基于matlab回波的產(chǎn)生與消除課程設(shè)計(jì)

1、信號(hào)與系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)課程名稱(chēng)：信號(hào)與系統(tǒng) 題目名稱(chēng)：回波的產(chǎn)生與消除系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院：專(zhuān)業(yè)班級(jí)：. 學(xué) 號(hào)：. 學(xué)生姓名：. 指導(dǎo)教師：201.年12月23日摘 要MATLAB語(yǔ)言具備高效、可及推理能力強(qiáng)等特點(diǎn),是目前工程界流行最廣泛的科學(xué)計(jì)算語(yǔ)言。信號(hào)與系統(tǒng)是一門(mén)理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的課程。MATLAB強(qiáng)大的運(yùn)算和圖形顯示功能，可使信號(hào)與系統(tǒng)上機(jī)實(shí)驗(yàn)效率大大提高。特別是它的頻譜分析和濾波器分析與設(shè)計(jì)功能很強(qiáng)，使數(shù)字信號(hào)處理工作變得十分簡(jiǎn)單，直觀。本實(shí)驗(yàn)就是運(yùn)用MATLAB對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行分析與濾波，并估計(jì)反射物距離。關(guān)鍵詞：MATLAB；聲音信號(hào)；回波產(chǎn)生，回波消除，估計(jì)反射物距離，頻譜分析；濾波

2、器。一.設(shè)計(jì)要求(1) 利用聲音信號(hào)x產(chǎn)生帶有回聲的聲音信號(hào)y。(2) 從帶有回聲的信號(hào)y中消除回聲。(3) 從y中估計(jì)反射物的距離二. 設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟理論依據(jù)根據(jù)設(shè)計(jì)要求分析系統(tǒng)功能，掌握設(shè)計(jì)中所需理論（采樣頻率、采樣位數(shù)的概念，采樣定理；回聲信號(hào)，卷積，相關(guān)分析；時(shí)域信號(hào)的FFT分析；數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)原理和方法）。1、 聲音信號(hào)x的產(chǎn)生：聲音信號(hào)x，既可以從現(xiàn)成的聲音文件（.wav）中獲??；也可以利用MATLAB錄音命令現(xiàn)行錄制（可自行設(shè)置采樣頻率等錄音參數(shù)）。我們直接利用現(xiàn)成的聲音文件（login.wav），繪制其時(shí)域波形，對(duì)此音頻信號(hào)用FFT作譜分析并播放。聲音信號(hào)x的產(chǎn)生程序與圖形分析

3、如下：x,fs=wavread('login');figure(1);subplot(3,1,1);plot(x(1:40000); title('原始信號(hào)'); y=fft(x);subplot(3,1,2); plot(abs(y); title('幅值'); subplot(3,1,3); plot(angle(y); title('相位'); sound(x,fs);圖12、 帶回聲的聲音信號(hào)y產(chǎn)生：在已有聲音信號(hào)x的基礎(chǔ)上產(chǎn)生帶回聲的聲音信號(hào)，可以表達(dá)為在原信號(hào)的基礎(chǔ)上疊加其延時(shí)衰減的分量。假設(shè)只有一個(gè)回聲的情況下，可簡(jiǎn)

4、化其模型為：y(n)=x(n)+ax(n-N) （式1）a為反射系數(shù)；N為延遲時(shí)間。利用此原理我們進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)：(1) 在我們編程實(shí)現(xiàn)回波產(chǎn)生的基礎(chǔ)上，再繪制其時(shí)域波形，對(duì)其進(jìn)行FFT頻譜分析，繪制頻譜圖并播放。(2) 分別改變反射系數(shù)a和延遲時(shí)間N的大小，播放產(chǎn)生的回聲信號(hào)y，分析反射系數(shù)a和延遲時(shí)間N對(duì)原始聲音的影響。(3) 按照以上思路，當(dāng)有兩個(gè)、三個(gè)或更多回聲,我門(mén)這兒討論三個(gè)回聲時(shí)的情況(1)我們編程實(shí)現(xiàn)了一個(gè)回聲信號(hào)的聲音信號(hào)y，程序與圖形分析如下（并播放）：此處，N= , a=0.7x,fs=wavread('login');x1=x(1:40000);x2=x(

