆算結(jié)果；）按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容項(xiàng)要求完成筆算結(jié)果；（3）驗(yàn)證編制程序的正確性，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。）驗(yàn)證編制程序的正確性，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（4）至少要求一個(gè)除參考實(shí)例以外的實(shí)例，在）至少要求一個(gè)除參考實(shí)例以外的實(shí)例，在 實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，要描述清楚實(shí)例中的系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，要描述

10、清楚實(shí)例中的系統(tǒng)， 并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋說(shuō)明。并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋說(shuō)明。1313a=1,-1,0.9; b=1;參考實(shí)例：參考實(shí)例：（1）單位脈沖響應(yīng)）單位脈沖響應(yīng)NkkkMkkkzazbzH101)(141415151616（2）離散系統(tǒng)的幅頻、相頻的分析）離散系統(tǒng)的幅頻、相頻的分析b=0.0181,0.0543,0.0543,0.0181;a=1.000,-1.76,1.1829,-0.2781;1717（3）卷積計(jì)算）卷積計(jì)算18181919實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 離散傅立葉變換與快速傅立葉變換離散傅立葉變換與快速傅立葉變換、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)?zāi)康模?）加深理解離散傅立葉變換及快速傅立）加深理解離散傅

11、立葉變換及快速傅立 葉變換概念；葉變換概念；（2）學(xué)會(huì)應(yīng)用）學(xué)會(huì)應(yīng)用FFT對(duì)典型信號(hào)進(jìn)行頻譜分對(duì)典型信號(hào)進(jìn)行頻譜分 析的方法；析的方法；（3）研究如何利用）研究如何利用FFT程序分析確定性時(shí)間程序分析確定性時(shí)間 連續(xù)信號(hào)；連續(xù)信號(hào)；（4）熟悉應(yīng)用）熟悉應(yīng)用FFT實(shí)現(xiàn)兩個(gè)序列的線性卷積實(shí)現(xiàn)兩個(gè)序列的線性卷積 的方法。的方法。2020二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.用離散傅立葉變換程序處理時(shí)間抽樣信號(hào)，并用離散傅立葉變換程序處理時(shí)間抽樣信號(hào)，并根據(jù)實(shí)序列離散傅立葉變換的對(duì)稱性，初步判定根據(jù)實(shí)序列離散傅立葉變換的對(duì)稱性，初步判定程序的正確性；程序的正確性；頻特性，觀察兩者的序列形狀和頻譜曲線有什么頻特性

12、，觀察兩者的序列形狀和頻譜曲線有什么異同？繪出兩序列及其幅頻特性曲線。異同？繪出兩序列及其幅頻特性曲線。)(nxc)(nxd2.觀察三角波和反三角波序列的時(shí)域和幅頻特性，觀察三角波和反三角波序列的時(shí)域和幅頻特性，用用N=8點(diǎn)點(diǎn)FFT分析信號(hào)序列分析信號(hào)序列和和的幅的幅2121三角波序列三角波序列 elsennnnnxc048301)( 反三角波序列反三角波序列 elsennnnnxd043304)(22223.已知余弦信號(hào)如下已知余弦信號(hào)如下 )2cos()(Fttx64N采樣長(zhǎng)度采樣長(zhǎng)度時(shí)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換。時(shí)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換。HzF50sT000625. 0當(dāng)信號(hào)頻率當(dāng)信號(hào)頻

13、率，采樣間隔，采樣間隔，行，并且分析比較結(jié)果。行，并且分析比較結(jié)果。用用FFT程序分析正弦信號(hào)，分別在以下情況下進(jìn)程序分析正弦信號(hào)，分別在以下情況下進(jìn)（1）F=50, N=32,T=0.000625；（2）F=50, N=32,T=0.005；2323（3）F=50, N=32,T=0.0046875；（4）F=50, N=32,T=0.004；（5）F=50, N=64=0.0006254.選定某一時(shí)間信號(hào)進(jìn)行選定某一時(shí)間信號(hào)進(jìn)行N=64點(diǎn)離散傅立葉變點(diǎn)離散傅立葉變換，并且，對(duì)同一信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，并換，并且，對(duì)同一信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，并比較它們的速度。比較它們的速度。2424三、

