DSP实验报告.docx

1、DSP实验报告(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)DSP软件试验报告实验一：数字信号的 FFT 分析1、实验内容及要求(1) 离散信号的频谱分析： 设信号 此信号的0.3pi 和 0.302pi两根谱线相距很近，谱线 0.45pi 的幅度很小，请选择合适的序列长度 N 和窗函数，用 DFT 分析其频谱，要求得到清楚的三根谱线。(2) DTMF 信号频谱分析 用计算机声卡采用一段通信系统中电话双音多频（DTMF）拨号数字 09的数据，采用快速傅立叶变换（FFT）分析这10个号码DTMF拨号时的频谱。 2、实验目的 通过本次实验，应该掌握：(a) 用傅立叶变换进行信号分析时基本参数的

2、选择。 (b) 经过离散时间傅立叶变换（DTFT）和有限长度离散傅立叶变换（DFT） 后信号频谱上的区别，前者 DTFT 时间域是离散信号，频率域还是连续的，而 DFT 在两个域中都是离散的。(c) 离散傅立叶变换的基本原理、特性，以及经典的快速算法（基2时间抽选法），体会快速算法的效率。(d) 获得一个高密度频谱和高分辨率频谱的概念和方法，建立频率分辨率和时间分辨率的概念，为将来进一步进行时频分析（例如小波）的学习和研究打下基础。(e) 建立 DFT 从整体上可看成是由窄带相邻滤波器组成的滤波器组的概念，此概念的一个典型应用是数字音频压缩中的分析滤波器，例如 DVD AC3 和MPEG Au

3、dio。3、实验结果(1) 离散信号的频谱分析：【实验代码】：N=5000;n=1:1:N;x=0.001*cos(0.45*pi*n)+sin(0.3*pi*n)-cos(0.302*pi*n-pi4);y=fft(x,N);magy=abs(y(1:1:N2+1);k=0:1:N2;w=2*piN*k;stem(wpi,magy);axis(0.25,0.5,0,50)【实验波形】：(2) DTMF 信号频谱分析【实验代码】：clearclose all column=;line=941; fs=8000;N=1024;ts=1fs; n=0:N-1;f=0:fsN:fsN*(N-1);

4、key=zeros(16,N);key(1,:)=cos(2*pi*column(1)*ts*n)+cos(2*pi*line(1)*ts*n);key(2,:)=cos(2*pi*column(2)*ts*n)+cos(2*pi*line(1)*ts*n);key(3,:)=cos(2*pi*column(3)*ts*n)+cos(2*pi*line(1)*ts*n);key(4,:)=cos(2*pi*column(1)*ts*n)+cos(2*pi*line(2)*ts*n);key(5,:)=cos(2*pi*column(2)*ts*n)+cos(2*pi*line(2)*ts*n)

5、;key(6,:)=cos(2*pi*column(3)*ts*n)+cos(2*pi*line(2)*ts*n);key(7,:)=cos(2*pi*column(1)*ts*n)+cos(2*pi*line(3)*ts*n);key(8,:)=cos(2*pi*column(2)*ts*n)+cos(2*pi*line(3)*ts*n);key(9,:)=cos(2*pi*column(3)*ts*n)+cos(2*pi*line(3)*ts*n);key(10,:)=cos(2*pi*column(2)*ts*n)+cos(2*pi*line(4)*ts*n); figure;for i

6、=1:10 subplot(4,4,i) plot(f,abs(fft(key(i,:); grid;end【实验波形】：实验二： DTMF 信号的编码1、实验内容及要求1）把您的联系电话号码 通过DTMF 编码生成为一个 .wav 文件。 技术指标： 根据 ITU Q.23 建议，DTMF 信号的技术指标是：传送接收率为每秒 10 个号码，或每个号码 100ms。 每个号码传送过程中，信号存在时间至少 45ms，且不多于 55ms，100ms 的其余时间是静音。 在每个频率点上允许有不超过 1.5% 的频率误差。任何超过给定频率 3.5% 的信号，均被认为是无效的，拒绝接收。（其中关键是不同

7、频率的正弦波的产生。可以使用查表方式模拟产生两个不同频率的正弦波。正弦表的制定要保证合成信号的频率误差在1.5%以内，同时使取样点数尽量少） 2）对所生成的DTMF文件进行解码。DTMF 信号解码可以采用 FFT 计算 N 点频率处的频谱值，然后估计出所拨号码。但 FFT计算了许多不需要的值，计算量太大，而且为保证频率分辨率，FFT的点数较大，不利于实时实现。因此，FFT 不适合于 DTMF 信号解码的应用。 由于只需要知道 8 个特定点的频谱值，因此采用一种称为 Goertzel 算法的 IIR 滤波器可以有效地提高计算效率。其传递函数为：2、实验目的(a)复习和巩固 IIR 数字滤波器的基

8、本概念；(b)掌握 IIR 数字滤波器的设计方法；(c)掌握 IIR 数字滤波器的实现结构；(d)能够由滤波器的实现结构分析滤波器的性能（字长效应）；(e)了解通信系统电话 DTMF 拨号的基本原理和 IIR 滤波器实现方法。3、实验结果【实验代码】：d=input(请键入电话号码： ,s); % 输入电话号码sum=length(d);total_x=;sum_x=;sum_x=sum_x,zeros(1,800);for a=1:sum %循环sum次symbol=abs(d(a); % 求输入的ASCII码tm=; % DTMF表中键的16个ASCII码for p=1:4; for q=