5、1:40000);x1=x1',zeros(1,18000);x2=zeros(1,18000),0.7*x2'y=x1+x2;figure(2);subplot(3,1,1);plot(y(1:58000);title('回聲');y1=fft(y);subplot(3,1,2);plot(abs(y1);title('幅值');subplot(3,1,3);plot(angle(y1);title('相位');sound(y,fs);圖2(2)1保持N不變，改變a大小分析聲音信號(hào)并播放：我們?nèi)= , a從0.1到1：觀察每個(gè)

6、情況下聲音信號(hào)的變化：回聲信號(hào)的強(qiáng)度隨著a的增大而變大2保持a不變，改變N大小分析聲音信號(hào)并播放：我們?nèi)=0.7，N從 10000 到 50000觀察每個(gè)情況下聲音信號(hào)的變化：N的值不能太大也不能太小，當(dāng)N大于40000或小于180000時(shí)將當(dāng)N在18000到40000這個(gè)范圍內(nèi)取值時(shí)，隨著N 的增大回聲與原來(lái)的聲音信號(hào)之間的時(shí)間間隔越（3)有三個(gè)回聲的信號(hào)y的產(chǎn)生程序與圖形分析如下：x,fs=wavread('login');x1=x(1:40000);x2=x(1:40000);x3=x(1:40000);x4=x(1:40000);x1=x1',zeros(1,

7、18000);x2=zeros(1,6000),0.7*x2',zeros(1,12000); x3=zeros(1,12000),0.4*x3',zeros(1,6000); x4=zeros(1,18000),0.1*x4'y=x1+x2+x3+x4;figure(2);subplot(3,1,1);plot(y(1:58000);title('回聲');y1=fft(y);subplot(3,1,2);plot(abs(y1);title('幅值');subplot(3,1,3);plot(angle(y1);title('

8、相位');sound(y,fs);圖33.從帶有回聲的聲音信號(hào)中恢復(fù)原信號(hào)設(shè)計(jì)合適的濾波器，對(duì)帶有回聲的聲音信號(hào)進(jìn)行濾波，恢復(fù)原信號(hào)。繪制所設(shè)計(jì)濾波器的幅頻和相頻特性，及濾波后的信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖。我們這兒就只討論有三個(gè)回聲的情況：恢復(fù)信號(hào)程序與圖形分析如下：b=1;a=zeros(1,18000);a(1)=1;a(6001)=0.7;a(12001)=0.4;a(18001)=0.1;z1=filter(b,a,y);z2=fft(z1,1024);figure(3);subplot(3,1,1);plot(abs(z2);title('濾波幅值 ');subp

9、lot(3,1,2);plot(angle(z2);title('濾波相位');subplot(3,1,3);plot(z1(1:40000);title('濾波信號(hào)');sound(z1,fs);圖44.從帶有回聲的聲音信號(hào)中估計(jì)反射物的距離采用相關(guān)分析法從帶有回聲的聲音信號(hào)中估計(jì)反射物的距離 我們這兒也是從三個(gè)回聲的情況下考慮的：程序如下: h=xcorr(y); figure(4);subplot(5,1,1) plot(abs(h); title('最值 '); h1=h(56000:60000);r1,t1=max(h1');

10、t1=t1+56000; subplot(5,1,2); plot(h1);title('點(diǎn)1');h2=h(62000:66000);r2,t2=max(h2); t2=t2+62000-t1; subplot(5,1,3); plot(h2);title('點(diǎn)2');h3=h(68000:72000);r3,t3=max(h3); t3=t3+68000-t1; subplot(5,1,4); plot(h3);title('點(diǎn)3');h4=h(74000:78000);r4,t4=max(h4); t4=t4+74000-t1; subpl

11、ot(5,1,5); plot(h4);title('點(diǎn)4');t=t2,t3,t4通過(guò)編程計(jì)算出三個(gè)延時(shí)的結(jié)果如下所示： t=t2,t3,t4t =6000 12000 18000L=V·n/f三、參考文獻(xiàn)1 高西全、丁玉美編著數(shù)字信號(hào)處理西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2008.2 丁玉美、高西全編著數(shù)字信號(hào)處理學(xué)習(xí)指導(dǎo)西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001.3 鄭君里等編信號(hào)與系統(tǒng)北京:高等教育出版社，2000.4 羅軍輝等編著MATLAB7.0在數(shù)字信號(hào)處理中的應(yīng)用北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.5 陳懷琛等編著MATLAB及在電子信息課中的應(yīng)用北京：電子工業(yè)出版社，2002.四、總結(jié) 這次的課程設(shè)計(jì)是我第一次真正自己認(rèn)真參與的一次實(shí)踐，在做的過(guò)程