14、實(shí)驗(yàn)要求三、實(shí)驗(yàn)要求1.編制編制DFT程序及程序及FFT程序，并比較程序，并比較DFT程序與程序與FFT程序的運(yùn)行時(shí)間。給編制的程序加注釋；程序的運(yùn)行時(shí)間。給編制的程序加注釋；2.完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)中的信號(hào)序列中的信號(hào)序列)(nxc)(nxd和和，在單位圓上的，在單位圓上的Z)(jXc)(jXd變換頻譜變換頻譜和和會(huì)相同嗎？如果會(huì)相同嗎？如果你能說(shuō)出哪一個(gè)低頻分量更多一些嗎？你能說(shuō)出哪一個(gè)低頻分量更多一些嗎？不同，不同，為什么？為什么？25253.完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析；，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析；4.利用編制的計(jì)算卷積的計(jì)

15、算程序，分別給出利用編制的計(jì)算卷積的計(jì)算程序，分別給出一下三組函數(shù)的卷積結(jié)果。一下三組函數(shù)的卷積結(jié)果。 （1） 其它01401)(nnx14054)(nnhn2626（2） 其它0901)(nnx190)5 . 0sin(5 . 0)(nnnh（3） 90)1 . 01 ()(nnnx901 . 0)(nnnh2727四、參考實(shí)例四、參考實(shí)例1、離散傅立葉變換（、離散傅立葉變換（DFT) 28282、快速傅立葉變換（、快速傅立葉變換（FFT） 29293、卷積的快速算法、卷積的快速算法 3030實(shí)驗(yàn)三實(shí)驗(yàn)三 IIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)一、試驗(yàn)?zāi)康囊弧⒃囼?yàn)?zāi)康?.學(xué)習(xí)模擬數(shù)字變換濾波器的

16、設(shè)計(jì)方法；學(xué)習(xí)模擬數(shù)字變換濾波器的設(shè)計(jì)方法；2.掌握雙線性變換數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法；掌握雙線性變換數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法；3.掌握實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器的具體方法。掌握實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器的具體方法。3131二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.設(shè)計(jì)一個(gè)巴特沃思數(shù)字低通濾波器，設(shè)計(jì)指設(shè)計(jì)一個(gè)巴特沃思數(shù)字低通濾波器，設(shè)計(jì)指 標(biāo)如下：標(biāo)如下：通帶內(nèi)通帶內(nèi) 2 . 0p幅度衰減不大于幅度衰減不大于1dB； 阻帶內(nèi)阻帶內(nèi) 35. 0s幅度衰減不小于幅度衰減不小于15dB； 2.編制計(jì)算設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器幅度特性和相位特編制計(jì)算設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器幅度特性和相位特 性的程序，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。性的程序，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。32323.編制實(shí)現(xiàn)該

17、數(shù)字濾波器程序并且實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波編制實(shí)現(xiàn)該數(shù)字濾波器程序并且實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波（1）分別讓滿足所設(shè)計(jì)的濾波器的通帶、過(guò)渡）分別讓滿足所設(shè)計(jì)的濾波器的通帶、過(guò)渡 帶、阻帶頻率特性的正弦波通過(guò)濾波器，帶、阻帶頻率特性的正弦波通過(guò)濾波器， 驗(yàn)證濾波器性能；驗(yàn)證濾波器性能；（2）改變正弦抽樣時(shí)間，驗(yàn)證數(shù)字低通濾波器）改變正弦抽樣時(shí)間，驗(yàn)證數(shù)字低通濾波器 的模擬截止頻率實(shí)抽樣時(shí)間的函數(shù)。的模擬截止頻率實(shí)抽樣時(shí)間的函數(shù)。3333三、實(shí)驗(yàn)要求三、實(shí)驗(yàn)要求1.編制實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求的程序，并給程序加注釋；編制實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求的程序，并給程序加注釋；2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，給出自己設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，給出自己設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器