9、1:4; if tm(p,q)=abs(d(a); break,end % 检测码相符的列号q end if tm(p,q)=abs(d(a); break,end % 检测码相符的行号pendf1=941; % 行频率向量f2=; % 列频率向量 % 为了发声，加长序列n=1:400;x=sin(2*pi*n*f1(p)8000) + sin(2*pi*n*f2(q)8000); % 构成双频信号x=x,zeros(1,400);sum_x=sum_x+x;total_x=total_x x; %将所编码连接起来endwavwrite(total_x,soundwave)sound(tota

10、l_x); % 发出声音subplot(2,1,1);plot(total_x);title(DTMF信号时域波形)xk=fft(x);mxk=abs(xk);subplot(2,1,2);plot(k,mxk);xlabel(频率);title(DTMF信号频谱);%disp(双频信号已生成并发出)% 接收检测端的程序k = 18 20 22 24 31 34 38 42; % 要求的DFT样本序号N=205;disp(接收端检测到的号码为)for a=1:sum m=800*(a-1); X=goertzel(total_x(m+1:m+N),k+1); % 用Goertzel算法计算八点

11、DFT样本val = abs(X); % 列出八点DFT向量%stem(k,val,.);grid;xlabel(k);ylabel(|X(k)|) % 画出DFT(k)幅度%set(gcf,color,w) % 置图形背景色为白%shg,disp(图上显示的是检测到的八个近似基频的DFT幅度);pause % limit = 80; %for s=5:8; if val(s) limit, break, end % 查找列号endfor r=1:4; if val(r) limit, break, end % 查找行号enddisp(setstr(tm(r,s-4) % 显示接收到的字符en

12、d【实验波形】：实验三：FIR 数字滤波器的设计和实现1、实验内容及要求： 录制自己的一段声音，长度为 45秒（十多秒以上）取样频率 32kHz，然后叠加一个高斯白噪声，（知道噪声分布，知道噪声功率，只要知道输入信号功率），使得信噪比为 20dB。请采用窗口法。设计一个 FIR 带通滤波器，滤除噪声提高质量。 提示： 滤波器指标参考：通带边缘频率为 4kHz，阻带边缘频率为4.5kHz，阻带衰减大于 50dB； Matlab 函数 y = awgn(x,snr,measured) ，首先测量输入信号 x 的功率，然后对其叠加高斯白噪声；2、实验目的 通过本次实验，掌握以下知识： FIR 数字滤

13、波器窗口设计法的原理和设计步骤； Gibbs 效应发生的原因和影响； 不同类型的窗函数对滤波效果的影响，以及窗函数和长度 N 的选择。（效果，耳机听前后声音，或者看前后的频谱图：2，看一下大家设计的滤波器的频谱图）3、实验结果：【实验代码】：x,fs,bits=wavread(C:Documents and SettingsAdministrator桌面baozhiying3wo.wav);snr=20;x2=awgn(x,snr,measured);wavwrite(xC:Documents and SettingsAdministrator桌面baozhiying3wo-1.wav);t=

14、0:1fs:(size(x2)-1)fs;wp=8000*pi32000;ws=9000*pi32000;wdelta=ws-wp;N=ceil(11*piwdelta);%取整wn=(ws+wp)2;b=fir1(N,wnpi,blackman(N+1); %选择窗函数，并归一化截止频率figure(1)freqz(b,1,512)f2=filter(b,1,x2);figure(2)subplot(2,1,1)plot(t,x2)title(滤波前时域波形);subplot(2,1,2)plot(t,f2);title(滤波后时域波形);F0=fft(f2,1024);f=fs*(0:51

15、1)1024;figure(3)y2=fft(x2,1024);subplot(2,1,1);plot(f,abs(y2(1:512);title(滤波前频谱)xlabel(Hz);ylabel(幅度);subplot(2,1,2)F2=plot(f,abs(F0(1:512);title(滤波后频谱)xlabel(Hz);ylabel(幅度); wavwrite(fC:Documents and SettingsAdministrator桌面baozhiying3wo-2.wav);【实验波形】：实验总结：通过本次试验，我掌握了用傅立叶变换进行信号分析时基本参数的选择，经过离散时间傅立叶变换

16、（DTFT）和有限长度离散傅立叶变换（DFT） 后信号频谱上的区别，前者 DTFT 时间域是离散信号，频率域还是连续的，而 DFT 在两个域中都是离散的。离散傅立叶变换的基本原理、特性，以及经典的快速算法（基2时间抽选法），体会快速算法的效率。获得一个高密度频谱和高分辨率频谱的概念和方法，建立频率分辨率和时间分辨率的概念，为将来进一步进行时频分析（例如小波）的学习和研究打下基础。与此同时，我建立 DFT 从整体上可看成是由窄带相邻滤波器组成的滤波器组的概念。在做IIR数字滤波器的时候，掌握了IIR数字滤波器的设计方法和实现结构，同时能够由滤波器的实现结构分析滤波器的性能。做FIR滤波器时，我掌握了其的窗口设计法的原理和设计步骤，以及不同类型的窗函数对滤波效果的影响。通过此次MatLab仿真试验，与我们所学的数字信号处理相联系，不仅对MATLAB的应用更加熟练，也更加强了对DSP 的学习，受益颇多。