18、 的幅度特性和相位特性；的幅度特性和相位特性；3.用所設(shè)計(jì)的濾波器對(duì)不同頻率的正弦波信號(hào)進(jìn)用所設(shè)計(jì)的濾波器對(duì)不同頻率的正弦波信號(hào)進(jìn) 行濾波，以說(shuō)明其特性；行濾波，以說(shuō)明其特性；34344.fp=0.2KHz,Rp=1dB,fs=0.3KHz,As=25dB,T=1ms；分別用脈沖響應(yīng)不變法及雙線性變換法設(shè)；分別用脈沖響應(yīng)不變法及雙線性變換法設(shè)計(jì)一計(jì)一Butterworth數(shù)字低通濾波器，觀察所設(shè)計(jì)數(shù)數(shù)字低通濾波器，觀察所設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器的幅頻特性曲線，記錄帶寬和衰減量，檢字濾波器的幅頻特性曲線，記錄帶寬和衰減量，檢查是否滿足要求。比較這兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。查是否滿足要求。比較這兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。3

19、535四、參考實(shí)例四、參考實(shí)例3636實(shí)驗(yàn)四實(shí)驗(yàn)四 FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)FIR數(shù)字濾波器窗口函數(shù)設(shè)計(jì)法；數(shù)字濾波器窗口函數(shù)設(shè)計(jì)法；2.熟悉線性相位熟悉線性相位FIR濾波器的幅頻特性和相頻特性；濾波器的幅頻特性和相頻特性；3.了解各種不同窗函數(shù)對(duì)濾波器性能的影響了解各種不同窗函數(shù)對(duì)濾波器性能的影響4.進(jìn)行進(jìn)行FIR、IIR濾波器的性能比較。濾波器的性能比較。3737二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)FIR數(shù)字濾波器，設(shè)計(jì)指標(biāo)如下：數(shù)字濾波器，設(shè)計(jì)指標(biāo)如下：通帶內(nèi)通帶內(nèi) 2 . 0p幅度衰減不大于幅度衰減不大于1dB； 阻帶內(nèi)阻帶內(nèi) 35

20、. 0s幅度衰減不小于幅度衰減不小于15dB； 2.編制計(jì)算設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器幅度特性和相位特編制計(jì)算設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器幅度特性和相位特 性的程序，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。性的程序，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。38383.編制實(shí)現(xiàn)該數(shù)字濾波器程序并且實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波編制實(shí)現(xiàn)該數(shù)字濾波器程序并且實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波（1）分別讓滿足所設(shè)計(jì)的濾波器的通帶、過(guò)渡）分別讓滿足所設(shè)計(jì)的濾波器的通帶、過(guò)渡 帶、阻帶頻率特性的正弦波通過(guò)濾波器，帶、阻帶頻率特性的正弦波通過(guò)濾波器， 驗(yàn)證濾波器性能；驗(yàn)證濾波器性能；（2）改變?yōu)V波器的階數(shù)，觀察數(shù)字低通濾波器）改變?yōu)V波器的階數(shù)，觀察數(shù)字低通濾波器 的特性的變換。的特性的變換。3939三、實(shí)驗(yàn)要求三、

21、實(shí)驗(yàn)要求1.調(diào)試實(shí)驗(yàn)參考程序，并且，給參考程序加注釋；調(diào)試實(shí)驗(yàn)參考程序，并且，給參考程序加注釋；2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，記錄自己設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器的根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，記錄自己設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器的 幅度特性和相位特性；幅度特性和相位特性；3.比較相同設(shè)計(jì)指標(biāo)情況下，比較相同設(shè)計(jì)指標(biāo)情況下， FIR濾波器和濾波器和IIR、 濾波器的幅度特性和相位特性。濾波器的幅度特性和相位特性。4.分別用矩形窗、漢寧窗、海明窗、三角窗和分別用矩形窗、漢寧窗、海明窗、三角窗和 Blackman窗設(shè)計(jì)一窗設(shè)計(jì)一的線性相位帶通濾波器，觀察它們的的線性相位帶通濾波器，觀察它們的3dB和和20dB帶寬，并比較五種窗的特點(diǎn)。帶寬，并比較五

22、種窗的特點(diǎn)。4040四、參考實(shí)例四、參考實(shí)例4141綜合實(shí)驗(yàn)篇綜合實(shí)驗(yàn)篇 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?借助基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)篇編制的程序，對(duì)語(yǔ)音信號(hào)借助基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)篇編制的程序，對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行處理。進(jìn)行處理。 通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)篇，使得學(xué)生能夠充分了解通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)篇，使得學(xué)生能夠充分了解信號(hào)處理及數(shù)字信號(hào)處理的過(guò)程；使得學(xué)生能信號(hào)處理及數(shù)字信號(hào)處理的過(guò)程；使得學(xué)生能夠?qū)ψ约涸O(shè)計(jì)的頻譜分析程序與濾波器程序得夠?qū)ψ约涸O(shè)計(jì)的頻譜分析程序與濾波器程序得到靈活的應(yīng)用；使得學(xué)生能夠綜合分析信號(hào)處到靈活的應(yīng)用；使得學(xué)生能夠綜合分析信號(hào)處理過(guò)程各個(gè)階段信號(hào)時(shí)域與頻域特性。理過(guò)程各個(gè)階段信號(hào)時(shí)域與頻域特性。42423、給定濾波器的性

23、能指標(biāo)，采用窗函數(shù)法或雙、給定濾波器的性能指標(biāo)，采用窗函數(shù)法或雙 線性變換設(shè)計(jì)濾波器，并畫(huà)出濾波器的頻率線性變換設(shè)計(jì)濾波器，并畫(huà)出濾波器的頻率響應(yīng)；響應(yīng)；2、對(duì)錄制的信號(hào)進(jìn)行采樣；畫(huà)出采樣后語(yǔ)音信、對(duì)錄制的信號(hào)進(jìn)行采樣；畫(huà)出采樣后語(yǔ)音信 號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖；號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖；1、錄制一段各人自己的語(yǔ)音信號(hào)。、錄制一段各人自己的語(yǔ)音信號(hào)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4343 6、回放語(yǔ)音信號(hào)，并與錄制語(yǔ)音信號(hào)比較；、回放語(yǔ)音信號(hào)，并與錄制語(yǔ)音信號(hào)比較；5、對(duì)濾波前后的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，分析信號(hào)的變、對(duì)濾波前后的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，分析信號(hào)的變 化；化；7、設(shè)計(jì)出一信號(hào)處理系統(tǒng)界面。、設(shè)計(jì)出一信號(hào)處理系統(tǒng)

24、界面。4、用自己設(shè)計(jì)的濾波器對(duì)采集的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行、用自己設(shè)計(jì)的濾波器對(duì)采集的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行 濾波，畫(huà)出濾波后信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜。濾波，畫(huà)出濾波后信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜。4444三、實(shí)驗(yàn)要求三、實(shí)驗(yàn)要求1、完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求的各項(xiàng)內(nèi)容。寫明設(shè)計(jì)思、完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求的各項(xiàng)內(nèi)容。寫明設(shè)計(jì)思 路及其設(shè)計(jì)原理；路及其設(shè)計(jì)原理；2、給出、給出MATLAB代碼，并給編制的程序加注釋；代碼，并給編制的程序加注釋；3、給出仿真測(cè)試結(jié)果并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析；、給出仿真測(cè)試結(jié)果并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析； 要有仿真驗(yàn)證過(guò)程、波形、結(jié)果分析、要有仿真驗(yàn)證過(guò)程、波形、結(jié)果分析、 所遇問(wèn)題及問(wèn)題解決所遇問(wèn)題及問(wèn)題解決 。4、對(duì)設(shè)計(jì)

25、成果做出評(píng)價(jià)，說(shuō)明本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和存、對(duì)設(shè)計(jì)成果做出評(píng)價(jià)，說(shuō)明本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和存 在問(wèn)題，提出改進(jìn)設(shè)計(jì)意見(jiàn)在問(wèn)題，提出改進(jìn)設(shè)計(jì)意見(jiàn) ；4545提高實(shí)驗(yàn)篇提高實(shí)驗(yàn)篇 （以下實(shí)驗(yàn)六選一）（以下實(shí)驗(yàn)六選一）提高實(shí)驗(yàn)一提高實(shí)驗(yàn)一 自適應(yīng)信道均衡自適應(yīng)信道均衡 提高實(shí)驗(yàn)二提高實(shí)驗(yàn)二 系統(tǒng)辨識(shí)或系統(tǒng)建模系統(tǒng)辨識(shí)或系統(tǒng)建模 提高實(shí)驗(yàn)三提高實(shí)驗(yàn)三 基帶基帶OFDM系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真 提高實(shí)驗(yàn)四提高實(shí)驗(yàn)四 譜估計(jì)的參數(shù)化模型方法實(shí)驗(yàn)譜估計(jì)的參數(shù)化模型方法實(shí)驗(yàn)提高實(shí)驗(yàn)五提高實(shí)驗(yàn)五 LMS自適應(yīng)濾波器實(shí)驗(yàn)自適應(yīng)濾波器實(shí)驗(yàn) 提高實(shí)驗(yàn)六提高實(shí)驗(yàn)六 基于基于TECHV-5509 DSP開(kāi)發(fā)平臺(tái)開(kāi)發(fā)平臺(tái) 的語(yǔ)音信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)的語(yǔ)音

26、信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)4646提高實(shí)驗(yàn)一提高實(shí)驗(yàn)一 自適應(yīng)信道均衡自適應(yīng)信道均衡 這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是借助數(shù)字信號(hào)處理課程這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是借助數(shù)字信號(hào)處理課程中的中的FIR濾波器設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)研究在一個(gè)會(huì)產(chǎn)生濾波器設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)研究在一個(gè)會(huì)產(chǎn)生碼間干擾的信道上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的自適應(yīng)均碼間干擾的信道上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的自適應(yīng)均衡器的性能。衡器的性能。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?4747二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、數(shù)據(jù)源模塊：隨機(jī)產(chǎn)生二進(jìn)制數(shù)據(jù)，經(jīng)星座、數(shù)據(jù)源模塊：隨機(jī)產(chǎn)生二進(jìn)制數(shù)據(jù)，經(jīng)星座 映射轉(zhuǎn)換為四進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)據(jù)源；映射轉(zhuǎn)換為四進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)據(jù)源；2、信道濾波器模塊：建立多徑信道模型；、信道濾波器模塊：建立

27、多徑信道模型；3、噪聲發(fā)生器模塊：產(chǎn)生加性高斯白噪聲；、噪聲發(fā)生器模塊：產(chǎn)生加性高斯白噪聲；4、自適應(yīng)均衡器模塊：設(shè)計(jì)均衡器，使得均衡、自適應(yīng)均衡器模塊：設(shè)計(jì)均衡器，使得均衡 器輸出端的數(shù)字信號(hào)的碼間干擾比輸入端要器輸出端的數(shù)字信號(hào)的碼間干擾比輸入端要 小。小。4848三、實(shí)驗(yàn)要求三、實(shí)驗(yàn)要求1、完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求；、完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求；2、仿真對(duì)下面三種信道狀況進(jìn)行、仿真對(duì)下面三種信道狀況進(jìn)行（1）無(wú)）無(wú)ISI（2）適度）適度ISI（3）很強(qiáng)）很強(qiáng)ISI3、能夠直觀反映碼間干擾大小，最好用圖形。、能夠直觀反映碼間干擾大小，最好用圖形。4、給出不同情形下系統(tǒng)的誤碼率。、給出不同情形下系統(tǒng)的誤碼率。

28、5、對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行總結(jié)、分析。、對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行總結(jié)、分析。4949提高實(shí)驗(yàn)二提高實(shí)驗(yàn)二 系統(tǒng)辨識(shí)或系統(tǒng)建模系統(tǒng)辨識(shí)或系統(tǒng)建模 利用所學(xué)的數(shù)字信號(hào)處理的利用所學(xué)的數(shù)字信號(hào)處理的IIR濾波器和濾波器和FIR濾波器的相關(guān)知識(shí)實(shí)現(xiàn)一個(gè)未知的線性系濾波器的相關(guān)知識(shí)實(shí)現(xiàn)一個(gè)未知的線性系統(tǒng)識(shí)別。統(tǒng)識(shí)別。 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?5050噪聲信號(hào)噪聲信號(hào)發(fā)生器發(fā)生器未知系統(tǒng)未知系統(tǒng)自適應(yīng)自適應(yīng)FIR濾波器濾波器+-：用于：用于LMS算法的誤差信號(hào)算法的誤差信號(hào))(nx)(ny)(nd)(ne)(ne圖圖1 系統(tǒng)辨識(shí)或系統(tǒng)建模問(wèn)題方框圖系統(tǒng)辨識(shí)或系統(tǒng)建模問(wèn)題方框圖二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 5151實(shí)驗(yàn)框圖如圖

29、實(shí)驗(yàn)框圖如圖1所示。所示。 1、假設(shè)未知系統(tǒng)是一個(gè)、假設(shè)未知系統(tǒng)是一個(gè)FIR系統(tǒng)，請(qǐng)辨系統(tǒng)，請(qǐng)辨識(shí)識(shí) 這個(gè)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)。 2、假設(shè)未知系統(tǒng)是一個(gè)、假設(shè)未知系統(tǒng)是一個(gè)IIR系統(tǒng)，請(qǐng)辨識(shí)系統(tǒng)，請(qǐng)辨識(shí) 這個(gè)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)。 5252三、實(shí)驗(yàn)要求三、實(shí)驗(yàn)要求 1、FIR濾波器模型階數(shù)至少濾波器模型階數(shù)至少5階，階，IIR 濾波器可以是一個(gè)零、極點(diǎn)的系統(tǒng)。濾波器可以是一個(gè)零、極點(diǎn)的系統(tǒng)。2、給出未知系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)及頻譜圖；、給出未知系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)及頻譜圖；3、給出未知系統(tǒng)的沖激響應(yīng)序列圖；、給出未知系統(tǒng)的沖激響應(yīng)序列圖；4、給出未知系統(tǒng)的零、極點(diǎn)圖；、給出未知系統(tǒng)的零、極點(diǎn)圖；5、對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行總結(jié)、

30、分析。、對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行總結(jié)、分析。5353提高實(shí)驗(yàn)三提高實(shí)驗(yàn)三 基帶基帶OFDM系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?借助數(shù)字信號(hào)處理課程中的快速傅立葉借助數(shù)字信號(hào)處理課程中的快速傅立葉反變換（反變換（IFFT）和快速傅立葉變換（）和快速傅立葉變換（FFT）相關(guān)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)基帶相關(guān)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)基帶OFDM系統(tǒng)的調(diào)制和解系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)。調(diào)。5454二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、信號(hào)源：首先產(chǎn)生二進(jìn)制信號(hào)，經(jīng)星座映射為、信號(hào)源：首先產(chǎn)生二進(jìn)制信號(hào)，經(jīng)星座映射為 4PSK或或16QAM。2、OFDM調(diào)制：借助調(diào)制：借助IFFT變換，實(shí)現(xiàn)變換，實(shí)現(xiàn)OFDM調(diào)制。調(diào)制。3、信道模塊。、信道模塊。OF

31、DM信號(hào)通過(guò)該模塊到達(dá)接收端。信號(hào)通過(guò)該模塊到達(dá)接收端。4、OFDM解調(diào)：借助解調(diào)：借助FFT對(duì)信道輸出信號(hào)進(jìn)行對(duì)信道輸出信號(hào)進(jìn)行 OFDM解調(diào)。解調(diào)。5、對(duì)、對(duì)OFDM解調(diào)得到的信號(hào)進(jìn)行星座反映射，還原解調(diào)得到的信號(hào)進(jìn)行星座反映射，還原 二進(jìn)制信號(hào)。二進(jìn)制信號(hào)。5555三、實(shí)驗(yàn)要求三、實(shí)驗(yàn)要求 2、畫(huà)出、畫(huà)出OFDM符號(hào)的時(shí)域波形、功率譜圖。符號(hào)的時(shí)域波形、功率譜圖。1、畫(huà)出二進(jìn)制信號(hào)、畫(huà)出二進(jìn)制信號(hào)、4PSK信號(hào)或信號(hào)或16QAM信號(hào)的信號(hào)的 星座圖。星座圖。3、信道為多徑、信道為多徑+加性高斯白噪聲信道。多徑信道加性高斯白噪聲信道。多徑信道 模型自己選擇。模型自己選擇。5、畫(huà)出、畫(huà)出OF

32、DM解調(diào)后信號(hào)的星座圖。解調(diào)后信號(hào)的星座圖。4、畫(huà)出信道輸出端信號(hào)的時(shí)域波形和功率譜圖。、畫(huà)出信道輸出端信號(hào)的時(shí)域波形和功率譜圖。6、畫(huà)出整個(gè)、畫(huà)出整個(gè)OFDM系統(tǒng)在不同信噪比下的誤碼率系統(tǒng)在不同信噪比下的誤碼率 曲線。曲線。5656提高實(shí)驗(yàn)四提高實(shí)驗(yàn)四 譜估計(jì)的參數(shù)化模型方法實(shí)驗(yàn)譜估計(jì)的參數(shù)化模型方法實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握有關(guān)理論，利用掌握有關(guān)理論，利用MATLAB中的中的Signal Prcessing Tool Box來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)給定信號(hào)的譜估來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)給定信號(hào)的譜估計(jì)。計(jì)。二、實(shí)驗(yàn)要求二、實(shí)驗(yàn)要求 寫出完整的有關(guān)理論計(jì)算和相關(guān)的理論依寫出完整的有關(guān)理論計(jì)算和相關(guān)的理論依據(jù)，給出據(jù)

33、，給出MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果和必要的結(jié)果仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果和必要的結(jié)果分析，給出分析，給出MATLAB仿真程序清單。仿真程序清單。5757三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、已知信號(hào)、已知信號(hào))()26. 0sin(5)24. 0sin(10)(21nennny其中，其中，N=64，)(ne是方差為是方差為2的實(shí)高斯白噪聲，的實(shí)高斯白噪聲，且且1和和2為均勻分布在為均勻分布在)2 , 0(上的獨(dú)立隨機(jī)變量。上的獨(dú)立隨機(jī)變量。利用譜估計(jì)的基本理論，驗(yàn)證理論計(jì)算上述信號(hào)的利用譜估計(jì)的基本理論，驗(yàn)證理論計(jì)算上述信號(hào)的功率譜為功率譜為)24. 0()24. 0(50)(P2)26. 0()26. 0(5 .1258582、當(dāng)、當(dāng)12時(shí)，對(duì)時(shí)，對(duì)AR（8），），AR（12）和）和Yule-Walker方程計(jì)算方程計(jì)算AR模型多項(xiàng)式的參數(shù)，畫(huà)出每種模型多項(xiàng)式的參數(shù)，畫(huà)出每種情況下的情況下的2)(/1A，并求出，并求出)(zA的根。模型階次為的根。模型階次為何時(shí)可以區(qū)分這兩個(gè)正弦信號(hào)？何時(shí)可以區(qū)分這兩個(gè)正弦信號(hào)？3、分別、分別N=32和和N=128，討論，討論2)(/1A的變化的變化情況。情況。59594、改變、改變2的大小等價(jià)于改變信噪比，改變它，討論的大小等價(jià)于改變信噪比，改變它，討論論信